-
Verfahren zur Modulationsgradmessung Die nachstehend beschriebene
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Modulationsgradmessung mit direkter
Anzeige des Modulationsgrades.
-
Der Modulationsgrad einer modulierten Schwingung ist bekanntlich definiert
als das Verhältnis der Amplitude der Spannung mit der Modulationsfrequenz zur Amplitude
der Spannung mit der Tragerfrequenz. Die Tragerfrequenz kann im speziellen Fall
den Wert Null annehmen. Es handelt sich dann um einen Gleichstrom-Mittelwert mit
einem überlagerten Wechselstrom. Derartige Modulationsgrade treten in der Praxis
häufig als Maß für verschiedene technische Größen auf. Ein Beispiel hierfür ist
die Wolkigkeit von Papier Beim Durchstrahlen einer ablaufenden Papierbahn mit Gleichlicht
und Abtasten mit einer Fotozelle entsteht hinter der Fotozelle eine Gleichspannung,
die der mittleren Transparenz des Papiers entspricht, und eine Wechselspannung,
die den unregelmaßigen Schwankungen der Transparenz entspricht. Das Verhältnis betder,
der Modulationsgrad, ist die »Wolkigkeit«.
-
Bei modulierten Schwingungen in der Hochfrequenztechnik erhält man
durch Demodulation ebenfalls eine Gleichspannung und eine Wechselspannung, deren
Quotient der »Modulationsgrad« ist. Ähnliche Beispiele lassen sich noch auf vielerlei
Gebieten finden. Als Maß fur den Modulationsgrad oder Aussteuerungsgrad tritt immer
das Verhältnis einer Wechselspannung zu einer Gleichspannung oder eines Wechselstromes
zu einem Gleichstrom auf. Die Messung dieses Relativbegriffes läuft daher immer
auf die Messung zweier Größen, des Gleichanteils und des Wechselanteils, hinaus
- wenn nicht zufällig eine der beiden Größen konstant ist.
-
Bei den bisher bekannten Verfahren werden beide Großen entweder gleichzeitig,
z. B. mit Quotientenmeßwerk oder oszillographisch, oder zeitlich nacheinander gemessen.
Diese Messungen sind entweder unbequem oder zeitraubend. Quotientenmeßwerke können
ohne Ausschlag schon überlastet sein. Die Auswertung oszillographischer Aufnahmen
ist ungenau.
-
Bei zertlich nacheinander durchgeführten Messungen kann sich die
erste Größe bei der Messung der zweiten schon wieder verandert haben.
-
Die Nachteile und Fehler der bekannten Verfahren werden bei dem Verfahren
zur Modulationsgradmessung mit direkter Anzeige nach der Erfindung vermieden, das
dadurch gekennzeichnet ist, daß die mit der Modulationsfrequenzspannung modulierte
Trägerfrequenzspannung an eine Spannungsteilerschaltung gelegt ist, deren einer
Teilwiderstand so gesteuert wird, daß die Trägerfrequenzspannung an ihm konstant
bleibt und sich die Modulationsfrequenzspannung an ihm umgekehrt proportional der
Eingangsträgerfrequenzspannung
andert, so daß sie ein unmittelbares Maß fur den Modulationsgrad ist.
-
Zweckmäßig erfolgt dabei die Änderung der Modulationsfrequenzspannung
durch Änderung des Innenwiderstandes des gesteuerten Teilwiderstandes. Ist die Trägerfrequenz
Null, so kann man als gesteuerten Teilwiderstand eine Verstärkerrohre, einen Trans@-stor
od. dgl. verwenden, deren Stromfluß und Innen widerstand umgekehrt proportional
durch die Eingangsgleichspannung gesteuert werden. Durch Ein führung einer Hilfsspannung,
z. B. durch Anoden spannungsanderung einer Vorrohre laßt sich der Zusammenhang zwischen
Modulationsfrequenzspannung am gesteuerten Teilwiderstand und Eingangsgleichspannung
in die geforderte Abhangigkeit bringen.
-
In den Zeichnungen sind einige Ausfuhrungsbe@ spiele des Erfindungsgedankens
dargestellt.
-
Fig. 1 zeigt das Prinzip. An die Klemmen 1 und 2 der aus dem festen
Widerstand 3 und dem gesteuerten Widerstand 4 bestehenden Spannungsteilerschaltung
wird die mit der Modulationsspannung modulierte Trägerfrequenzspannung gelegt Nimmt
man an, daß die Trägerfrequenz Null ist, so liegt an diesen Klemmen eine Gleichspannung
mit einer uberlagerten Wechselspannung. Durch ein an die Klemmen 5 und 6 anzuschließendes
Meßinstrument wird nun nur die Wechselspannung am gesteuerten Teilwiderstand 4 gemessen.
Entsprechend der Erfindung wird nun der Teilwiderstand 4 so ausgebildet und gesteuert,
daß die Gleichspannung an ihm konstant bleibt und sich die Wechselspannung an ihm
umgekehrt proportional der an den Klemmen 1 und 2 liegenden Gleichspannung ändert.
Dann ist die an den Klemmen 5 und 6 gemessene Wechselspannung proportional dem Modu-U#
lationsgrad m = . die an den Widerstand 4 zu U@ stellende Bedingung läßt sich durch
eine Verstärkerröhre erfüllen. Eine entsprechende Schaltung ist in
Fig.
2 dargestellt. Den Eingangsklemmen 1 und 2 wird wiederum eine Gleichspannung und
eine ihr überlagerte Wechselspannung zugeführt. Das Verhältnis beider Spannungen
oll bestimmt werden.
-
Wie in Fig. 1 wird wiederum an den Klemmen 5 und 6 ein Wechselspannungsanteil
abgegriffen, der diesen@ Verhaltnis proportional ist. Diese Proportionalitat wird
durch die Verstärkerröhre 7 erreicht, die an die Stellt des Teilwiderstandes 4 der
Fig. 1 getreten ist. Be@ der dargestellten Schaltung bewirkt ein Ansteigen der Eingangsgleichspannung
eine Veränderung des Gitterpotentials nach höheren positiven Werten. Dies hat zur
Folge, daß der Anodenstrom durch die Verstarkerrohre größer wird. Der größere Anodenstrom
verursacht einen großeren Spannungsabfall an dem Widerstand 3 und damit ein Gleichbleiben
der Gleichspannung zwischen den Klemmen 5 und 6. Durch den höheren Strom durch die
Röhre 7 wird aber zugleich ihr Wechselstrominnenwiderstand kleiner. Im gleichen
Maße vermindert sich damit auch die Ausgangswechselspannung zwischen den Klemmen
5 und 6. Die Forderungen konstanter Ausgangsgleichspannung und mit steigender Eingangsgleichspannung
fallender Ausgangswechselspannung sind damit erfullt. Das Meßgerät für die Ausgangswechselspannung
kann man dann unmittelbar in Einheiten des Modulationsgrades eichen. Ist die Meßquelle,
die die an den Klemmen 1 und 2 liegenden Spannungen hervorbringt, so beschaffen,
daß die Gleichspannung zu negativen Werten hin zunimmt, so kann durch eine phasenumkehrende
Vorstufe die notwendige Polaritat am Eingang der Schaltung nach der Erfindung hergestellt
werden.
-
Die Abhängigkeit zwischen Eingangsgleichspannung und Ausgangswechselspannung
ist in Fig. 3 durch die Hyperbel 8 angedeutet. Durch eine entsprechende Vorspannung,
z. B. eine Vorröhre, läßt sich ein an der Stelle 9 liegender Koordinatenursprung
an die Stelle 10 verschieben, so daß sich eine günstige Ausnutzung des Verhältnisses
beider Spannungen ergibt.
-
Ein Beispiel für eine vollständige Schaltung dieser Art ist in Fig.
4 dargestellt. Mit dieser Schaltung läßt sich beispielsweise die Wolkigkeit von
Papier messen. Als Meßquelle dient dabei die Fotozelle 11.
-
Ein auf die Fotozelle treffender Lichtstrahl, der durch das zu untersuchende
Papier hindurchgegangen ist, ruft eine Gleichspannung in der Fotozelle hervor.
die
der mittleren Transparenz des Papiers entspricht, und eine Wechselspannung entsprechend
den Schwankungen der Transparenz. Das Verhältnis von Wechselspannungsamplitude zu
Gleichspannungsamplitude, also der Modulationsgrad, ist ein Maß für die Wolkigkeit.
Diese kann dann unmittelbar an dem Meßinstrument 12 abgelesen werden. Bei dieser
Schaltung dient die Vorröhre 13 zur Einstellung des gewünschten Koordinatennullpunktes,
zur Verstar kung und gegebenenfalls zur Phasenumkehr In der Röhre 14 wird die Ausgangswechselspannung
nochmals verstärkt und dann nach Gleichrichtung dem Meßinstrument 12 zugeführt,
das in entsprechenden Einheiten geeicht sein kann.