DE1267281B - Selbstbegrenzende Schaltungsanordnung zur Demodulation einer frequenzmodulierten, unerwuenschte Amplitudenschwankungen aufweisenden Eingangsschwingung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CI.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

H03d

Deutsche Kl.: 21 a4- 29/01

P 12 67 281.0-35
16. Oktober 1956
2. Mai 1968

Die Erfindung betrifft eine selbstbegrenzende Schaltungsanordnung zur Demodulation einer frequenzmodulierten, unerwünschte Amplitudenschwankungen aufweisenden Eingangsschwingung mit einer Elektronenröhre, die der Reihe nach eine Kathode, ein erstes Steuergitter, ein Schirmgitter, ein zweites Steuergitter und eine Anode enthält, ferner mit zwei auf eine im Betriebsfrequenzbereich der zu demodulierenden Eingangsschwingung liegende mittlere Frequenz abgestimmten Parallelresonanzkreisen, von denen der erste, welchem die Eingangsschwingung zugeführt ist und welcher ab einem bestimmten Potential des Eingangssignals gedämpft wird, zwischen dem ersten Steuergitter und Masse liegt, während der zweite Parallelresonanzkreis zwischen das zweite Steuergitter und Masse geschaltet ist, und deren Spannungen um etwa 90° phasenverschoben sind, wobei an der Anode ein demoduliertes Ausgangssignal auftritt, dessen Amplitude und Frequenz Funktionen der Frequenz der Eingangs-Schwingung sind, sowie mit einem Widerstand und einem zu diesem parallelgeschalteten Kondensator, welche zwischen der Kathode und Masse liegen.

In der deutschen Patentschrift 977298 wurde bereits ein Demodulator für frequenzmodulierte elektrische Schwingungen mit einer Doppelsteuerröhre vorgeschlagen, an deren an einer festen Vorspannung liegende beide Steuergitter je ein Schwingkreis angeschlossen ist. Im Kathodenkreis des vorgeschlagenen Demodulators liegt parallel zu einem festen Spannungsteiler ein Kondensator, der zum Eingangsschwingkreis gehört. Diese Schaltungsanordnung arbeitet bei großen Ansteuerspannungen wie ein sogenannter Phasendetektor mit Amplitudenbegrenzung durch einen Gitterstrom infolge der festen Gittervorspannung. Ist dagegen der Scheitelwert der Ansteuerspannung kleiner als die Vorspannung, geht der Demodulator in Selbsterregung über, da am ersten Steuergitter infolge einer nun auftretenden Rückkopplung zusätzlich zur Ansteuerspannung eine mit dieser synchronisierte Oszillatorspannung entsteht, d. h., der Demodulator arbeitet als sogenannter Mitnahmeoszillator, wobei die aus den beiden Spannungen gebildete Summenspannung begrenzt wird, ohne daß ein besonderer Amplitudenbegrenzer erforderlich ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Demodulator anzugeben, bei welchem sowohl bei sehr kleinen als auch bei größeren Amplituden des Eingangssignals eine störende Amplitudenmodulation des Eingangssignals vollständig unterdrückt wird, was Selbstbegrenzende Schaltungsanordnung
zur Demodulation einer frequenzmodulierten,
unerwünschte Amplitudenschwankungen
aufweisenden Eingangsschwingung

Anmelder:

Radio Corporation of America,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,

8000 München, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:

Jack Avins, New York, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. Oktober 1955
(541 237)

mit dem erwähnten vorgeschlagenen Demodulator nicht möglich ist.

Die Erfindung besteht darin, daß bei einer selbst-· begrenzenden Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art der in den Kathodenkreis geschaltete' Kondensator so bemessen ist, daß am Widerstand eine Spannung auftritt, welche den unerwünschten Amplitudenschwankungen der am ersten Steuergitter liegenden Eingangsschwingung entspricht und so zwischen dem zweiten Steuergitter und der Kathode erscheint, daß die durch die Amplitudenschwankungen verursachten Schwankungen des Kathodenstroms vom Schirmgitter übernommen und vom Anodenstrom ferngehalten werden.

An Hand der Zeichnung sollen im folgenden einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert werden.

F i g. 1 zeigt eine Schaltung für einen erfindungsgemäßen Frequenzdemodulator;

F i g. 2 bis 5 zeigen Kurvendarstellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig.l;

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F i g. 6 ist ein Schaltbild eines Fernsehempfängers wird den Ausgangsklemmen 48 und 50 über zwei mit einer erfindungsgemäßen Demodulatorschaltung Kopplungskondensatoren 52 und 54 zugeführt, von im Tonkanal; denen der letztere der Erdungskondensator der

Fig. 7 ist ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Anodenspannungsklemme +B₂ ist. Frequenzdemodulators unter Verwendung einer 5 Eine freqUenzmödüIiefte Schwingung am ersten Neutralisationsschaltung, und Steuergitter 28 hat am zweiten Steuergitter 26 eine

Fig. 8 ist ein Schaltbild einer anderen Aus- Wechselspannung von derselben Frequenz, aber von führungsform einer Amplitudenbegrenzerschaltung 90° nacheilender Phasenlage gegenüber der Spannung für frequenzmodulierte Schwingungen. am Gitter 28 zur Folge. Dies rührt daher, daß eine

In F i g. 1 wird den Eingangsklemmen 10 und 12 io virtuelle Kathode an der Kathodenseite des dritten eine frequenzmodulierte Eingangsschwingung züge- Gitters 26 gebildet wird, welche kapazitiv mit dem führt. Normalerweise besitzt diese Schwingung gleich- Steuergitter 26 gekoppelt ist, wenn gleichzeitig das zeitig eine Amplitudenmodulation, die von atmo- Signal am ersten Steuergitter sich auf der Mittelsphärischen Störungen oder einem Rauschen der frequenz, auf die der Kreis 29 abgestimmt ist, befin-Schaltung herrührt. Die Spannung an den Eingangs- 15 den möge. Bei einer derartigen Phasenverschiebung klemmen liegt am Steuergitter einer Verstärkerröhre von 90° zwischen den Spannungen an den beiden 14. Diese Röhre bewirkt eine geeignete Verstärkung Steuergittern 28 und 26 fließt ein gewisser Anodenzur Aussteuerung der nachfolgenden Begrenzer- und ström durch die Röhre 24. Wenn die Spannung am Demodulatorschaltung. Der Ausgangsstrom der Röhre Gitter 28 aber von der Mittelfrequenz abweicht, hat 14 durchfließt die Primärwicklung 16 eines Eingangs- 20 die Spannung am Gitter 26 nicht mehr 90° nachtransformator 18. eilende Phasenverschiebung gegenüber der ersten

Die Primär- und die Sekundärwicklung 16 und 20 Gitterspannung* da der Widerstand des Kreises 29 dieses Eingangstransformators werden vorzugsweise nun eine Blindkomponente annimmt und nicht mehr bifilar gewickelt, und die Sekundärwicklung wird rein ohmisch ist. Die Spannung am Gitter 26 eilt mittels eines verschiebbaren Kerns 22 abgestimmt. 25 daher der Spannung am Gitter 28 um einen größeren Diese Sekundärwicklung wird dabei auf die Mittel- oder kleineren Winkel als 90° nach, je nachdem, ob frequenz der empfangenen frequenzmodulierten die Frequenz der Eingaftgsschwingung gegenüber der Schwingung abgestimmt, und zwar unter Berück- Mittelfrequenz höher oder tiefer liegt. Die Änderung sichtigung ihrer eigenen verteilten Kapazität, der des Phasenwinkel zwischen dem ersten und Zweiten Streukapazitäten gegen Erde und der Eingangs- 30 Steüergitter 28 Und 26 beeinflußt das Verhältnis des kapazität einer Begrenzer- und DemodulatorrÖhre 24. Anodenstroms zum Schirmgitterström der Röhre und Die Röhre 24 kann eine gewöhnliche Fünfpolröhre der mittlere Anödenstrom ist daher linear proportional sein oder auch eine andere Fünfpolröhre mit Fang- zur Abweichung der Frequenz der Eingangsschwin* gitter oder zweitem Steuergitter 26, welches einen gung von ihrer Mittelfrequenz. Hierdurch wird eine scharfen Knick der Kennlinie und eine bessere Steue- 35 Demodulation der frequenzmödulierten Schwingung rung des Anodenstroms aus weiter unten zu erläutern- erreicht. Der Anodenström enthält also eine Kompoden Gründen bewerkstelligt. nente, weiche proportional dem Phasenwinkel zwi-

Das erste Steuergitter 28 wird unmittelbar an die sehen der empfangenen Schwingung und der örtlichen Sekundärwicklung 20 des Eingangstransformators 18 im Resonanzkreis 29 erzeugten Schwingung ist. angeschlossen, und das Fanggitter 26 wird an Erde 40 Die Impedanzen des Resonanzkreises, der die gelegt, und zwar über einen zweiten Resonanzkreis Sekundärwicklung 20 enthält, und des Resonanz-29, der eine einstellbare Spule 30 und einen dazu kreises 29 werden beide hoch gewählt. Da eine merkparallel liegenden Kondensator 32 enthält, und ferner liehe einseitige Transkönduktanz zwischen den beiden über einen mit diesem Resonanzkreis in Serie liegen- Gittern 26 und 28 besteht, erzeugt eine Wechsel· den Vorspannungskreis, der aus einem Widerstand 34 45 spannung am Gitter 28 einen Stromfluß in dem mit Parallelkondensator36 besteht. Der Schwingungs- äußeren Zweig zwischen dem Gitter 26 und der kreis 29 wird durch den Kern 37 der Spule 30 auf Kathode 31. Dieser Strom eilt der Spannung am dieselbe Frequenz wie die Sekundärwicklung 20 ab- ersten Gitter 28 nach und erzeugt einen Wechsel· gestimmt, d. h. auf die Frequenz der zu empfangenden Spannungsabfall am Kreis 29 und somit eine Wechsel-Schwingung. Die Zeitkonstanten des Widerstandes 34 50 spannung am Gitter 26.

und des Kondensators 36 werden so hoch gewählt, Wegen der Kopplung zwischen den Gitterelektroden

daß eine Spitzengleichrichtung stattfindet, so daß also 26 und 28 fließt bei einer Wechselspannung zwischen eine kleine Gleichspannung an dem Gitter auftritt und Gitter 26 und der Kathode ein um 90° vofedlender eine niedrige dynamische Belastung stattfindet. Strom in dem äußeren Kreis und in dem kapazitiven

Das Schirmgitter 38 der Röhre 24 liegt an einer 55 Stromzweig zwischen dem Steuergitter 28 und der positiven Spannung +B₁ und ist für die Träger- Kathode 31.

frequenz, für die Frequenz des Ausgangssignals und Somit Werden durch die beschriebene Vorwärts- und

für die Frequenz von Amplitudenmodulationen des Rückwärtskopplung gleich große und entgegengesetzte Trägers durch einen Kondensator 40 geerdet. Die Phasenverschiebungen hervorgerufen, und eine anAnode 42 liegt an einer positiven Spannung +B₂ über 60 fängliche Änderung der Spannung am ersten Steuereinen Anodenwiderstand 44. Zwischen der Anode 42 gitter 28 wird regenerativ auf dieses Gitter zurück' und Erde liegt ein Kondensator 46, def zusammen reflektiert, nachdem der Kreis des zweiten Gitters 26 mit dem Widerstand 44 eine Integration des Anoden- durchlaufen ist. Durch die Benutzung hoher Resostroms und außerdem einen Nebenschluß für die nanzwiderstände in jedem der beiden Gittefkathoden-Eingangsschwingung bewirkt. Eine Vorspannung für 65 kreise ist die Größe des an das erste Gitter 28 bei die Kathode 31 wird durch einen Kathodenwiderstand einer anfänglichen Änderung der Spannung an diesem mit Parallelkondensator 35 erzeugt. Das demodu- Gitter reflektierten Spannung groß genug, um die lierte Ausgangssignal entsteht am Widerstand 44 und Schwingungen des Kreises 29 und des Kreises def

Sekundärwicklung 20 aufrechtzuerhalten. Die Spitzenamplitüde dieser Schwingungen am ersten Gitter 28 ist praktisch gleich der Vorspannung am Kathodenwiderstand 33.

Wenn eine frequenzfflodulierte Schwingung, deren Mittelfrequenz der Frequenz dieser Eigenschwingungen entspricht, zwischen den Klemmen 10 und 12 in F i g. 1 zugeführt wird, so tritt folgendes auf: Wenn die Eingangsamplitude sehr niedrig ist, so bleiben die Amplituden und die Frequenz der selbsterzeugten Schwingungen unbeeinflußt. Steigt jedoch die Eingangsamplitude, so wird die Frequenz der selbst erzeugten Schwingungen von der frequenzmodulierten Schwingung in Tritt gehalten, ohne die Amplitude der selbst erzeugten Schwingungen zu beeinflussen, und die jeweilige Frequenz der Schwingungen im Kreis 29 folgt der Frequenz der Eingangsschwingung. Es wurde gefunden, daß bei niedrigen Amplituden der Signalschwingung die selbst erzeugten Schwingungen nur in unmittelbarer Nachbarschaft der Mittelfrequenz der empfangenen Schwingung in Tritt gehalten werden und bei größeren Frequenzabweichungen außer Tritt fallen. Dies ist in Fig. 2a dargestellt. Den verschiedenen Eingangspegeln entsprechen die verschiedenen Kurven 60-60 a, 60-6Ob, 60-6Oc.

F i g. 2 ä zeigt eine Kurve 60, welche die Größe der Ausgangsspannung am Widerstand 44 abhängig von der Frequenz der einlaufenden Schwingung darstellt. Bei der Mittelfrequenz /₀ besteht keine Ausgangsspannung. Bei einer Frequenzzunahme tritt eine positive Spannung, deren Amplitude der Abweichung von der Mittelfrequenz/„ proportional ist, auf. Bei einer Frequenzäbnahme ergibt sich eine negative Spannung, deren Amplitude wieder der Abweichung von der Mittelfrequenz proportional ist. Bei einer Eingangsspannung von niedriger Amplitude fallen, bevor die Frequenz der Signalschwingung die Maximalabweichung Z₁ und /₂ erreicht hat, die selbsterzeugten Schwingungen außer Tritt, und die Schaltung liefert keine der Frequenzabweichung proportionale Spannung mehr.

Wenn die Amplitude der frequenzmodulierten Welle weiter zunimmt, wird der Frequenzbereich, innerhalb dessen die selbsterzeugten Schwingungen in Tritt gehalten werden, größer und größer, bis eine Synchronisierung innerhalb des ganzen Bereichs der Frequenzabweichung zwischen f_x und /₂ erfolgt, wie durch die Kurve 62 in Fig. 2b dargestellt.

Wenn also die Frequenz der selbsterzeugten Schwingungen mit der Eingangsschwingung in Tritt gehalten wird, so spricht die Schaltung auf Frequenzabweichungen der selbsterzeugten Schwingungen von der Mittelfrequenz des Resonanzkreises 29 an. Die Schaltung demoduliert dann die in Tritt gehaltenen Schwingungen. Da die selbsterzeugten Schwingungen in ihrer Amplitude nicht merklich schwanken, auch wenn die Eingangsschwingung eine Amplitudenvariation aufweist, ist die Ausgangsspannung der Schaltung also frei von Amplitudenschwankungen der Eingangsschwingung.

Wenn jedoch die Amplitude der Eingangsschwingung so stark zunimmt, daß die Eingangsamplitude an der Wicklung 20 gleich der Vorspannung des ersten Steuergitters 28 wird, so wird dieses Gitter 28 gegenüber der Kathode ins Positive gesteuert, und die Schaltung wirkt in entscheidenden Punkten wesentlich anders. Diese Änderungen sind auf den Übergang des inneren Widerstandes zwischen dem Gitter 28 und der Kathode 31 von einem sehr hohen Wert, der bei negativer Gitterspannung gegenüber der Kathode auftritt, zu einem sehr niedrigen Wert bei der positiven Spannung des Gitters 28 gegenüber der Kathode 31 bedingt. Der Q-Wert der Sekundär* wicklung 20 wird daher stark vermindert, da dieser Sekundärwicklung der niedrige Widerstand def Gitterkathodenstrecke parallel geschaltet wird.

ίο Die Abnahme des inneren Widerstandes Und die Abnahme des Q-Wertes der Sekundärwicklung 20 vermindert die rückgekoppelte Spannung zwischen dem Gitter 28 und der Kathode 31 sehr stark, unä die selbst erzeugten Schwingungen können nicht mehr auftreten.

Die Dämpfung der Sekundärwicklung 20 infolge der Steuerung des ersten Gitters 28 ins Positive führt auch zu einer Reduktion der an der Wicklung 20 auftretenden Spannung, und zwar zusätzlich zu der Ab-

ao schneidung der Spannungsspitzen. Dies hat zur Folge, daß die Spannung an der Sekundärwicklung 20 trotz der Amplitudenschwankungeö auf einem konstanten Amplitudenwert gehalten wird, während ohne eine solche Dämpfung die Spannung an der Wicklung 20 groß sein würde und auch die Amplitudenschwankungen der empfangenen Schwingung enthalten würde.

Die Wirkung einer veränderlichen Eingangsbelastung auf die Begrenzung der Amplitudenände" rungen am Gitter 28 ist durch die Kurven in F i g. 3 a und 3 b dargestellt. Die F i g. 3 a zeigt einen zeitlichen Spannungsverlauf 64, der dem Gitter 28 zugeführt wird, wobei diese Spannung groß ist und eine beträchtliche Amplitudenmodulation aufweist. Diö Kurve 64 ist ohne Erregung der Röhre 24 aufgenommen, d. hu mit abgeschalteter Heizung dieser Röhre. Wenn jedoch die Röhre normal arbeitet, vermindert sich die Amplitude der am Gitter 28 liegenden Spannung erheblich, wie durch die Kurve 66 in F i g. 3 b dargestellt. Diese Figur zeigt, daß der Maximalwert der Spannung 64 erheblich verkleinert ist und daß die Amplitudenmodulation ebenfalls stark abgenom* men hat. Die Kurve68 in Fig. 3b stellt eine Umzeichnung der Kurve 66 mit vergrößerter Amplitude, und zwar bis auf den Spitzenwert der ursprünglichen Kurve 64 dar, um die Abnahme in der Größe der Amplitudenmodulation zu veranschaulichen, die von der Dämpfung des Eingangskreises durch den Stromübergang zwischen Gitter 28 und Kathode 31 herrührt.

Um eine vollständige Beseitigung der Amplitudenmodulation in dem Ausgangssignal der Demodulatorschaltung zu erreichen, wird die Veränderliche Eingangsbelastung durch eine weitere Stabilisationsschaltung erhöht. Dies wird durch eine Schaltung erreicht, bei welcher eine Änderung im Käthödenstrom, die von einer Amplitudenänderung der Eingangsspannung zwischen 28 und 31 hervorgerufen wird, von dem Schirmgitter 38 statt von der Anode 42 aufgenommen wird, so daß der mittlere Anodenstrom konstant bleibt.

Dies läßt sich dadurch erreichen, daß der Kathodenwiderstand 33 nur für die Frequenz der Eingangsspannung, also für den Träger, überbrückt wird, so daß eine Spannung von der viel tieferen Frequenz der Amplitudenmodulation der Eingangsspannung am Widerstand 33 auftritt, Dieser Spannungsverlauf bewirkt im Zusammenhang mit der am Gitter 26 lie*·

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genden Spannung, daß die Änderungen des Kathoden- stand 34 für das zweite Steuergitter betrug etwa Stroms nicht in den Anodenkreis eintreten. Der 1,4 Volt. Wenn eine frequenzmodulierte Schwingung Anodenstrom bleibt vielmehr unabhängig von Ampli- mit einer Amplitude von 0,3 Volt _eff und einer Fretudenänderungen der zugeführten Schwingung kon- quenzabweichung von ±25 kHz von einer Mittelstant, während der Schirmgitterstrom mit einer Zu- 5 frequenz von 4,5 MHz dem ersten Steuergitter 28 zunähme der Eingangsspannung zunimmt und mit einei geführt wird, werden die selbst erregten Schwingun-Abnahme der Eingangsspannung abnimmt. Die gen der Schaltung mit der Eingangsschwingung im Schwankungen des Kathodenstroms werden also vom ganzen Frequenzvariationsband von 50 kHz in Tritt Schirmgitter 38 aufgenommen. gehalten. Die Amplitude der Eingangsschwingung

In F i g. 4 wird dieses Verhalten veranschaulicht. ₁₀ wurde dabei unter Abschaltung der Heizung der Die Kurve 70 zeigt eine Eingangsspannung mit er- Röhre 24 gemessen.

heblicher Amplitudenmodulation, während die Kurve Wenn die Amplitude der frequenzmodulierten

72 den am Kathodenwiderstand 33 auftretenden Eingangsschwingung auf lVolt_efI am Gitter 28 ge-Spannungsverlauf veranschaulicht. Die Spannung am steigert wird, bleiben die selbsterzeugten Schwingun-Widerstand 33 entspricht der positiven Hüllkurve 15 gen in Tritt mit der Eingangsschwingung, und es der Eingangsspannung 70. Die Kurven in Fig. 5 macht sich keine Amplitudenänderung der selbstzeigen die Größe der Ströme in der Röhre 24 ab- erzeugten Schwingungen bemerkbar. Eine weitere hängig von der Größe der Eingangsspannung. Die Zunahme der Amplitude der Eingangsschwingung erste Kurve 74 zeigt den gesamten Kathodenstrom I_K, ruft in der Demodulatorschaltung insofern eine Ändie Kurve 76 den Schirmgitterstrom J₀₂, die Kurve ₂o derung hervor, als die selbsterregten Schwingungen 78 den Anodenstrom I_P und die Kurve 80 die Summe erlöschen und eine unmittelbare Gleichrichtung der der von den Gittern 28 und 26 aufgenommenen Eingangsschwingung stattfindet. Es tritt aber keine Ströme I_Gl + Iq_s. Trotzdem also die Amplitude der Unstetigkeit in der Ausgangsspannung der Schaltung Eingangsspannung stark zunimmt, bleibt der Anoden- bei dieser Änderung der Wirkungsweise auf. strom Ip im ganzen Arbeitsbereich praktisch kon- 25 In F i g. 6 ist ein Fernsehempfänger mit einem stant, und die Zunahme des Kathodenstroms I_K wird erfindungsgemäßen Detektor im Tonkanal dargestellt, hauptsächlich von dem Schirmgitter 38 aufgenom- Der Fernsehempfänger besteht aus einer Antenne 90, men. Die Amplitudenschwankungen der Eingangs- einem Hochfrequenzverstärker 92, einer Mischstufe spannung, die noch nicht durch die von der variablen 94 mit örtlichem Überlagerer 96 und einem Zwischen-Eingangsbelastung hervorgerufene Dämpfung besei- 30 frequenzverstärker 98, so daß eine amplitudenmodutigt sind, werden also hauptsächlich vom Schirmgitter lierte Videozwischenfrequenz und eine frequenz-38 aufgenommen und beeinflussen den Anodenstrom modulierte Tonzwischenfrequenz dem Videogleichnicht. Dieser ist daher lediglich eine Funktion der richter 100 zugeführt werden. Der Videogleichrichter Frequenz der empfangenen Schwingungen. 100 liefert das Videosignal und wirkt außerdem als

Die Empfindlichkeit des Demodulators bleibt im 35 Mischstufe für die beiden Zwischenfrequenzen, so ganzen Arbeitsbereich praktisch konstant, d. h., eine daß ein frequenzmodulierter Tonträger von 4,5 MHz gegebene Frequenzabweichung liefert praktisch die- entsprechend dem Frequenzabstand des Tonträgers selbe Ausgangsspannung, unabhängig davon, ob die vom Videoträger im Hochfrequenzband entsteht. Das Eingangsspannung einen kleinen oder großen Pegel zusammengesetzte Videosignal und der frequenzbesitzt. Bei extrem kleinem Eingangspegel bleibt zwar 40 modulierte Tonträger werden in einem Videodie Empfindlichkeit ebenfalls konstant, jedoch kann verstärker 102 verstärkt. Das Videosignal wird dann möglicherweise der Demodulator nicht im ganzen einer Bildwiedergaberöhre 106 zugeführt, während Bereich der Frequenzabweichung in Tritt gehalten der Tonträger durch ein Bandfilter abgetrennt und werden. Dieser Effekt tritt jedoch nur bei sehr nied- dem Tonzwischenfrequenzverstärker 108 zugeführt rigem Eingangspegel auf. 45 wird. Das verstärkte Videosignal wird außerdem

In der Schaltung nach Fig. 1 besaß der Transfor- einer Abtrennstufe 103, die gleichzeitig eine Vermator 18 37 Primärwindungen und 75 Sekundär- stärkungsregelungsstufe ist, zugeführt, welche die windungen derselben Drahtstärke in bifilarer Wick- horizontalen und vertikalen Synchronisierimpulse an lung, die Wicklungen wurden beide auf denselben die Ablenkgeneratoren 104 liefert. Diese Ablenk-Wickelkörper gewickelt. Der ß-Wert der Sekundär- 50 generatoren speisen ein normales Ablenkjoch 105. wicklung ohne Belastung betrug bei der Arbeits- Die Tonzwischenfrequenzstufe 108 kann wie die

frequenz von 4,7MHz ungefähr 15. Die Spule30 Verstärkerröhre 14 in Fig. 1 geschaltet werden. In bestand aus 75 Windungen. Die übrigen Schalt- der Schaltung nach F i g. 6 liefert die Stufe 108 jeelemente hatten die folgenden Größen: doch den Zwischenfrequenzträger an einen doppelt

Kondensator 32 .... 18 Mikrofarad 55 abgestimmten Transformator 110, dessen Primär-

Kondensator 35 .... 0,01 Mikrofarad wicklung 112 em^ Abstimmkondensator 114 parallel

Kondensator 36 .... 0,05 Mikrofarad J.egt Der Sekundärwicklung 116 hegt ebenfalls ein

Kondensator40 .... 0,1 Mikrofarad ^>ndensator Ii8 parallel. Die Abstimmung der

Kondensator 46 .... 0,001 Mikrofarad Wicklungen 112 und 116 geschieht mittels der Eisen-

Kondensator 52 .... 0,02 Mikrofarad ^{6o ke}™^e _u ^{120 u}?^d Pl'P™ ^Resj ^d<F Schaltung ist ebenso

Kondensator 54 .... 8 Mikrofarad ^^fP^ba^ ^wl _A ^{e m F} * & ^{1 und arbeitet 31}^₁ ¹¹¹ g^leichef

Widerstand 33 560 Ohm Weise. Die Ausgangsenergie des Demodulators wird

Widerstand 34 560 000 Ohm ^{über die} Kopplungskondensatoren 52 und 54 einem

Widerstand 44 "... 270 000 0hm Tonfrequenzverstärker 124 zugeführt. Das verstärkte

65 Tonsignal gelangt dann an einen Lautsprecher 126.

Bei Benutzung dieser Schaltelemente war die Am- Der doppelt abgestimmte Transformator 110 ar-

plitude der selbsterregten Schwingungen an der Elek- beitet insofern etwas besser, als er eine höhere Impetrode 28 1 Volt_ef{, und die Vorspannung am Wider- danz am Gitter 28 bildet als der einfach abgestimmte

Transformator in Fig. 1. Die höhere Impedanz verbessert die Amplitudenbegrenzung bei der variablen Eingangsbelastung, d. h. bei Fluß eines Stroms zum Steuergitter 28. Die Verbesserung durch einen doppelt abgestimmten Transformator wird aber durch seinen höheren Preis erkauft.

Durch die Benutzung der erfindungsgemäßen Detektorschaltung in einem Fernsehempfänger oder einem Frequenzmodulationsempfänger werden verschiedene Vorteile erreicht. In einem Fernsehempfänger braucht nämlich kein getrennter Niederfrequenzverstärker zur Steuerung des Tonendverstärkers 124 mehr vorgesehen zu werden, da die Ausgangsspannung der Detektorschaltung zur Steuerung des Endverstärkers schon groß genug ist. Derselbe Vorteil wird in einem Frequenzmodulationsempfänger erreicht.

Bei vielen gegenwärtig benutzten Fernsehempfängern und Frequenzmodulations-Rundfunkempfängern kann ein Plattenspieler angeschlossen werden, so daß Schallplatten unter Benutzung der Tonfrequenzverstärkerstufen gespielt werden können. Bei den bisherigen Frequenzdemodulationsschaltungen war es nötig, noch einen Spannungsverstärker für die Plattenspielersignale zu verwenden. Diese Verstärkung wird bei der Schaltung in F i g. 6 durch Abschalten der Erdverbindung des Kondensators 36 und durch Einschalten des Plattenspielersignals an den Klemmen 39 mittels des Schalters 41 erreicht. Eine Spannungsverstärkung von 30 bis 40, die für die meisten gegenwärtigen Plattenspieler ausreicht, läßt sich auf diese Weise erzielen. Dieselbe Schaltung kann auch in manchen Fernsehempfängern, die eine getrennte Rundfunkabstimmung besitzen, benutzt werden. Die Ausgangsspannung dieser Abstimmstufe kann an denselben Kondensator angeschlossen sein. Es kann notwendig werden, mit dem Kondensator 36 einen kleinen Widerstand 43 zur Unterdrückung von Schwingungen in Serie zu schalten, welche von der Abtrennung dieses Kondensators von Erde herrühren. Aus Stabilitätsgründen kann auch ein kleiner Widerstand 33 α ohne Parallelkondensator zwischen die Kathode 31 und den Widerstand 33 eingeschaltet werden.

In F i g. 7 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, welche viele Bestandteile der Schaltung nach F i g. 1 enthält. Der Eingangstransformator 18 ist mit seiner Sekundärwicklung 20 an das erste Steuergitter 28 der Röhre 24 angeschlossen. Die Kathode 31 wird durch den Kathodenwiderstand 33 mit Parallelkondensator 35 vorgespannt. Der Anodenwiderstand 44 liegt direkt an der Anode 42, und das Ausgangssignal wird von dieser Anode über einen Kopplungskondensator 52 an die Ausgangsklemme 48 geführt. Die geerdete Ausgangsklemme 50 steht mit dem Widerstand 44 über den zweiten Kopplungskondensator 54 in Verbindung. Die Schaltung nach Fig. 7 ist jedoch insofern neutralisiert, als der Kondensator 32 über einen zweiten Kondensator 131 an Erde liegt. Zwischen dem ersten Steuergitter 28 und dem Verbindungspunkt der Kondensatoren 32 und 131 liegt ein Neutralisierungskondensator 130. Die Größen der Kondensatoren 131 und 130 werden so eingestellt, daß keine selbsterregten Schwingungen in der Schaltung entstehen können, wie es bei F i g. 1 möglich ist.

Obwohl bei dieser Schaltung keine selbsterregten Schwingungen entstehen können und die Schaltung daher gegen Amplitudenschwankungen bei niedrigem Pegel der Eingangsspannung nicht so unempfindlich ist, arbeitet sie bei positiver Spannung des Gitters 28 doch in der weiter oben beschriebenen Weise. Wenn das Gitter 28 gegenüber der Kathode 31 ins Positive gesteuert wird, so wird durch die Änderung der Eingangsbelastung und die Aufteilung des Röhrenstroms auf das Schirmgitter und die Anode ebenso wie bei Fig. 1 die Amplitudenmodulation in der Niederfrequenz unterdrückt.

An Stelle der in F i g. 7 dargestellten kapazitiven Neutralisierung kann auch eine andere Art von Neutralisierung benutzt werden. Beispielsweise kann der Eingangskreis durch einen Widerstand so kleiner Größe gedämpft werden, daß die Schaltung nicht mehr schwingt. Der Widerstand darf jedoch nicht so klein gewählt werden, daß keine veränderliche Eingangsbelastung mehr auftritt. Auch die Detektorröhre 24 kann so gewählt werden, daß keine Schwingungen

ao in der Schaltung mehr auftreten.

In F i g. 8 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform gezeigt, welche weitgehend ähnlich der in F i g. 1 ist. Die Empfangsschwingung wird der Begrenzerschaltung über den Eingangstransformator 18 durch Anschluß seiner Primärwicklung 116 an die Klemmen 148 und 150 zugeführt. Die Sekundärwicklung 20 liefert die Empfangsschwingung wieder an das Gitter 28 der Röhre 24. Die Kathode 31 liegt über einen Widerstand 33 an Erde, der durch einen Kondensator35 für die Frequenz der Eingangsschwingung überbrückt ist. Der Kreis 29 mit der Spule 30 und dem Parallelkondensator 32 liegt am zweiten Steuergitter 26 und über eine Batterie 146 an Erde. Die Abstimmung der Sekundärwicklung 20 geschieht mittels des Kernes 22 und die Abstimmung der Spule 30 mittels des Kernes 37. Das Schirmgitter 38 und ein weiteres Schirmgitter 38 a liegen an einer positiven Spannung!^ und sind über den Kondensator 40 geerdet. Insoweit stimmt die Schaltung mit F i g. 1 überein mit der Ausnahme, daß das zweite Steuergitter 26 in F i g. 8 durch eine Batterie 146 statt mittels eines Widerstandskondensatorgliedes vorgespannt ist.
Der Signalausgangskreis an der Anode 42 weicht jedoch von der Schaltung in F i g. 1 ab. Dieser Ausgangskreis besteht nämlich aus einem abgestimmten Transformator 132, dessen Primärwicklung 134 an der Anode 42 der Röhre 24 liegt. Der Primärwicklung 134 und der Sekundärwicklung 136 liegen je ein Kondensator 138 und 140 parallel. Die Abstimmung auf die Frequenz der Eingangsschwingung wird mittels der Kerne 142 und 144 erreicht.

Bei geringem Eingangspegel schwingt die Schaltung, und durch eine den Eingangsklemmen 148 und 150 zugeführte Eingangsschwingung werden die Eigenschwingungen ebenso wie bei F i g. 1 in Tritt gehalten. Bei höherem Eingangspegel erlöschen die Eigenschwingungen, und die Eingangsseite der Röhre 24 wird wie in F i g. 1 variabel belastet.

Da die Schaltung in F i g. 8 eine Begrenzung bewerkstelligt und bei Zuführung einer frequenzmodulierten Eingangsschwingung kein Tonsignal an ihrem Ausgang liefert, soll im folgenden das Verhalten der Schaltung bei verschiedenartigen Eingangsschwingungen beschrieben werden.

Wenn ein kontinuierlicher Wellenzug von derjenigen Frequenz, auf welche die abgestimmten Kreise eingestellt sind, aber ohne Frequenzmodulation oder

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Amplitudenschwankungen den Eingangsklemmen zugeführt wird, so ist bei einem bestimmten Eingangspegel dieselbe Frequenz an den Ausgangsklemmen vorhanden. Wenn dieselbe Eingangsschwingung amplitudenmoduliert ist, jedoch nicht frequenzmoduliert, ist auch noch die gleiche Frequenz von der erwähnten bestimmten Amplitude an den Ausgangsklemmen vorhanden. Die Amplitudenmodulation wird also entfernt, und die Ausgangsspannung ist dieselbe, als wenn keine Amplitudenmodulation am Eingang vorhanden wäre.

Wenn eine Eingangsschwingung von konstanter Amplitude, jedoch mit einer Frequenzmodulation durch ein Signal an den Eingangsklemmen liegt, so entsteht eine Ausgangsspannung mit den gleichen Frequenzabweichungen und außerdem mit einer entsprechenden Amplitudenschwankung. Die Frequenzmodulation der Eingangsschwingung wird somit in eine Amplitudenmodulation der Ausgangsspannung umgewandelt. Wenn störende Amplitudenschwankungen in der Eingangsspannung auftreten, so werden diese durch die selbsterregten Schwingungen oder durch die variable Eingangsbelastung entfernt, und der durch die Frequenzmodulation festgelegte Nachrichteninhalt der Eingangsschwingung wird durch eine Amplitudenmodulation in der Ausgangsspannung wiedergegeben, ohne die unerwünschte Amplitudenmodulation der Eingangsspannung zu übertragen. Die Ausgangsspannung mit ihrer Amplitudenmodulation kann sodann einem beliebigen Amplitudendetektor, z. B. einer Diode, zugeführt werden. Dieser Detektor liefert dann das Tonsignal ohne die Störungen durch die ursprüngliche Amplitudenmodulation der frequenzmodulierten Eingangsschwingung.

Die erfindungsgemäßen Demodulatorschaltungen für frequenzmodulierte Schwingungen zeichnen sich durch ihren einfachen und billigen Aufbau, durch ihre gute Unterdrückung der überlagerten Amplitudenmodulation der Eingangsschwingung und durch die hohe Amplitude des demodulierten Signals aus.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Selbstbegrenzende Schaltungsanordnung zur Demodulation einer frequenzmodulierten, unerwünschte Amplitudenschwankungen aufweisenden Eingangsschwingung mit einer Elektronenröhre, die der Reihe nach eine Kathode, ein erstes Steuergitter, ein Schirmgitter, ein zweites Steuergitter und eine Anode enthält, ferner mit zwei auf eine im Betriebsfrequenzbereich der zu demodulierenden Eingangsschwingung liegende mittlere Frequenz" abgestimmten Parallelresonanzkreisen, von denen der erste, welchem die Eingangsschwingung zugeführt ist und welcher ab einem bestimmten Potential des Eingangssignals gedämpft wird, zwischen dem ersten Steuergitter und Masse liegt, während der zweite Parallelresonanzkreis zwischen das zweite Steuergitter und Masse geschaltet ist, und deren Spannungen um etwa 90° phasenverschoben sind, wobei an der Anode ein demoduliertes Ausgangssignal auftritt, dessen Amplitude und Frequenz Funktionen der Frequenz der Eingangsschwingung sind, sowie mit einem Widerstand und einem zu diesem parallelgeschalteten Kondensator, welche zwischen der Kathode und Masse liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Kathodenkreis geschaltete Kondensator (35) so bemessen ist, daß am Widerstand (33) eine Spannung auftritt, welche den unerwünschten Amplitudenschwankungen der am ersten Steuergitter (28) liegenden Eingangsschwingung entspricht und so zwischen dem zweiten Steuergitter (26) und der Kathode (31) erscheint, daß die durch die Amplitudenschwankungen verursachten Schwankungen des Kathodenstroms vom Schirmgitter (38) übernommen und vom Anodenstrom ferngehalten werden.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, in der bei niedrigeren Signalpegeln selbsterregte, vom Eingangssignal durch Mitnahme synchronisierte Schwingungen auftreten, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzwiderstände der Schwingkreise (18, 29) so hoch sind und die Transkonduktanz zwischen den beiden Steuergittern (26, 28) auf Grund einer Elektronenkopplung so bemessen ist, daß ein eine Schwellwertamplitude nicht übersteigendes Wechselspannungspotential am ersten Steuergitter einen Strom im äußeren Stromkreis zwischen dem zweiten Steuergitter und Masse erzeugt, der gegen die Eingangsschwingung um 90° in der Phase verschoben ist, wobei am zweiten Resonanzkreis (29) eine Wechselspannung auftritt, die über die Elektrodenkapazität zwischen den Steuergittern auf das erste Steuergitter mit solcher Phase rückgekoppelt wird, daß die selbsterregten Schwingungen aufrechterhalten werden.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an das zweite Steuergitter (26) eine Schaltung (146) zum Erzeugen einer Vorspannung angeschlossen ist, die so bemessen ist, daß Spitzengleichrichtung eintritt und eine kleine Gleichvorspannung und niedrige dynamische Belastung des zweiten Steuergitters gewährleistet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zum Erzeugen der Vorspannung eine Parallelschaltung aus einem Widerstand (34) und einem Kondensator (36) enthält und daß ein Schalter (41) vorgesehen ist, der die Ausgangsspannung des Tonabnehmers in Reihe mit dem Kondensator zu schalten gestattet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 849 859, 872 968.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 977 298.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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