DE1299341B - Schaltung zur rauscharmen Demodulation von amplitudenmodulerten elektrischen Hochfrequenzschwingungen - Google Patents

Schaltung zur rauscharmen Demodulation von amplitudenmodulerten elektrischen Hochfrequenzschwingungen

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DE1299341B
DE1299341B DES70765A DES0070765A DE1299341B DE 1299341 B DE1299341 B DE 1299341B DE S70765 A DES70765 A DE S70765A DE S0070765 A DES0070765 A DE S0070765A DE 1299341 B DE1299341 B DE 1299341B
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noise
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Liger Marc Dravell
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Societe Anonyme de Telecommunications SAT
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    • HELECTRICITY
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    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
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    • H03D9/02Demodulation using distributed inductance and capacitance, e.g. in feeder lines
    • HELECTRICITY
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    • HELECTRICITY
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur rauscharmen Demodulation von amplitudenmodulierten elektrischen Hochfrequenzschwingungen.
  • Es ist bekannt, bei einer Fernmeldeverbindung einen Demodulationselemente enthaltenden Empfänger an ihn speisende Signalquellen derart anzupassen, daß die von diesen Quellen abgegebene Ausgangsgröße insgesamt zum Empfänger übertragen wird, wodurch vermieden werden kann, daß ein Teil dieser Ausgangsgröße zum Eingang des Empfängers reflektiert wird und mit der einfallenden Energie in Wechselwirkung tritt, wodurch Amplituden- und Phasenverzerrungen der empfangenen Signale auftreten und die Qualität der Verbindung erheblich vermindert werden kann. Es ist ferner bekannt, daß die Anpassung eines Empfängers an ihn speisende Signalquellen keinerlei Verminderung des Rauschfaktors des Empfängers gestattet, daß vielmehr eine solche Verminderung des Rauschens nur möglich wird, indem der Empfänger gegenüber den Signalquellen fehlangepaßt wird.
  • Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Schaltung mit an die Signalquellen richtig angepaßtem Empfänger bzw. Demodulator, bei dem das Verhältnis von Signalspannung zu Rauschspannung wesentlich verbessert wird. Erreicht wird dies dadurch, daß die Schaltung nach Art einer Kettenverstärkerschaltung aufgebaut ist, bei welcher die zu demodulierende Schwingung einem Eingangskettenleiter zugeführt ist, an dessen Abgriffen die Demodulationselemente angeschaltet sind, daß die Ausgänge dieser Elemente mit den Abgriffen eines Ausgangskettenleiters verbunden sind und daß die Abgriffe des Eingangs- und des Ausgangskettenleiters eine elektrische Länge von einem Viertel der mittleren Betriebswellenlänge der zu demodulierenden Schwingung betragen.
  • Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein Blockschaltbild einer mit einem Empfänger nach der Erfindung ausgestatteten Fernmeldeverbindung, F i g. 2 ein theoretisches Schemabild des bei der Fernmeldeverbindung nach F i g. 1 vorgesehenen Empfängers, F i g. 3 schematisch eine spezielle Ausführungsform des Empfängers nach F i g. 2, F i g. 4 ein Blockschaltbild der allgemeinsten Art einer Fernmeldeverbindung, die mit einem Empfänger nach der vorliegenden Erfindung ausgerüstet werden soll; und F i g. 5 schematisch eine spezielle Ausführungsform der Fernmeldeverbindung - nach F i g. 4.
  • Es ist bekannt, daß die Anpassung eines Fernmeldeempfängers an ihn speisende Signalquellen den Rauschfaktor des Empfängers nicht auf seinen Kleinstwert zu vermindern gestattet. Das Rauschen am Ausgang des Empfängers rührt in erster Linie von durch die Signalquellen übertragenem Rauschen, von dem dem Empfänger eigenen Rauschen und vom Rauschen der Anpassungsimpedanzen her. In dem einfachen Fall, daß eine Quelle ein Spannungssignal E abgibt und eine Rausch-EMK e besitzt, die an ihrem Innenwiderstand R auftritt, daß weiter diese Quelle einen Empfänger mit angepaßtem Innenwiderstand R speist, der eine Rausch-EMK e' aufweist, kann man in einfacher Weise berechnen, daß das Verhältnis Signal-Rauschen, das für die angegebene Quelle E/e beträgt, für den Empfänger einen Wert annimmt, der praktisch gleich Elen ist wenn e = e' ist, d. h., infolge der Anpassung des Empfängers an die Quelle tritt eine Verminderung um 3 db auf; dieser Verminderung des Verhältnisses Signal-Rauschen entspricht eine Verschlechterung des Rauschfaktors des Empfängers um denselben Wert, d. h. um 3 db, was in erster Linie auf die Anpassung zurückzuführen ist.
  • . Der Fernmeldeempänger nach der -vorliegenden Erfindung hat den zweifachen Vorteil, daß er an ihn speisende Signalquellen angepaßt ist und dennoch einen Rauschfaktor aufweist, der einen wesentlich geringeren Wert besitzt, als er sich bei bekannten Empfängern gleichen Typs erreichen läßt, selbst bei Vergleich mit solchen Empfängern, bei denen darauf verzichtet wurde, sie an ihre Signalquellen anzupassen. Dieses Ergebnis wird nach der Erfindung erzielt, indem man verhindert, daß die Rauschleistung der Anpassungsimpedanzen zum Ausgang des Empfängers übertragen wird, wo sie sich zu den von den Signalquellen kommenden Rauschleistungen und zur Rauschleistung des Verstärkers selbst hinzufügen würde. Gemäß F i g. 1 ist eine Signalquelle 1 mit einem Empfänger 3 nebst Demodulator über eine Leitung 2 verbunden. Der Empfänger 3 ist über eine Abschlußimpedanz 4 abgeschlossen. Die Signalquelle läßt sich schematisch durch eine Signal-EMK 5 vom Wert S darstellen .und liegt in Reihe mit einer Rauch-EMK 6 vom Wert B sowie einem Widerstand 7 vom Wert R, der den Innenwiderstand darstellt. Der Empfänger 3 ist in einfacher Weise schematisch durch einen Sechspol dargestellt, dessen Klemmen der Einfachheit halber zu drei Polen zusammengefaßt sind. Ein Pol 10 ist mit dem Ausgang der Anschlußleitung 2 verbunden und bildet den Eingang des Empfängers, ein Pol 11 bildet den Anschlußpol für die Anpassungsimpedanz 4. Ein Pol 12 stellt den Ausgang des Empfängers dar und ist mit einem Widerstand 13 vom Wert R1 verbunden, der seinerseits die Abschlußimpedanz des Empfängers 3 darstellt, an den er gegebenenfalls angepaßt ist. Die Abschlußimpedanz 4 ist schematisch durch eine Rausch-EMK 8 vom Wert B1 in Reihe mit einer Anpassungsimpedanz 9 vom Wert R2 dargestellt.
  • Die an dem Pol 12 des Empfängers 3 auftretende Spannung setzt sich aus dem Signal S und dem Rauschen B, die von der Signalquelle 1 ausgehend den Empfänger über die Klemmen 10 erreichen, und andererseits aus dem Rauschen B1 zusammen, das über den Pol 11 an den Empfänger gelangt und von der Anpassungsimpedanz R2 herrührt.
  • Wie oben angedeutet, besteht das allgemeine Prinzip der vorliegenden Erfindung darin, die Wirkung des Rauschens B1 der Anpassungsimpedanz 4 am Ausgang 12 des Empfängers 3 auf einen Mindestwert herabzusetzen und wenn möglich zu unterdrücken, ohne aber den Pegel des Signals S am Ausgang 12 irgendwie herabzusetzen, derart, daß der Empfänger 3 durch die Impedanz 4 angepaßt wird, ohne daß sich diese Anpassung in einer Erhöhung seines Rauschfaktors auswirkt. Die erhaltenen Vorteile bestehen also darin, daß der Empfänger mittels einer Impedanz angepaßt wird, die kein Rauschen ergibt, was bislang nicht zu verwirklichen war.
  • Das oben angegebene allgemeine Prinzip der Erfindung kann auf den Fall des Empfängers 3 nach F i g. 1 und 2, der sich als ein Sechspol darstellen läßt, übertragen werden, und zwar durch »Richtwirkungs- Bedingungen« zwischen den verschiedenen Klemmen des Empfängers; es bestehen zwei derartige Richtwirkungsbedingungen: 1. Das Rauschen B,, das in den Empfänger 3 über den Pol 11 eintritt, darf nur auf den Pol 10 des Empfängers übertragen werden.
  • 2. Das Signal S und das Rauschen B, die einander überlagert in den Empfänger 3 über dessen Pol 10 gelangen, müssen mindestens teilweise an den Ausgangspol 12 des Empfängers 3 übermittelt werden, vorzugsweise derart, daß das Signal S dort eine maximale Amplitude besitzt.
  • Aus diesen beiden Bedingungen folgt, daß die Impedanz 4 an dem Ausgangspol 12'des Empfängers 3 kein Rauschen zu erzeugen scheint. Wie oben angegeben, ergibt sich hieraus eine Verbesserung des Verhältnisses Signal-Rauschen am Ausgangspo112 des Empfängers und folglich des Rauschfaktors des Empfängers um V 2 oder 3 db, wenn beide Rauschquellen gleich groß sind; umgekehrt läßt sich dasselbe Verhältnis Signal-Rauschen erreichen, wenn der Mittelwert der Amplitude der Signalquelle 1 vermindert wird.
  • In seiner allgemeinsten Ausführungsform, deren Blockschaltbild in F i g. 2 wiedergegeben ist, besteht der Empfänger 3 nach der vorliegenden Erfindung im wesentlichen aus einem Eingangskettenleiter 14, einem Ausgangskettenleiter 15 und einer beliebiger' Gesamtzahl von n Demodulatorelementen bzw. Elementarempfängern 3p nebst Demodulatoren; der Eingangskettenleiter 14 besitzt n + 2 Anschlüsse, von denen zwei Klemmen mit dem Pol 10 bzw. 11 des Empfängers 3 verbunden sind und während die anderen mit 14, bis 14" bezeichnet sind. Der Ausgangskettenleiter 15 weist n + 1 Klemmen auf, von denen eine mit dem Pol 12 des Empfängers 3 verbunden ist, während die anderen mit 15, bis 15" bezeichnet sind. Bei jedem der n Elementarempfänger 3, ist der Eingang bzw. der Ausgang mit der Klemme 14p des Eingangskettenleiters und der Klemme 15, des Ausgangskettenleiters verbunden. Die Elementarempfänger 3p haben einen beliebigen Aufbau, insbesondere sind sie der Größe und der mittleren Frequenz des Frequenzbandes angepaßt, das von dem Empfänger 3 aufgenommen werden soll. Die Elementarempfänger können insbesondere einen Verstärker nebst Gleichrichtern oder Dioden als Demodulatoren umfassen.
  • Bezeichnet man mit S, die Summe des Signals S und des Rauschens B, die von der Signalquelle 1 zu dem Pol 10 des Empfängers 3 übermittelt werden, so ergibt sich, daß das elementare Signal, das an dem Pol 12 des Empfängers 3 nach Ubermittlung von dem Eingangskettenleiter 14 zu dem Ausgangskettenleiter 15 durch den Elementarempfänger 3p erscheint, folgenden Wert hat: Das resultierende Signal, das an dem Pol 12 auftritt, ist die algebraische Summe der verschiedenen Elementarsignale Sp, die durch die verschiedenen Elementarempfänger 3, übermittelt wurden. Sein Wert ist daher: In diesen Gleichungen bezeichnen ap und rxp die Dämpfung in Neper und die Phasenverschiebung, die das Eingangssignal S, zwischen dem Pol 10 des Empfängers 3 und der Klemme 14" seines Eingangskettenleiters 14 erfahren hat; a# und a# bezeichnen die Verstärkung in Neper und die Phasenverschiebung des Signals zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Elementarempfängers 3p; ap und aP schließlich bezeichnen die Dämpfung in Neper bzw. die Phasenverschiebung des Elementarsignals zwischen der Klemme 15p des Ausgangskettenleiters 15 des Empfängers 3 und dem Pol 12 des Empfängers.
  • Dem durch die Abschluß- bzw. Anpassungsimpedanz 4 zur Eingangsklemme 11 des Empfängers 3 übertragenen Rauschen B, entsprechen an dem Ausgang des Empfängers 3 ebenso viele elementare Rauschanteile BP, wie Elementarempfänger 3p vorhanden sind, von denen jeder folgenden Wert besitzt: Das resultierende Rauschen an dem Pol 12 des Empfängers 3 infolge der Anpassungsimpedanz 4 ist folglich durch die Gleichung gegeben: Die in den Gleichungen (3) und (4) benutzte Bezeichnungsweise ist dieselbe wie bei den Gleichungen (1) und (2), wobei 6p und ßp die Dämpfung in Neper bzw. die Phasenverschiebung des Rauschens B, zwischen dem Eingangspol 11 des Empfängers 3 und der Ausgangsklemme 14, des Eingangskettenleiters 14 bezeichnen.
  • Mit einer geläufigen Bezeichnungsweise können die Gleichungen (2) und (4) auch in folgende Form gebracht werden: Die weiter oben angegebenen Richtwirkungsbedingungen sind den beiden untenstehenden Gleichungen äquivalent: S, 0 ; (5) B' = 0. (6) Die Erfüllung dieser beiden Gleichungen ist die notwendige und hinreichende Bedingung dafür, daß der Eingangskettenleiter 14 und der Ausgangskettenleiter 15 des Empfängers 3 gemäß F i g. 2 derart realisiert werden können, daß die erwähnten Richtwirkungsbedingungen erfüllt sind und die angegebenen Vorteile erzielt werden. Die Erfüllung wird im allgemeinen Fall wie folgt bewiesen: Es ist stets möglich, den Faktoren X p, Yp beliebige Werte derart zu geben, daß die reellen und imaginären Teile des zweiten Gliedes der Gleichung (2') nicht gleichzeitig Null sind. Sind diese willkürlichen Werte der Faktoren X p, Yp schon in das zweite Glied der Gleichung (4') eingeführt, so wird die Gleichung (6) eine komplexe Gleichung, deren reelle Unbekannten die Ausdrücke ap, 6p, ap, (3p sind, die ausschließlich vom Eingangskettenleiter 14 des Empfängers 3 abhängen. Es ist im allgemeinen möglich, die Kennwerte des Eingangskettenleiters 14 derart zu wählen, daß die resultierenden Werte der Ausdrücke ap, a p, ßp, b reelle Wurzeln der komplexen Gleichung (6) sinä. Die Elementarempfänger 3, und der Ausgangskettenleiter 15 des Empfängers 3 lassen sich folglich derart festlegen, daß die Werte der Ausdrücke a., a , ap , uP bei Beachtung der durch die Ausdrücke ap, @p, ap, (3p bestimmten Werte die Beziehung (5) erfüllen.
  • Ist z. B. der Empfänger 3 so aufgebaut, daß jedes Elementarsignal Sp zwischen dem Eingangspol 10 und dem Ausgangspol 12 des Empfängers 3 eine Gesamtdämpfung in Neper bzw. eine Gesamtphasenverschiebung der Werte ao und ao unabhängig von der Ordnung p des das betrachtete Elementarsignal übermittelnden Elementarempfängers erfahren hat, so können die Gleichungen (2) und (4') in die folgende Formel gebracht werden: DurCh Elimination von S' aus den Gleichungen (2") und (4") erhält man: Die Gleichung (6) wird ersetzt durch deren Auflösung in a., b., ap und a die Bestimmung des Eingangskettenleiters 14 des Empfängers .3 gestattet. Die beiden Gleichungen -ap+ap-ap = ao, (7') ap.+ ap + ap = ao können leicht erfüllt werden, indem z. B. die Verstärkung ap und die Phasenverschiebungen ap der Elementarempfänger 3p als Funktion der Dämpfungen und Phasenverschiebuügen, die durch den Eingangskettenleiter 14 und den Ausgangskettenleiter 15 des Empfängers 3 bzw. zwischen dem Eingangspol 10 oder Ausgangspol 12 und den mit dem Elementarempfänger der Ordnung p verbundenen Klemmen hervorgerufen werden, eingestellt werden.
  • In dem noch spezielleren Fall, wo der Eingangskettenleiter 14 des Empfängers 3 durch eine künstliche Ubertragungsleitung gebildet ist, deren Enden mit dem Pol 10 bzw. 11 des Empfängers 3 verbunden sind, während ihre n Anschlüsse 14p so ausgelegt sind, daß sie unendliche Ausgangsimpedanzen besitzen, die bezüglich der verhältnismäßig niedrigen Eingangsimpedanzen der Elementarempfänger 3p, mit denen sie verbunden sind, fehlangepaßt sind, gestatten die zusätzlichen Gleichungen a. -I- bp = aö , (8) a + 1'p = ao (8i) die Gleichung (6') in die Form zu bringen: Nimmt man an, daß der Eingangskettenleiter 14 reine Blindwiderstände aufweist und folglich für beliebiges p der Wert ap = 0 ist, so folgt Diese Gleichung bestimmt die Lage der n Anschlüsse 14 an dem Eingangskettenleiter 14.
  • in dem noch spezielleren Fall, wo sämtliche Teile des Eingangskettenleiters 14 untereinander identisch und folglich eine gleiche Phasenverschiebung hervorrufen, gestattet die Gleichung Up = p (y) die Gleichung (6 "') in die Form zu bringen: deren Lösungen sind: mit k als einer ganzen Zahl, die kein Vielfaches von n darstellt.
  • Beispielsweise ergibt sich bei n = 2 Elementarempfängern mit k' als beliebige ganze Zahl, woraus hervorgeht, daß die aus den Klemmen 141, 142 des Eingangskettenleiters 14 abgehenden Signale um 90° phasenverschoben sein müssen.
  • Die Ausführungsform des Empfängers gemäß F i g. 3 entspricht diesem letzten Beispiel. Der Empfänger ist derart ausgelegt, daß er in eine Fernmeldeverbindung eingefügt werden kann, bei der ein Frequenzband übertragen wird, dessen Mittelfrequenz in der Gegend von 130 MHz liegt. Der Eingangskettenleiter 14 ist durch eine künstliche Verzögerungsleitung gebildet, die aus drei ;1V4-Leitungselementen besteht: Das Element 16 mit einer Impedanz von 50 Ohm liegt zwischen Eingangspol 10 und dem Pol 11, mit welchem der Anpassungswiderstand R2 mit einem Wert von 50 Ohm verbunden ist; die Elemente 17 und 18, jeweils mit einer Impedanz von 75 Ohm, liegen zwischen den Polen 10 und 11 einerseits sowie den Klemmen 141 und 142 andererseits, mit denen die betreffenden Eingänge der Empfänger 31 und 32 verbunden sind. Die beiden Empfänger sind sehr ähnlich aufgebaut und so ausgelegt, daß sie im Frequenzbereich von 130 MHz ein Verstärkungsmaximum aufweisen. In den Empfängern sind (nicht gezeigte) Eingangsimpedanzwandler 20, 20' mit einem Ubersetzungsverhältnis größer als Eins und (ebenfalls nicht gezeigte) Ausgangsimpedanzwandler vorgesehen, deren Ubersetzungsverhältnis noch merklich höher als das der Eingangsimpedanzwandler ist. Der Ausgangskettenleiter 15 ist durch ein einziges 2/4-Leitungselement 23 einer Impedanz von 50 Ohm gebildet, dessen Enden einerseits mit den Klemmen 15,, 152 verbunden sind, die ihrerseits mit den Ausgängen der Empfänger 31, 32 in Verbindung stehen und von denen andererseits das eine Ende mit dem Ausgangspol 12 und das andere Ende mit einer Anpassungsimpedanz 24 des Leitungsclcmentes 23 von ebenfalls 50 Ohm verbunden sind. Die Empfänger 3, und 3, weisen niedrige Impedanzen auf, die an den Klemmen 14, und 142 wegen der beiden erwähnten Eingangsimpedanzwandler noch geringer erscheinen. Hieraus folgt, daß die Impedanzen an den Anschlußstellen zwischen den i/4-Elenienten 17, 18 und dem Element 16 sehr hohe Werte besitzen. Da diese Anschlußstellen außerdem ihrerseits eine Viertel-Wellenlänge von dem Element 16 entfernt sind, kompensieren sich die von ihnen geführten Störungen praktisch, und (fas Element 16 erscheint an seinem Eingang 10 als exakt ;ui den Widerstand R2 angepaßt, dessen Wert gleich dein Wellenwiderstand des Elementes, beispielsweise 50 Ohm, ist. Der Eingangswiderstand des Erripfingers 3, und 32 nach F i g. 3 ist dennoch praktisch gleich (fern Abschluß- bzw. Anpassungswiderstand 4.
  • Im Gegensatz hierzu werden die niedrigen Impedanzen der Enden der mit den Empfängern 3,. 3, verbundenen ;: 4-Eletnente 17, 18 durch die I:ingangsinipedanzwandler in höhere Impedanzen Iransformiert. woraus sich eine Fehlanpassung bezüglich in den Lrnpfingern vorgesehener Verstärkerelernente ergibt. Bekanntlich ist diese Eingangsfehlanp;rssung für eine Verminderung des Rauschfaktors jedes Elementarverstärkers 3,, 3, günstig. Es ist leicht einzusehen, daß jedes an den Eingangspol 10 des Ernpfingers angelegte Signal S arn Ausgangspol 12 zwei F:lement.rrsign:rle. S; und S; auftreten läßt, melche die Elementarverstärker 3, bzw. 32 durchlaufen Traben und die durch entsprechende Einstellung der Verstärkungen der Verstärker in Phase und Amplitude annähernd gleich sind. Das über den Anpirssungswiderstand 4 zum Pol 11 des Empfängers übertr;tgene Rauschen B, ergibt hingegen arn Ausgangspol 12 des Empfängers zwei Komponenten B; und X, die grgencinander um zweimal in der Phase verschoben, d. h. gegenphasig sind. 1);t außerdem ihre Aniplitudcn näherungsweise gleich sind, setzen sie sich auf eine Art und Weise zusammen, die dadurch vervollständigt werden kann. daß die relativen Werte der Verstärkung der Elementarverstärker 3,, 3z entsprechend einjustiert werden. Daher tritt am Ausgangspol 12 des Empfängers keine Rauschkomponente infolge des Anpassungswiderstandes 4 auf.
  • Der im vorstehenden an Hand der F i g. 3 beschriebene Empfänger wies eine zusammengesetzte Verstärkung von 11 db auf, und seine Eingangsimpedanz von 50 Olim hatte ein unteres Stchwellenverhältnrs von 1, ?. Bei Verwendung als Vorverstärker Ctir einen üblichen I,nipfänger mit einem Rauschfaktor von 5,5 db ermöglicht es der entsprechend der Erfindung angepaßte Empfänger, einen zusammengesetzten F:mpfinger zu realisieren, der einen Gesamt -rauschfaktor in der (icgend von 1.5 db besitzt.
  • Die allgemeinste Ausführungsform des Empfängers nach der Erfindung, die in F i g. 4 dargestellt ist. hat folgenden Aufbau: Ein Eingangskettenleiter besitzt il -t- p Klemmen, von denen die Erngangskleninien 24,, bis 241, mit Srgn.f- oder Rauschquellen oder gegebenenfalls zusammengesetzten Quellen S, bis S,, über als rauschfrei angenommene Impedanzen Z, bis Zr, verbunden sind. Die den Signalquellen S, zugeordneten Impedanzen Zj stellen die Innen«rderstände der Quellen dar. Die den Rauschquellen S@ geordneten Impedanzen Zj stellen Anpassungsimpedanzen dar. die Rauschanteile entsprechend den ihnen zugeordneten Quellen erzeugen. Die Klemmen 14, bis 14" des Eingangskettenleiters 14 sind mit den Eingängen der Elementarempfänger 3" verbunden, welche Information nur in einer Richtung von ihren Eingiingen zu ihren Ausgängen zu übermitteln vermögen. Die Ausgänge dieser n Elementarempfänger sind mit Klemmen 151 bis 15" eines Ausgangskettenleiters 15 verbunden, der in Ausgänge 25, bis 25", aufweist, rnit denen Impedanzen Zh verbunden sind. Bestimmte Impedanzen Z,' können Empfangsorgane der betrachteten Fernmeldeverbindung darstellen. andere Anpassungswiderstände des Ausgangskettenleiters 15. Das l-lauptmerkmal dieser Empfängerschaltung nach der Erfindung ist folgendes: Der Eingangskettenleiter 14 und der Ausgangskettenleiter 15 sind derart ausgelegt, daß an allen Ausgängen 25, des Frnpfingers, die mit den Empfangsimpedanzen Z;; verbunden sind, die von den Signalquellen Si kommenden und über die verschiedenen Elementarempfinger 3r, übermittelten Signale untereinander Phasen-und Amplitudenbezichungen derart aufweisen, daß das resultierende Signal eine Maximalamplitude besitzt, während die von den Anpassungsimpedanzen Z; herrührenden und in gleicher Weise über die Elementarempfänger 317 übertr;rgenen Rauschanteile im Gegensatz hierzu ;in den Empfängerausgängen Phasen-und Amplitudenverhältnisse derart aufweisen, daß das resultierende Rauschen eine Minimalatnplitudc besitzt und vorzugsweise Null ist.
  • Dieses Kennzeichen kann mathematisch übersetzt werden, und zwar ausgehend von dem Ausdruck des restilticrenden Sign;rls S@, das an den Klemmen der Empfängerimpedanz ZÄ auftritt und durch die Gleichung gegeben ist: in der F.; die EMK der Signal- oder Rauschquelle S, und lr, einen Koeffizienten darstellt, der vom Eingangs- und Ausgangskettenleiter 14 bzw. 15, von den Elementarempfängern 3" und von der Frequenz der übermittelten Signale abhängt. In dieser Gleichung übersetzt sich die Richtwirkung des Empfängers von seinen Eingängen 24;, 24,, 24, beispielsweise auf seine Ausgangsklernrne 25k derart, daß alle Parameter 1Ä mit Ausnahme der Parameter hh, Ich, Irr irr betrachteten Beispiel Null sind. Sind die ausschließenden Richtwirkungsbedingungen erfüllt, so werden die von den Quellen S, S,, S, abgegebenen Signale mit einer von Null verschiedenen Amplitude an den Ausgang 2.5k des Empfängers übertragen, während im Gegensatz hierzu irgendwelche von den Anpassungsimpe-danzen Z_, erzeugte Rauschanteile, die reit anderen ;cis den Eingangsklemmen 24P 24,. 24, des Ernpfingers verbunden sind, nicht zur Ausgangskiernme 25, übertragen werden.
  • Bei der in F i g. 5 veranschaulichten Anordnung sind eine einzige Signalquelle 27 rnit der EMK S, und dem Innenwiderstand R" sowie zwei identischen An-1rrssungsimpedanzen 26, 26' vorgesehen, von denen jede durch eine Rauschquelle der ERIK B, in Reihe mit einem Widerstand dargestellt werden kann, dessen Wert gleich dem doppelten Innenwiderstand der Signalquelle 27, z. B. R" ist. Der Eingangskettenleiter 14 ist durch zwei ),/4-Leitungselemente 28, 28" gleichen Wellenwiderstandes R" gebildet. Der den E:lernenten 28 und 28' gemeinsame Punkt ist mit der Eingangsklemme 242 des Eingangskettenleiters 14 verbunden, an welche die Signalquelle 27 angeschlossen ist, sowie mit der Ausgangsklemme 142 des Eingangskettenleiters 14.
  • Die nicht miteinander in Verbindung stehenden Enden der Elemente 28, 28' sind mit Eingangsklemmen 241 bzw. 243 des Eingangskettenleiters 14 verbunden, an welchen die Anpassungsimpedanzen 26, 26' angeschlossen sind, sowie mit den Ausgangsklemmen 141, 143 des Eingangskettenleiters 14.
  • Die drei Demodulatorelemente bzw. Elementarempfänger 31 bis 33, deren Eingänge mit den Ausgängen 141 bis 143 des Eingangskettenleiters 14 verbunden sind, haben Verstärkungen G, 2 G und G. Ihre Ausgänge sind mit Eingangsklemmen 151 bis 153 des Ausgangskettenleiters 15 verbunden, das durch ein einziges A/4-Leitungselement 29 mit einer Wellenimpedanz ZO gebildet ist, dessen eines Ende mit der Eingangsklemme 152 des Ausgangskettenleiters 15 und gleichzeitig mit seiner Ausgangsklemme 252 verbunden ist, während sein anderes Ende zugleich mit zwei Eingangsklemmen 151 und 153 und der Ausgangsklemme 251 in Verbindung steht. An die Ausgangsklemmen 251 und 252 des Ausgangskettenleiters 15 sind zwei Anpassungsimpedanzen 30, 30' angeschlossen, deren Wert gleich der Wellenimpedanz Z" des 2/4-Elements 29 ist. Dieser spezielle Fall läßt sich aus dem allgemeinen Fall nach F i g. 4 ableiten, indem man den Indizes n und p den gleichen Wert 3 und dem Index m den Wert 2 gibt. Der durch die Bauelemente 14, 15 und 31 bis 33 der F i g. 5 gebildete Empfänger ist an seine Quelle 27 über die beiden Impedanzen 26, 26' exakt angepaßt. Die von jedem der Anpassungsimpedanzen 26, 26' abgegebenen und über die verschiedenen Elementarempfänger 31 bis 33 übermittelten Rauschanteile am Ausgang 251 weise derartige Amplituden und Phasen auf, daß sie sich genau kompensieren. Im Gegensatz hierzu besitzen die von den Anpassungsimpedanzen 26, 26' ausgehenden resultierenden Rauschanteile an der Klemme 252 Amplituden und Phasen derart, daß sie sich ohne Ausiöschung addieren. Hieraus folgt, daß alle durch die Anpassungsimpedanzen 26, 26' erzeugten Rauschanteile von dem Empfänger nach F i g. 5 ausschließlich an die Impedanz 30' abgegeben werden, während die Impedanz 30 keinen Rauschanteil erhält. Im Gegensatz hierzu sind die aus der Übermittlung des durch die Quelle 27 über die drei Elementarempfänger 31 bis 33 erzeugten Signals S1 . resultierenden Elementarsignale an der Ausgangsklemme 251 in Phase, wo sich ihre Amplituden addieren, während sie sich an der Klemme 252 in Gegenphase befinden und solche Amplituden besitzen, daß sie sich auslöschen. Das von der Quelle 27 abgegebene Signal wird daher ausschließlich zur Impedanz 30 abgegeben, wobei die Impedanz 30' ausgeschlossen wird.
  • Es ist möglich, mehrere entsprechend der vorliegenden Erfindung angepaßte Empfänger in Kaskade anzuordnen, wobei diese die gleiche Anzahl von Eingangs- und Ausgangsklemmen bzw: -polen besitzen und die Eingangsklemmen der einen Empfänger mit den Ausgangsklemmen der anderen Empfänger verbunden sind. Diese Anordnung gestattet eine erhebliche Verbesserung des Rauschfaktors.

Claims (5)

  1. Patentansprüche: 1. Schaltung zur rauscharmen Demodulation von amplitudenmodulierten elektrischen Hochfrequenzschwingungen, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Schaltung nach Art einer Kettenverstärkerschaltung aufgebaut ist, bei welcher die zu demodulierende Schwingung einem Eingangskettenleiter (14) zugeführt ist, an dessen Abgriffen die Demodulationselemente (3) angeschaltet sind, daß die Ausgänge dieser Elemente mit den Abgriffen eines Ausgangskettenleiters (15) verbunden sind und daß die Abgriffe des Eingangs-und des Ausgangskettenleiters eine elektrische Länge von einem Viertel der mittleren Betriebswellenlänge der zu demodulierenden Schwingung betragen.
  2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine gerade Zahl von Demodulatorelementen (31 bis 3") vorgesehen ist und daß die vom Ausgang (11) des eingangsseitigen Kettenleiters (14) über die einzelnen Elemente (31 bis 3") und den ausgangsseitigen Kettenleiter (15) zum Ausgang (12) desselben führenden Stromwege durch an sich bekannte Mittel den gleichen Ubertragungsfaktor erhalten, derart, daß das vom Abschlußwiderstand des eingangsseitigen Kettenleiters (14) erzeugte Rauschen mit jeweils derselben Amplitude am Ausgang (12) erscheint (F i g. 2).
  3. 3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von künstlichen Verzögerungsleitungen als Kettenleiter jedes vorzugsweise möglichst dämpfungsarme Glied eine Phasenverschiebung von einem ganzzahligen Vielfachen von aufweist, wobei n die vorzugsweise geradzahlige Anzahl der Elemente (31 bis 3") ist (F i g. 2).
  4. 4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebung von einem ungeradzahligen Vielfachen von zwischen zwei Zwischenklemmen (141, 142) des eingangsseitigen Kettenleiters (14) dadurch erzeugt ist, daß dieser aus drei in n-Schaltung geschalteten Viertelwellenleitungsabschnitten (16, 17, 18) besteht, wobei der ausgangsseitige Kettenleiter (15) aus einem einzigen Viertelwellenleitungsabschnitt (23) besteht (F i g. 3).
  5. 5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebung von einem ungeradzahligen Vielfachen von zwischen je zwei von drei Zwischenklemmen (141 bis 143) des eingangsseitigen Kettenleiters (14) dadurch erzeugt ist, daß dieser aus zwei in Serie geschalteten Viertelwellenleitungsabschnitten (28, 28') besteht, die an ihrem gemeinsamen Punkt (242) mit der Signalquelle (27) verbunden sind, wobei der ausgangsseitige Kettenleiter (15) aus einem einzigen Viertelwellenleitungsabschnitt (29) besteht, dessen eines Ende (25Z) mit dem Ausgang des mittleren Demodulatorelements (32) und dessen anderes Ende (251) mit den Ausgängen der beiden anderen Demodulatorelemente (31, 33) verbunden ist (F i g. 5).
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