DE1094312B - Frequenzdemodulator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Frequenzdemodulator, bei dem eine zwei Steuerelektroden besitzende Verstärkeranordnung in Abhängigkeit vom Strom und von der Spannung eines aus einer Spule und einem Kondensator bestehenden Schwingungskreises ausgesteuert wird.

Es ist eine derartige Anordnung bekannt, bei der zwischen dem zweiten Steuergitter und Kathode einer Hexodenröhre ein Reihenresonanzkreis eingeschaltet ist und bei der das erste Steuergitter mit der Spannung an der Induktivität dieses Kreises gesteuert wird. Hierbei ist die Spannung am zweiten Steuergitter wesentlich kleiner als die am ersten Steuergitter, so daß sich ungünstige Aussteuerungsverhältnisse ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Frequenzdemodulator mit Transistoren auszurüsten. Transistoren mit mehreren Steuerelektroden stehen aber nicht zur Verfügung, so daß eine einfache Übertragung der bekannten Röhrenschaltung in die Transistortechnik nicht ohne weiteres möglich ist.

Insbesondere tritt erschwerend in Erscheinung, daß Transistoren wesentlich geringere Impedanzwerte aufweisen, so daß bei der Zusammenschaltung mit im allgemeinen verhältnismäßig hochohmigen Resonanzkreisen Schwierigkeiten zu erwarten sind.

Es ist weiter bereits ein Frequenzdemodulator angegeben worden, bei dem die an einer Spule auftretenden Schwingungen die Basis eines symmetrischen Transistors steuern, während die Spannung von einem mit der Spule induktiv gekoppelten Schwingungskreis die Emitter-Kollektor-Strecke dieses Transistors speist. Die Ausgangsschwingungen werden an einem i?C-Glied im Emitter-Kollektor-Kreis abgenommen. Da hierbei der Schwingkreis verhältnismäßig stark und in Abhängigkeit von der Frequenzschwankung belastet wird, ergeben sich erhebliche Verzerrungen im demodulierten Signal. Außerdem ist das Ausgangssignal nur klein, da eine Verstärkung nicht erreicht wird.

Bei einem Frequenzdemodulator der eingangs erwähnten Art werden diese Nachteile vermieden, und man erhält außer einer guten Demodulation noch eine beträchliche Verstärkung und eine Entkopplung des Ausgangskreises vom Demodulatorkreis, wenn gemäß der Erfindung die Reihenschaltung der Spule und des Kondensators an die Basis-Emitter-Strecke eines ersten Transistors geschaltet ist, dessen Kollektor mit dem Emitter eines zweiten Transistors verbunden ist, und wenn der Basis des zweiten Transistors die über dem durch die Reihenschaltung der Spule des Kondensators und der Emitter-Basis-Strecke des ersten Transistors gebildeten Parallelresonanzkreis erzeugte Spannung zugeführt ist und wenn am Kollektor des Frequenzdemodulafc*©» ΐϋΐ

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 28. Januar 1956

Johannes Meyer Cluwen, Eindhoven (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

zweiten Transistors das demodulierte Signal abgenommen wird.

Bei der Erfindung wird von der bekannten Erscheinung ausgegangen, daß in einem Resonanzkreis Schwingkreisstrom und Schwingkreisspannung im Resonanzfall um 90° in der Phase verschoben sind, und es wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß ein Transistor vom Strom direkt gesteuert werden kann, wobei nur ein geringer Spannungsabfall auftritt, so daß die Dämpfung für den Schwingkreis nicht erheblich ist. Der mit dem ersten Transistor in Reihe liegende zweite Transistor weist dabei einen hohen Innenwiderstand auf, da der große Kollektor-Innenwiderstand des ersten Transistors im Emitterzweig des zweiten Transistors liegt. Da dieser zweite Transistor von der am Schwingkreis auftretenden Spannung gesteuert wird, ergibt sich auch für diesen Transistor eine günstige Aussteuerung und damit ein optimales Demodulationssignal.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild,

Fig. 2 ein weiter detailliertes Ausführungsbeispiel und

Fig. 3 eine Abart des Beispiels nach Fig. 2 darstellt.

Nach Fig. 1 werden zu detektierende frequenzmodulierte Schwingungen einem Resonanzkreis zugeführt, der aus einer Induktivität 3 und einem Kondensator 4 besteht, die zwischen der Basis und dem Emitter eines in Emitterschaltung liegenden ersten Grenzschichttransistors 1 in Reihe geschaltet sind. Der Hauptstromkreis, insbesondere die Kollektor-

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Emitter-Strecke, dieses Transistors liegt in Reihe mit dem Hauptstromkreis, insbesondere der Kollektor-Emitter-Strecke eines zweiten Transistors 2, dessen Basis mit einer Anzapfung 8 der Induktivität 3 verbunden ist. Die Kreisspannung an dieser Anzapfung 8 hat somit, bei hinreichend großem Eingangswiderstand des Transistors 2 und bei der Resonanzfrequenz des Kreises 3-4, eine Phasenverschiebung von 90° gegenüber dem den Kreis 3-4 durchfließenden Strom. Somit hat auch der Basisstrom dieses Transistors 2 bei dieser Frequenz eine Phasenverschiebung von 90° gegenüber dem Basisstrom des Transistors 1, während außerhalb der Resonanzfrequenz eine frequenzabhängige Phasenverschiebung zwischen beiden Strömen auftritt.

Die Reihenschaltung der Transistoren 1 und 2 wird nur leitend während der negativen Halbperiode der Spannungen an ihren Basiselektroden. Sie läßt somit einen durch die erwähnte Phasenverschiebung bedingten Strom zu dem Detektorausgangsfilter 5, 6 durch, über dem demgemäß eine dem Frequenzhub annähernd proportionale Spannung erzeugt wird, die einer Ausgangsklemme 7 zugeführt wird. Durch Anwendung des einzigen Resonanzkreises 3-4 wird die bei üblichen Frequenzdetektoren auftretende Gefahr einer Seitenbanddetektion wesentlich verringert. Insbesondere ergeben sich für die Steuerung der Transistoren günstige Impedanzverhältnisse, so daß bei verhältnismäßig geringem Aufwand eine gute Empfindlichkeit erreicht werden kann.

Die Prinzipschaltung nach Fig. 1 hat gewisse Nachteile, die bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 behoben werden. An erster Stelle bewerkstelligt die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 2 eine Gleichrichtung; diese kann durch einen hinreichend niedrigen Widerstand parallel zwischen der Basis und dem Emitter behoben werden. Dabei erfährt eine Halbperiode der zu detektierenden Schwingung jedoch eine andere Dämpfung als die andere Halbperiode; daher kann man statt dieses Widerstandes besser einen Gleichrichter 10 (Fig. 2) mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung in bezug auf die betreffende Emitter-Basis-Strecke anbringen.

An zweiter Stelle ist es meistens erwünscht, daß der Detektor gegen etwaige Amplitudenmodulation der zu detektierenden Schwingungen unempfindlich sein soll. Dazu ist in Fig. 2 der Resonanzkreis 3-4 mit einem dynamischen Begrenzer verbunden, der aus einem Gleichrichter 11, den Widerständen 12 und 13 und einem Kondensator 14 besteht, welcher Kondensator die Widerstände 12 und 13 auch für die niedrigsten Modulationsfrequenzen noch kurzschließt. Da die Spannung am Kondensator 14 somit praktisch konstant und gleich der mittleren Schwingungsamplitude bleibt, wird eine etwaige Amplitudenmodulation der Schwingungen über dem Kreis 3-4 eine veränderliche, diese Amplitudenmodulation unterdrückende Dämpfung des Kreises 3-4 herbeiführen. Die Spannung am Kondensator 14 kann weiter zur automatischen Verstärkungsregelung (Klemme 15) dienen. Außerdem ergibt sich die Möglichkeit, die Empfindlichkeit für unerwünschte Amplitudenmodulation dadurch weiter zu unterdrücken, daß die Amplitude des in Reihe die Transistoren 1 und 2 und das Ausgangsfilter 5-6 durchfließenden Stromes auf einen der Spannung am Kondensator 14 entsprechenden Wert begrenzt wird. Diese Spannung wird dazu, nötigenfalls nach weiterer Glättung, der Basis des Transistors 2 zugeführt, während zwischen dem Kollektor des Transistors 1 und dem Emitter des Transistors 2 ein Widerstand 17 angebracht ist. Die erwähnte Stromamplitude kann dabei nicht größer werden als die Spannung an der Basis des Transistors 2, geteilt durch den Widerstand 17, da sonst die Transistoren 1 und 2 nichtleitend werden würden.

Zur praktischen Ausbildung dieses Gedankens wird die Spannung am Kondensator 14 über den Widerstand 12 und die der Anzapfung 8 über einen Gleichrichter 18 der Basis des Transistors 2 zugeführt.

ίο Während der positiven Halbperiode der Kreispannung der Anzapfung 8 wird der Gleichrichter 18 somit leitend gehalten und sperrt infolgedessen den Transistor 2. Während der negativen Halbperiode dieser Kreisspannung kann die Spannung an der Basis des Transistors 2 nicht weiter negativ werden als die Spannung, die von dem Kondensator 14 über dem Widerstand 13 erzeugt wird, da der Gleichrichter 18 unleitend wird. Die Amplitude der Spannung an der Anzapfung 8 ist dabei einige Male größer als die Gleichspannung über dem Widerstand 13.

Auf diese Weise wird die Basis des Transistors 2 periodisch in der Vorwärtsrichtung mit einer über dem Widerstand 13 erzeugten, praktisch konstanten Spannung polarisiert. Da die Basis des Transistors 1 während periodischer, in der Phase verschobener Zeitintervalle in der Vorwärtsrichtung polarisiert wird, fließt nur Strom zu dem Ausgangsfilter 5-6 während einer Zeitspanne, die durch diese Phasenverschiebung, d. h. durch den Frequenzhub der zu detektierenden Schwingungen, bedingt wird. Die Amplitude dieses Stromes ist praktisch konstant, so daß die an der Ausgangsklemme 7 erzeugte Niederfrequenzspannung praktisch unabhängig von Amplitudenmodulation und annähernd proportional mit der Frequenzmodulation der zu detektierenden Schwingungen ist.

Der Transistor 1 der Fig. 2 kann gewünschtenfalls zur Verringerung seines Eingangswiderstandes in geerdeter Basisschaltung betrieben werden (s. Fig. 3), in welchem Falle sein Emitter mit dem Kondensator 4 verbunden wird. Die Durchlaßrichtung des Gleichrichters 10 muß dann selbstverständlich umgekehrt werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Frequenzdemodulator, bei dem eine zwei Steuerelektroden besitzende Verstärkeranordnung in Abhängigkeit vom Strom und von der Spannung eines aus einer Spule und einem Kondensator bestehenden Schwingungskreises ausgesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung der Spule (3) und des Kondensators (4) an die Basis-Emitter-Strecke eines ersten Transistors (1) geschaltet ist, dessen Kollektor mit dem Emitter eines zweiten Transistors (2) verbunden ist, und daß der Basis des zweiten Transistors die über dem durch die Reihenschaltung der Spule (3) des Kondensators (4) und der Emitter-Basis-Strecke des ersten Transistors (1) gebildeten Parallelresonanzkreis erzeugte Spannung zugeführt ist und daß am Kollektor des zweiten Transistors (2) das demodulierte Signal abgenommen wird.

2. Frequenzdemodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Basis-Emitter-Strecke des ersten Transistors ein Gleichrichter mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung geschaltet ist.

3. Frequenzdemodulator nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor in geerdeter Basisschaltung betrieben wird.

4. Frequenzdemodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzkreis mit einem dynamischen Begrenzer verbunden ist, der einen Gleichrichter und ein Widerstands-Kondensator-Filter mit hoher Zeitkonstante enthält.

5. Frequenzdemodulator nach einem der Ansprüche 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromamplitude durch die beiden Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren auf einen Wert begrenzt wird, der der über dem Kondensator des dynamischen Begrenzers erzeugten Spannung entspricht.

6. Frequenzdemodulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung an dem erwähnten Kondensator (14) über einen Widerstand (12) der Basis des zweiten Transistors (2) zugeführt wird, während die Kreisspannung über den Gleichrichter (18) dieser Basis zugeführt wird,

so daß der zweite Transistor (2) nichtleitend ist während der Halbperiode, in der die Kreisspannung entgegengesetzte Polarität in bezug auf die Kondensatorspannung hat, während die Amplitude des den zweiten Transistor (2) durchfließenden Stromes auf einen Wert begrenzt wird, der durch die an der Basis des zweiten Transistors erzeugte Kondensatorspannung, geteilt durch einen zwischen dem Kollektor des ersten und dem Emitter des zweiten Transistors geschalteten Widerstand (17), bedingt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 231 997;

»Electronic Engineering«, September 1953, S. 361 und 362;

»Electronics«, Juni 1955, S. 134, 135.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

@ 009 677/343 11.60