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Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur rauscharmen Demodulation
von amplitudenmodulierten elektrischen Hochfrequenzschwingungen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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. 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.