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Demodulationsschaltung für frequenzmodulierte Schwingungen Beim Empfang
frequenzmodulierter Hochfrequenzschwingungen wird zur Demodulation fast durchweg
der sogenannte Foster-Seelay-Diskriminator - auch Ratio-Detektor genannt
-angewendet. Der Aufwand für einen solchen Demodulator ist verhältnismäßig
hoch. Außerdem hat dieser den Nachteil, daß die S-förinige Arbeitskurve eine hohe
Vorselektion bedingt. Besser wäre statt dessen ein Demodulator, dessen Arbeitskurve
mehr Z-fönnig ist, und zwar in der Weise, daß zwischen zwei waagerechten und geradlinigen
Kurventeilen ein steiler und möglichst gestreckter Kurventeil liegt. Diese entsprechenden
Arbeitskurven werden weiter unten in Verbindung mit der Zeichnung noch eingehender
dargestellt werden.
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Die Erfindung hat eine neuartige Demodulatorschaltung zum Gegenstand,
die sowohl im Aufwand als auch vor allem in ihrer Funktion sich vorteilhaft von
den bisher üblichen Ratio-Detektoren unterscheidet. Das Prinzip der neuen Demodulationsschaltung
für frequenzmodulierte Schwingungen besteht darin, daß diese Schaltung zwei miteinander
nicht gekoppelte, auf die Trägerfrequenz abgestimmte Schwingkreise -
gegebenenfalls
Bandfilter - enthält, deren erster mit dem die zu demodulierende Schwingung
führenden Hochfrequenz- oder Zwischenfrequenz-Ausgangskreis - beispielsweise
induktiv -*sowie mit der Basis eines Transistors und deren zweiter mit dem Kollektor
- oder Emitter - dieses Transistors verbunden ist, dessen Emitter
- bzw. Kollektor - die Modulationsspannung entnommen wird.
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Die an die Schwingkreise bzw. Bandfilter führenden Verbindungen von
der Basis bzw. dein Kollektor - oder Emitter - des Transistors sind
zweckmäßig in Nähe der Schwingkreisfußpunkte angezapft, wobei der Kopplungsgrad
etwa 10 bis 20 1/o betragen möge.
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Das Prinzip der Erfindung sowie weitere Einzelheiten derselben sind
in der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung stellt dar Fig. 1 das
Schaltprinzip und zugleich ein Ausfüh-Tungsbeispiel der Erfindung, Fig. 2 -und
3 andere Schaltbeispiele mit verschiedenen Varianten, Fig. 4 bis
6 Arbeitskurven der neuen Schaltung im Vergle7ir-U mit der Arbeitskurve des
üblichen Ratio-Detektors.
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In Fig. 1 sind mit 1 und 2 zwei Schwingkreise
dargestellt, die aui die zu demodulierende Träger-frequenz abgestimmt, miteinander
aber nicht gekopsind. Der Schwingkreis 1 besteht aus einer Induktivität
3 und einem Kondensator 4, der Schwingkreis 2 aus einer Induktivität
5 und einem Konden-sator 6. In Nähe ihrer Fußpunkte sind beide
Schwingkreise bei 7 bzw. 8 angezapft, wobei der Punkt 7 des
Schwingkreises 1 mit der Basis 9, der Abgriff 8 mit dem Kollektor
10 eines Transistors 12 verbunden ist. Dem Emitter 11 dieses Transistors
wird die Modulationsfrequenz, also beispielsweise eine Niederfrequenz mit der die
Trägerschwingung frequenzmoduliert war, entnommen. - Die zu demodulierende
Frequenz, die beispielsweise dem Hochfrequenz- oder Zwischenfrequenzteil eines Empfängers
entnommen ist, wird dem Schwingkreis 1 beispielsweise auf induktivem Wege
durch eine Kopplungsspule 13 Zugeführt.
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Weitere Merkmale der Prinzipschaltung bestehen insbesondere in einem
Kondensator 14, dessen Kapazität in der Größenordnung von einigen 1000 pF,
z. B. 5000 pF, liegt, sowie in einem Widerstand 15
und einem Parallelkondensator
16, die den Emitter 11 des Transistors 12 mit Masse verbinden. Außerdem
ist der Fußpunkt des Schwingkreises 2 an Mass' gelegt.
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Die Funktion der Schaltung ist folgende: Wird auf den Vorkreis
13 die zu demoduherende FM-Frequenz gegeben, beispielsweise e ' ine
im Tonteil eines Fernsehempfängers wirkende Intercarrierfrequenz von 5,5
MHz, so entsteht am Emitter 11 bei einem Frequenzhub in positiver Richtung,
d. h. bei einer Frequenzzunahme, eine positive Gleichspannung, bei einem
Frequenzhub in negativer Richtung eine negative Gleichspannung.
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Der Schwingkreis 2 wirkt dabei als Frequenznormal. übersteigt die
Frequenz, die dem Schwingkreis 1
zugeleitet wird, den Normalfrequenzwert des
Schwingkreises 2, so arbeitet der Transistor in Kollektorschaltung,
während
er in Emitterschaltung arbeitet, wenn die dem Schwingkreis 1 aufgedrückte
Frequenz den Frequenzwert des Schwingkreises 2 unterschreitet. Somit entstehen im
Takte der aus dem Kopplungsglied 13 dem Schwingkreis 1 zugeführten
Frequenzänderungen an der Emitterelektrode - positiv und negativ wechselnde
Gleichspannungen, d. h. die dem Frequenzhub des FM-modulierten Trägers entsprechende
Niederfrequenz oder sonstige Steuerfrequenz.
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Das in Fig. 1 angegebene Schaltprinzip kann in verschiedener
Weise variiert werden: Zunächst können gegebenenfalls die Funktionen des Kollektors
und des Emitters miteinander vertauscht werden, d. h. es wird der Kollektor
10 mit der NF-Ausgangsleitung verbunden, der Emitter 11 mit dem Abgriff
8
an der Spule 5 des Frequenznormalkreises 2. - Ferner läßt
sich die Wirkung der Schaltung verbessern, wenn der Kollektor bzw. der Emitter des
Transistors 10 an geeignete, relativ niedrige Vorspannungen gelegt wird.
Dies ist in Fig. 2 näher erläutert.
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Fig. 2 zeigt eine Schaltung nach dem Prinzip der Fig. 1, jedoch
mit folgenden Abwandlungen- Der Schwingkreis 1 ist mit dem Ausgang des die
zu demodulierende Trägerfrequenz führenden Leitungszuges nicht induktiv gekoppelt,
sondern mit seinem heißen Ende unmittelbar an die Anode 17 einer ZF-Endröhre
18, z. B. einer EF 80, angeschlossen. Da in diesem Falle die Spule
3 des Schwingkreises 1 die Anodenspannung der Röhre 13 führt,
ist es notwen-dig, in der Leitung zwischen dem Abgriff 7 des Schwingkreises
1 und der Basis 9 des Transistors 12 einen Kondensator 19 vorzusehen,
der die Anodenspannung vom Transistor fernhält. Der Kondensator 14 ist in Fig. 2
unmittelbar zwischen dem Fußende des Schwingkreises 1 und Masse angeordnet.
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In Fig. 2 sind außerdem zwei niedervoltige Vorspannungsquellen vorgesehen,
von denen die eine, 20, zwischen dem Emitterwiderstand 15 und Masse liegt
und dem Emitter 11 eine positive Vorspannung von etwa 1,5 Volt erteilt,
während in der Verbindung zwischen dem Fußpunkt des Schwingkreises 2 und Masse eine
Spannungsquelle 21 liegt, die dem Kollektor 10 des Transistors eine negative
Vorspannung von etwa ebenfalls 1,5 Volt aufdrückt. Es genügt gegebenenfalls
auch, nur die eine dieser beiden Spannungsquellen 20 bzw. 21 an den vorgesehenen
Stellen der Schaltung anzuordnen.
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Die Fig. 3 veranschaulicht eine weitere Ausführungsforrn der
Erfindung, die sich auf einen kleinen UKW-Geradeausempfänger bezieht und insbesondere
noch die Möglichkeit vorsieht, in den abzustimmenden Schwingkreisen statt der üblichen
Drehkondensatoren oder anderer mechanisch zu variierender Abstimmittel solche Kondensatoren
anzuordnen, die mit einem Dielektrikum versehen sind, dessen Dielektrizitätskonstante
von der Höhe einer angelegten Spannung abhängig ist. Zu diesem Zweck ist an einen
Antennenkopplungskreis ein Schwingkreis 17
angeschlossen, der aus einer Spule
und einem Festkondensator, dem ein Bariumtitanatkondensator 23
in Reihe geschaltet
ist, besteht. Von einem Abgriff der Spule ist eine Verbindung mit dem Emitter eines
Transistors 24 hergestellt, der somit als Hochfrequenzverstärker wirkt. Die Basis
dieses Transistors ist in der üblichen Weise mit Masse verbunden, der Kollektor
26 mit einer an eine Spannungsquelle von etwa - 10 Volt führenden
Kopplungsspule 27- Diese Spule ist mit einem von zwei weiteren Schwingkreisen
28 und 29 gekoppelt, die die gleiche Funktion haben wie die in Fig.
1 und 2 dargestellten Schwingkreise 1
und 2 und ebenso wie dort mit
der Basis bzw. dem Kollektor eines Transistors verbunden sind, der in Fig.
3 mit 31 bezeichnet ist. Auch in den Schwingkreisen 28 und
29 ist jeweils ein Festkondensator 41 bzw. 42 mit einem Bariumtitanatkondensator
43 bzw. 44 in Reihe angeordnet. Der Fußpunkt des Schwingkreises 28 führt
über einen Widerstand 40 und einen Kondensator 39, der Fußpunkt des Schwingkreises
29 unmittelbar an Masse. Vom Emitter 34 des demodulierenden Transistors
31 fährt eine Niederfrequenzleitung an einen Transistorverstärker
37, dessen Ausgang mit einem Lautsprecher 38 verbunden ist.
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Auf diese Weise läßt sich der gesamte Geradeausempfänger mit Transistoren
bestücken.
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Die Verbindungspunkte zwischen dem Festkondensator und dem Bariumtitanatkondensator
sind in je-
dem Schwingkreis über je einen Widerstand 45, 46 bzw. 47
gemeinsam mit einem Abgriff 48 verbunden, der auf einer Potentiometerwicklung 49
bewegbar ist, an der eine Steuerspannung liegt. Die jeweils bei 48 abgegriffene
Höhe dieser Steuerspannung bestimmt die Kapazität der Bariumtitanatkondensatoren
23, 43 und 44 in den einzelnen Schwingkreisen.
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Die Fig. 4 zeigt eine der üblichen Arbeitskurven des bekannten Ratio-Detektors.
Diese Arbeitskurve verläuft S-förmig, wobei ihr Mittelpunkt der Frequenz des nichtmodulierten
Trägers entspricht. Die Lage der Nachbarfrequenzen läßt erkennen, daß eine exakte
Trennung der gewünschten Senderfrequenz von diesen Nachbarfrequenzen nicht immer
durchführbar ist.
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Fig. 5 zeigt eine Arbeitskurve idealer Form, die eine Art Z-förmigen
Verlauf hat, wobei die unmodulierte Trägerfrequenz wieder in der Mitte eines möglichst
steilen Teils dieser Abstimmkurve auftritt, deren übrige Teile waagerecht verlaufen,
so daß die Nachbarträgerfrequenzen unwirksam bleiben.
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Aus der Arbeitskurve, die in Fig. 6 dargestellt ist und an
einer Schaltung gemäß der Erfindung gemessen wurde, geht &rvor, daß die ideale
Z-Kurve ziemlich weitgehend verwirklicht ist. Eine Annäherung an diese ideale Z-Kurve
wird insbesondere dadurch vervollkommnet, daß die zum Demodulator gehörenden Schwingkreise
1 und 2 (vgl. Fig. 1 und 2) durch Bandfilter ersetzt werden.