DE1275631B - Demodulator for frequency-modulated electrical high-frequency oscillations - Google Patents

Demodulator for frequency-modulated electrical high-frequency oscillations

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DE1275631B
DE1275631B DE1964C0032218 DEC0032218A DE1275631B DE 1275631 B DE1275631 B DE 1275631B DE 1964C0032218 DE1964C0032218 DE 1964C0032218 DE C0032218 A DEC0032218 A DE C0032218A DE 1275631 B DE1275631 B DE 1275631B
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frequency
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demodulator
bridge
quartz
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Inventor
Claude Rouxel
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Compagnie Francaise Thomson Houston SA
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

H03dH03d

Deutsche KL: 21 a4-29/01 German KL: 21 a4- 29/01

Nummer: 1275 631Number: 1275 631

Aktenzeichen: P 12 75 631.9-35 (C 32218)File number: P 12 75 631.9-35 (C 32218)

Anmeldetag: 21.Februarl964Registration date: February 21, 1964

Auslegetag: 22. August 1968Opening day: August 22, 1968

Die Erfindung betrifft einen Demodulator für frequenzmodulierte elektrische Hochfrequenzschwingungen mit mehreren Impedanzen, die in einer ßrückenschaltung angeordnet sind, an deren einer Diagonalen die Hochfrequenzschwingung anliegt, während an der anderen Diagonalen die das Demodulationsprodukt bildenden Gleichrichter angeschlossen sind.The invention relates to a demodulator for frequency-modulated electrical high-frequency oscillations with several impedances, which are arranged in a back circuit, one of which The high-frequency oscillation is applied to the diagonal, while the demodulation product is applied to the other diagonal forming rectifier are connected.

Ein aus elektrischen Stromkreisen gebildeter Frequenzdiskriminator üblicher Bauweise, der auf die Mittelfrequenz von beispielsweise 11,5 MHz eines Zwischenfrequenzfilters mittig eingestellt ist, weist keine besonderen Fertigungsschwierigkeiten auf. Ein solcher Diskriminator ist in der Lage, einen linearen Amplitudengang für einen Frequenzhub von ±50 kHz um die Mittelfrequenz mit einer ausreichenden Steilheit zur Erregung eines Niederfrequenzverstärkers zu besitzen. Seine Stabilität in Abhängigkeit von der Zeit und von der Temperatur bleibt jedoch unterhalb von ± 10"·'. Dies macht sich in einer möglichen Mittenabweichung von seinem Nullpunkt entsprechend einer Frequenzänderung von etwa ±11,5 kHz um eine mittlere Frequenz von 11,5MLIz bemerkbar. Zwar wirkt diese Mittenabweichung auf die Demodulation praktisch nicht ein, jedoch stellt sich demgegenüber eine Verschlechterung des Rauschabstandes infolge der Asymmetrie der eingeführten Demodulation gegenüber dem Rauschband des Zwischenfrequenzverstärkers ein. Das Röhrenrauschen wird verstärkt, da die Komponenten entgegengesetzten Vorzeichens beiderseits Null sich nicht mehr gegenseitig aufheben.A frequency discriminator formed from electrical circuits usual design, which is based on the medium frequency of, for example, 11.5 MHz Intermediate frequency filter is set in the middle, has no particular manufacturing difficulties. A Such a discriminator is able to produce a linear amplitude response for a frequency deviation of ± 50 kHz around the center frequency with sufficient slope to excite a low frequency amplifier to own. However, its stability as a function of time and temperature remains below of ± 10 "· '. This is reflected in a possible center deviation from its zero point a frequency change of about ± 11.5 kHz around a mean frequency of 11.5MLIz is noticeable. Although this center deviation has practically no effect on the demodulation, it does arise in contrast, a deterioration in the signal-to-noise ratio due to the asymmetry of the introduced Demodulation with respect to the noise band of the intermediate frequency amplifier. The tube noise is amplified because the components of opposite signs on both sides zero are no longer cancel each other out.

Es sind bereits durch ein piezoelektrisches Kristall stabilisierte Diskriminatorcn bekannt. Gewisse derartige Diskriminatoren sind durch eine sehr schmale Durchlaßbandbreite gekennzeichnet, die durch die Kenndaten des Kristalls bestimmt sind. Andere solche Diskriminatoren besitzen einen Eingangsscheinwiderstand, dessen Wert sich stark zwischen den Grenzfrequenzen des Durchlaßbandes ändert, was ihre Anpassung schwierig macht, der Pegel des Ausgangssignals ist darüber hinaus ungenügend, insbesondere wenn dieses Signal für die selbsttätige Frequenzregelung verwendet wird. Ein besonders zugeschnittener Kristall läßt die Eigenschaften eines Diskriminator dieser Art verbessern, erhöht aber auch unverhältnismäßig seine Herstellungskosten.Discriminators stabilized by a piezoelectric crystal are already known. Certain of those Discriminators are characterized by a very narrow pass bandwidth, which is determined by the Characteristics of the crystal are determined. Other such discriminators have an input impedance, the value of which changes sharply between the cutoff frequencies of the passband, which makes it difficult to match them, the level the output signal is also insufficient, especially if this signal is for the automatic Frequency control is used. A specially tailored crystal leaves the properties of a Improve discriminator of this type, but also disproportionately increases its manufacturing costs.

Bei den zuvor erwähnten Diskriminatoren ist gemäß einem jüngsten Vorschlag ein einziger Kristall durch eine Serien- oder Parallelschaltung zweier Kristalle ersetzt worden, die auf verschiedenen Frequenzen Resonanz geben, welche die Grenzen des Demodulator für frequenzmodulierte
elektrische Hochfrequenzsch wingungen
In the case of the aforementioned discriminators, according to a recent proposal, a single crystal has been replaced by a series or parallel connection of two crystals which give resonance at different frequencies, which are the limits of the demodulator for frequency-modulated
electrical high frequency vibrations

Anmelder:Applicant:

Compagnie Francaise ThomsonCompany Francaise Thomson

LIouston-Hotchkiss Brandt, ParisLIouston-Hotchkiss Brandt, Paris

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. Dipl. oec. publ. D. Lewinsky,Dipl.-Ing. Dipl. Oec. publ. D. Lewinsky,

8000 München, Gotthardstr. 818000 Munich, Gotthardstr. 81

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Claude Rouxel,Claude Rouxel,

Aubervilliers, Seine (Frankreich)Aubervilliers, Seine (France)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Frankreich vom 1. März 1963 (926 502)France of March 1, 1963 (926 502)

Durchlaßfrequenzbandes festlegen. Eine solche Schaltungsanordnung führt zu einer guten Stabilisierung, und die Bandbreite kann im voraus gewählt werden. Der Amplituderigang eines solchen Diskriminators ist jedoch schwierig einstellbar und die Anpassung seines Eingangsscheinwiderstands nicht leicht.Define the pass frequency band. Such a circuit arrangement leads to good stabilization, and the bandwidth can be selected in advance. The amplitude response of such a discriminator however, it is difficult to adjust and its input impedance is not easy to adjust.

Aus der USA.-Patentschrift 2 243 417 ist ein Diskriminator bekannt, der an seinem Ausgang ein Differenzsignal in Abhängigkeit von der Frequenz abgibt. Dabei wird in einer Ausführungsform das HF-Signal über einen Eingangsblindwiderstand an zwei einander gegenüberliegende Knoten einer Brücke gelegt, während das Ausgangssignal über zwei Dioden von den beiden anderen Brückenknoten abgenommen wird. Die Brückenzweige sind durch Reihen-Parallelschaltungen derart aufgebaut, daß ihre Reihenresonanzfrequenz geringer bzw. höher als die Außenfrequenzen des übertragenen Bandes und die Gegenparallelresonanzfrequenz des einen Zweiges gleich der Reihenresonanzfrequenz des anderen ist. Um das zu demodulierende Band und den zugehörigen Frequenzgang festzulegen, ist eine genaue Einstellung der gegen mechanische Erschütterungen empfindlichen Resonanzkreise, die auch einen großen Raumbedarf aufweisen, notwendig.U.S. Patent No. 2,243,417 discloses a discriminator known that at its output a difference signal depending on the frequency gives away. In one embodiment, the RF signal is applied via an input reactive resistor two opposite nodes of a bridge are placed, while the output signal is across two diodes is removed from the other two bridge nodes. The bridge branches are connected in series in parallel constructed in such a way that their series resonance frequency is lower or higher than the external frequencies of the transmitted band and the counter-parallel resonance frequency of one branch are the same is the series resonance frequency of the other. To find the band to be demodulated and the associated Determining the frequency response is an exact setting of the sensitive to mechanical vibrations Resonance circles, which also require a large amount of space, are necessary.

Weiterhin ist aus der deutschen Patentschrift 662 456 eine als Demodulator wirkende Schaltung bekannt, bei der das HF-Eingangssignal über einenFurthermore, from the German patent specification 662 456 a circuit acting as a demodulator is known known, in which the RF input signal via a

809 597/166809 597/166

symmetrischen Transformator in eine Brückenschaltung mit symmetrischem Ausgang eingespeist wird. Ein in einem Brückenzweig liegender, auf den Träger abgestimmter Quarz und ein in dem gegenüberliegenden Brückenzweig liegender Kondensator dienen dazu, die Seitenbänder gegenüber dem Träger um jeweils 90° zu verschieben, so daß das Ausgangssignal an den Klemmen des symmetrischen Ausgangs als gleich große, aber gegenphasige Spannungen erscheint. Auf die Kennlinie dieser ebenfalls sehr sperrige Elemente aufweisenden Schaltung wirkt sich nur die Selektivität des Quarzes aus, wodurch eine genaue Einstellung des Frequenzganges nicht möglich ist.symmetrical transformer is fed into a bridge circuit with a symmetrical output. One quartz located in a bridge arm, matched to the carrier, and one in the opposite one Capacitors located in the bridge arm serve to convert the sidebands with respect to the carrier 90 ° each time so that the output signal at the terminals of the symmetrical output as voltages of the same size but in phase opposition appear. On the characteristic of this also very much Bulky elements having circuit only affects the selectivity of the crystal, whereby a exact setting of the frequency response is not possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Demodulator der eingangs genannten Art zu schaffen, der unter Vermeidung der den vorstehend beschriebenen Schaltungen anhaftenden Nachteile einen linearen Frequenzgang, der temperatur- und zeitstabil ist, eine große, einstellbare Bandbreite und eine innerhalb der Bandbreite praktisch konstante Eingangsimpedanz besitzt und außerdem einen geringen Schaltungsaufwand und dementsprechend geringe Herstellungskosten Verursacht. Dies gelingt bei dem hier vorgeschlagenen Demodulator dadurch, daß erfindungsgemäß zwischen die eine Eingangsklemme und den beiden Enden derjenigen Brückendiagonalen, an die die Gleichrichter angeschaltet sind, zwei einander gleiche Impedanzen eingeschaltet sind, daß zwischen die andere Eingangsklemme und das eine der genannten Enden eine eine Serienresonanz bei einer bestimmten oberen Frequenz bildende dritte Impedanz eingeschaltet ist, daß zwischen die genannte andere Eingangsklemme und das andere der genannten Enden eine vierte Impedanz und zwischen die Enden der Brückendiagonalen, an der die Gleichrichter angeschaltet sind, eine fünfte Impedanz eingeschaltet sind und daß die dritte und fünfte Impedanz so bemessen sind, daß sie — gegebenenfalls zusammen mit den einander gleichen Impedanzen — eine Serienresonanz bei einer bestimmten unteren Frequenz bilden, für die die an den Klemmen der vierten Impedanz liegende Spannung Null ist.The invention is based on the object of creating a demodulator of the type mentioned at the beginning, while avoiding the disadvantages inherent in the circuits described above, a linear one Frequency response that is temperature and time stable, a large, adjustable bandwidth and a has practically constant input impedance within the bandwidth and also a low one Circuit effort and accordingly low manufacturing costs. This works with the The demodulator proposed here in that, according to the invention, between the one input terminal and the two ends of those bridge diagonals to which the rectifiers are connected, two mutually equal impedances are switched on that between the other input terminal and the one of said ends a third forming a series resonance at a certain upper frequency Impedance is turned on that between said other input terminal and the other a fourth impedance between the ends of the said ends and between the ends of the bridge diagonals that the rectifiers are switched on, a fifth impedance is switched on and that the third and fifth impedance are dimensioned so that they - if necessary together with the same Impedances - form a series resonance at a certain lower frequency for which the an the voltage across the terminals of the fourth impedance is zero.

Ein solcher Demodulator befindet sich gewöhnlieh zwischen dem Ausgang der letzten Stufe der Zwischenfrequenzfilter und dem Eingang der Niederfrequenzverstärkerstufen. Es ist daher wünschenswert, seinen Eingangsscheinwiderstand anzupassen und daß dieser innerhalb des Durchlaßbandes im wesentlichen konstant bleibt und der Pegel seines Ausgangssignals einstellbar ist.Such a demodulator is usually located between the output of the last stage of the intermediate frequency filter and the input of the low frequency amplifier stages. It is therefore desirable to adjust its input impedance and that it be within the passband im remains essentially constant and the level of its output signal is adjustable.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Demodulators besteht darin, daß als dritte Impedanz ein Quarz, als vierte Impedanz ein einstellbarer Kondensator zur Kompensation der kapazitativen Reaktanz des Quarzes bei einer mittleren Frequenz und als fünfte Impedanz eine mit dem Quarz bei der unteren Frequenz Serienresonanz bildende Induktivität verwendet sind.An advantageous embodiment of the demodulator according to the invention is that the third Impedance a quartz, as a fourth impedance an adjustable capacitor to compensate for the capacitive Reactance of the quartz at a medium frequency and as a fifth impedance one with the Quartz at the lower frequency series resonance forming inductance are used.

Durch die Verwendung des Quarzes wird eine besonders gute Stabilität des Frequenzganges und durch die Wahl eines verstellbaren Kondensators als vierte Impedanz eine Verschiebung der Bandmittenfrequenz, die Einstellung der Bandbreite sowie der Steilheit des Frequenzganges ermöglicht.The use of quartz ensures a particularly good stability of the frequency response and by choosing an adjustable capacitor as the fourth impedance, a shift in the band center frequency, enables the setting of the bandwidth and the steepness of the frequency response.

Von weiterem Vorteil ist es. wenn die erste und zweite Impedanz Kondensatoren mit kleinem Kapazitätswert sind. Durch entsprechende Wahl der Kondensatoren ist die Eingangsimpedanz des Demodulators leicht und genau einzustellen.It is of further advantage. when the first and second impedance capacitors with a small capacitance value are. The input impedance of the demodulator is determined by the appropriate choice of capacitors easy and precise to adjust.

Bei einem für frequenzmodulierte Signale vorgesehenem Empfänger sind die Verzerrung der Demodulation und das Röhrenrauschen minimal, wenn der Demodulator stabilisiert ist. Die veränderliche Impedanz des für die Stabilisierung der Brücke verwendeten Quarzes besitzt eine kapazitive Komponente, die sich in Abhängigkeit von der Frequenz ändert. Diese Eigenschaft wird vorzugsweise dazu benutzt, um auf den Verlauf des Frequenzganges der Brücke einzuwirken. Daraus ergibt sich, daß die Stabilität der Bandmittenfrequenz, die dem Nullpunkt des Frequenzganges entspricht, nur von der Stabilität des verwendeten Kondensators abhängt und ferner beide Extremwerte des Frequenzgangs bestimmt sind. Die relative Lage eines dritten Kurvenpunkts des Frequenzganges ist unter anderem durch die richtige Wahl der in der Brückendiagonale liegenden Induktivität gegeben. Deren Wert ist in Abhängigkeit der gewünschten Durchlaßbandbreite und der verlangten Linearität des Frequenzgangs gewählt.In the case of a receiver provided for frequency-modulated signals, the distortion is due to the demodulation and the tube noise is minimal when the demodulator is stabilized. The changeable one The impedance of the quartz used to stabilize the bridge has a capacitive component, which changes depending on the frequency. This property is preferred to this used to influence the course of the frequency response of the bridge. It follows that the stability of the band center frequency, which corresponds to the zero point of the frequency response, depends only on the Stability of the capacitor used depends and also both extreme values of the frequency response are determined. The relative position of a third curve point of the frequency response is among other things through given the correct choice of inductance lying in the bridge diagonal. Their value is in Dependence of the desired pass bandwidth and the required linearity of the frequency response chosen.

In der Zeichnung ist ein Demodulator der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Art in beispielsweise gewählten Ausführungsformen und die Erfindung erläuternden Diagrammen schematisch veranschaulicht. Es zeigtIn the drawing, a demodulator of the type proposed according to the invention is shown, for example Selected embodiments and the invention explanatory diagrams illustrated schematically. It shows

Fig. 1 ein zur näheren Erklärung der Betriebsweise vereinfachtes Schaltschema eines erfindungsgemäßen Demodulators,1 shows a circuit diagram of a circuit diagram according to the invention, which is simplified for a more detailed explanation of the mode of operation Demodulator,

Fi g. 2 in einem ebenfalls vereinfachten Schaltbild eine Ausführungsform eines stabilisierten Demodulators undFi g. 2 shows an embodiment of a stabilized demodulator in a likewise simplified circuit diagram and

F ig. 3 a und 3 b ein Beispiel des Verlaufs der Kennlinien (Frequenzgang) eines solchen Demodulators. Fig. 3 a and 3 b an example of the course of the characteristics (frequency response) of such a demodulator.

F i g. 1 zeigt einen Demodulator in der Schaltweise einer Brücke mit den Brückenknoten A, B, C und D. Das Hochfrequenzsignal HF wird an die Brückenknoten A und D angelegt und über zwei Impedanzen Z großen Wertes, welche die Brückenzweige A B und A C bilden, übertragen. Die Gleichrichtung des HF-Signals erfolgt über an die Brückenknoten B bzw. C angeschlossene Dioden D1 und D2. Die Impedanz Z1 ist in ihrer Größe von der Frequenz des angelegten HF-Signals stark abhängig. Außerdem sind die Brückenknoten B und C durch eine die Brückendiagonale BC bildende Impedanz Z0 miteinander verbunden.F i g. 1 shows a demodulator in the manner of a bridge with the bridge nodes A, B, C and D. The high-frequency signal HF is applied to the bridge nodes A and D and transmitted via two impedances Z of high value, which form the bridge branches AB and AC. The RF signal is rectified via diodes D 1 and D 2 connected to bridge nodes B and C, respectively. The size of the impedance Z 1 is heavily dependent on the frequency of the applied RF signal. In addition, the bridge nodes B and C are connected to one another by an impedance Z 0 forming the bridge diagonal BC.

Die Frequenzen J0 und f2 seien diejenigen Frequenzen, welche die Durchlaßbandbreite des Demodulators begrenzen. Bei der Frequenz J2 bildet die Impedanz Z1 einen Kurzschluß. Die Gleichrichtung erfolgt dann über die Diode D2- ßßi der Frequenz /o liegen die Brückenknoten C und D am gleichen Potential und können als kurzgeschlossen betrachtet werden. Der von der Diode D2 gesehene Scheinwiderstand ist dann Null. Die Gleichrichtung erfolgt über die Diode D1. Da die Dioden D1 und D2 einander entgegengerichtet geschaltet sind, besitzt die Ausgangsspannung mit der Frequenz J2 entgegengesetztes Vorzeichen gegenüber der erhaltenen Spannung mit der Frequenz /O- Auf diese Weise wird das frequenzmodulierte HF-Signal demoduliert.Let the frequencies J 0 and f 2 be those frequencies which limit the pass bandwidth of the demodulator. At the frequency J 2 , the impedance Z 1 forms a short circuit. The rectification then takes place via the diode D 2 - ß ß i of the frequency / o, the bridge nodes C and D are at the same potential and can be regarded as short-circuited. The impedance seen by the diode D 2 is then zero. The rectification takes place via the diode D 1 . Since the diodes D 1 and D 2 are connected in opposite directions, the output voltage with the frequency J 2 has the opposite sign to the voltage obtained with the frequency / O- In this way, the frequency-modulated RF signal is demodulated.

Um diese Betriebsweise zu erreichen, ist es also notwendig, die an den Anschlußklemmen der Brücken-In order to achieve this mode of operation, it is therefore necessary to connect the terminals of the bridge

zweige BD und CD mit der Frequenz J2 bzw./0 des angelegten HF-Signals anliegenden Spannungen jeweils zu Null werden zu lassen. Die an den Demodulator angelegte HF-Spannung V erzeugt an den Anschlüssen der Brückenzweige B D und B C jeweils die Spannungen VBD und VCD. Mit Ze als Eingangsimpedanz des Demodulators erhält man folgende Gleichungen:branches BD and CD with the frequency J 2 or / 0 of the applied RF signal to let the voltages present become zero. The HF voltage V applied to the demodulator generates the voltages V BD and V CD at the connections of the bridge branches BD and BC . With Z e as the input impedance of the demodulator, the following equations are obtained:

Bei der FrequenzJ2:
Z1-O;
At frequency J 2 :
Z 1 -O;

IOIO

VBD = O; V BD = O;

y — Vy - V

Z0Z2 Z 0 Z 2

ZZ0 + ZZ2 + Z0Z2 ZZ 0 + ZZ 2 + Z 0 Z 2

7 = ^ + 1 ZZ«Z* 7 = ^ + 1 ZZ « Z *

2 + 2 2 Z (Z0+ Z2)+ Z0Z2 '2 + 2 2 Z (Z 0 + Z 2 ) + Z 0 Z 2 '

Bei der Frequenz/i:At the frequency / i:

Z1 — Z2 , Z 1 - Z 2 ,

1515th

Bei der Frequenz/0:At frequency / 0 :

ZZ0 Currently 0

Z1 — —Z 1 - -

alsoso

Z0 = —Z 0 = -

Z0+ 2Z
2ZZ1
Z 0 + 2Z
2ZZ 1

Z-^cZ1 Z- ^ cZ 1

2525th

3030th

3535

= 0;= 0;

Ken =Ken =

Zc - 2 Zc - 2

2 '2 '

Im Falle der Ausführungsform der F i g. 2 sind sämtliche Impedanzen reine Blindwiderstände. Die Impedanzen Z sind Kapazitäten C\; die Impedanz Z0 ist eine Induktivität L0, die Impedanz Z2 ist eine einstellbare Kapazität C2, und die Impedanz Z1 ist ein Quarz oder sonstiges Schaltungselement, das hinsichtlich seines Scheinwiderstandswertes von der Frequenz stark abhängig ist. Dieser Quarz besitzt, wie in Fi g. 3b dargestellt, einen frequenzabhängigen (positiven oder negativen) Blindwiderstand. Die an den Klemmen der Impedanzen Z1 und Z2 auftretende HF-Spannung liegt an den Gleichrichterdioden D1 und D2. Am Ausgang der Schaltung wird aus den von den Dioden abgegebenen Spannungen deren Differenz gebildet, die dann als Ausgangssignal der Demodulatorschaltung verfügbar ist. Bei der Frequenz J1 sind durch die Brückensymmetrie die an den Dioden D1 und D2 liegenden Spannungen gleich groß. Es gilt alsoIn the case of the embodiment of FIG. 2, all impedances are pure reactances. The impedances Z are capacitances C \ ; the impedance Z 0 is an inductance L 0 , the impedance Z 2 is an adjustable capacitance C 2 , and the impedance Z 1 is a quartz or other circuit element that is highly dependent on the frequency with regard to its impedance value. This quartz has, as in Fi g. 3b shows a frequency-dependent (positive or negative) reactance. The HF voltage occurring at the terminals of the impedances Z 1 and Z 2 is applied to the rectifier diodes D 1 and D 2 . At the output of the circuit, the voltages emitted by the diodes are used to form the difference between them, which is then available as an output signal from the demodulator circuit. At the frequency J 1 , the bridge symmetry means that the voltages across the diodes D 1 and D 2 are the same. So it applies

Vbd= Vcd für Z2= X. Vbd = V cd for Z 2 = X.

Die resultierende Ausgangsspannung ist dann Null. Dieser Punkt entspricht dem Nullpunkt im Frequenzgang des Demodulators.The resulting output voltage is then zero. This point corresponds to the zero point in the frequency response of the demodulator.

Es seien nunmehr einige beachtenswerte Eigenschaften der mit der Erfindung vorgeschlagenen Schaltung erwähnt. Da die Impedanz Z1 ein Quarz ist, hängt die Frequenzstabilität des Nullpunkts des Frequenzgangs praktisch nur von der Kapazität des als Impedanz Z2 gewählten Kondensators C2 ab und kann daher in der Größenordnung von 10~4 liegen, d.h. etwa IkHz bei 11,5MHz. Ein Quarz üblicher Bauweise und daher normalen Preises ist für diesen Gebrauch geeignet. Setzt man die Kapazitätswerte und Induktivitätswerte in die vorstehenden Gleichungen ein, so werden die Spannungen VCD bei der Frequenz /2 und VBD bei der Frequenz /0 etwa einander gleich, wodurch nach Gleichrichtung eine annehmbare Symmetrie des Nutzbereichs des Frequenzgangs des Demodulators gewährleistet ist.Some noteworthy properties of the circuit proposed by the invention should now be mentioned. Since the impedance Z 1 is a crystal, the frequency stability of the zero point of the frequency response depends practically only on the capacitance of the capacitor C 2 selected as impedance Z 2 and can therefore be of the order of magnitude of 10 ~ 4 , i.e. about 1 Hz at 11.5 MHz . A quartz of the usual construction and therefore of normal price is suitable for this use. If the capacitance values and inductance values are inserted into the above equations, the voltages V CD at frequency / 2 and V BD at frequency / 0 are approximately equal to one another, which ensures an acceptable symmetry of the useful range of the frequency response of the demodulator after rectification.

Die Eingangsimpedanz des Demodulators hängt unter anderem von den Impedanzen Z der Brückenzweige A B und A C ab. Durch Wahl eines großen Wertes von Z ist es möglich, dem Eingangsscheinwiderstand den gewünschten Wert in Abhängigkeit von der erforderlichen Anpassung und des verlangten Pegels der Ausgangsspannung zu geben. Außerdem gestattet die richtige Wahl des Impedanz Z, den Eingangsscheinwiderstand des Brückendiskriminators innerhalb des verwendeten Frequenzbandes im wesentlichen konstant zu machen.The input impedance of the demodulator depends, among other things, on the impedances Z of the bridge branches AB and AC. By choosing a large value for Z, it is possible to give the input impedance the desired value depending on the required adaptation and the required level of the output voltage. In addition, the correct choice of the impedance Z makes it possible to make the input impedance of the bridge discriminator essentially constant within the frequency band used.

In F ig. 3 a ist die Frequenzspannungskurve des Demodulators und in Fig. 3b der Verlauf der Reaktanz X des Quarzes in Abhängigkeit der Frequenz dargestellt.In Fig. 3a shows the frequency-voltage curve of the demodulator and FIG. 3b shows the course of the reactance X of the quartz as a function of the frequency.

Die Kurve Cd der Fig. 3a läuft durch ein auf der Frequenz J0 liegendes Minimum, einen bei der Frequenz J1 befindlichen Nullpunkt und über ein bei der Frequenz f2 befindliches Maximum. Diese drei Spannungspunkte entsprechen den bereits zuvor definierten Werten der Impedanz Z1. Der der Frequenz J2 der Resonanz des Quarzes entsprechende Maximalpunkt bildet einen Fixpunkt, um den die Kurve des Diskriminators innerhalb gewisser Grenzen schwanken kann. Die Steilheit dieser Kurve zwischen den Frequenzen J1 und J2 ist durch die Lage des Nullpunktes auf der Abszissenachse gegeben und hauptsächlich durch den Wert der Impedanz Z2, d. h. den Kondensator C2, bestimmt. Dieser Wert wird in Abhängigkeit der gewünschten Nutzdurchlaßbandbreite gewählt. Die Lage des Minimumpunktes der Kurve des Diskriminators hängt vor allem von dem Wert der Impedanz Z0, d. h. der Induktivität L0 ab. Es ist also möglich, die gewünschte Linearität der Kurve des Brückendiskriminators innerhalb des Nutzdurchlaßbandes durch Beeinflussung der Werte von L0 und C2 zu erzielen.The curve C d of FIG. 3a runs through a minimum located at the frequency J 0 , a zero point located at the frequency J 1 and over a maximum located at the frequency f 2. These three voltage points correspond to the previously defined values of the impedance Z 1 . The maximum point corresponding to the frequency J 2 of the resonance of the quartz forms a fixed point around which the curve of the discriminator can fluctuate within certain limits. The steepness of this curve between the frequencies J 1 and J 2 is given by the position of the zero point on the abscissa axis and is mainly determined by the value of the impedance Z 2 , ie the capacitor C2. This value is selected as a function of the desired useful bandwidth. The position of the minimum point of the curve of the discriminator depends above all on the value of the impedance Z 0 , ie the inductance L 0 . It is therefore possible to achieve the desired linearity of the curve of the bridge discriminator within the useful passband by influencing the values of L 0 and C 2 .

Die Kurve Cd der Fi g. 3 a zeigt ein Beispiel der mit einem Brückendiskriminator gemäß der Erfindung erzielten Ergebnisse; die Kurve 3b läßt die besonderen Werte der gewählten Kapazitäten genau bestimmen. Die Resonanzfrequenz /2 des verwendeten Quarzes liegt bei etwa 11,5MHz. Der Nullpunkt bei der Frequenz J1 entspricht Z = C2=IOpF (vgl. die Kurve der F i g. 3b). Bei der Frequenz J0 besitzt eine Induktivität von etwa 45 μΗ Resonanz mit einer Kapazität von etwa 5 pF entsprechend der genannten GleichungThe curve C d of FIG. Figure 3a shows an example of the results obtained with a bridge discriminator according to the invention; curve 3b allows the particular values of the capacitances chosen to be precisely determined. The resonance frequency / 2 of the quartz used is around 11.5 MHz. The zero point at the frequency J 1 corresponds to Z = C 2 = IOpF (cf. the curve in FIG. 3b). At the frequency J 0 there is an inductance of about 45 μΗ resonance with a capacitance of about 5 pF according to the above equation

1 « ι Q1 «ι Q

4,75 pF
5 pF, wobei X — 8 pF die Kapazität des Quarzes
4.75 pF
5 pF, where X - 8 pF is the capacity of the crystal

und C1 = 1,5 pF der Kapazitätswert eines Brückenzweiges A B oder A C sind. Mit einer Kapazität C1 = 1,5 pF ändert sich der Eingangsscheinwiderstand zwischen 2000 und 6000 Ohm. Das durch den gestrichelten Teil der Kurve der Fi g. 3a begrenzte Nutzband erstreckt sich um ±20 kHz. Dieser Teil der Kurve ist linear und eignet sich daher zur Demodulation und zur Unterdrückung des Rauschens durch seine Symmetrie. Es ist ferner zu bemerken, daß die Stabilität des Nullpunktes in Abhängigkeit der Temperatur sehr gut ist. Die Abweichung des Nullpunkts liegt für eine Temperaturänderung um 1500C unter 500 Hz.and C 1 = 1.5 pF are the capacitance value of a bridge leg AB or AC . With a capacitance C 1 = 1.5 pF, the input impedance changes between 2000 and 6000 ohms. The by the dashed part of the curve of Fi g. 3a limited useful band extends by ± 20 kHz. This part of the curve is linear and is therefore suitable for demodulation and for suppressing the noise due to its symmetry. It should also be noted that the stability of the zero point as a function of the temperature is very good. The deviation of the zero point for a temperature change of 150 ° C. is below 500 Hz.

Durch den in erfindungsgemäßer Brückenschaltung ausgeführten stabilisierten Demodulator gemäß der Erfindung ist es möglich, Quarze üblicher Fabrikation und geringer Kosten verwenden zu können. Außerdem kann er, da er mehrere Regelparameter besitzt, leicht an die Stromkreise eines Empfängers angepaßt und als Bezugssignalquelle für die automatische Frequenzregelung eines Oszillators, z. B. in einem Senderempfänger, verwendet werden. Er kann auch ohne Nachteil in einem Traggerät verwendet werden.The stabilized demodulator in accordance with FIG Invention, it is possible to use crystals of conventional manufacture and low cost. aside from that Since it has several control parameters, it can easily be adapted to the circuits of a receiver and as a reference signal source for the automatic frequency control of an oscillator, e.g. B. in one Transceivers. It can also be used in a carrying device without any disadvantage.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Demodulator für frequenzmodulierte elektrische Hochfrequenzschwingungen mit mehreren Impedanzen, die in einer Brückenschaltung angeordnet sind, an deren einer Diagonalen die Hochfrequenzschwingung anliegt, während an der anderen Diagonalen die das Demodulationsprodukt bildenden Gleichrichter angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die eine Eingangsklemme (A) und den beiden Enden (C, B) derjenigen Brückendiagonalen, an die die Gleichrichter (D1, D2) angeschaltet sind, zwei einander gleiche Impedanzen (Z) eingeschaltet sind, daß zwischen die andere Eingangsklemme (D) und das eine der genannten Enden (B) eine eine Serienresonanz bei einer bestimmten oberen Frequenz (J2) bildende dritte Impedanz (Z1) eingeschaltet ist, daß zwischen die genannte andere Eingangsklemme (D) und das andere der genannten Enden (C) eine vierte Impedanz (Z2) und zwischen die Enden (C, B) der Brückendiagonalen, an der die Gleichrichter (D1, D2) angeschaltet sind, eine fünfte Impedanz (Z0) eingeschaltet ist und daß die dritte (Zi) und fünfte Impedanz (Z0) so bemessen sind, daß sie — gegebenenfalls zusammen mit den einander gleichen Impedanzen (Z) — eine Serienresonanz bei einer bestimmten unteren Frequenz (J0) bilden, für die die an den Klemmen der vierten Impedanz (Z2) liegende Spannung Null ist.1. Demodulator for frequency-modulated electrical high-frequency oscillations with several impedances, which are arranged in a bridge circuit, on one diagonal of which the high-frequency oscillation is applied, while the rectifier forming the demodulation product is connected to the other diagonal, characterized in that between the one input terminal (A) and the two ends (C, B) of those bridge diagonals to which the rectifiers (D 1 , D 2 ) are connected, two equal impedances (Z) are connected that between the other input terminal (D) and one of the ends mentioned (B) a third impedance (Z 1 ) forming a series resonance at a certain upper frequency (J 2 ) is switched on, so that a fourth impedance (Z 2 ) is connected between said other input terminal (D) and the other of said ends (C) and between the ends (C, B) of the bridge diagonal to which the rectifiers (D 1 , D 2 ) are connected, a fifth impedance nz (Z 0 ) is switched on and that the third (Zi) and fifth impedance (Z 0 ) are dimensioned so that they - possibly together with the same impedances (Z) - have a series resonance at a certain lower frequency (J 0 ) form for which the voltage at the terminals of the fourth impedance (Z 2 ) is zero. 2. Demodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als dritte Impedanz (Z1) ein Quarz (C Q), als vierte Impedanz (Z2) ein einstellbarer Kondensator (C2) zur Kompensation der kapazitiven Reaktanz des Quarzes bei einer mittleren Frequenz (Z1) und als fünfte Impedanz (Z0) eine mit dem Quarz bei der unteren Frequenz Serienresonanz bildende Induktivität (L0) verwendet sind.2. Demodulator according to claim 1, characterized in that the third impedance (Z 1 ) is a quartz (C Q), as the fourth impedance (Z 2 ) an adjustable capacitor (C 2 ) to compensate for the capacitive reactance of the quartz at a medium frequency (Z 1 ) and an inductance (L 0 ) which forms series resonance with the quartz at the lower frequency is used as the fifth impedance (Z 0). 3. Demodulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Impedanz (Z) Kondensatoren (C1) mit kleinem Kapazitätswert sind.3. Demodulator according to claim 1 or 2, characterized in that the first and second impedance (Z) are capacitors (C 1 ) with a small capacitance value. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 662456;
USA.-Patentschrift Nr. 2 243 417.
Considered publications:
German Patent No. 662456;
U.S. Patent No. 2,243,417.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 809 597/166 S. 68 © Bundesdruckcrei Berlin809 597/166 p. 68 © Bundesdruckcrei Berlin
DE1964C0032218 1963-03-01 1964-02-21 Demodulator for frequency-modulated electrical high-frequency oscillations Pending DE1275631B (en)

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GB (1) GB1042071A (en)
NL (1) NL6402019A (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE662456C (en) * 1935-11-02 1938-07-13 Rca Corp Device for converting phase- or frequency-modulated oscillations into amplitude-modulated or vice versa
US2243417A (en) * 1939-06-01 1941-05-27 Rca Corp Frequency modulation receiver

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US2243417A (en) * 1939-06-01 1941-05-27 Rca Corp Frequency modulation receiver

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FR1365312A (en) 1964-07-03
BE644022A (en) 1964-06-15
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GB1042071A (en) 1966-09-07

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