DE1045485B - Demodulationseinrichtung fuer frequenz-modulierte Hochfrequenzspannungen - Google Patents

Description

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AÜSLEGESCHRIFT: 4. DEZEMBER 1958

Die Erfindung bezieht sich auf eine Demodulations-

einrichtung für frequenzmodulierte Hochfrequenz- modulierte HoctlfrequenZSpanilUngen

spannungen, bei der zwei Steuergitter mit der zu

demodulierenden Hochfrequenz derart beaufschlagt

sind, daß die beiden Steuergitterwechselspannungen 5 annähernd gleiche Amplituden und im unmodulierten Falle eine Phasenverschiebung von etwa 90° haben, während bei Modulation der Phasenwinkel im Rhythmus der Frequenzmodulation schwankt, wodurch die Stromzuführungsdauer der Anodenkreise beein- 10 flußbar ist.

Zur Demodulation frequenzmodulierter Hochfrequenzspannungen werden diese meist einem frequenzabhängigen Glied zugeführt, wodurch die Frequenzänderungen in Amplitudenänderungen umge- 15
wandelt werden, so daß die Frequenz nun durch
Gleichrichtung von der Trägerfrequenz getrennt werden kann. Die gebräuchlichste derartige Demodulatorschaltung ist der Ratiodetektor. Über die beiden Diodenstrecken des Ratiodetektors fließt ein Gleichstrom, 20
der einen gewissen Leistungsverbrauch bedingt. >

Eine weitere Möglichkeit zur Demodultation fre- _

quenzmodulierter Spannungen besteht darin, daß erst ^

die Frequenzmodulation in eine Phasenmodulation deren Amplituden gleich groß sind, so daß die Abumgewandelt wird und dann die zwei von einem zwei- 25 hängigkeit des Phasenwinkels der beiden Spannungen kreisigen Bandfilter stammenden Wechselspannungen, _zu dem Frequenzhub der frequenzmodulierten Spanderen gegenseitige Phasenwinkeldifferenz im Rhyth- nung annähernd linear ist, also im linearen Bereich mus der Niederfrequenz schwankt, einer Enneode der Phasenkennlinien des Diskriminatorbandfilters zugeführt werden. Da die Dauer des Stromflusses gearbeitet wird. Die Frequenzmodulation wird mit durch die Röhre vom Phasenwinkel der beiden Span- 30 Hilfe des Diskriminatorbandfilters in eine Phasennungen abhängig ist, kann dem Anodenkreis der Röhre verschiebung zweier Spannungen, die im Takt der die der Trägerfrequenz aufgeprägte Niederfrequenz ~ ~

entnommen werden. Die zur Ausübung des oben

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Otto Eisenschmid, München,
ist als Erfinder genannt worden

beschriebenen Verfahrens verwendete Schaltung mit

Frequenzmodulation vor sich geht, umgewandelt. Die beiden Pentoden sind kathoden-, schirmgitter-, fanggitter- und anodenseitig parallel geschaltet. Beide

einer Enneode wird auch als Phasendetektor bezeich- 35 Röhren haben denselben Arbeitswiderstand und ar-

net. Bei dem Phasendetektor liegt der Gleichspannungsmittelwert der Anodenspannung gegenüber der erzielbaren Niederfrequenzamplitude recht hoch, so daß sich Spannungsschwankungen im Anodenstromkreis relativ störend bemerkbar machen können.

Außerdem ist bekannt, zwei im Takt der Modulation phasenverschobene Wechselspannungen auf zwei gleichstrommäßig parallel geschaltete Pentoden zur Demodulation zu geben. Bei dieser bekannten Anord-

beiten im B-Betrieb, d. h., der Arbeitspunkt der beiden Röhren liegt im unteren Knick der Arbeitskennlinien, so daß nur die positiven Halbwellen der ankommenden Wechselspannungen von den beiden Röhren verstärkt 40 werden. Da es sich um eine Parallelschaltung von zwei veränderlichen Widerständen handelt, bleibt der Strom, der zwischen zwei stromlosen Zeitintervallen von den beiden Pentoden geliefert wird, nicht konstant, sondern der Stromanteil der nachfolgend durchnung dient ein Diskriminatorbandfilter zur Erzeugung 45 lassenden Pentode erhöht den Stromanteil der zuerst der beiden im Takt der Modulation phasenverscho- durchlassenden Pentode um das Doppelte, so daß der benen Wechselspannungen. Das Diskriminatorband- zwischen zwei stromlosen Zeitintervallen inkonstante filter besteht aus drei abstimmbaren Schwingkreisen. Strom an dem Arbeitswiderstand einen inkonstanten Mit Hilfe der gegenseitigen Kopplung und der Kapa- Spannungsabfall erzeugt. Die am Arbeitswiderstand zitätsabstimmung der Schwingkreise wird das Dis- 50 der beiden Pentoden auftretende Spannungsänderung kriminatorbandfilter so eingestellt, daß im unmodu- ist also durch die Superposition der Stromanteile lierten Zustand der ankommenden Hochfrequenz die nicht frei von Verzerrungen.

Steuergitter der beiden Pentoden um 90° phasen- Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Einverschobene Steuergitterwechselspannungen erhalten, richtung zur Demodulation frequenzmodulierter Hoch-

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frequenzspannungen zu schaffen, die weitgehend verzerrungsfrei arbeitet und eine lineare Abhängigkeit der Xiederfrequenzspannung von dem Phasenwinkel der beiden Steuergitterwechselspannungen gewährleistet.

Das wesentliche Merkmal der erfindungsgemäßen Demodulationseinrichtung für frequenzmodulierte Hochfrequenzspannungen besteht darin, daß bei Anwendung nur eines elektrischen Entladungsgefäßes,

ist und an sich durch die Röhre 121^8GT bekannt ist, besitzt zwei gleichberechtigte Steuergitter G₁ und G₂, denen die beiden phasenverschobenen Spannungskomponenten U_gl und U_g2 zugeführt werden. Mit G₃ ist das Schirmgitter und mit G₄ das Bremsgitter der Röhre 3 bezeichnet. Die Anodenspannung U_a wird der Pentode 3 über den Arbeitswiderstand R& zugeführt.

Zwischen der Anode der Pentode 3 und dem Arbeitswiderstand R_A wird die Niederfrequenzspannung NF

das ein in zwei getrennte regelbare Hälften aufgeteiltes io abgenommen und über den Kondensator C₃ dem Sieb-Steuergitter und eine den Gesamtentladungsstrom begrenzende Kathode enthält, die gleich großen, aber
phasenverschobenen Steuerwechselspannungen den
beiden Steuergitterhälften mit solchen Amplituden zu-

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glied mit dem Widerstand R₅ und der Kapazität C₁ zugeführt. R₁ ist der Schirmgitterwiderstand. Die Schaltung mit den Widerständen R₂, R₃ und mit der Kapazität C₂ dient zur Erzeugung der Gittervorspaneführt werden, daß das elektrische Entladungsgefäß 15 nung. Die Kapazität C₁ und der Widerstand i?₄ dienen

bei Über- ~ ' ~

maximale

so im übersteuerten Betrieb arbeitet,
steuerung einer Gitterhälfte bereits der
Anodenstrom im gemeinsamen Anodenkreis fließt.
Die erfindungsgemäße Einrichtung hat den Vorteil,

als i?C-Glied zur Erzeugung einer Regelspannung.

Die Wirkungsweise der Röhre geht aus der Fig. 2 hervor. Um eine Begrenzerwirkung mit der Röhre 3 zu erreichen, wird diese übersteuert. Liegt die Gitter-

daß neben der Verzerrungsfreiheit die Erzeugung 20 spannung, z. B. U_g2, oberhalb der unteren Aussteuer

einer Regelspannung möglich ist, ohne dabei das Diskriminatorbandfilter wesentlich zu bedampfen. Außerdem besitzt die erfindungsgemäße Einrichtung den Vorteil, daß der Elektronenstrom praktisch leistungslos gesteuert wird, da die Begrenzerwirkung bereits im negativen Steuerbereich einsetzt.

Für die Aussteuerung der beiden Gitterhälften kann ein Diskriminatorbandfilter bekannter Art dienen, das die beiden phasenverschobenen Hochfrequenzspannun-

genze, dann fließt ein Anodenstrom, und zwar so lange, bis beide Gitterwechselspannungen U_g2 und U_gl die untere Aussteuergrenze wieder unterschritten haben. Es entstehen dadurch trapezförmige Stromimpulse, deren Fläche und Abstand von der Phasenlage der beiden Gitterwechselspannungen U_S2 und U_gl abhängen. In der Fig. 2 sind die trapezförmigen Stromimpulse eingezeichnet. Durch die untere Aussteuerungsgrenze (Punkte 1, 4 und 5) und durch die obere

gen liefert. Zur Erzeugung einer Regelspannung kön- 30 Begrenzungslinie (Punkte 2, 3, 6 und 7) wird die Tra

nen in an sich bekannter Weise in einem oder in beiden Steuergitterkreisen i?C-Glieder eingeschaltet werden. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die am Sekundärkreis des Bandfilters abgegriffene Steuer-

pezform bestimmt.

In Fig. 3 a sind untereinander die einzelnen aus den Stromimpulsen entstehenden Anodenspannungsimpulse aufgezeichnet. Unterhalb der sinusförmigen Steuer

gitterwechselspannung kleiner gewählt wird als die 35 Wechselspannungen U_g2 und U_gl sind die Anodenspan-

andere Steuergitterspannung, damit der Sekundärkreis durch die Erzeugung der Regelspannung nicht oder nur geringfügig bedämpft wird. Ferner kann ein Schirmgitter und gegebenenfalls ein Bremsgitter in

nungsimpulse erstens bei dem Phasenwinkel «=90°, zweitens bei dem Phasenwinkel a=0° und drittens bei dem Phasenwinkel α=170° dargestellt.

Die Fig. 3 b zeigt das Vektordiagramm der beiden

der Röhre eingebaut werden, so daß die Steuerkenn- 40 Steuerspannungen U_g2 und U_gv bei dem die durch den

linie I_a = f(U_g) verschoben werden kann. Phasenwinkel α hervorgerufenen Phasenlagen der

An Hand der Zeichnung soll die erfindungsgemäße S teuer spannung U_gl zu der Steuerspannung U_s.₂ geAnordnung und deren Betriebsweise näher erläutert strichelt angedeutet sind, werden. Die Zeichnung zeigt folgende Figuren: Durch Anlegen verschiedener Gitterspannungen ist

Fig. 1 die Demodulatorschaltung gemäß der Erfin- 45 es möglich, die Kennlinien in Fig. 2 nach rechts bzw.

dung, nach links zu verschieben, wie dies gestrichelt ange-

Fig. 2 die Röhrenkennlinie mit den beiden phasen- deutet ist. In Fig. 4 a ist das Gebiet, in dem die beverschobenen Gitterwechselspannungen und dem dazu- kannte Enneode, und in Fig. 4b ist das Gebiet, in dem gehörigen Anodenstrom, die Röhre nach Fig. 1 sperrt, schraffiert gezeichnet,

Fig. 3 a die Anodenspannung in Abhängigkeit vom 50 während der Aussteuerbereich für +45° gestrichelt

Phasenwinkel, angedeutet ist. Aus der Figur geht hervor, daß bei der

Fig. 3 b das Vektorbild der Gitterspannungen, Röhre nach Fig. 1 der Gleichspannungsmittelwert be-

Fig. 4 a den Mittelwert der Anodenspannung bei deutend tiefer liegt als bei der Enneode, so daß sich

einer Enneode, Anodenspannungsschwankungen bedeutend weniger

Fig. 4 b den Mittelwert der Anodenspannung bei der 55 störend bemerkbar machen. Ein weiterer Vorteil der

Röhre nach Fig. 1. Röhre nach Fig. 1 gegenüber der Enneode besteht

Die von der Röhre 2 (Fig. 1) kommende Zwischen- darin, daß der Zwischenfrequenzspannungsbedarf zur frequenz wird durch das Diskriminatorbandnlter in vollen Begrenzung bei gleicher Niederfrequenzauszwei gegeneinander phasenverschobene Spannungen gangsspannung wesentlich geringer ist, die Röhre nach geteilt. In den beiden Sekundärkreisen des Diskrimi- 60 Fig. 1 also eine größere Verstärkung besitzt, natorbandfilters 1 besitzen die gegeneinander phasen- Bei der Erzeugung einer Regelspannung über das verschobenen Spannungen einen Phasenwinkel von i?C-Glied R_v C₁ ist es vorteilhaft, daß das Diskrimi-90° im unmodulierten Zustand. Diese 90°-Phasenver- natorbandfilter zweckmäßig so geschaltet wird, daß die Schiebung kann durch die gegenseitige Kopplung und Gitterwechselspannung U_g2 größer als U_gl ist, damit durch die Einstellung der Resonanzkapazitäten erzielt 65 der zur Regelspannungserzeugung benötigte Leiwerden. Je nach Frequenzhub der frequenzmodulierten stungsbedarf aus U_g2 gewonnen werden kann und der Spannung ändert sich die Phasenverschiebung der Sekundärkreis des Bandfilters, von dem die phasenbeiden in den zwei Sekundärkreisen des Diskrimi- drehende Spannung U_gl abgeführt wird, wenig genatorbandfilters erzeugten Wechselspannungen. Die dämpft wird. Es ist auch möglich, die C7_g,-Wicklung Röhre 3, die im wesentlichen als Pentode ausgebildet 70 des Bandfilter allein an das Regelspannungs-ÄC-Glied

anzuschließen und den £/_gl-Kreis an Massepotential zu belassen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Demodulationseinrichtung für frequenzmodu-Ii er te Hochfrequenzspannungen, bei der zwei Steuergitter mit der zu demodulierenden Hochfrequenz derart beaufschlagt sind, daß die beiden Steuergitterwechselspannungen annähernd gleiche Amplituden und im unmodulierten Fall eine Phasenverschiebung von etwa 90° haben, während bei Modulation der Phasenwinkel im Rhythmus der Frequenzmodulation schwankt, wodurch die Stromführungsdauer der Anodenkreise beeinflußbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung nur eines elektrischen Entladungsgefäßes, das ein in zwei getrennt regelbare Hälften aufgeteiltes Steuergitter und eine den Gesamtentladungsstrom begrenzende Kathode enthält, die gleich großen, aber phasenverschobenen Steuerwechsel-Spannungen den beiden Steuergitterhälften mit solchen Amplituden zugeführt werden, daß das elektrische Entladungsgefäß so im übersteuerten Betrieb arbeitet, daß bei Übersteuerung einer Gitterhälfte bereits der maximale Anodenstrom im gemeinsamen Anodenkreis fließt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Diskriminatorbandfilter bekannter Art die beiden phasenverschobenen Hochfrequenzspannungen für die Aussteuerung der beiden Gitterhälften liefert.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer Regelspannung in einem oder in beiden Steuergitterkreisen i?C-Glieder eingeschaltet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise die im Sekundärkreis des Bandfilters abgegriffene Steuergitterwechselspannung kleiner ist als die andere, gleichzeitig zur Erzeugung der Regelspannung dienende Steuergitterspannung, damit der Sekundärkreis durch die Erzeugung der Regelspannung nicht oder nur geringfügig bedämpft ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschiebung der Steuerkennlinie (I_a=f(Ug) der Röhre ein Schirmgitter und gegebenenfalls noch ein Bremsgitter in die Röhre eingebaut ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 849 859;
USA.-Patentschrift Nr. 2 445 996.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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