DE2362277C3 - Verfahren zum Umsetzen der Trägerfrequenz eines elektromagnetischen Schwingungsspektrums und Empfänger zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

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Die Erfindung kann auf dem Gebiet der Nachrichtenphysik und der Nachrichtenelektronik und im Prinzip für alle Frequenzbereiche von elektromagnetischen Schwingungen angewandt werden, z. B. bei der Entwicklung von Empfängern amplituden- und frequenzmodulierter sowie kombinierter amplitudenfrequenzmodulierter Schwingungen der elektromagnetischen Energie, darunter von Panorama-Meßempfängern, die zur Messung der elektrischen Feldstärke bei verschiedenen Schwingungsfrequenzen dienen, um beispielsweise die elektromagnetische Verträglichkeit funktechnischer Einrichtungen zu ermitteln, deren Bau auf einem begrenzten Territorium geplant wird; für Panorama-Meßempfiinger. die für innerhalb des Übertragungswe ges (des Hohlleiters) erfolgende Messungen der außerhalb der Empfangsbandbreite liegenden Strahlung sowie der Nebenwellenstrahlung von Quellen elektromagnetischer Schwingungen verwende! werden: fur Präzisions-Impulslcistungsmesser (Momentan-Leistungs-Spitzenwertincsser); für Frequenzmesser mit niedriger und mittlerer Meßgenauigkeit: für oszillaiorlose frequenzselektivc. elektrisch oder magnetisch durchstimmbar Empfänger von amplitudenmodulierten Signalen, die außerdem noch eine zusätzliche sinusförmige Frequenz- oder Amplitudenmodulation aufweisen, usw.

Allgemein bekannt ist ein Verfahren zur Umwand lung der Trägerfrequenz eines elektromagnetischen Frcqucn/spcktrums. das in Überlagerungsempfängern elektromagnetischer Energie angewandt wird. Für derartige Empfänger wird eine Einrichtung zur Frequenzumwandlung iiui wciiigsicn·. cinciVi lläibieüer bauelement benutzt, das durch eine Abhängigkeit seiner elektromagnetischen Parameter von der Feldstärke, der Polarisation und der Änderungsfrequenz eines auf dieses Element einwirkenden Feldes der umzusetzenden Schwingungen und der Hilfsschwingungen charakterisiert ist. In den Überlagerungsempfängern wird die Trägerfrequenz Λ eines Frequenzspektrums der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen in die sog<_i\annte Zwischen-Trägerfrequenz f, der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen umgewandelt, wobei die letztere mit der Größe der erwähnten Trägerfrequenz de.s Frequcnzsptktrums der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen und mit der Größe der Trägerfrequenz Γ? der von einem in seiner Frequenz durchstimmbaren Überlagerungsoszillator des Empfängers erzeugten elektromagnetischen Hilfsschwingungen in einem Funktionszusammenhang steht. Ein Blockschaltbild des klassischen Überlagerungsempfängers ist in F i g. 1 angeführt.

Dieser Empfänger stellt eine Reihenschaltung einer am Eingang angeschlossenen Speiseleitung 1, von Eingangskreisen 2 und eines frequenzselektiven Verstärkers 3 dar. Die aufgezählten Elemente bilden einen Empfänger-Eingangsteil I. Der Ausgang des frequenzselektiven Verstärkers 3 ist mit dem Eingang einer Mischstufe 4 verbunden, mit der auch ein Oszillator 5 gekoppelt ist, der die elektromagnetischen Hilfsschwingungen erzeugt. Der Ausgang der Mischstufe 4 ist mit einem Zwischenfrequenzverstärker (ZF-Verstärker) 6 verbunden. Wenn der Empfänger für den Empfang von amplitudenmodulierten elektromagnetischen Schwingungen ausgelegt ist, hat der ZF-Verstärker mit einem Amplitudendetektor 7 Verbindung. Bei einem Empfänger frequenzmodulierter elektromagnetischer Schwingungen wird der ZF-Verstärker 6 in Reihe mit einem Amplitudenbegrenzer 8 und einem Frequenzdetektor 9 verbunden. Der Ausgang des Frequenzdetektors 9 bzw des Amplitudendetektors 7 ist an einen Niederfrequenzverstärker 10 angeschlossen, der mit einer Ausgangseinrichtung 11 verbunden ist

Wir betrachten nun die Reihenfolge, in der die elektromagnetischen Schwingungen den in F i g. 1 dargestellten Überlagerungsempfänger durchlaufen Die umzusetzenden elektromagnetischen Schwingun gen mit der Trägerfrequenz /j gelangen in die Eingangsspeiseleitung 1 des Empfängers, passieren die Eingangskreise 2 des Empfängers, in denen die anfängliche Ausfilterung der beim Empfang unerwünschten elektromagnetischen Schwingungen erfolgt

werden in dem freqneiizselekliven Vcrsliirkcr 3 verstärkt und gelangen /ur Mischstufe 4. Der Begriff »l-mgangsspeiseleitung« wird hierbei im erweiterten Sinne auch yls Koaxial-. Zweidraht-, llohllcilcrzuleitung usw. bcnut/t. über dir dem Empfänger die /u empfangenden und nach der Frequenz, umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen zugeführt werden, deren Trägerfrequenz in einem beliebigen Frequenzbereich elektromagnetischer Schwingungen liegen kann. Der Mischstufe 4 werden auch elektromagnetische Hilfsschwingungen mit der Trägerfrequenz f_f vom Überlagerungsoszillator 5 zugeführt, der im Belriebsfrcquonzbereich des Überlagerungsempfängers durchgesiimmt wird. Die umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen weisen am Ausgang der Mischstufe 4 eine /.wisehcnlrägcrfrequcnz f, = Λ - f_f auf. Diese Schwingungen werden durch den Zl--Verstärker 6 verstärkt und vom Amplitudendetektor 7 demoduliert, wenn amplitudenmodulierte elektromagnetische Schwingungen empfangen werden. Im Falle des Kmpfangcns von frequenzmodulierlen elektromagnetischen Schwingungen werden die letzteren vom Ausgang des ZF-Verstärkers 6 dem Amplitudenbegrenzer 8 und weiter dem Frequenzdetektor 9 zugeführt. Nach dem Amplitudendetektor 7 bzw. dem Frequenzdetektor 9 werden die empfangenen elektromagnetischen Schwingungen vom Niederfrequenzverstärker IO verstärkt und der Ausgangseinrichtung 11 zugeführt, deren Rolle eine Elektronenstrahlröhre, ein Lautsprecher, ein Zeigerinstrument, ein Schreiber usw. spielen können. Die Λ bstimmung des Überlagerungsempfängers auf die Trägerfrequenz der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen erfolgt durch gleichzeitige gemeinsame Frequenzdurchstimmung des Überlagerungsoszillators 5, der Eingangskreise 2 und des frequenz.selcktiven Verstärkers 3 des Empfängers; dabei wird die Zwischenträgerfrequenz f, der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen konstant (f, = const). So erfolgt die sogenannte »Gleichlaufw-Abstimmung und somit die Durchstimmung des Empfängers. Die Frequenztrennschärfe (Selektivität) und die Empfindlichkeit des Überlagerungsempfängers hängen von Resonanzeigenschaften der zum ZF-Verstärker b gehörenden Resonanzkreise ab. Die Unterdrückung von Störungen auf der sogenannten Spicgelfrequenz und auf den empfangenen Kombinationsfrequenzen wird durch die Güte der in den Eingangskreisen 2 liegenden Schwingungskreise sowie durch die Güte der Schwingungskreise im frequenzselektiven Verstärker 3 bestimmt. Unter der Spiegelfrequenz versteht man dabei die Trägerfrequenz f_a der empfangenen elektromagnetischen Schwingungen, die mit der Trägerfrequenz f_g der vom Oszillator 5 erzeugten elektromagnetischen Hilfsschwingungen und mit der Zwischenträgerfrequenz fi der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen durch die Beziehung f_a= f_g— f, verknüpft ist Unter dem Begriff »empfangene Kombina tionsfrequenzen« (/mn) werden Trägerfrequenzen der am Eingang des Überlagerungsempfängers auftretenden elektromagnetischen Schwingungen gemeint die mit der Trägerfrequenz f_g der elektromagnetischen Hilfsschwingungen und mit der Zwischenträgerfrequenz fi in einem Zusammenhang stehen, der durch die Beziehung

f _ fi T "Ί/,
^}lm" τ η

ausgedrückt wird, wobei nt\ und η ganze Zahlen

bedeuten.

Das bekannte Verfahren zur Umsetzung der Träger frequenz eines elektromagnetischen Schwingungsspek trums und der zur Realisierung dieses Verfahren: dienende Überlagerungsempfänger weisen aber eint Reihe von wesentlichen Nachteilen auf, von denen di( wichtigsten nachstehend erwähnt werden.

Erstens sei darauf hingewiesen, daß für Überhige rungscmpfänger unbedingt Oszillatoren notwendig sind die den Erfordernissen der Empfängerdurchstimmuni im Empfangsbereich genügen. Wird ein Empfang ii einem sehr großen Bereich von elektromagnetische! Schwingungen oder in neu zu erschließenden Frequenz bcrcichcn erforderlich, für die noch keine Überlage riingsoszillatoren entwickelt wurden, so kann das in der bekannten Überlagerungsempfängern benutzte Vcrfah rcn zur Frequenzumsetzung im Prinzip nicht verwirk licht werden, und demzufolge können keine Überlagc runEsempfänger für solche Fälle geschaffen werden.

Das Vorhandensein der Spiegelfrcquenz /"„ und de Kombinalionsfrequenz f_v„„ im Empfangsbereich führ zweitens zu einer wesentlichen Erhöhung der Forderun gen, die an die Filterung von Nutz.signalen in dei Eingangskreisen 2 der Überlagerungsempfänger, be sonders solcher mit einem sehr großen Abstimmbereicl und eventuellen Leistungsunterschieden der Eingangs signale von 100 und mehr Dezibel gestellt werden.

Drittens werden die Eingangskreise 2 von Überlage rungsempfängern, darunter die Bandfilter für sehr hohl Frequenzen (z.B. VHF, UHF) sowie die Filter de frequenzselektiven Verstärker 3 dieser Empfänge bekanntlich auf die Trägerfrequenz f_s der empfangene! und weiterhin umzusetzenden elektromagnetische! Schwingungen abgestimmt, der Überlagerungsoszilla tor weist aber die Trägerfrequenz f_f von elektromagne tischen Hilfsschwingungen auf, die von der Trägerfre quenz /Ί der umzusetzenden elektromagnetischer Schwingungen um den Betrag der Zwischenträgerfre quenz f, abweicht. Dieser Versatz der Oszillatorträger frequenz f_e bezüglich der Trägerfrequenz Λ de: empfangenen Signals erschwert die gemeinsam^ Gleichlauf-Durchstimmung der erwähnten Eingangs kreise 2, der frequenzselektiven Verstärker 3 und de: Oszillators 5. Dieser Gleichlaufabgleich bereitet beson dere Schwierigkeiten in den nach dem Überlagerungs prinzip aufgebauten Panorama-Meßempfängern fü sehr hohe Frequenzen, die in einem sehr breiter Betriebsfrequenzbereich durchgestimmt werden müs sen.

Viertens weisen die Frequenzen und Phasen vot Spektralkomponenten der umgesetzten elektromagne tischen Schwingungen, d. h. der elektromagnetische! Schwingungen am Ausgang der Mischstufe 4 de: Oberlagerungsempfängers, einen Funktionszusammen hang mit Frequenzen und Phasen von Spektralkompo nenten der umzusetzenden elektromagnetischer Schwingungen, d. h. solchen am Eingang der Mischstuft 4 dieses Empfängers, auf. Im Falle quasimonochromati scher oder sehr schmalbandiger umzusetzender elektro magnetischer Schwingungen erschwert das Vorhanden sein des erwähnten Funktionszusammenhangs di< Realisierung der für ihren Empfang theoretiscl möglichen Empfindlichkeit der bekannten Überlage ningsempfänger. Dies ist in der Hauptsache dadurct bedingt daß praktisch eine zeitliche Instabilität dei Trägerfrequenz /j der umzusetzenden elektromagnet! sehen Schwingungen sowie eine zeitliche Instabilität dei Trägerfrequenz f_f der vom Oberlagerungsoszillator ί

erzeugten elektromagnetischen Hilfsschwingungen ι πι iner in F->schcinung treten. Diese Instabilitäten erfordern eine Erweiterung der Verstärkungsbandbreite vom ZF-Verstärkcr 6 gegenüber der für den Empfang \on schmiilbandigen Signalen erforderlichen Handbreite. Beim Empfang von monochromatischen oder sehr schmalbandigen Signalen liegt die unter Berücksichtigung von Instabilitäten der Frequenzen Λ und l[-gewählte Vcrütärkungsbandbreite des ZF-Verstärkers 6 um mehrere Größenordnungen höher als die erwähnte erforderliche Bandbreite, wobei die erreichbare Empfindlichkeit von Überlagerungsempfängern um mehr als eine Größenordnung herabgesetzt wird.

Ähnliche Probleme treten bei anderen bekannten Frequenzunisetzern auf, die das Überlageriings- oder Superheterodyn-Prinzip (auch Mischen genannt) anwenden.

So ist ein Mikrowellen-F'requenzumsetzcr bekanntgeworden (vgl. GB-PS 8 39 967), der einen Hohlraum aulweist, dessen Resonanzfrequenz auf die Frequenz eines Empfangssignals abstimmbar ist und einen Ferritstab enthält, der durch die Magnetfeldkomponente eines vom Empfangssignal im Hohlraum erzeugten Hochfrequenzfeldes magnetisierbar ist, zu der er quer liegt, und aus einer Metallplatte vorspringt, die bei einer Überlagerungsoszillatorfrequenz in Resonanzschwingungen gerät, wobei ein Magnet ein Gleichfeld auf der Achse des Ferritstabes erzeugt, um die Richtungen des Elektronenspins der Ferritstab-Atome auszurichten, und wobei auf den Ferritstab eine Spule aufgewickelt ist, in der Zwischenfrequenzsignale, die gleich der Summe oder Differenz des Empfangssignals und des Überlagerungsoszillatorsignals sind, durch Änderung der Magnetisierung des Ferritstabes infolge Präzession ihrer Elektronenspin-Richtung, hervorgerufen durch die Magnetfeldkomponente des Empfangssignalfeldes, induziert werden.

Ähnlich ist ein Ferrit-Mikrowellen-Mischer bekannt geworden (vgl. US-PS 29 36 369), der einen koaxialen Abschnitt einer Übertragungsleitung mit einem geeignet magnetisierten Ferritzylinder und einer um diese gewickelten Spule hat, wobei Mikrowellenenergie elektromagnetisch in den koaxialen Abschnitt mit zwei verschiedenen Frequenzen eingekoppelt und im Ferrit-/ylinder konzentriert wird, wo Signale mit der Summe und der Differenz der eingekoppelten Frequenzen entstehen. Das Differenzfrequenz-Signal wird dann in der Spule induziert und geeignet ausgekoppelt.

Ferner ist ein Frequenzverdoppler bekanntgeworden (vgl. DTAS 12 90 986), der ganz allgemein als Mischer mit quadratischer Charakteristik für zwei und mehr elektromagnetische Wellen unterschiedlicher Frequenz verwendet werden kann. Ein solcher Frequenzverdoppler hat ei^rcn Körper aus magnetischem, von einem Gleichfelu in .iner ersten Richtung vormagnetisiertem Material, auf den in zur ersten Richtung senkrechten Richtung ein magnetisches Wechselfeld einwirkt, das im Körper in der ersten Richtung ein magnetisches Wechselfeld der zweifachen Frequenz des ihn erregenden magnetischen vVechselfeldes erzeugt, wobei der magnetische Körper eine dünne magnetische Schicht von der Stärke einiger 100 Ä ist, die parallel zur Schichtebene vom Gleichfeld vormagnetisiert und unmittelbar von zwei Leiteranordnungen umgeben ist. die so angeordnet sind, daß einerseits die den Eingangskreis darstellende Leiteranordnung eine magnetische Achse aufweist, die in der Schicht=bene liegt und senkrecht zur Achse des magnetischen Gleichfeldes

ausgerichtet ist. und andererseits die den Ausgangskreis darstellende ! eileranordnung eine magnetische Achse aufweist, die ebenfalls in der Schichtebene liegt, jedoch wenigstens annähernd in Richtung des magnetischen Glcichfeldes ausgerichtet ist.

Schließlich ist ein gyromagnetischcr Höehstfrequenz-Frcquenz-Umsetzer bekanntgeworden (vgl. US-PS 29 62 676), bei dem ebenfalls ein Körper aus magnetischem Material wie ferromagnetischem Ferrit, der durch ein magnetisches Gleichfeld polarisiert ist. mit einem Signalstrom von einer umzusetzenden Frequenz und einer Frequenz eines Überlagerungsos/illators magnetisch beaufschlagt wird, so daß das Ausgangssi gnal gleich der Differenz der beiden Eingangssignale wird.

Es ist Aufgabe der im Anspruch I und 8 angegebenen Erfindung, ein Verfahren zur Umsetzung der Trägerfrequenz eines FYequenzspektrunis von umz.usei/enJcn elektromagnetischen Schwingungen zu schaffen, ohne dali der Hereich der umsetzbaren Trägerfrequenzen eingeengt ist oder Hilfsschwingungen verwendet werden müssen, die entsprechend der jeweils umzusetzenden Trägerfrequenz zu variieren sind, sowie einen Empfänger elektromagnetischer Schwingungen zur Durchführung eines derartigen Verfahrens zu entwikkein, der einen Überlagerungsoszillator zur Erzeugung elektromagnetischer Hilfsschwingungen mit zeitlich konstanter Trägerfrequenz besitzt oder (bei Frequenzselektion) überhaupt keinen Überlagerungsoszillator aufweist.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 7 und 9 bis 21 angegeben.

Es wird eine bedeutende Vereinfachung des Aufbau prinzips von frequenzselektiven, im Betriebsbereich durchst immbaren Empfängern elektromagnetischer Energie sowie eine bedeutende Erweiterung dieses Betriebsfrequenzbereiches möglich.

Die Erfindung wird im folgenden an konkreten Ausfülmingsbeispielen anhand der F i g. 2 bis 25 näher erläutert. Es zeigt

Fig. 2 ein Blockschaltb.ld zur Umsetzung der Trägerfrequenz der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen in eine Trägerfrequenz der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen bei Beeinflussung des Umsetzers durch elektromagnetische Hilfsschwingungen. die von einem Oszillator erzeugt werden.

Fig. 3 graphisch dargestellte Änderung der Wirk- und Blindkomponenten R,\ bzw. X,\ der Impedanz Z.\ des Umsetzers von der Seite des Eingangs A beim Fehlen der elektromagnetischen Hilfsschwingungen an ihrem Hilfseingang B und der zusätzlichen elektromagnetischen Schwingungen am Eingang C

F i g. 4 graphische Darstellung der zeitlichen Änderung der Differenz /^s zwischen der Abstimmresonanzfrequenz f,\ der Impedanz Ζ_Λ im Umsetzer von der Seite des Eingangs A und der Trägerfrequenz /", im Frequenzspektrum der diesem Eingang A zugeführten umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen,

F i g. 5a graphisch dargestellte zeitliche Änderung der Abstimmresonanzfrequenz f_A der Impedanz Za von der Seite des Eingangs A des Umsetzers,

F i g. 5b graphische Darstellung der zeitlichen Änderung der Trägerfrequenz f_s von den umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen,

F i g. 6 Änderung der Wirk- und Blindkomponente Ro bzw. Xd der Impedanz Zo des Umsetzers von der Seite des Ausgangs D beim Fehlen von elektromagnetischen

Hi!<sschwingungcn am Hilfscingnng Π dieser Hinrichtung und beim Ausbleiben von zusätzlichen elektromagnetischen Schwingungen am Eingang C,

Cig. 7 ein Blockschallbild des ausgeführten I linset-/e rs.

F i g. 8 Darstellung der Momentanrichlung des Magnetisierungsvektors M im Raum und seiner Projektion M/ bei der_ Präzessionsbewegung des Magnetisierungsveklors M des Halbleiterbauelements um die Achse Z,

Fig. 9 Beispiel eines Frequerizspektrums der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen, die dein Eingang A des Umsetzers zugeführt werden,

Fig. 10 Beispiel eines Frequen/spektrums von elektromagnetischen Hilfsschwingungen. die dom HiIFseingang fldcs Umsetzers zugeführt werden.

F-"ig. Il Beispiel des Frequen/spektrums von umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen am Ausgang D des ausgeführten Umsetzers bei Anlegung der umzusetzenden monochromatischen elektromagnetischen Schwingungen an ihren Eingang A und der elektromagnetischen Hilfsschwingungen an ihren Hilfseingang ö.

Fig. 12 Beispiel eines Frequenzspektrums der umzusetzenden amplitudenmodulierten elektromagnetischen Impulsschwingungen am Eingang A des Umsetzers.

Fig. 13 Beispiel für Frequenzspektrumabschnitte der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen am Ausgang D des Umsetzers bei Anlegung der umzusetzenden amplitudenmodulier^Ti elektromagnetischen Inipulsschwingungen an ihren Eingang A und der elektromagnetischen Hilfsschwingungen an ihren Hilfseingang R.

Fig. 14 Beispiel einer Hüllkurve des Frequenzspektrums der umzusetzenden amplitudenmodulierten elektromagnetischen Impulsschwingungen, die dem Eingang A des Umsetzers zugeführt werden,

Fig. 15 Beispiel für Hüllkurven von Frequenzspektrumabschnitten der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen am Ausgang D des Umsetzers bei Anlegung der umzusetzenden amplitudenmodulierten elektromagnetischen Impulsschwingungen an ihren Eingang A und der elektromagnetischen Hilfsschwingungen an ihren Hilfseingang B.

Fig. I6a graphisch dargestellte zeitliche Änderung der Trägerfrequenz Λ der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen,

Fig. 16b graphisch dargestellte zeitliche Änderung des Momentanwertes der Wirkkomponente R.\ in der Impedanz Za des Umsetzers von der Seite ihres Eingangs A für elektromagnetische Schwingungen, die diesem Eingang A zum Umsetzen zugeführt werden und einen in der Zeit veränderlichen Trägerfrequenzwert /i aufweisen, wenn dem Eingang B des Umsetzers keine Hilfsschwingungen und dem Eingang C dieses Umsetzers keine zusätzlichen elektromagnetischen Schwingungen zugeführt werden,

Fig. 17a zeitliche Änderung der Abstimmresonanzfrequenz (a der Impedanz Za des aufgebauten Umsetzers von der Seite des Eingangs A,

Fig. 17b zeitliche Änderung des Momentanwertes der Wirkkomponente R_A von der Impedanz Z_A des Umsetzers von der Seite ihres Eingangs A für die umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen, die diesem Eingang A zugeführt werden und einen zeitlich konstanten Trägerfrequenzwert f. haben, wenn am Hilfseingang B des ausgeführten Umsetzers elektromagnetische Hilfsschwingungen mit der Fre-

quenz L₁ anliegen und am Eingang C des Umsetzers keine zusätzlichen elektromagnetischen Schwingungen wirksam sind,

IMg. 18 Blockschaltbild des Empfängers für die Realisierung des Verfahrens zur Umsetzung der Trägerfrequenz eines Frequenzspektrurr·: von elektromagnetischen Schwingungen,

F ig. 19, 20, 21, 22 verschiedene Ausführungsbc-ispiele für den Umsetzer,

F i g. 23 Eingangsresonanzkreis des in F" i g. 22 dargestellten aufgebauten Umsetzers,

F i g. 24. 25 weitere Ausführiingsbcispielc für den Umsetzer.

Im folgenden werden die in der nachstehenden Beschreibung der Erfindung verwendeten neuen Begriffe definiert und präzisiert.

1. Räumliche Detektion bedeutet Erfassung der zeitlichen Abhängigkeit der elektromagnetischen Ener gicgröBe. die in einem beliebigen Resonator für elektromagnetische Schwingungen gespeichert wird, wobei diese Erfassung in der Regel außerhalb dieses Resonators erfolgt. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem man die zeitliche Abhängigkeit der von diesem Resonator weitergeleiteten Leistung der c'ektromagnetischcn Schwingungen bei ihrem stationären oder quasistationären Zustand im Resonator selbst bestimmt oder z. B. die Größenänderung der Längskomponente der Magnetisierung in einer Fcrritkugel mit gespeicherter Energie bei ferromagnetischer Resonanz ermittelt. Diese beiden Fälle werden in den unten angeführten Ausführungsbeispielen von Einrichtungen für die Realisierung des Verfahrens zur Umsetzung der Trägerfrequenz vom Frequenzspektrum der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen benutzt.

2. Ein System zur räumlichen Detektion ist die Gesamtheit von Einrichtungen und Elementen, die zur Realisierung der räumlichen Detektion dienen.

3. Hilfsmodulation der Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen bedeutet eine periodische zeitliche Änderung der Größe der im Resonator gespeicherten Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen.

4. Unter einem Halbleiterbauelement wi:J ein aus festem, flüssigem oder gasförmigem (halbleitendem) Stoff hergestelltes Element gemeint, das für elektrischen Strom eine endliche Leitfähigkeitsgröße aufweist und durch magnetische sowie elektrische Dipolmomente gekennzeichnet ist. Der Begriff »Halbleiterbauelement« hat hierbei also eine physikalische Bedeutung und kann sich auf einen beliebigen Stoff beziehen, der aufgrund seiner Eigenschaften keinen Leiter, also keinen Stoff mit großer elektrischer Leitfähigkeit darstellt. In den Einrichtungen, die im folgenden beschrieben werden, stellen die Halbleiterbauelemente Kristalldetektoren, Varaktoren und magnetische Halbleiter (Ferrite) dar. Zu bemerken ist daß Ferrite nicht zu Magnetodielektrika gezählt werden dürfen, da der letztere Begriff gewöhnlich als mechanische Verbindung von magnetischen Leitern und Nichtleitern gedeutet wird. Außerdem werden in der nachstehenden Beschreibung unter Halbleiterbauelementen im erwähnten Sinne auch z. B. ferro- oder seignetteelektrische sowie dielektrische Stoffe verstanden, die in funktechnischen und elektronischen Geräten praktisch verwendet werden und keine elektrische Nulleitfähigkeit aufweisen.

Das Verfahren zur Umsetzung der Trägerfrequenz Λ eines Frequenzspektrums von elektromagnetischen

Schwingungen wird in einem Empfänger elektromagnetischer Energie verwirklicht, der einen Eingangsieil ! (Fig.2), einen Umsetzer 12 mit wenigstens einem Halbleiterbauelement Il und einen Ausgangsteil III enthält. Der Umsetzer 12 weist Eingänge A, B, C und einen Ausgang Daor.

Der Eingang A, dem die umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen mit der Trägerfrequenz Λ zugeführt werden, ist mit dem Ausgang des Eingangsteils I verbunden. Der Hilfseingang B, zu dem die elektromagnetischen Hilfsschwingungen mit einem konstanten Trägerfrequenzwert f_gc gelangen, ist mit einem diese Hilfsschwingungen erzeugenden Oszillator 13 über ein Filter 14 verbunden. Der Ausgang D des Umsetzers 12, von dem die umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen abgenommen werden, hat mit dem Ausgaiigsteil III Verbindung. Mindestens ein Halbleiterbauelement II weist eine Abhängigkeit seiner elektromagnetischen Parameter von der Feldstärke, der Polarisation und der Frequenz der dem Eingang A des Umsetzers 12 zugeführten umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen sowie von der Feldstärke, der Polarisation und der Frequenz der an den Hilfseingang D desselben Umsetzers angelegten Hilfsschwingungen auf. Der Empfänger kann ein Mittel zur Erzeugung eines magnetischen und/oder elektrischen Gleichfeldes enthalten, dessen Stärke in den für den Betrieb des Empfängers erforderlichen Grenzen geändert werden kann. In diesem Feld wird wenigstens ein Halbleiterbauelement II angeordnet und durch die umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen, in einigen Fällen auch durch die elektromagnetischer/ Hilfsschwingungen beeinflußt, die in einigen Fällen einer Umsetzung unterzogen werden. Die elektromagnetischen Hilfsschwingungen sind dabei nur beim Umsetzen von konventionellen amplitudenmodulierten Schwingungen notwendig.

Beim Fehlen der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen und der Hilfsschwingungen werden die Größe und die Richtung der magnetischen und/oder elektrischen Momente, die Leitfähigkeit und die entsprechende Impedanz wenigstens eines Halbleiterbauelements II von der Stärke und der Richtung des magnetischen und/oder elektrischen Gleichfeldes vorgegeben, die somit auch die Abstimmresonanzfrequenz Fa (F i g. 3) der resultierenden Impdeanz Za beim Umsetzer 12 von der Seite ihres Eingangs A für die umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen bestimmen. Die Breite des Bereiches AFa, in dem der Wirkanteil R_A dieser Impedanz Z_A als Funktion der Frequenz F_s der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen geändert wird, wählt man ungefähr gleich der Breite des die Nutzinformation tragenden Frequenzspektrums der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen.

Für die Realisierung des vorgeschlagenen Verfahrens zur Umsetzung der Trägerfrequenz F, vom Frequenzspektrum der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen muß eine behelfsmäßige periodische zeitliche Änderung der gespeicherten Energiegröße der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen im Eingangsresonanzsystem des Umsetzers 12, und zwar in der Substanz des Halbleiterbauelements Il vorgenommen werden. Diese Hubänderung, die im folgenden Hilfsmodulation der Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen genannt wird, kann entweder mit Hilfe der crrwähnten elektromagnetischen Hilfsschwingungen oder mittels einer Hilfsfrequenzmodulation oder unter Zuhilfenahme einer HilfsAmplitudenmodulation erfolgen, die unmittelbar die umzusetzenden Schwingungen aufweisen und die es ermöglicht, die Hilfsmodulation der im Eingangsrcsonanzsystem des Umsetzers 12 gespeicherten Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen zu erzielen. Die Hilfsmodulation der im Eingangsresonanzsystem des Umsetzers gespeicherten Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen ergibt sich aus der am Eingang A des Umsetzers 12 erfolgenden periodischen zeitlichen Änderung der Differenz Afas = Fa — f·. d. h. der Differenz zwischen der Abstimmresonanzfrequenz f_A (F i g. 3) der Impedanz Za des Umsetzers 12 von der Seite des Eingangs A und dem Trägerfrequenzwert F₅ der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen. Dabei bleibt die Frequenz Fas der zeitlichen Änderung der Differenz Afas (F i g. 4) konstant, wobei verschiedene Festwerte der Frequenz Fas möglich sind. Die letztere bezeichnen wir im

μ folgenden als Bezugsfrequenz der zeitlichen Änderung der Differenz dki

Die Hilfsmodulation der Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen kann im Eingangsresonanzsystem des Umsetzers 12 mittels eines gewöhnlichen Amplitudenmodulators erfolgen, der im Sender eingebaut wird oder vor dem in Frage kommenden Empfänger (Fig.2) eingesetzt wird und diese Modulation mit einer Frequenz bewirkt, die ein Vielfaches (oder gleich) der Frequenz Fp- der elektromagnetischen Hilfsschwingungen ist, welche im vorliegenden Fall diesen Modulator ansteuern. Auf diese Weise kann die Hilfsmodulation der Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen in dem Falle vorgenommen werden, wenn ein möglichst

großer Änderungsbereich AFa (F i g. 3) des Wirkanteils Ra der Impedanz Za des Umsetzers 12(Fi g. 2) von der Seite des Eingangs A erwünscht ist bzw. wenn es unmöglich ist, einen ausreichend schmalen Änderungsbereich AFa(F i g. 3) zu erhalten.

Die Änderung der erwähnten Differenz AfAS = F_A — /"_s(Fig. 4) zwischen der Abstimmresonanzfrequenz U der Impedanz Za des Umsetzers 12 von der Seite des Eingangs A und dem Trägerfrequenzwert f, der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen kann auf drei Wegen erreicht werden.

Die periodische Änderung der Differenz AfAsmxK der Bezugsfrequenz F,_(! ergibt sich erstens bei zeitlich unveränderlicher Trägerfrequenz F₁ des Spektrums der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen

durch periodische Änderung der Abstimmresonanzfrequenz Fa (Fig.3, 5a) der Impedanz Za von dem Umsetzer 12. Dabei wird die Bedingung der zeitlichen Konstanz der Trägerfrequenz F, der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen (F₁ = f_x = const) erfüllt, wobei f_x einen beliebigen zeitlich konstanten Wert der Trägerfrequenz Λ bezeichnet Zweitens erfolgt die zur Realisierung des Verfahrens erforderliche periodische Änderung der Frequenzdifferenz Afas mit der Bezugsfrequenz Fas durch periodische zeitliche

μ Änderung der Trägerfrequenz f, (F i g. 5b) der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen. Diese Änderung kann entweder im Sender oder unmittelbar vor dem Empfängereingang (F i g. 2) vorgenommen werden. In diesem zweiten Fall wird die Bedingung der zeitlichen Konstanz für die Abstimmresonanzfrequenz fA (F i g. 3) der Impedanz Za des Umsetzers 12 von der Seite des Eingangs A. d. h. die Bedingung f.\ = Fac = const, erfüllt, wobei unter der Frequenz Fm

15ί

eine beliebige zeitlich konstante Abstimmresonanzfrequenz f.\ der Impedanz Z_A des Umsetzers 12 von der Seite des Eingangs A gemeint wird. Schließlich kann im dritten Fall sowohl die periodische zeitliche Änderung der Abstimmresonanzfrequenz f_A der Impedanz Z_A des Umsetzers 12 (F i g. 2) von der Seite des Eingangs A als auch eine zeitliche periodische Änderung der Trägerfrequenz fs der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen erfolgen. Wir betrachten nun jeden dieser drei Fälle näher.

Zur Schaffung einer zeitlichen periodischen Abhängigkeit der Abstimmresonanzfrequenz f_A für die Impedanz Z_A des Umsetzers 12 (F i g. 2) benutzt man im ersten der erwähnten Fälle, d. h. bei der Frequenz (_s κ f_x = const, die elektromagnetischen Hilfsschwingungen, die, wie erwähnt wurde, dem Hilfseingang ßdes Umsetzers 12 zugeführt werden. In diesem Fall ist der maximale Amplitudenwert Af_Asma» (F i g. 4) der periodischen zeitlichen Änderung der Größe Af_As gleich dem maximalen Amplitudenwert Af_Amilx (F i g. 5a) der periodischen zeitlichen Änderung der Abstimmresonanzfrequenz f,\ der am Eingang A des Umsetzers 12 wirksamen Impedanz Za und wird durch die Maximalamplitude der elektromagnetischen Hilfsschwingungen bestimmt. Dabei ist die Bezugsfrequenz F_As(Y i g- 4) der zeitlichen Änderung von Af_As mit dem konstanten Trägerfrequenzwert /J₇₁(F i g. 5a) dieser elektromagnetischen Hilfsschwingungen identisch, deren Schwingungsperiode

Leistungsgröße der an den Eingang A angelegten umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen mit Amplitudenmodulation proportional, wobei auch die Bedingung erfüllt wird, daß der Trägerfrequenzwert f_ft der elektromagnetischen Hilfsschwingungen um das Fünf- bis Zehnfache oder noch größer als die in Rechnung gezogene maximale Frequenz in dem die Nutzinformation tragenden Videofrequenzspektrum sein soll, das für die Amplitudenmodulation der

in umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen benutzt wurde.

Bei zeitlich konstanter Abstimmresonanzfrequenz f_A (Fig. 5b) der sich seitens des Eingangs A des Umsetzers 12 ergebenden Impedanz Z_A, d. h. bei f_A = fe_c = const,

ι? wird im zweiten der erwähnten Fälle eine Abhängigkeit der Trägerfrequenz f_s der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen von der Zeit mit einer Periode

ία. =

ist. Der in Betracht kommende erste Fall wird bei sinusförmiger Änderung der Abstimmresonanzfrequenz f_A der Impedanz Z_A von dem Umsetzer 12 seitens des Eingangs A durch folgende Beziehung gekennzeichnet:

f, = f,_c = const

(Ο = /a

„ · t)

Hierbei bedeutet φ_Α eine beliebige anfängliche Phase der zeitlichen Änderung der Abstimmresonanzfrequenz Λ der seitens des Eingangs A des Umsetzers 12 wirksamen Impedanz Z_A. Beim Fehlen der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen am Eingang A des Umsetzers 12 (Fig.2) muß diese Einrichtung von der Seite des Hilfseingangs din einem optimalen Fall in dem Sinne linear sein, daß in ihr im Abschnitt zwischen ihrem Hilfseingang B und ihrem Ausgang D beim Ausbleiben der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen an ihrem Eingang A keine Vervielfachung der Trägerfrequenz ige der elektromagnetischen Hilfsschwingungen erfolgen soll.

Beim Anlegen von amplitudenmodulierten umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen an den Eingang A des Umsetzers 12 ändert sich während ihrer Wirkungszeit der Übertragungsfaktor zwischen dem Hilfseingang Sund dem Ausgang Ddes Umsetzers 12 für elektromagnetische Hilfsschwingungen (im Vergleich mit dem Fall, bei dem am Eingang A des Umsetzers 12 diese umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen fehlen). Die Größe dieser Übertragungsfaktorändening wird der Amplituden- oder

T =

= T,

erzielt, wobei Zy₁- die Änderungsfrequ^nz (Subträger) dieser Trägerfrequenz f, bedeutet. Wie oben erwähnt wurde, erfolgt das vor der Ankunft der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen am Empfängereingang (Fig.2). Als Beispiel der Erzeugung von erforderlichen amplituden- und frequenzmodulierten

jo elektromagnetischen Schwingungen dient die Durchführung einer Änderung der Trägerfrequenz f_s bei den umzusetzenden amplitudenmodulierten elektromagnetischen Schwingungen unmittelbar vor ihrer Anlegung an den Empfängereingang (Fig.2). Zu diesem Zweck

j5 werden die amplitudenmodulierten elektromagnetischen Schwingungen vom Ausgang einer in den Zeichnungen nicht gezeigten Antenne beispielsweise einem Ferritphasenschiebet zugeführt, der eine zeitliche und größenmäßige Phasenwinkelzunahme bei den diesen Phasenschieber passierenden elektromagnetischen Schwingungen bewirkt. Derartige Phasenschieber sind z. B. in folgenden Literaturquellen beschrieben worden: Fox, A, Proceedings of the IRE, 1947, v.35, Nr. 12, p. 1489;Cacherus, I, Proceedings of the IRE,

4-, 1954. ν.42, Nr.8,p. 1248; M i kael j an, Α.,Theorie und Anwendung bei Ferriten bei sehr hohen Frequenzen; Gosenergoisdat, Moskau, 1963, S.640 ... 648. Infolge einer periodischen zeitlichen Phasendifferenzänderung am Ausgang des Ferritphasenschiebers

w entsteht eine periodische zeitliche Änderung der Trägerfrequenz der durch diesen Phasenschieber hindurchgegangenen elektromagnetischen Schwingungen. Die maximale Änderungsamplitude Af₅ max der Trägerfrequenz f_s der am Ausgang dieses Phasenschiebers erscheinenden elektromagnetischen Schwingungen soll im optimalen Fall ungefähr gleich der Breite des Änderungsbereiches AF_A beim Wirkanteil R_A der Impedanz Za des Umsetzers 12 sein. Die amplituden- und frequenzmodulierten elektromagnetischen Schwingungen, die sich dabei ergeben und eine ausreichende Anderungsamplitüde ihrer Tfägerfrequenz f_s aufweisen, werden vom Ausgang des erwähnten Ferrit-Phasenschiebers dem Eingang des Empfangers (F i g. 2) zugeführt, in dem der Oszillator 13 und das Filter 14

f, abgeschaltet werden. Der zweite in Betracht gezogene Fall, bei dem die zur Realisierung des Verfahrens erforderliche periodische sinusförmige Änderung der Differenz Af\s(F\g. 4) in der Zeit erfolgt, wird somit

durch folgende Beziehungen gekennzeichnet:

Sa = Sac = const
und

/* (0 = /so + ISsmax ^sin (2 Λ ^Fac ■ t + '/,) ·

Hierbei bedeutet φ, eine beliebige anfängliche Phase der zeitlichen Änderung der Trägerfrequenz h (F i g. 5b) bei den umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen und 4, den zeitlichen Mittelwert der Trägerfrequenz fs der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen.

Der dritte Fall, bei dem sowohl die Abstimmresonanzfrequenz it der Impedanz Z_A seitens des Eingangs A des Umsetzers 12 als auch die Trägerfrequenz f. der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen eine Zeitabhängigkeit aufweisen, stellt eigentlich eine Kombination der ersten zwei Fälle dar. Dabei erfolgt, die Wahl der zeitlichen Abhängigkeit von Frequenzen f,\ und f_s unter Berücksichtigung der erwähnten Bedingung einer zeitlichen Konstanz der Bezugsfrequenz F,i„ mit (¹^r die Differenz Af_Ai (F i g. 4) in der Zeit periodisch geändert wird. Beispielsweise kann in diesem dritten Fall die zeitliche Abhängigkeit der Abstimmresonanzfrequenz f_A der sich von der Seite des Eingangs A des Umsetzers 12 ergebenden Impedanz Z.\ in der Art

· sin

und gleichzeitig die zeitliche Abhängigkeit der Trägerfrequenz /"» der umzusehenden elektromagnetischen Schwingungen in der Form

realisiert werden. Bei
erhält man dann

+4.1/* shr-(2.-1 F^f)
& = F_1x = const und Af._u =

*Sa, U) = Sa U) - S, U) = Um ~S*>)

+ Mm " (3 sin (2n/„. i) - 4 sin³ (2nf_gc f)!.

Nachdem durch die Abstimmung der Impedanz Z_A des Umsetzers 12 von der Seite des Eingangs A die Gleichheit des Mittelwertes f_Ao der Abstimmresonanzfrequenz f_A und des Mittelwertes 4> der Trägerfrequenz Λ der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen, d. h. die Gleichheit f_Au = 4> = const erreicht worden ist, erhält man nach der aus der Trigonometrie bekannten Formel 3sin« — 4sin^J<% = sin 3a die Beziehung

ΊΛ«(0 =

sin (2.1 F_AS t),

in der die Bezugsfrequenz Fas der zeitlichen Differenzänderung }f_As durch den Ausdruck F,\s = 3/jrt- =

const definiert wird.

In den drei betrachteten Fällen wird die Bezugsfrequenz F*s der zeitlichen Änderung der Differenz Afas entweder durch den Trägerfrequenzwert f_fc der elektromagnetischen Hilfsschwingungen oder durch die Änderungsfrequenz Fgc der Trägerfrequenz /', in den umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen, oder durch den Trägerfrequenzwert f_gc und durch die Änderungsfrequenz F^- gemeinsam bestimmt. Es sei daran erinnert, daß diese drei Fälle im Endergebnis dazu bestimmt sind, eine Hilfsmodulation der Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen oder, genauer gesagt, eine periodische zeitliche Änderung der im Eingangsresonanzsystem des Umsetzers 12 gespeicherten Energiegröße der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen zu verwirklichen.

In konkreten Fällen wird unter der Bezugsfrequenz F,isder zeitlichen Differenzänderung Afas entweder die

ίο Trägerfrequenz f_sc der elektromagnetischen HiIFsschwingungen oder die Änderungsfrequenz (Subträger) F_gL- der Trägerfrequenz f_s der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen oder eine Größe verstanden, die sowohl durch den Trägerfrequenzwert f_gc der elektromagnetischen Hilfsschwingungen als auch durch den Wert der Änderungsfrequenz Fgc von der Trägerfrequenz f_s der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen gemeinsam bestimmt wird.

Nach der Durchführung der Hilfsmodulation der Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen im Eingangsresonanzsystem des Umsetzers i2 (F i g. 2) erfolgt die räumliche Detektion. Bei der räumlichen Detektion wird eine Änderung der elektromagnetischen Parameter des Halbleiterbauelements Il benutzt, die von der im Eingangsresonanzsystem des Umsetzers 12 gespeicherten Energiegröße abhängt. Angenommen erfolgt keine Hilfsmodulation der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen. Dann ist z. B. die sich durch die räumliche Demodulation an

ίο einem RC-Kre\s ergebende Ab- oder Zunahme der elektrischen Spannung bei stationärem Zustand der elektromagnetischen Schwingungen im Eingangsresonanzsystem des Umsetzers 12 durch die in diesem Eingangsresonanzsystem gespeicherte Energiegröße

j5 der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen gegeben. Infolge der durchgeführten Hilfsmodulation der in Betracht kommenden Energie weist die erwähnte Ab- oder Zunahme der elektrischen Spannung am genannten /?C-Kreis eine Hilfsamplitudenmodulation auf. Die Frequenz dieser Hilluamplitudenmodulation ist mit der Hilfsmodulationsfrequenz der Energie bei den umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen identisch. Die durch die räumliche Detektion entstandene Ab- oder Zunahme der elektrischen Spannung am erwähnten ÄC-Kreis kann man für eine Änderung von elektromagnetischen Parametern, z. B. bei dem Halbleiterbauelement II benutzen, mit dessen Hilfe diese Spannung erzeugt wurde. Die Hilfsamplitudenmodulation dieser Spannungszu- oder -abnähme

v) führt dazu, daß die elektromagnetischen Parameter des Halbleiterbauelements II sich in der Zeit mit einer Frequenz ändern, die der Hilfsmodulationsfrequenz der Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen gleich ist. Anders gesagt, können sich die elektromagnetischen Parameter des Halbleiterbauelements Il mit einer Frequenz ändern, die ein Vielfaches der Bezugsfrequenz F_As ist, mit der sich die erwähnte Differenz Afas in der Zeit ändert. Die Änderung der elektromagnetischen Parameter des Halbleiterbauelements Il wird zur Erzielung einer zeitlichen Änderung der Impedanz des Eingangsresonanzsystems für elektromagnetische Schwingungen benutzt, die vom anderen zusätzlichen Generator des Systems zur räumlichen Demodulation erzeugt werden. Wenn man im anderen Fall bei der räumlichen Demodulation die Magnetisierungszu- oder -abnähme beim Halbleiterbauelement Il (z. B. beim Ferrit) benutzt, wird wegen der zeitlichen Änderung dieser Ab- oder Zunahme mit der Frequenz

der Energie-Hilfsmodulation in diesem Ferrit eine elektrische Wechselspannung in Windungen eines Leiters induziert, wobei die Ebene dieser Windungen so liegt, daß sie von einem entsprechenden zeitlich veränderlichen Magnetfeld unter rechtem Winkel ^r> durchdrungen wird. Die Frequenz der in diesen Leiierwindungen induzierten elektrischen Wechselspannung entspricht der Frequenz der Energie-Hilfsmodulation bei den umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen. Infolge des resonanzkurvenähnlichen in Verlaufes des Wirkanteils in der Impedanz des Umsetzers 12 von der Seite des Eingangs A stellt diese Frequenz der Energia-Hilfsmodulation ein Vielfaches der Bezugsfrequenz F_As der erwähnten zeitlichen Differenzänderung AUs dar, und die Amplitude der im Ergebnis der räumlichen Demodulation erzeugten elektrischen Wechselspannung an den Leiterwindungen wird durch die im Eingangsresonanzsystem des Umsetzers 12 (d. h. im Ferrit) gespeicherte Energiegröße der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen sowie durch den Hilfsmodulationsgrad dieser Energiegröße bestimmt

Die am Ausgang D des Umsetzers 12 erscheinende Zwischenträgerfrequenz f„„ (Fig.2) des benutzten Frequenzspektrumabschnittes der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen erweist sich in verschiedenen konkreten Fällen entweder als Vielfaches des Trägerfrequenzwertes /^derdem Hilfseingang ßdieses Umsetzers 12 zugeführten elektromagnetischen Hilfsschwingungen bzw. als Vielfaches der Änderungsfre- jo quenz F_gc der Trägerfrequenz f_s (des Subträgers) der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen.

Jeder der erwähnten Frequenzspektrumabschnitti.· der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen weist eine Umhüllende auf, die durch die Hüllkurven- J5 form des die Nutzinformation tragenden Videofrequenzspektrums bestimmt wird. Dabei hat der Ausdruck, der die Zwischenträgerfrequenzwerte //„, von Frequenzspektrumabschnitten der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen bestimmt, die Form r,m = mF,j. AObei meine unendliche Zahlenreihe (m = I, 2, 3, 4 ...) bezeichnet. Die Größe m gibt die Multiplizität der Bezugsfrequenz Fas an oder anders ausgedrückt, die Stellennummer des an der Frequenzachse in folgerichtiger Ordnung für die Benutzung gewählten Abschnittes vom umgewandelten und sich am Ausgang D des Umsetzers 12 ergebenden Frequenzspektrum. Bei ungeradzahligen /n-Werten (also bei m = I, 3, 5, 7 ... usw.) entstehen die umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen bei einer Abweichung des Mittelwertes Uo (Fig.5a) der zeitlich veränderlichen Abstimmresonanzfrequenz U für die Impedanz Za des Umsetzers 12 seitens des Eingangs A vom konstanten Trägerfrequenzwert f_K der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen bzw. infolge einer Abweichung der zeitlich konstanten Resonanzfrequenz U = Uc vom Mittelwert fso (Fig. 5b) der zeitlich veränderlichen Trägerfrequenz f_s der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen.

Die Abstimmung des Umsetzers 12 von der Seite des Eingangs A, die zur Durchstimmung des ganzen Empfängers führt, wird durch eine im Arbeitsfrequenzbereich des Empfängers erfolgende Änderung des Mittelwertes Uo (Fig. 5a) der veränderlichen bzw. « zeitlich konstanten Resonanzfrequenz U der sich von der Seite des Eingangs A des Umsetzers 12 ergebender Impedanz Ζ_Λ vorgfi.ommen. Diese Änderung des Mittelwertes Uo erfolgt durch Änderung der Stärke des auf das Halbleiterbauelement Il des Umsetzers 1?. einwirkenden Magnetgleichfeldes Ηλο und/oder ties elektrischen Gleichfeldes E,\a wobei diese Felüer zeitlich unveränderliche Komponenten des auf dieses Halbleiterbauelement einwirkenden magnetischen und/oder elektrischen Gesamtfeldes H,\ bzw. E,\ darstellen. Zusätzliche elektromagnetische Schwingungen werden dem zusätzlichen Eingang Cdes Umsetzers 12 nur in einem ganz besonderen Fall zugeführt, wenn bei Informationsübertragung mittels elektromagnetischer Schwingungen eine zeitliche Änderung des Zwischenfrequenzträgers f_m der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen notwendig wird. Dabei werden diese zusätzlichen elektromagnetischen Schwingungen auf den Eingang C nur in dem Fall gegeben, wenn der Umsetzer 12 in seinem Ausgangsresonanzsystem noch ein eigenes Halbleiterbauelement enthält In diesem Fall gewährleisten die zusätzlichen elektromagnetischen Schwingungen und das vorhandene eigene Halbleiterbauelement f'ne kontinuierliche Gleichheit der Eigenresonanzfrequenz /n (Fig.6) der von der Seite des Ausgangs D des Umsetzers 12 wirksamen Impedanz Zound der zeitlich veränderlichen Zwischenfrequenz f„„ der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen, d. h. die Gleichheit fo — fim- In den meisten übrigen Fällen, in denen der Zwischenträgerfrequenzwert f,-,„ zeitlich konstant ist (wobei die Genauigkeit dieser Konstanz von der zeitlichen Stabilität der Bezugsfrequenz F,\s abhängt), bleibt der Wert der Eigenresonanzfrequenz fo der sich von der Seile des Ausgangs D des Umsetzers 12 ergebenden Impedanz Zu ebenfalls zeitlich konstant.

Der Umsetzer 12 enthält ein Eingangsresonanzsystem 12a(Fig. 7) und ein Ausgangsresonanzsystem \2b, wobei diese beiden Systeme miteinander über ein System 12c zur räumlichen Detektion gekoppelt sind. Das Eingangsresonanzsystem 12a des Umsetzers 12 weist einen Eingang A auf und kann auch einen Hilfseingang fl besitzen. Das Ausgangsresonanzsystem 126 des Umsetzers 12 hat einen Ausgang D unü kann noch einen Eingang C aufweisen. Zwischen dem Eingangsresonanzsystem 12a und dem Ausgangsresonanzsystem 126 erfolgt die räumliche Detektion von elektromagnetischen Schwingungen mittels des Systems 12c (F i g. 7) zur räumlichen Detektion. Bei der räumlichen Detektion, z. B. mittels eines Halbleiterbauelements in der Art einer Ferritkugel, erfolgt die Bestimmung des magnetischen Wechselfeldes in Richtung der Achse Z(Fig.8), das von dem resultierenden Magnetisierungsvektor Mdieses Halbleiterbauelements Il bei einer Änderung des Präzessionswinkels θ erzeugt wird. Diese Änderung findet infolge der Hilfsmodulation der in diesem Halbleiterbauelement II gespeicherten Energie statt. Der Summen-Magnetisierungsvektor M(t) stellt eine geometrische Summe der eine Präzisionsbewegung um die Achse Z ausführenden magnetischen Momente des Halbleiterbauelements Il dar. Längs der Achse Zist das an das Halbleiterbauelement II angelegte äußere magnetische Gleichfeld mit einer Stärke Hao wirksam. Der in Fig.8 gezeigte Vektor M^t) stellt die Projektion des Magnetisierüngsvektors M(t) auf die Richtung der Achse Z dar. Die Erfassung der Stärke des erwähnten magnetischen Wechselfeldes längs der Achse Z, das von zeitlich veränderlicher V .Ktorgröße My(t) erzeugt wird, kann beispielsweise mit Hilfe von Windungen eines Leiters erfolgen,· deren Ebene in der Normalenrichtung zur

Achse 7. liegt, kann auch mittels eines entsprechend orientierten Hohlraum- oder Koaxialresonator oder unter Benutzung der vom Ferrit weitcrgestrahlten elektromagnetischen Schwingungen durchgeführt wer den.

Für die Realisierung des vorgeschlagenen Verfahrens ist die Begründung einiger Forderungen notwendig, die vom Umsetzer 12, vom Überlagerungsoszillator 13 und vom Filter 14 des Empfängers elektromagnetischer Schwingungen nach Fig. 2 erfüllt werden sollen. Diese Forderungen werden im folgenden für den Fall präzisiert, wenn dem Hilfseingang /ides Umsetzers 12 nur elektromagnetische I lilfsschwingungcn und dem Eingang A keine umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen zugeführt werden, oder, anders gesagt, wenn die Amplituden aller Komponenten des Frequenz spektrums der umzusetzenden elektromagnetischen .Schwingungen am Eingang A des Umsetzers 12 gleich Null sind. In diesem lall fehlt die zu empfangende Information, und am Ausgang D des Umsetzers 12 sollen deswegen keine Signale erscheinen. Da die Zwisehenträgerfrequcnz der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren ein Vielfaches der zeitlich konstanten Trägerfrequenz f_e, der vom Oszillator 13 des Empfängers erzeugten elektromagnetischen Hilfsschwingiingen ist. kann nur die zeitliche Amplitiidenabhängigkeit der am Ausgang des Umsetzers 12 erscheinenden clcKtromagnctischcn Schwingungen eine Information enthalten. Daraus folgt, daß die Amplitude der elektromagnetischen Schwingungen am Ausgang Ddes Umsetzers 12 beim Fehlen der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen an ihrem Eingang A entweder mit Null identisch oder zeitlich konstant sein soll. Ks gibt verschiedene Ursachen der Entstehung von rauschähnlichen Amplitudcnschwankungcn bei elektromagnetischen Schwingungen; im Zusammenhang damit ist die Forderung vorzuziehen, die Amplituden von elektromagnetischen Schwingungen am Ausgang D des Umsetzers 12 beim Fehlen der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen an ihrem Eingang A in jedem Zeitpunkt gleich Null zu halten. Aus dieser Forderung folgt erstens, daß unerwünschte direkter Übergang der Leistung der elektromagnetischen HilfsSchwingungen vom Hilfseingang Bzum Ausgang D möglichst besser unterdrückt werden muß. Dieser Übergang entspricht der Multiplizität m = 1. Zweitens folgt aus dieser Forderung, daß der Empfänger von der Seite des Hilfseingangs ßbeim Fehlen der umzusetzenden Schwingungen am Eingang A des Umsetzers 12 für elektromagnetisch-- Hilfsschwingungen linear sein muß. Mit anderen Worten, soll keine Frequenzvervielfachung der dem Hilfseingang B der des Umsetzers 12 zugeführten elektromagnetischen Hilfsschwingungen stattfinden, wenn an ihrem Eingang A keine umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen liegen. Beim fehlen von umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen am Eingang A des Umsetzers 12 sichert die Linearität der letzteren von der Seite des Hilfseingangs B im Prinzip den Nullwert aller Amplituden von elektromagnetischen Schwingungen am Ausgang D, die den Werten m = 2, 3, 4 ... entsprechen. Gerade deshalb ist es in einer Reihe von Fällen zweckmäßig, die Trägerfrequenz f_s der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen in die Zwischenträgerfrequenz f_im = itiFas der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen bei den /n-Werten m = 2. 4, 6 ... umzusetzen, wobei Fas die

Bezugsfrequenz der erwähnten zeitlichen Differenzänderung Λ/Vs bedeutet.

Um das Fehlen von elektromagnetischen Schwingungen am Ausgang D des Umsetzers 12 beim Ausbleiben von elektromagnetischen Schwingungen an ihrem Eingang A zu gewährleisten, ist in manchen im folgenden betrachteten Fällen an den Oszillator 13 ebenfalls eine bestimmte Forderung zu stellen. Sie besteht darin, daß für die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens zur Umsetzung der Trägerfrequenz von elektromagnetischen Schwingungen in solchen Fällen ein Oszillator gewählt werden soll, der elektromagnetischen Schwingungen mit möglichst rci nem Frequenzspektrum erzeugt, oder anders gesagt, muß der Oszillator 13 möglichst am Nullpegel liegende Amplituden aller Komponenten des von ihm erzeugten Frequenzspeklrums außer der Grundkomponente dieses Spektrums mit der Frequenz f_fi ergeben. Wenn dabei iiiipuUiuiTfiigc elektromagnetische Hilfsschwiiigungen gebraucht werden, ist ein Oszillator 13 zu wählen, welcher elektromagnetische Schwingungen mit einem praktisch nur um die Trägerfrequenz /J.,. von elektromagnetischen Hilfsschwingungen liegenden Frequenzspektrum erzeugt und folglich verschwindend kleine Amplituden aller anderen Komponenten des von ihm erzeugten Frequen/spektrums liefert. Insofern praktisch alle zur Anwendung kommenden Oszillatoren keine idia! reine Frequenzspektren haben, so wird zwischen dem Oszillator 13 und dem Umsetzer 12 in denselben Fällen ein Filter 14 (F i g. 2) geschaltet, um die Forderung nach möglichst besserer Frequenzspektrumreinhcii bei elektromagnetischen Hilfsschwingungen zu erfüllen. Das Filter 14 hat die Aufgabe, nur elektromagnetische Schwingungen mit der Frequenz f_g, durchzulassen und den Weg für alle anderen vom Oszillator 13 erzeugten unerwünschten Komponenten des Frequenzspektrums zu sperren. Die Durchlaßbandbreite des Filters 14 wird möglichst kleiner gemacht. Der minimalen Breite dieses Frequenzbandes sind durch zeitliche Unstabilität der Trägerfrequenz /^₁ von elektromagnetischen Hilfsschwingungen Grenzen gesetzt. Bei impulsförmigen elektromagnetischen Hilfsschwingungen wird die Wahl der Frequenzbandbreite für das Filter 14 auch von der zulässigen Dauer des Amplituden-Einschwingvorgangs bei elektromagnetischen Hilfsschwingungen am Ausgang des Filters 14 bestimmt. Diese zulässige Dauer des Einschwingvorgangs hängt von der erforderlichen zeitlichen Voreilung, mit welcher der Impuls der elektromagnetischer Hilfsschwingungen am Eingang B des Umsetzers 12 in bezug auf die Ankunftzeit der umzusetzenden elel.romagnetischen Schwingungen an ihrem Eingang A wirksam wird. Wenn der Oszillator kontinuierliche Schwingungen mit einem rein monochromatischer Frequenzspektrum ohne Harmonische erzeugt, wird da! Filter 14 für die Realisierung des vorgeschlagener Verfahrens zur Umsetzung der Trägerfrequenz vor elektromagnetischen Schwingungen im Prinzip nich benötigt

Es sollen nun als Beispiel die Besonderheiter untersucht werden, die für die Umsetzung dei Trägerfrequenz eines elektromagnetischen Schwin gungsspektnims im Umsetzer 12 beim Vorhandenseil der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingun gen an ihrem Eingang A kennzeichnend sind. Wi beginnen die Untersuchung von dem FaIL wenn dii Trägerfrequenz /j von monochromatischen Schwingun gen mit, konstanten Amplituden- und Frequenzwertei

umgesetzt wird. An den liingang Λ des Umsetzers 12 sollen nun zur Umsetzung monochromatische elektromagnetische Schwingungen mit zeitlich konstantem Frequenzwert /"„■ (Fig. 9) und ebenfalls mit zeitlich konstantem Amplitudenwert A !,angelegt werden. Dem Hilfseingang B dieses Umsetzers sind elektromagnetische Hilfsschwingtingen mit zeitlich konstantem Träger,requenzwert /"_Λ., und ebenfalls mit zeitlich konstantem Amplitudenwert S^₁ (Fi g. 10) zuzuführen. Unter Einwirkung der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen wird der Umsetzer 12(Fi g. 2 und 7) /wischen seinem Hilfseingang ßund dem Ausgang D für elektromagnetische Hilfsschwingungen nichtlinear. Diese Nichtlincariiät muß der Amplitude A„-(Fi g. 9) oder der Leistung der um/uset/enden elektromagnetischen Schwingungen proportional sein. Am Ausgang D des Umsetzers 12 ergeben sich dann die umgesetzten kontinuierlichen elektromagnetischen Schwingungen, UiU eine foigci ii-liiigc Reine νυιι SpckirüiiiKäuSCiiiiiiicM der in F i g. 11 als Beispiel dargestellten Zwischenfrcqiienzwerte („„ enthalten, leder dieser Spektrumsabschnitte wird durch in seinen Grenzen erfolgende elektromagnetische Schwingungen gekennzeichnet, die nur einen diesem Abschnitt entsprechenden Trägerfrequenzwert aufweisen, der im allgemeinen als f„„ - mf^ ausgedrückt wird, wobei die Multiplizität m = 1. 2, 3. 4 ... die Nummer des jeweiligen Abschnitts im Spektrum der /wischcnfrequenzcn von umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen angibt. Dabei lassen sich die zeitlich konstanten Amplitudenwertc CIi, Q-2, Qi. C₁* usw. Jer elektromagnetischen Schwingungen, die sich folgerichtig auf jeden in Betracht kommenden Abschnitt des Spektrums von Zwischenfrequenzen beziehen, aus einem Ausdruck von der Art Q,„ = /\,„ ■ /l_u bestimmen. Mit verschiedenen Werten von m werden die Ausdrücke für die Amplituden Q,„ zu Q/ = ιχ,Α^ Q-2 = ft_>/Uo Qj = (XiAt₁. C₁* = iXiAu- usw. Die Proportionalitätsfaktoren äi, «?, \j, /x_A... λ,_π können in diesen Ausdrücken sowohl konstant als auch Größen darstellen, die von der Amplitude /A_K der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen abhängig sind. Sind diese Faktoren konstant, so bedeutet dies, daß dw Umsetzung der monochromatischen (nichtmodulierlen) elektromagnetischen Schwingungen mit der Amplitude A_Si linear erfolgt. Wenn aber die genannten Faktoren von der Größe der Amplitude A_u abhängen, so deutet dies darauf, daß die Umsetzung der betreffenden Amplitude nichtlinear verläuft Beispielsweise kann der Proportionalitätsfaktor <x_m = α™, · A_v sein, wobei der andere Proportionalitätsfaktor «_mo = const ist Dabei nimmt der Ausdruck für die erwähnten Amplitudenwerte die Form Q_m = <x_mo ■ Α^Ί _Χ an usw. Die den ungeradzahligen Werten von m entsprechenden Amplituden Qi, Q₃, Qs, Cg₁ usw. entstehen bei zufälliger (Fig. 11) oder in der Zeichnung nicht angedeuteter absichtlicher ungenauer Abstimmung des Eingangsteils 12a (Fig.7) des Umsetzers 12 auf einen konstanten Trägerfrequenzwert f_x (Fig.3) der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen, also im Falle, wenn fx Φ Uo ist wobei f_Ao den Mittelwert der zeitlich veränderlichen Resonanzfrequenz /^ für die Impedanz Za des Umsetzers 12 von der Seite des Eingangs A bedeutet Das kann auch dann der Fall sein, wenn fsc = fAo bei unsymmetrischer Form des Wirkanteils Ra und des Blindanteils Xa der sich im Umsetzer 12 von der Seite des Eingangs A ergebenden Impedanz Za in bezug auf die Vertikalachse wird, die den Wert der Abstimmresonanzfrequenz /* schneidet Es sei bemerkt

daß bei zeitlich konstantem Trägerfrequenzwert /', der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingiinger dieser als Λ.· auftretender Trägerfrequenzwert selbst ebenfalls dem zeitlichen Mittelwert der Trägerfrequenz Λ.ι (Fig. 5b) der umzusetzenden elektromagnetischer Schwingungen identisch ist (f_H = fw)·

Wir betrachten nun als Beispiel die Umsetzung vor impulsförmigen elektromagnetischen Schwingunger mit zeitlich relativ konstantem Trägerfrequenzwert f beim Vorhandensein von elektromagnetischen Hilfsschwingungen. Dem Eingang Λ des Umsetzers 12 führen wir ein Frequenzspcktrum (Fig. 12) zu, das rechteckförmigen elektromagnetischen Impulsschwingungen im Bereich von hohen oder sehr hoher Frequenzen mit einer Impulsdauer von r entspricht. Die

Größe _f gibt den gegenseitigen Abstand der Minima irr

Frequcn/.spcktrum der umzusetzenden elektromagnet! SlTicm SLMWiMgUMgUIi. iviii /'„, bezeiCHnen wii die zeitiicii konstante Trägerfrequenz, des umzusetzenden Frequenzspektrums von elektromagnetischen Impulsschwingungen, mit A<, die laufende Amplitude von Spektralkomponenten dieses Frequenzspektrums und mit A„,„-_n den Maximalwert dieser laufenden Amplituden. Dem Hilfseingang ßdes Umsetzers 12 werden wie im vorhergehenden Fall die Hilfsschwingungen mit zeitlich konstantem Trägerfrequenzwert A« und entsprechend mit zeitlich konstantem Amplitudenwert B_L-_L (F ig. 10) zugeführt. Unter Einwirkung der umzusetzenden elektromagnetischen Impulsschwingungen wird der Umsetzer 12 zwischen dem Hilfseingang B und dem Ausgang D während der Wirkungsiceit dieser Schwingungen für die elektromagnetischen Hilfsschwingungen nichtlinear. Am Ausgang D des Umsetzers 12 ergeben sich dadurch die umgesetzten elektromagnetischen Impulsschwingungen, die eine folgerichtige Reihe von Abschnitten der Zwischenfrequenzen (Fig. 13) enthalten, wobei jeder dieser Frequenzspektrumsabschnitte durch das in seinen Grenzen liegende Frequenzspektrum gegeben ist, dessen Umhüllende durch die Umhüllungslinie des umzusetzenden Frequenzspektrums bestimmt wird und dessen Trägerfrequenz als f,„, = mffi ausgedrückt wird. Hierbei gibt die Multiplizität m = 1, 2, 3, 4 ... usw. die Abschnittsnummer im Zwischenfrequenzspektrum an (der erste in diesem Beispiel nicht benutzte Abschnitt mit m = 1 ist in Fig. 13 nicht dargestellt). Die laufenden Amplituden Qr2i. C_Pi_h Qi,... von Frequenzspektrumskomponenten der erwähnten Spektrumsabschnitte werden aus einem Ausdruck von der Art Q_m, = a_m, ■ A_s, ermittelt. Wenn man m = 2 setzt, erhält man aus der letzten Gleichung den Ausdruck in der Form Q₂, = a₂₍ = *2, · A_s, für die laufende Amplitude von Spektralkomponenten im zweiten Abschnitt des Zwischenfrequenzspektrums der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen. Entsprechend erhält man bei m = 3 den Ausdruck Qäi = «3/ · Λ» bei m — 4 den Ausdruck Qi, = α», - A₅ usw. Die Koeffizienten «2« «3* 1x4/usw. können in diesen Ausdrucken sowohl konstant sein als auch Größer darstellen, die von den laufenden Ampiitudenwerten A_s (Fig. 12) der Spektralkomponenten im Frequenzspektrum der umzusetzenden elektromagnetischen Impulsschwingungen abhängig sind. Sind diese Koeffizienter konstant so bedeutet dies, daß die Umwandlung der Impulsform bei den umzusetzenden elektromagnetischen Impulsschwingungen im Umsetzer 12 linear erfolgt Sind diese Koeffizienten aber von der Größe der laufenden Amplitude A_Sj oder von der Frequenz der

Spektralkomponenten des Frequen/spektrums der umzusetzenden elektromagnetischen Impulsschwingungen abhängig, so bewirkt der Umsetzer 12 eine nichtlinearc Umwandlung der Form dieser Impulse. Zur besseren Anschaulichkeit haben die Amplituden cinzel- > ner Frequenzkomponenten in den Frequenzspektren der elektromagnetischen Schwingungen und entsprechend die Umhüllenden dieser Amplituden in Fig. 11, 12, 13, 14, 15 keine maßstabsgerechte Abmessungen in bezug auf die maximalen Größen dieser Amplituden κι und dementsprechend auf die größten Maxima der I liuiptumhüllenden dieser Amplituden. Bei der Realisierung des crfindiingsgemäßen Verfahrens zur Umsetzung der Trägerfrequenz eines elektromagnetischen Schwingungsspektrums kann jeder beliebige von den r, betrachteten Abschnitten des umgesetzten Frequen/.-spektrums benutzt werden.

Bei der Umsetzung einer zeitlich konstanten Trägerfrequenz f_wl eines Frequenzspektrums von elektromagnetischen Impuisschwingungen mit beliebiger Form _ί> wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Umsetzung dieser Trägerfrequenz Λ« im allgemeinen ähnlicherweise realisiert. Bei solcher Umsetzung weisen die Frequenzspektrumsabschnitte von umgesetzten clektromagentischen Schwingungen Trägerfrequenzen auf, ■ ι die ein Vielfaches der Trägerfrequenz f_fl- von elektromagnetischen Hilfsschwingungen sind.

Bei der Umsetzung der Trägerfrequenz Λ,·, der elektromagnetischen Impulsschwingungen nach dem vorgeschlagenen Verfahren mittels des Umsetzers 12 tritt keine Formverzerrung bei der Umhüllenden des Frequenzspektrums dieser Schwingungen nur unter der Bedingung auf, daß die Breite des empfangenen Videofrequenzspektrums mit Berücksichtigung von zeitlichen Schwankungen der Trägerfrequenz Aobei den i> umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen kleiner als die Breite des Bereiches ist, in dem sich der Wirkanteil R.\ der von der Seite des Eingangs Λ des Umsetzers 12 auftretenden Impedanz Z.\ ändert.

Wenn amplituden- und frequenzmodulierte clektromagnetische Schwingungen umgesetzt werden, bei denen die Trägerfrequenz Λ (F i g. 5b) in der Zeit sinusförmig geändert wi/d, wobei die Amplitude dieser Änderung zl/_w,u, mit der erwähnten Bandbreite AF.\ vergleichbar oder größer als diese ist. so bewirkt 4ί derselbe Umsetzer 12 (F i g. 2 und 7) die Umsetzung des Mittelwertes Λ,. der zeitlich veränderlichen Trägerfrequenz f, dieser amplituden-frequenzmodulierten umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen ohne elektromagnetische Hilfsschwingungen, d. h. ohne Os- w zillator 13 und ohne Filter 14. Am Ausgang D des Umsetzers 12 haben die umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen in den Abschnitten der Frequenzspektren of umgesetzten elektromagnetischen Schwinguiige.i die Trägerfrequenzwerte fj_m die ein Vielfaches des Subträgers (der Änderungsfrequenz) F^ der Trägerfrequenz f_s von den amplituden-frequenzmodulierten umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen sind, also /' = /nFp.-(Fi g. 11 und 13), wobei die Multiplizität m = 1, 2,3,4, 5 usw. ist Dabei werden die Formen von Umhüllenden der Spektralkomponenten dieser Frequenzspektrumsabschnitte durch die Form der Umhüllenden von Spektralkomponenten des eine Nutzinformation tragenden Videofrequenzspektrums der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen bestimmt.

Es sei hier auf die Besonderheiten von »rnplitudenfrequenzmodulierten elektromagnetischen Schwingun gen gegenüber den gewöhnlichen amplitudenmodulierten elektromagnetischen Schwingungen hingewiesen

Erstes Beispiel

Bei Übertragung von Informationen mit Hilfe von amplituden-frequenzmodulierten elektromagnetischen Schwingungen entsprechen den umzusetzenden monochromatischen elektromagnetischen Schwingungen mit zeitlich konstanten Amplituden- und Frequenzwerten die elektromagnetischen Schwingungen mit zeitlich konstanter Schwingungsamplitude und sinusförmig veränderlicher Schwingungsfrequen/. wobei die Frequenz dieser sinusförmigen Änderung gleich der erwähnten Subträgerfreqiien/ /·.-, ist.

Zweites Beispiel

Den umzusetzenden amplitudeninoduliertcn elektro magnetischen Impulsschwingungen mit zeitlieh konstantem Trägerfrequenzwert /',. und z. B. mit rechteck föntiigeti pci iuuimIi foigci'iuti'i gleichen impulsen entsprechen im Falle von amplituden-frequenzmodulierten Schwingungen ebenfalls elektromagnetische Impulsschwingungen mit Rechteckimpulsen, deren Trägerfrequenz Λ (Fig. 5b) sich sinusförmig mit der Periode T_fc ändert, die um das Fünf- his Zehnfache kleiner als die Dauer der erwähnten Impulse ist.

Drittes Beispiel

Beliebigen umzusetzenden amplituden moduliert en elektromagnetischen Schwingungen entspricht bei Übertragung von Informationen mit Hilfe von amplituden-frequenzmodulierten Schwingungen die gleiche Form ihrer Umhüllenden, aber kontinuierlich veränderlicher Trägerfrequenzwert L der sich nach dem Sinusgesetz mit einer Periode von 7., ändert. Der Subträger wert F^ von amplituden-frequenzmodulierten elektromagnetischen Schwingungen muß ausreichend groß sein, um die Übertragung der eine Nuizinformation tragenden Unihüllungslinicnform von elektromagnetischen Schwingungen zu ermöglichen, deren Zwischenfrequenz am Ausgang des Umsetzers 12 fm, = mFff'lSl.

Wir wollen nun einige Fragen näher betrachten, die sich auf die Durchführung der Umsetzung von amplituden-frequenzmodulierten und amplitudenmodulierten Schwingungen mit Hilfe des Umsetzers 12 beziehen. Vorausgesetzt erfolgt in der Zeit ί sinusförmige Änderung des Trägerfrequenzwertes f_s der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen mit einer Periode

bei mittlerem zeitlichem Wert /J₀ dieser sinusförmigen Änderung der Trägerfrequenz /j. Durch Änderung der magnetischen Gleichfeldstärke Η_Λο und/oder durch Änderung der Feldstärke F₁₀ des elektrischen Gleichfel des erreichen wir, daß die Resonanzfrequenz f_A der sich von der Seite des Eingangs A des Umsetzers 12 ergebenden Impedanz Ζ_Λ gleich dem erwähnten Mittelwert f„ der zeitlich veränderlichen Trägerfrequenz f₅ der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen, also Λ = /ac = 4j = const wird. Wegen der sinusförmigen zeitlichen Änderung der Trägerfrequenz /J(Fig. 16a) im Frequenzspektrum der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen ändert sich für diese Schwingungen entsprechend auch der

Wirkrntcil R,\ (F i g. 16b) der Impedanz Z.\ im Umsetzer 12 von der Seite des Eingangs A. Die Grundfrequenz Jiescr zeitlichen Änderung von Re₁ ist infolge ihrer Rcsonanzrbhängigkeit von der Frequenz der elektromagnetischen Schwingungen am Eingang A des Umsetzers 12 doppelt so groß wie der Sublrägerwerl F„ der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen. Entsprechend ist die Periode Tr der Änderung von R,\ doppelt kleiner als die Periode 7"_Λ., der Subirägerfrequen?. F_A.,^also

τ _ T* _ I

¹R ~ ι -ι /.·

(Fig. 16b) Zum Vergleich sei darauf hingewiesen, daß ähnliche zeitliche Änderung der Größe R.\ auch dann erfolgt, wenn mittels des Umsetzers 12 (Fig. 2. 7) amplitudenmodulierte elektromagnetische Schwingungen mit konstantem Trägerfrequenzwert /Ή, aber bei an den üüfscingang B der, Umsetzer;; !2 angelegten elektromagnetischen Hilfsschwingungen mit der Frequenz ff,- uiiigesetzt werden. Wenn also die Trägerfrequenz /", der umzusetzenden amplitudenmodulierten elektromagnetischen Schwingungen zeitlich konstant. d. h. Λ = Λ, = const ist und die dem Hilfseingang ßdes Umsetzers 12 zugeführten elektromagnetischen Hilfsschwingungen eine sinusförmige zeitliche Änderung der Resonanzfrequenz Λ (Fig. 17a) der sich von der Seite des Eingangs A des Umsetzers 12 ergebenden Impedanz Z.\ (bei einem drr Größe Λ, gleichen Mittelwert f._x„ dieser Änderung) bewirken, so entsteht für die umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen eine periodische Änderung der Größe des Wirkanteils R_x (Fig. 17b) dieser Impedanz Z,. Die Änderungsperiode Tk der Größe R._x ist in diesem Fall gleich der halben Änderungsperiode t_fl (Fig. 17a) der Resonanzfrequenz f_A, also

τ —

(Fig. 17b), wobei f_gc die Trägerfrequenz der Hilfsschwingungen bedeutet. Bei der Wahl der Amplitudengröße Af_sna, (Fig. 16a) kann die zeitliche Abhängigkeit des Wirkanteils R_Ä (Fig. 16b) der Impedanz Z_A für amplituden-frequenzmodulierte umzusetzende elektromagnetische Schwingungen ohne Zuhilfenahme von elektromagnetischen Hilfsschwingungen ähnlich der zeitlichen Abhängigkeit des Wirkanteils R_A (Fig. 17b) der Impedanz Z_A für amplitudenmodulierte elektromagnetische Schwingungen gemacht werden, bei denen am Hilfseingang ßdes Gleichrichters 12 die elektromagnetischen Hilfsschwingungen wirksam sind. Im letzteren Fall muß natürlich die Gleichheit des Subträgerwertes Fgc der dem Eingang A des Umsetzers 12 zugeführten umzusetzenden amplituden-frequenzmodulierten elektromagnetischen Schwingungen und des Trägerfrequenzwertes fgc der am Hilfseingang B derselben Einrichtung wirksamen elektromagnetischen Hilfsschwingungen gewährleistet werden.

Die periodische Änderung der Größe R_A in der Zeit ist der zeitlichen Änderung der im Eingangsresonanzsystem 12a gespeicherten Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen gleichwertig, die diese Größe beeinflussen. Deswegen wird der Maximal wert des Subträgers Fgc der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen oder dementsprechend der Maximalwert der Trägerfrequenz fgc der elektromagne-

tischen Hilfsschwingungen durch die Breite des Änderungsbereiches AF.\ (Fig. 3) des Wirkanleils R\ der Impedanz Z.\ dieses Umsetzers bestimmt. Durch periodische zeitliche Änderung der im Eingangsresonanzsystcm 12a (Fig. 7) gespeicherten Energiegröße der üuf dieses System einwirkenden umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen (indem man z. R. die erwähnte Größe R,\ periodisch in der Zeit ändert), erreicht man die Hilfs-Amplitudenmodulaiion der elektromagnetischen Schwingungen am Ausgang dieses Resonanzsystems. Nach Durchführung der räumlichen Detektion wird im Eingangsresonanzsystem \2b ein konkreter Frequenzspektrumsabschnitt der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen herausgelöst, dessen Zwischenfrequenzträger ein Vielfaches der Energiemodulationsfrequenz im Eingangsresonanzsystem 12;ides Umsetzers 12 is'.

Im Einzelfall der ideal symmetrischen graphisch dargestellten Abhängigkeit des Wirkanteils Ry der sich ve" der Seite des Ein^ün^s A des Umsetzen i? ergebenden Impedanz Z.\ von der Frequenz der auf diesen Eingang A einwirkenden umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen sowie bei genauer Abstimmung des Eingangsre.sonanzsystems 12λ auf den zeitlichen Mittelwert der Trägerfrequenz /"„, der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen ergibt sich der Wert der Zwischenträgerfrequenz /"„„ der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen am Ausgang D des Umsetzers 12 aus einem Ausdruck von der Art f„„ = mF.\... wobei F.u die Referenzfrequenz bedeutet und m — 2. 4, 6 ... ist, d. h., die Multiplizität m nur geradzahlige Werte hat.

Eine der Einrichtungen, die nach dem Verfahren zur Umsetzung der Trägerfrequenz eines eiektromagnetisehen Schwingungsspektrums aufgebaut werden können, stellt der Empfänger elektromagnetischer Energie dar, dessen Blockschaltbild in Fig. 18 angeführt ist. Der Empfänger enthält einen Eingangsteil I (Fig. 2). einen Umsetzer 12, einen Überlagerungsoszillator 13, ein Filter 14 und einen Apsgangsteil III. Wird dieser Empfänger elektromagnetischer Energie für den Empfang von amplituden-frequenzmodulierten Schwingungen mit periodisch geänderter Trägerfrequenz benui/t. oder weisen die dem Eingang dieses Empfängers zugeführten umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen eine zusätzliche Amplitudenmodulation auf, so entfallen der Oszillator 13 und das Filter 14. Der Eingangsteil I stellt eine Reihenschaltung der eingangsseitigen Antennen-Hohlleitung 1, der Eingangskreise 2 und des frequenzselektiven Verstärkers 3 dar. Der Ausgang des frequenzselektiven Verstärkers 3 ist an den Eingang A des Umsetzers 12 geschaltet. Im Ausgangsteil III sind der ZF-Verstärker 6, der Amplitudendetektor 7, der Niederfrequenzverstärker 10 und die Ausgangseinrichtung 11 ebenfalls in Reihe geschaltet Der Eingang des ZF-Verstärkers 6 ist mit dem Ausgang D des Umsetzers 12 verbunden. Im Falle, wenn der Umsetzer 12 einen Hilfseingang B besitzt, wird dieser Hilfseingang B mit dem Oszillator 13 über das Filter 14 verbunden. Der Umsetzer 12 enthält ein Halbleiterbauelement II und kann auch ein in der Zeichnung nicht gezeigtes Mittel zur Erzeugung eines magnetischen und/oder elektrischen Gleichfeldes enthalten, dessen Stärke geändert werden kann. Das Halbleiterbauelement II befindet sich in diesem magnetischen und/oder elektrischen Gleichfeld.

Die empfangenen elektromagnetischen Schwingungen gelangen zur Antennen-Hohlleitung 1 am Eingang

des Empfängers, durchlaufen die Eingangskreise 2, in denen die nicht zu empfangenden elektromagnetischen Schwingungen zusätzlich ausgefiltert werden, werden von dem frequenzselektiven Verstärker 3 verstärkt und erscheinen am Eingang A des frequenzselektiven Umsetzers 12. die im Bereich der zu empfangenden Signale durchgestimmt wird. Beim Empfang von amplitudenmodulierten elektromagnetischen Schwingungen mit zeitlich relativ konstantem Trägerfrequenzwert fsc werden dem Hilfseingang B des Umsetzers 12 elektromagnetische HilfsSchwingungen zugeführt, die vom Oszillator 13 erzeugt werden. Die Trägerfrequenz f_t,_c (Fig. 10) der elektromagnetischen Hilfsschwingun- £en ist konstant, d. h., sie wird beim Durchstimmen des Empfängers (Fig. 18) im Arbeitsfrequenzbereich nicht geändert. Die vom Oszillator 13 erzeugten elektromagnetischen Schwingungen werden dem Umsetzer IZ falls notwendig, über das Filter 14 zugeführt. Die Aufgabe des Filters 14 ist, nur die elektromagnetischen HilfsSchwingungen mit der Trägerfrequenz f_gc = const (Fig. iO) durchzulassen und alle anderen unerwünschten Frequenzspektrumkomponenten der vom Oszillator 13 erzeugten elektromagnetischen Schwingungen zu unterdrücken. Beim Empfang und bei der im Umsetzer 12 erfolgenden Umsetzung von amplituden-frequenzmodulierten elektromagnetischen Schwingungen, deren Trägerfrequenz /", sich periodisch mit der Subträgerfreqnenz Ay₁- ändert (Fig. 16a), wird der Oszillator 13 abgeschaltet.

Am Ausgang D des Umsetzers 12 (Fig.2 und 18) bestehen die transponierten elektromagnetischen Schwingungen aus z. B. in F i g. 11 und 13 gezeigten und eine Nutzinformation tragenden Frequenzspektrumsabschnitten, deren Trägerfrequenzen Vielfache der Bezugsfrequenz Fas der zeitlichen Änderung der Differenz Af_As sind. Die letztere ist beim Empfang von amplitudenmodulierten elektromagnetischen Schwingungen im allgemeinen ein Vielfaches der Trägerfrequenz f_gL (Fig. 10. 17a), und beim Empfang von amplituden-frequenzmodulierten elektromagnetischen Schwingungen ist sie im allgemeinen ein Vielfaches der Subträgerfrequenz G^₁ (Fig. 16a) dieser Schwingungen. Der Ausdruck für den Zwischenfrequenzträger 4» der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen am Ausgang D des Umsetzers 12 ergibt sich im allgemeinen aus der Energiemodulationsfrequenz im Eingangsresonanzsystem 12a dieser Einrichtung. Bei Entwicklung der Empfänger ist der Zwischenfrequenzträger /},„ der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen unter Berücksichtigung bereits entwickelter und zur Zeit bestehender ZF-Verstärker zu wählen. In diesem Fall läßt sich die Trägerfrequenz f^ (Fig. 10) der vom Oszillator 13 (Fig.2, 18) erzeugten elektromagnetischen Schwingungen aus dem Ausdruck

r - 1 r

J gc tn ^im

bestimmen, in dem die Multiplizität m = 1,2,3,4,5 usw. ist. Entsprechenderweise ergibt sich die Subträgerfrequenz F₁^ (F ig. 16a) der amplituden-frequenzmodulierten elektromagnetischen Schwingungen aus dem Ausdruck

" m ^Jim mit m= I. 2, 3, 4 usw. Die mittels des Umsetzers 12 umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen werden im ZF-Verstärker 6 (Fig. 18) verstärkt, vom Amplitudendetektor 7 gleichgerichtet, weiterhin vom Niederfrequenzverstärker 10 verstärkt und der Aus gangseinrichtung 11 zugeführt, deren Rolle eine Elektronenstrahlröhre, ein Lautsprecher, ein Zeigerinstrument, ein Schreiber usw. spielen können. In einem Empfänger, der nach dem vorgeschlagenen Verfahren zur Umsetzung der Trägerfrequenz f_s oer umzusetzen den elektromagnetischen Schwingungen ausgeführt ist, werden außer des Umsetzers 12 und des in mehreren Fällen benötigten Oszillators 13 sowie des Riters 14 sonst gut bekannte Baugruppen von Überlagerungsempfängern und Geradeausempfängern verwendet.

Die Durchstimmung des Empfängers (Fig. 18) in seinem Betriebsfrequenzbereich erfolgt durch Änderung der Stärke des magnetischen und/oder elektrischen Gleichfeldes, in dem sich das Halbleiterbauelement Il vom Eingangsresonanzsystem des Umsetzers 12 befindet.

Bei der Durchstimmung des Empfängers wird somit die Abstimmfrequenz dieses Eingangsresonanzsystems geändert, indem die Stärke des magnetischen und/oder elektrischen Gleichfeldes variiert wird. Als Mittel dieser Änderung des magnetischen und/oder elektrischen Gleichfeldes kann z. B. ein Regelwiderstand dienen.

Somit ermöglicht der beschriebene Empfänger den Empfang und die Umsetzung der Trägerfrequenz im Frequenzspektrum der umzusetzenden elektromagneti-

jo sehen Schwingungen gemäß dem Verfahren. Bemerkenswert ist dabei, daß in Einzelfällen die umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen mit der Trägerfrequenz f_s unmittelbar dem Eingang A (F i g. 7) des Umsetzers 12 dieses Empfängers zugeführt werden können und die umgesetzten elektromagnetischen

Schwingungen mit einem Zwischenfrequenzträger fm,

unmittelbar vom Ausgang D dieses Umsetzers 12 zur weiteren Benutzung abgenommen werden können.

Auf die Hauptvorteile des Empfängers wird im

folgenden hingewiesen.

Erstens sei das Fehlen eines für Überlagerungsempfänger unentbehrlichen durchslimmbaren Oszillators 5 (Fig. 1) im Blockschaltbild dieses Empfängers genannt. Neben einer Vereinfachung des Blockschaltbildes des aufgebauten Empfängers ermöglicht es, einen frequenzselektiven Panoramaempfänger mit magnetischer und/oder elektrischer Abstimmung in einem sehr breiten Frequenzbereich zu entwickeln. Infolge einer zusätzlichen Frequenzselektion in dem Umsetzer 12

so weist ein derartiger Panoramaempfänger eine Frequenzselektivität auf, die um zwei bis drei Größenordnungen höher als bei durchstimmbaren Überlagerungsempfängern mit ähnlichem Filter in Eingangskreisen 2 liegt.

Zweitens zeichnet sich der Empfänger durch vollständige Unabhängigkeit des Zwischenfrequenzträgers fm der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen vom Wert und von der Instabilität der Tragerfrequenz f, der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingun gen aus. Dies gibt die Möglichkeit, auf die Instabilität der Trägerfrequenz f, der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen bei der Wahl der Verstärkungsbandbreite des ZF-Verstärkers 6 keine Rücksicht zu nehmen, d. h, diese Verstärkungsbandbreite kleiner zu wählen und dadurch die Empfindlichkeit des ganzen Empfängers zu erhöhen. Die erwähnte Instabilität der Trägerfrequenz f, der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen wird bei der Wahl der Bandbreite

AF_A des Eingangsresonanzsystems 12a (Fig.7) des Umsetzers 12 (Fig. 18) berücksichtigt. Diese Eigenschaft des Empfängers ermöglicht eine wesentliche Erhöhung der Empfindlichkeit beim Empfang sehr schmalbandiger Signale, wenn die Trägerfrequenz f_tv der vom Oszillator 13 erzeugten elektromagnetischen Hilfsschwingungen nvt Quarz stabilisiert wird. In diesem Fall wird die Verstärkungsbandbreite des ZF-Verstärkers 6 nur durch die Größe der zeitlichen Instabilität der Trägerfrequenz ige von elektromagnet!- sehen Hilfsschwingungen bestimmt

Wir führen hierzu ein Beispiel mit Zahlen an. Angenommen, es sind sehr hochfrequente kontinuierliche Schwingungen mit einer Instabilität ihrer Trägerfrequenz f_s von einem Megahertz bei einer Instabilität der Oszillatorfrequenz ^₁- von einem Hertz zu empfangen. Um die größtmögliche Empfindlichkeit des Empfängers zu gewährleisten, ist die Verstärkungsbandbreite des ZF-Verstärkers 6 in diesem Fall ungefähr gleich einem Hertz zu wählen. Was aber einen Überlagerungsempfänger ohne Nachlaufsystem für die Frequenz f. der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen anbetrifft, so muß die Verstärkungsbandbreite des ZF-Verstärkers in diesem Empfänger bei der Instabilität dieser Trägerfrequenz F₅ von einem Megahertz ebenfalls gleich 1 MHz sein. Nach diesem Beispiel ist bei dem Empfänger (Fig. 18) die erforderliche Verstärkungsbandbreite des ZF-Verstärkers 6 also wesentlich kleiner als beim entsprechenden Überlagerungsempfänger. Da aber die Empfängerempfindlichkeit der Quadratwurzel aus der Bandbreite der empfangenen Frequenzen umgekehrt proportional ist, so erweist sich die Empfindlichkeit des Empfängers beim Empfang von sehr schmalbandigen Signalen und bei sonst gleichen Bedingungen größer als beim entsprechenden Überlagerungsempfänger.

Wenn drittens im Empfänger die Instabilität der Trägerfrequenz f, der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen kleiner als die Bandbreite Δ Fa (F i g. 3) des Eingangsresonanzsystems 12a (F i g. 7) des Umsetzers 12 (Fig. 18) ist, wird kein System zur automatischen Frequenznachstimmung erforderlich. Dadurch ergibt sich eine Vereinfachung der Schaltung und der Konstruktion dieses Empfängers gegenüber dem Überlagerungsempfänger.

Viertens fehlt in dem nach dem vorgeschlagenen Verfahren aufgebauten Empfänger im Prinzip eine Spiegelfrequenz /!« und entstehen keine anderen erwähnten Kombinationsfrequenzen f_smn. Dadurch können keine so strenge Forderungen an die Signalfilter in den Eingangskreisen 2 des erfindungsgemäßen Empfängers (F i g. 18) gestellt werden wie dies beim Überlagerungsempfänger (Fig. 1) der Fall ist. Dieser Vorteil kommt besonders bei Panoramaempfängern für breite Frequenzbereiche zur Geltung, in denen der Leistungsunterschied der dem Eingang zugeführten Signale bis zu hundert und mehr Dezibel betragen kann.

In dem für den Bereich sehr hoher Frequenzen ausgelegten Empfänger wird außerdem der Gleichlaufabgleich der (zu den Eingangskreisen 2 und zum frequenzselektiven Verstärker 3 gehörenden) Ferrit-Bandfilter und des magnetisch abgestimmten Umsetzers 12 im Vergleich mit dem Gleichlaufabgleich ähnlicher Ferritfilter und des durchstimmbaren Oszillators S im Überlagerungsempfänger (Fig. 1) wesentlich erleichtert. Dies ist dadurch bedingt, daß die Ferrit-Einkristalle der Eingangsbandfilter und der Ferrit-Einkristall des zum Umsetzer 12 (Fig. 18) gehörenden Eingangsresonanzsystems 12a (Fig.7) im Magnetkreis des in der Zeichnung nicht gezeigten magnetischen Systems in zwei benachbarten Luftspalten übereinander angeordnet werden können. Diese Luftspalte befinden sich zwischen drei Polschuhen des magnetischen Systems, das auf elektrischem Wege im Betriebsfrequenzbereich des Empfängers durchgestimmt wird.

Als Ausführungsbeispiel des Umsetzers 12 (F i g. 2, 7, 18) soll eine in Fig. 19 schematisch dargestellte Einrichtung betrachtet werden. Diese Einrichtung enthält einen Metallhohlleiter 15 mit recheckigem Querschnitt, einen Eingangs-Resonanzschwingungskreis 16, einen Ausgangs-Resonanzkreis 17, ein zusätzliches Filter 18 und ein Mittel 19 zur Erzeugung eines magnetischen Gleichfeldes Hao- Als Eingang des ganzen Umsetzers 12 dient einer der Eingänge des Hohlleiters 15(Fig.2,7,18). Im Hohlleiter 15(Fig. 19) befindet sich ein Halbleiterbauelement II (Fig.2), das einen magnetischen Halbleiterstoff (Ferrit) darstellt. In unmittelbarer Nähe des Halbleiterbauelements Il befinden sich im Inneren des Hohlleiters zwei Gruppen von Leiterwindungen, und zwar die zum Eingangsresonanzkreis 16 gehörenden Leiterwindungen 20a und eine zum Ausgangsresonanzkreis 17 gehörende Gruppe von Leiterwindungen 206. Die Anschlüsse der Leiterwindungen 20a sind durch eine schmale Wand des metallischen Rechteckhohlleiters mit einer Induktivitätsspule L\ und einem Kondensator Q verbunden, die außerhalb des Hohlleiters 15 liegen. Die Windungen 20a, die Induktivitätsspule L\ und der Kondensator Q bilden den Eingangsresonanzkreis 16. Die Anschlüsse des Kondensators Q dienen als Hilfseingang ß(Fi g. 19) des Umsetzers 12 (Fig.2, 7, 18). Die Anschlüsse der Leiterwindungen 206 sind durch die schmale Wand des Hohlleiters 15 in Reihe mit der Induktivitätsspule L₂ und dem Kondensator C₂ verbunden, die sich außerhalb des Hohlleiters 15 befinden. Die Windungen 206, die Induktivitätsspule L₂ und der Kondensator C₂ bilden den Ausgangsresonanzkreis 17. Die Anschlüsse des Kondensators C₂ sind mit dem Eingang eines zusätzlichen Filters 18 verbunden, dessen Anschlüsse als Ausgang D des Umsetzers 12 (Fi g. 2, 7,18,19) dienen. Die mit den Kondensatoren C_x und C₂ verbundenen Enden der Windungen 20a und 206 (Fig. 19) sind mittels ihrer Verbindung mit den Wänden des Hohlleiters 15 geerdet. Mit den Hohlleiterwänden haben auch einer der Ausgangsanschlüsse und einer der Eingangsanschlüsse des zusätzlichen Filters 18 Verbindung.

Im betrachteten Ausführungsbeispiel des Umsetzers 12 (F i g. 19) gehören zum Eingangsresonanzsystem 12a (F i g. 7) der rechteckige Metallhohlleiter 15, das Halbleiterbauelement II und der Eingangsresonanzkreis 16. Zum Ausgangsresonanzsystem 126 (Fig. 7) des Umsetzers 12(F i g. 19) gehören der Ausgangsresonanzkreis 17 und das zusätzliche Filter 18. Als Ausgang D (Fig.2, 7, 18, 19) des Umsetzers 12 (Fig. 19) dient der Ausgang des zusätzlichen Filters 18. Das System 12czur räumlichen Detektion umfaßt das Halbleiterbauelement Il (Fig. 19) und die Windungen 206des Leiters 20, die zum Ausgangsresonanzkreis 17 gehören. Der Ausgang C (F i g. 7) fehlt in diesem Ausführungsbeispiel.

Das Halbleiterbauelement II (Fig. 19) ist zylinder-, kugel- oder scheibenförmig ausgebildet und wird in einer Entfernung von etwa 6/4 von der Schmalseite des Hohlleiters 15 (Fig. 19) angeordnet, wobei 6 die Abmessung der Hohlleiter-Breitseite ist. Bei genauerer Anordnung wird das Halbleiterbauelement Il in einem Bereich des Hohlleiters 15 eingebaut, in dem die

rechtsgerichtete Zirkularpolarisation der magnetischen Feldkomponente der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen auftritt Der Ausgang des Hohlleiters 15 (F i g. 19) ist mit einer in F i g. 19 nicht gezeigten angepaßten Belastung verbunden, die keine reflektierte Welle erzeugt. Für die Windungen 20a und 206 wird ein minimaler Leiterdurchmesser gewählt, um den Ferritwerkstoff des Halbleiterbauelements II vom darauf einfallenden elektromagnetischen Feld möglichst weniger abzuschirmen. Der Leiterdurchmesser für die Windungen 20a wird mit Berücksichtigung des diese Windungen durchfließenden Stroms des Oszillators 13 (Fig. 18) gewählt. Als magnetische Halbleiterwerkstoffe werden für Dezimeter-, Zentimeter- und Millimeterwellenbereiche Ferrit-Einkristalle benutzt Zur Erhaltung möglichst großer Leistung des umgesetzten Signals bei gleichbleibender Leistung des umzusetzenden Signals werden Ferrit-Einkristalle mit möglichst größerer Bandbreite der ferromagnetischen Resonanz verwendet Im Dezimeterwellenbereich und im langwelligen Zentimeterwellenbereich entsprechen dieser Bedingung gut bekannte einkristailine Kalzium-Wismut-Vanadium-Gran ate, im kurzwelligen Zentimeterwellenbereich und im langwelligen Millimeterwellenbereich die allgemein bekannten einkristallinen Eisen-Yttrium-Granate und im langwelligen Millimeterwellenbereich die bekannten Ferrit-Einkrista!¹« mit orientierten inneren kristallographischen Anisotropiefeldern, die sogenannten Hexoferrit-Einkristalle. Der Zylinder- bzw. Kugeldurchmesser wird beim Halbleiterbauelement II viel kleiner als die Wellenlänge der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen gewählt, die im Hohlleiter 15 übertragen werten. Wenn z. B. der Trägerfrequenzwert f, im Frequenzspektrum der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen 10¹⁰Hz beträgt, was der Wellenlänge aer umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen von 3 cm entspricht, muß der Zylinder bzw. die Kugel einen Durchmesser von etwa 1 mm haben. Die genaueren Abmessungen des Ferritelements werden experimentell für eine bestimmte Konstruktion des Umsetzers 12 zwecks Erhaltung des maximalen Umsetzungsverhältnisses für den betreffenden Umsetzer ermittelt. Unter dem Umsetzungsverhältnis des Umsetzers 12 wird hierbei das Verhältnis der Leistung der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen mit dem Zwischenfrequenzträger /)„, zur Leistung der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen mit der Trägerfrequenz /igemeint.

Die Stärke des magnetischen Gleichfeldes Ηλο (Fig.8, 19), das aber z.B. durch Stromänderung in Elektromagnetwicklungen mittels eines Regelwiderstandes geändert werden kann, wird so gewählt, daß im Ferrit die ferromagnetische (genauer ferrimagnetische) Resonanz entsteht (vgl. zum Beispiel B. L a χ, K. I. Button, »Microwave ferrites and ferrimagnetics«, McGraw-Hillbook Company Inc., New York, San Francisco, Toronto, London, 1962).

Eine Änderung der Stärke des (z. B. mittels eines Elektromagneten erzeugten) magnetischen Feldes kann beispielsweise durch Änderung des Widerstandswertes bei einem mit den Elektromagnetwicklungen in Reihe geschalteten Regelwiderstand vorgenommen werden. In diesem Fall dient der Regelwiderstand als Mittel zur Änderung der Stärke des erwähnten magnetischen Gleichfeldes. Wenn Kalzium-Wismut-Vanadium-Granat und Eisen-Yttrium-Granat benutzt werden, ermittelt man die Stärke H.\o des äußeren magnetischen

Gleichfeldes aus dem Ausdruck

wobei

= 2,8

Megahertz Oersted

ist und /j die Trägerfrequenz im Frequenzspektrum der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen in MHz bedeutet Im Falle der Benutzung von einkristallinen Hexaferriten zur Erhaltung der ferrimagnetischen Resonanz ist eine relativ kleinere Stärke Hao des Süßeren magnetischen Gleichfeldes als bei Benutzung des Kalzium-Wismut-Vanadium-Granats und des Eisen-Yttrium-Granats erforderlich. Bei Verwendung von Hexaferrit-Einkristallen im Falle, wenn die Orientierung des äußeren magnetischen Gleichfeldes H_Ao in Richtung der leichteren Magnetisierung dieser Einkristalle erfolgt, wird die erwähnte Feldstärke Hao gemäß dem Beitrag von C. K i 11 e 1 in Phys. Rev, ν. 73,1948, S. 155, aus dem Ausdruck

H .in —

2.-T

-»an

ermittelt, in dem H_3n die Stärke des orientierten inneren

jo Anisotropiefeldes in Hexaferrit-Einkristallen bedeutet. Die elektromagnetischen HilfsSchwingungen mit einem konstanten Trägerfrequenzwert f_gc werden vom Oszillator 13 (Fig. 18) dem Hilfseingang Sdes Eingangsresonanzkreises 16 (Fig. 19) über das Filter 14 (Fig. 18) zugeführt. Der Frequenzwert fgc hängt von den Kennwerten des im Umsetzer 12 (F i g. 19) verwendeten Ferrits ab. Bei Benutzung des Kalzium-Wismut-Vanadium-Granats und des Eisen-Yttrium-Granats, deren ferromagnetische Resonanz eine Bandbreite von einem Oersted hat, kann der Frequen..vert f_gc mehrere Megahertz betragen. Der Eingangsresonanzkreis 16 ist auf eine Frequenz abgestimmt, die der Frequenz Zugleich ist. Die Windungen 20a sind zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes mit der Frequenz f_fl bestimmt, dessen Richtung mit der des äußeren magnetischen Gleichfeldes Hao zusammenfällt, das vom Mittel 19 erzeugt wird. Dabei wählt man die Amplitude dieses magnetischen Wechselfeldes gleich zwei oder drei Bandbreiten der ferrimagnetischen Resonanz, d. h„

V) diese Feldamplitude muß bei Benutzung von Einkristallen des Kalzium-Wismut-Vanadium-Granats und des Eisen-Yttrium-Granats ungefähr gleich zwei bis drei Oersted sein. Zur Erhaltung einer solchen Amplitude z. B. bei Ζ"» 1 ... 5 MHz sind 15 bis 20 Windungen 20a mit dem Leiterdurchmesser von 0,05 mm erforderlich. Der Ausgangsresonanzkreis 17 ist auf die Eigenresonanzfrequenz /p(F i g. 6) abgestimmt, die der doppelten Frequenz f_gc der elektromagnetischen Hilfsschwingungen entspricht. Bei der Realisierung des Verfahrens ist im Prinzip auch die Abstimmung des Ausgangsresonanzkreises 17 (F ig. 19) auf die Eigenresonanzfrequenz fi) (Fig.6) möglich, die 4/^· oder 6f_gc usw. gleich ist. Anders gesagt, ist die Abstimmung des Ausgangsresonanzkreises 17 (Fig. 19) auf eine beliebige mf_gc gleiche

h5 Resonanzfrequenz möglich, wobei die Multiplizität m -2,4, 6... usw. ist. Das zusätzliche Filter 18 bewirkt in all diesen Fällen eine zusätzliche Unterdrückung der elektromagnetischen Schwingungen, deren Frequenz

gleich der Frequenz f_et- der elektromagnetischen Hilfsschwingungen ist.

Es soll nun der Betrieb des im obigen Ausführungsbeispiel beschriebenen Umsetzers 12, oder, anders gesagt, der folgerichtige Durchgang der elektromagnetischen Schwingungen durch den Umsetzer 12 betrachtet werden, wenn mit der letzteren die zeitlich konstante Trägerfrequenz h = fsc = const eines Frequenzspektrums von amplitudenmodulierten elektromagnetischen Schwingungen umgesetzt wird. Die umzusetzenden ι ο elektromagnetischen Schwingungen werden dem Eingang A des Hohlleiters 15 im Umsetzer 12 zugeleitet und gelangen durch diesen Hohlleiter zum Halbleiterbauelement II. Im letzteren entsteht infolge der Einwirkung der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen die ferromagnetische Resonanz (vgl. zum Beispiel Lax, K. I. Button, »Microwave ferrites and ferrimagnetics«, Mc Graw-Hill Book Company Ine, New York, 1962), die durch Präzessionsbewegung des Magnetisierungsvektors Ai(F i g. 8) um die Richtung des längs der Achse Zgerichteten magnetischen Gleichfe!- des Ήλο gekennzeichnet wird. Die Frequenz dieser Präzessionsbewegung hängt vom Trägerfre^uenzwert fsc der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen ab, und die stationäre Größe des Präzessionswinkels θ wird bei bestimmter Stärke H_Ao des magnetischen Gleichfeldes und bei angegebenem Wert von f_x durch die Leistung dieser umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen bestimmt. Die Größe des Präzessionswinkel θ bestimmt die Größe der bei dieser Präzession gespeicherten Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen. Die Abstimmresonanzfrequenz f_A (Fig.3) der sich an der Seite des Eingangs A des Umsetzers 12 (Fig. 19) ergebenden Impedanz Z_A wird durch die_Stärke H_AO des äußeren magnetischen Gleichfeldes Η_Αο{ΐig.8, 19) bestimmt. Wenn die Bedingung erfüllt wird, daß diese Feldstärke Ηλο der erwähnten Beziehung

H An —

2.-T

entspricht, wird die Abstimmresonanzfrequenz f,\ (F i g. 3) der Impedanz Z_A an der Seite des Eingangs A des Umsetzers 12 (Fig. 19) gleich der Trägerfrequenz fic im Frequenzspektrum der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen, also

JA J« _2τ -AV

Am Ausgang des Hohlleiters 15, der an dem dem Eingang A entgegengesetzten Ende des Hohlleiters liegt, befindet sich dabei eine angepaßte Belastung oder entsprechend angeordnete Kurzschlußebene dieses Hohlleiters 15. Bei Einhaltung der erwähnten Gleichheit f_A = fsc erreicht der Präzcssionswinkel θ (Fig.8) den Maximalwert, der von der Leistung der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen abhängt. Bei f_A — t_x bestimmt die Größe des Präzessionswinkels θ (Fig.8) den Maximalwert, der von der Leistung der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen abhängt Bei f_A = f_x bestimmt die Größe des Präzessionswinkels θ die Maximalgröße der in der betreffenden Präzessionsbewegung des Magnetisierungsvektors M gespeicherten Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen. Die Energie der_Präzcs- tn sionsbewegung des Magnetisierungsvektors M ist bei der ferromagnetischen Resonanz der im Eingangsresonanzsystem 12a des Umsetzers 12 gespeicherten Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen identisch gleich. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese Energiegröße für eine Zeit gespeichert, die größer als die Periode der Trägerfrequenz der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen, aber kleiner_als die Relaxationszeit des Magnetisierungsvektors M von Ferrit ist. Diese Speicherung erfolgt durch die Größe Μ_Λ womit dj£ Größe der Projektion des Magnetisierungsvektors M vom Ferrit auf die Richtung der Achse Z bezeichnet wird. Infolge der Amplitudenmodulation der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen kommt es vor, daß die Größe des Präzessionswinkels θ sich in der Zeit nach dem Änderungsgesetz der Stärke der magnetischen Feldkomponente in den umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen ändert

Dem Hilfseingang ß(Fi g. 19) des Umsetzers 2 sollen nun elektromagnetische Hilfsschwhgungen mit konstantem Trägerfrequenzwert f_gc zugeführt werden. Wenn im Umsetzer 12 als Halbleiterbauelement Il ein Ferrit wie Kalzium-Wismut-VanaH-um-Granat oder Eisen-Yttrium-Granat verwendet wird, kann die Trägerfrequenz f_gc der elektromagnetischen Hilfsschwingungen Werte von Bruchteilen eines Hertz bis zu einigen Megahertz annehmen. In diesen Grenzen wird der Trägerfrequenzwert f_gc der elektromagnetischen Hilfsscnwingungen unter der Bedingung festgelegt, daß er fünf- bis zehnmal höher als die maximal auftretende Amplitudenmodulationsfrequenz der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen l>egen muß. Der zum Eingangsresonanzsystem 12a des Umsetzers 12 gehörende Eingangsresonanzkreis 16 wind durch Änderung der Induktivität der Spule L\ und der Kapazität des Kondensators Q auf den konstanten Resonanzfrequenzwert abgestimmt, der gleich dem Trägerfrequenzwert /^ der elektromagnetischen Hilfsschwingungen ist. Dabei muß die Änderungsamplitude Abodes durch die Leiterwindungen 20ades Eingangsresonanzkreises 16 längs der Achse Z erzeugten Magnetfeldes einige Oersted betragen. Genauer wird dieser Amplitudenwert bzo eingestellt, wenn der ganze Umsetzer 12 durch die Wahl des Optimalwertes dieser Amplitude zwecks Erzielung des maximalen Leistungswertes der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen am Ausgang D des betreffenden Unisetzers 12 abgestimmt wird. Die Leiterwindunger. 20a erzeugen längs der Achse Z ein magnetisches Wechselfeld mit einer Feldstärke

wobei hzodie Amplitude dieses magnetischen Wechselfeldes bedeutet. Dieses Wechselfeld wird mit dem längs derselben Achse Z gerichteten äußeren magnetischen Gleichfeld //^summiert und ergibt ein Gesamtmagnetfeld mit einer Feldstärke von H/_ = H_AO + hz. Die periodische zeitliche Änderung der Feldstärke des Gesamtmagnetfeldes führt zur periodischen zeitlichen Änderung der Abstimmresonanzfrequenz f_A (F i g. 5a) der an der Seite des Eingangs A des Umsetzers 12 (Fig. 19) auftrete-den Impedanz Ζλ· Dabei ergibt sich folgender Zusammenhang zwischen den erwähnten Größen:

= T-T "'

H₁

2.7

h,_o sin (2.τ/,_Γ ·

Bei der Beschreibung des erfindungsgemäUen Umsetzungsvcrfahrens wurde für die Resonanzfrequenz f.\ (F ig. 5a) der Ausdruck

/,)(') = ίλο + l/.4-,„sin(2.7/„.t)

angeführt, in dem f,\<> den Mittelwert der zeitlich veränderlichen Abstimmresonanzfrequenz f\ der Impedanz Z.\ des Umsetzers 12 (Fig. 2, 7, 18) und af.\_m.„ (Fig. 5a) die Maximalamplitude der zeitlichen Ändc- in rung dieser Abstimmresonanzfrequenz i.\ bedeuten. Aus den beiden letzteren Beziehungen ergibt sich für das beschriebene konkrete Ausführungsbeispiel des Umsetzers 12 (F ig. 19):

./ A mit χ

Hierbei ist H.\n die Feldstärke des äußeren magnetischen Gleichfeldes längs der Achse Z und h/n die Amplitude der Feldstärke des durch die Leilerwindun- :■-, gen 20<7 erzeugten magnetischen Wechselfeldes. Die periodische Änderung der Abstimmresonanzfrequenz f\ (Fig. 5a) der sich an der Seite des Eingangs A des Umsetzers 12 (Fig. 19) ergebenden Impedanz Z.\ ruft eine periodische zeitliche Änderung der Differenz Af\s in (Fig. 4) zwischen der erwähnten Abstimmresonanzfrequenz f.\ und dem Trägerfrequenzwert Λ des Frequenzspektrums der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen. Dadurch ergibt sich bei den umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen die ge- j-> wünschte Änderung der Energie, die im Eingangsresonanzsystem 12a des Umsetzers 12 gespeichert wird. Dabei ist die Frequenz der Hilfsmodulation dieser Energie ein Vielfaches der Trägerfrequenz f_?c der elektromagnetischen Hilfsschwingungen, die dem Hilfs- an eingang Bdes Umsetzers 12 (F ig. 14) zugeführt werden.

Die räumliche Detektion wird im Umsetzer 12 mittels der Leiterwindungen 206 wie folgt durchgeführt. Infolge der gemeinsamen Beeinflussung des Halbleiterbauelements Il durch die umzusetzenden elektromagnetischen 4ί Schwingungen und durch die Hilfsschwingungen ergibt sich eine periodische zeitliche Änderung der Größe M/ der auf der Achse Z _erhaltenen Projektion des Magnetisierungsvektors M (Fig. 8) vom Halbleiterbauelement Il (Fig. 19). Die periodische zeitliche Änderung der Projektionsgröße Mz des Magnetisierungsvektors M induziert eine EMK in den Leiterwindungen 206, und dadurch kommt die betreffende räumliche Detektion zustande. Die zeitliche Änderung der Projektionsgröße Mz des Magnetisierungsvektors M entsteht im Zusammenhang mit periodischer zeitlicher Änderung des Präzessionswinkels θ (Fig. 8) des Magnetisierungsvektors M.

Infolge der Resonanzabhängigkeit des Wirkanteils Ra (F i g. 3) der an der Seite des Eingangs A (F i g. 19) des Umsetzers 12 auftretenden Impedanz Za werden in den Leiterwindungen 20b die umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen induziert, deren Trägerfre quenz durch den Ausdruck i_m = mfgc gegeben ist in dem die Multiplizität m = 2, 4, 6 ... und f^ einen konstanten Wert der Trägerfrequenz der dem Hiifseingang B des Umsetzers 12 zugeführten elektromagnetischen Hilfsschwingungen bedeutet. Der zum Ausgangsresonanzsystem Hb (Fig. 7) gehörende Ausgangsresonanzkreis 17 (F i g. 19), falls er auf die F.igenresonanzfrequenz /f>(F i g. 6) gleich 2f_et abgestimmt ist, löst einen Frequenzspeklrumabschnitt der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen heraus, dessen Zwischenfrequenzträger /)> gleich 2i_fi ist (vgl. zum Beispiel F i g. 11, 13). Dabei unterdrückt das Filter 14 (F i g. 2. 18) die zweite Harmonische des Oszillators 13, d. h. die 2i_r, gleiche Frequenz. Bei Abstimmung des Ausgangsresonanzkreises 17 (F ig. 19) auf die Eigenresonanzfrequenz //)(Fig. 6). die gleich 4/).,. ist. trennt dieser Kreis einen Frequenzspektrumsabschnitt der umgesetzten clcktro magnetischen Schwingungen ab, dessen Zwischcnfrequenzträger Λι gleich 4/),, ist (vgl. zum Beispiel Fig. II, IJ). In diesem Fall muß das Filter 14 (Fig. 2. 18) die vierte Oberwelle des Oszillators 13, also die Frequenz 4/1,, unterdrücken. Ähnlicherweise löst der auf die F.igenresonanzfrequenz /)> = 6/^₁ abgestimmte Ausgüngsrcscnsnzkreis 17 'Fi". !9^ einen Abschnil! vi>ni Frequenzspektrum der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen heraus, dessen Zwischenfrequenzträger Λ, gleich 6^,,. ist (vgl. zum Beispiel Fig. 11, 13). Im letzteren Fall muß das Filter 14 (F i g. 2, 18) die sechste Oberwelle des Oszillators 13 unterdrücken, die 6/j., beträgt usw. Die Frequenzbandbreite AFi> (F ig. 6) des Ausgangsresonanzkreises 17 (Fig. 19) wird gleich der Breite des Frequenzspektrums (vgl. zum Beispiel Fig. \~\ der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen am Eingang A (Fig. 19) des Umsetzers 12 unabhängig von der Größe der Multiplizität in gewählt. Bei 15 ... 20 Windungen 20£> und bei einer Bandbreite der ferromagnetischcn Resonanz im Eisen-Yttrium-Granat von etwa einem Oersted wird das Umsetzungsverhältnis des Umsetzers 12 im 3-cm-Wellenbereich ungefähr in den Grenzen Mikrovolt

Die umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen gelangen vom Ausgangsresonanzkreis 17 über das zusätzliche Filter 18 zum Ausgang D des Umsetzers 12. Das zusätzliche Filter 18 unterdrückt zusätzlich die elektromagnetischen Schwingungen mit einer konstanten Trägerfrequenz, die der Frequenz f_fc der elektromagnetischen Hilfsschwingungen gleich ist. Somit bewirkt der Umsetzer 12 (Fig. 18, 19) die Umsetzung (den Ersatz) der Trägerfrequenz f_s (Fig. 18) des Frequenzspektrums (vgl. zum Beispiel Fig. 12) der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen in den Zwischenfrequenzträger f,_m (vgl. zum Beispiel Fig. 13), der im betreffenden Ausführungsbeispiel ein Vielfaches des konstanten Frequenzwertes .'_v der elektromagnetischen Hilfsschwingungen ist wobei die Multiplizität /n = 2,4,6... usw. ist

Als anderes konkretes Ausführungsbeispiel des Umsetzers 12 (Fig.2, 7, 18) für die Umsetzung von amplituden-frequenzmodulierten elektromagnetischen Schwingungen soll die in Fig.20 und 21 schematisch dargestellte Einrichtung näher betrachtet werden. Diese Einrichtung enthält einen rechteckigen Metallhohileitei 21, einen Hohlraumresonator 22 und ein Halbleiterbauelement Ii. Der Hohlraumresonator 22 ist als beiderseitig kurzgeschlossener Hohlleiter- oder Koaxialleitungsabschnitt ausgeführt Um konkret zu bleiben, benutzen wir in diesem Ausführungsbeispiel einen aus rechteckigem Metallhohlleiter gefertigter Hohlraumresonator 22, dessen Querschnitt AA größei als der Querschnitt BB des Hohlleiters 21 ist Untei Hohlleiterquerschnitt wird, wie üblich, ein zur longitudi

nalen Symmetrieachse des ganzen Hohlleiters senkrechter Querschnitt verstanden. Der Eingang des Hohlleiters 21 dient als Eingang A des ganzen Umsetzers 12 (Fig. 2. 7, 18). Der Ausgang des Hohlleiters 21 ist an den Eingang des Hohlratimrcsonators 22 angeschlossen. Dieser Eingang stellt eine Öffnung mit dem Durchmesser Din der Metallwand des Höh¹» lumresonators 22 (F i g. 21) dar. In die Öffnung ist eine aus dielektrischem Stoff, z. B. Teflon oder Polystyrol, ausgeführte Scheibe 23 eingesetzt, in der das Halbleiterbauelement Il befestigt ist. Das Halbleiterbauelement Il wird durch das äußere magnetische Gleichfeld Ihn (F i g- 20) beeinflußt, welches aber /. B. mittels eines Elektromagneten geändert werden kann.

In diesem Ausführungsbeispiel des Umsetzers 12 (Fig. 20. 21 Jgchören zum Eingangsresonanzsystem 12;/ (I ig. 7) der rechteckige Metallhohlleiter 21 und das Halbleiterbauelement II. Zum Ausgangsresonanzsystem Ι2Λ des Umsetzers 12 (Fig. 20. 21) grhrirt nur r)pr Hohlraumresonator 22. Als Ausgang D (F ig. 2, 7, 18) des Umsetzers 12(F i g. 21) dient der Koaxialausgang 24 des Hohlraumresonators 22. Das System 12t· zur räumlichen Detektion (Fig. 7) umfaßt das Halbleiterbauelement Il (Fig. 20. 21) und den unmittelbar an diesem Element liegenden Teil des Hohlleiters, aus dem der Hohlraumresonator 22 gefertigt ist. Die Eingänge B und C(F i g. 7) fehlen in diesem Ausführungsbeispiel. Im Zusammenhang damit fehlen im Empfänger (Fig. 18) mit dem betreffenden Umsetzer 12 (Fig. 20. 2t) auch der Oszillator 13(Fi g. 18) und das Filter 14.

Dr rechteckige Metallhohlleiter 21 (F i g. 20, 21) hat die Abmessungen a\ und b\, die vom Mittelwert f_w (Fig. 5b) der Trägerfrequenz Λ der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen abhängen, falls sich im Hohlleiter 21 (Fig. 20, 21) ein Wellentyp (Hm) ausbreitet. Für die Bestimmung der Abmessungen des Hohlleiters 21 werden bekannte Formeln benutzt (vgl. zum Beispiel A. F. Harvey, »Microwave Engineering«, 1963, Academic Press. London and New York). Das Halbleiterbauelement Il ist aus magnetischem Halbleiterstoff Ferrit gefertigt. Im betreffenden Ausführungsbeispiel des Umsetzers 12 (Fig. 20, 21) ist der Ferrit kugelförmig. Der Mittelpunkt E der Ferritkugel fällt mit dem Zentrum der Eingangsöffnung des Hohlraumresonators 22 sowie mit dem Mittelpunkt der Scheibe 23 zusammen und liegt an der longitudinalen Symmetrieachse des Hohlleiters, der den Hohlraumresonator 22 bildet. Die erwähnten Mittelpunkte können auch nicht an der longitudinalen Symmetrieachse des Hohlleiters 21 liegen. Letzteres ist z. B. dann der Fall, wenn die beste Anpassung des aus Ferrit gefertigten Halbleiterbauelements II an den Hohlleiter 21 durch Ermittlung optimaler Entfernung des Mittelpunktes E der Ferritkugel (Fig.20, 21) von der Breitseite und entsprechend von der Schmalseite des Hohlleiters 21 erreicht wird Dabei ergibt sich die beste Anpassung des Halbleiterbauelements II an den Hohlleiter 21, wenn die Leistung der vom Hohlleiter 21 übertragenen umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen im Ferrit maximal absorbiert wird.

Als Halbleiterbauelement II werden Ferrit-Einkristalle benutzt, deren Relaxationsfrequenz größer als die Änderungsfrequenz Fgc (F i g. 5b) der Trägerfrequenz f_s der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen oder gleich dieser Frequenz ist Der Durchmesser der Ferritkugel wird viel kleiner als die Wellenlänge der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen gewählt, die im Hohlleiter 21 (Fig.20, 21) übertragen werden. Ergibt ζ. B. die Trägerfrequenz Λ.. der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen einen Mittelwert von IO^ln Hz, so muß der Durchmesser der Ferritkugel ungefähr I mm betragen. Eine genauere Ermittlung des Ferritkugeldurchmessers sowie der Lage des Mittelpunktes Zfder Ferritkugel an der Achse der den Hohlleiter 21 und den Hohlraumresonator 22 verbindenden Öffnung erfolgt empirisch für eine konkrete Ausführung des Umsetzers 12, um die geforderte, jeweils maximale Größe des Umsetzungsverhältnisses des betreuenden Umsetzers zu erhalten. I Inter dem Umset/ungsverliältnis wird hierbei, wie auch oben, das Verhältnis der Leistung der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen zur Leistung der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen verstanden. Beim Schleifen der Ferritkugeloberfläche kann man Schleifpastcn mit Korngröße um 1 μηι verwenden.

Dip Stiirki¹ ilp«. rliirrhuimmharpn änßprpn magnetischen Gleichfrldes H.\o(\n Fig. 21 nicht gezeigt) wird so gewählt, daß im Ferrit die ferromagnetische Resonanz entstellt. Wenn isotrope Ferrit-Einkristalle verwendet werden, kann die Feldstärke H^o des äußeren magnetischen Gleichfeldes H.\<> aus dem Ausdruck

H in —

2:

ermittelt werden, wo

= 2.8

MHz

Oersted

ist und f,„ den Mittelwert der Trägerfrequenz /", der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen bedeutet. Bei Verwendung von einkristallinen oder polykristallinen Hexaferriten, die durch orientierte innere Felder der kristallographischen Anisotropie gekennzeichnet sind, ist zur Erhaltung der ferromagnetischen Resonanz eine verhältnismäßig kleinere Stärke H-u) des äußeren magnetischen Gleichfeldes Hu) im Vergleich mit Benutzung von isotropen einkristallinen Ferriten erforderlich. Wenn einkristalline und polykristalline magnetisch gesättigte Hexaferrite benutzt werden und das äußere magnetische Gleichfeld H.\₍> längs der Achse leichter Magnetisierbarkeit dieser Hexaferrite orientiert ist. kann die Feldstärke H.\t> (Fig. 20) aus dem Ausdruck

ermittelt werden. Darin ist H,„ die Feldstärke des orientierten inneren Feldes der kristallographischen Anisotropie in Hexaferriten. Werden in dem Umsetzer nach Fig.20, 21 für das Halbleiterbauelement Il polykristalline Hexaferrite benutzt, dis beim Fehlen eines äußeren magnetischen Gleichfeldes H_Ao eine remanente Magnetisierung aufweisen, so kann der Zustand der natürlichen ferromagnetischen Resonanz ohne Anlegung eines äußeren magnetischen Gleichfeldes an solche Hexaferrite erreicht werden. Dabei ergibt sich die Präzession des Magnetisierungsvektors Ä7 (F i g. 8) um die Achse leichter Magnetisierbarkeit des Hexaferrits, die im Umsetzer nach Fig.20 längs der Achse Z orientiert wird. Die Frequenz der natürlichen ferromagnetischen Resonanz, die gegebenenfalls mit dem erforderlichen Mittelwert der Freauenz /„ der

4!

umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen zusammenfallt, ist durch den Ausdruck

H„

gegeben, worin H.„, die Feldstärke des orientierten inneren kristallographischen Anisotropiefeldes im Hexaferrit bedeute» (vgl. die obenerwähnte Literatur). Bei weiterer Untersuchung des Betriebes des Umsetzers nach Fig. 20. 21 wird als Halbleiterbauelement Il nur der Hexaferrit im Zustand der natürlichen ferromagnetischen Resonanz, also beim Fehlen des äußeren magnetischen Gleichfeldes H.\₍> in Betracht gezogen. Ohne äußeres magnetisches Gleichfeld H.\₍> können die Umsetzer nur für die Umsetzung von festen Trägerfrequenzmittelwerten Λ» der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen gebaut werden. Diese Mittelwerte werden in der vorstehenden Formel durch die

UIILIIIIVItV-II III

Feldes der kristallographischen Anisotropie im Hexaferrit bestimmt. Der Durchmesser 0 D der Öffnung im Hohlraumresonator 22 ist in Fig. 20 und 21 größer als der Durchmesser der Hexaferritkugel. Die Größe des Durchmessers 0 D muß zwei Forderungen entsprechen. Erstens muß der Durchmesser 0 D möglichst kleiner sein, um den Einfluß von Parametern des Hohlraumresonators 22 auf die Impedanzgröße Z₁ des Hohlleiters 21 von der Seite seines Eingangs A zu mindern. Andererseits muß der Durchmesser 0 D dieser Öffnung gegenüber dem Durchmesser der Hexaferritkugel möglichst größer sein, um den Einfluß der an der Kugel am nächsten liegenden Metallwände auf die Linienbreite der ferromagnetischen Resonanz in der Kugel abzuschwächen. Praktisch kann der Durchmesser 0 D der öffnung im Hohlraumresonator 22 gleich dem Durchmesser der Hexaferritkugel oder sogar kleiner als dieser gewählt werden, wenn die zwischen dem Hohlleiter 21 und dem Hohlraumresonator liegende Wand (oder ein Teil dieser Wand) aus einem Dielektrikum hergestellt wird und die dem Hohlleiter zugewandte Oberfläche des Dielektrikums mit einer einige μπι dL!sen Silberschicht überzogen wird.

Die Abmessungen a₂ und b₂ des rechteckigen Metallhohlleiters, aus welchem der Hohlraumresonator 22 (F ig. 20, 21) gefertigt wird, bestimmt man aus den in der SHF-Technik bekannten Beziehungen auf Grund der Subträgerfrequenz F₁, (F i g. 5b) der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen, welche die Änderungsfrequenz der Trägerfrequenz /", der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen darstellt (vgl. zum Beispiel A. F. H a r ν ey, »Microwave Engineering«, 1963, Academic Press, London and New York).

Die Schmalseite des Hohlleiters, aus dem der Hohlraumresonator 22 (Fig.20, 21) gefertigt ist steht senkrecht zur Schmalseite des Hohlleiters 21 des betreffenden Umsetzers 12, und entsprechend steht die Breitseite des Hohlleiterabschnitts, der den Hohlraumresonator 22 bildet, senkrecht auf die Breitseite des Hohlleiters 21.

Der Hohlraumresonator 22 ist auf eine Eigenresonanzfrequenz /b (F i g. 6) abgestimmt, die der doppelten Änderungsfrequenz Fgc (F i g. 5b) der Trägerfrequenz f_s der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen gleich ist. Bei der Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Umsetzung der Trägerfrequenz eines elektromagnetischen Schwingungsspektrums kann der Hohlraumresonator 22 (F i g. 21) auch auf eine Eigen resonanzfrequenz von 4F_fV. 6 F,., usw., also auf eine beliebige mF_fv gleiche Eigenresonanzfrequenz abgestimmt werden, wobei die Multiplizität m - 2, 4. 6. 8. IO

-, ... usw. ist. Die Länge /(Fig.21)des Hohlraumresonators 22 wird hierbei aus den Formeln ermittelt, die in der Technik sehr hoher Frequenzen gut bekannt sind (vgl. zum Beispiel dasselbe Buch von A. F. Harvey.»Microwave Engineering«, 1963, Academic Press. London

ίο and New York).

Von der Innenseite des Hohlraumresonators 22 ist an den Koaxialausgang 24 eine Leiterwindung 25 zur Auskopplung der Energie der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen aus dem Hohlraumresonator

i) 22 angeschlossen. Die Ebene der Windung 25 liegt parallel zur Ebene der Schmalseite des Hohlleiters, der den Hohlraumresonator 22(Fi g. 20. 21) bildet und steh: senkrecht auf die Achse Z.

Wie oben erwähnt wurde, kann der Resonator 22 als

Lin-iirnrnlilnrpnnn" I/ π rt ν > r» 11 nt ♦ > · r% rw f .» I-» Γ «"· l·· n't I * ,1 U -> Ir

Koaxial-Hohlraumresonator ausgeführt werden. Die Wahl der Länge dieses Koaxialresonators, welche seiner Eigenfrequenz von 2F₁,-, entspricht, ergibt gleichzeitig und automatisch seine Abstimmung auf

:, Eigenresonanzfrequenzen von 4F„ 6F₁... 8F,.,. 10F₁.. usw. Falls der Hohlraumresonator 22 also auf der Basis einer Koaxialleitung ausgeführt wird, wird die Abstimmung des Ausgangsresonanzsystems 126 (Fig. 7) des Umsetzers 12 (F i g. 18) auf die Zwischenfreqiienz f,₂. die

so gleich 2F₁V ist, automatisch die Abstimmung dieses Resonanzsystems 126 auch auf die Zwischenfrequenz-Trägerwerte /",„, von umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen ergeben, die 4F_1V. 6F_ft- HF^ usw. gleich sind. Somit wird das Ausgangsresonanzsystem 126

γ, (Fig. 7) des Umsetzers 12(Fig. 18) gleichzeitig auf alle Zwischenfrequenz-Trägerwerte f„„ = /7iF_lV mit der Multiplizität m = 2.4. 6.8. 10 usw. abgestimmt, die somit allen benutzten Frequenzspektrumsabschnitten der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen entspricht. Zu bemerken ist. daß. falls das als Koaxialleitungsabschnitt ausgeführte Ausgangsresonanzsystem 126 (Fig. 7) auf den z.B. 4 F₁-, gleichen Zjvischenfrequenzträger (a abgestimmt wird, automatisch und gleichzeitig die Abstimmung dieses Ausgangsresonanz-

4-, systems 126 auf Zwischenfrequenz-Trägerwerte f,„, der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen erreicht wird, die 8F_t-_o 12F_f._o 16Fy₁-USw. betragen.

Es soll nun die Arbeitsweise des im obigen Ausführungsbeispiel beschriebenen Umsetzers (F i g. 20,

si) 21). oder anders gesagt, der folgerichtige Durchgang der elektromagnetischen Schwingungen durch diesen Umsetzer 12 näher betrachtet werden, wenn mit dem letzteren ein in der Zeit periodisch veränderlicher Trägerfrequenzwert f_s (Fig.5b) eines Frequenzspektrums von elektromagnetischen Schwingungen mit kombinierter Amplituden-Frequenzmodulation bei Erfüllung der Bedingungen

fs= fso + Afsnax · Sin (2r F^

und £t = /"ac = const umgesetzt wird, wobei /"«, den Mittelwert der zeitlich veränderlichen Trägerfrequenz f_s im Frequenzspektrum der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen, Af_sm,_x die Maximalamplitude der zeitlichen Änderung der Trägerfrequenz f₅ im Frequenzspektrum der umzusetzenden elektrom?gnetischen Schwingungen, Λ die Abstimmresonanzfrequenz der sich an der Seite des Eingangs A des Umsetzers ergebenden Impedanz Za. hc einen konstanten Wert

des Ab:;timmresonanzfrequenz Λ bedeuten.

Die umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen werden dem Eingang A des zum Umsetzer gehörenden Hohlleiters 21 zugeführt und gelangen durch diesen Hohlleiter zum Halbleiterbauelemcn'. II. dessen magnetische Momente nur im inneren magnetischen Gleichfeld entstehen, das durch das Feld des kristallographischen Anisotropie und durch die Koerzitivkraft im polykristallinen Hexaferrit bestimmt wird. Diese Momente können sich sowohl im erwähnten inneren, als auch im äußeren magnetischen Gleichfeld ergeben, das durch das Mittel zur Bildung dieses äußeren magnetischen Gleichfeldes erzeugt wird. Infolge der Einwirkung der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen entsteht im inneren magnetischen Gleichfeld die natürliche ferromagnetische Resonanz (vgl. zum Beispiel B. L a χ. K. I. Button. »Microwave ferrites and ferrimagnetics«. McGraw-Hill Book Company. New York, 1962).

Der Zustand der naiüniciieii ieiiuiiiiigiicmuK-ii Resonanz ist durch Präzessionsbewegung des Magnetisierungsvektors M (F ig. 8) um die Richtung der Achse leichterer Magnetisierbarkeit von Hexaferrit gekennzeichnet, die mit der Richtung der Achse Z (F ig. 20) zusammenfällt. Die Frequenz dieser Präzessionsbewegung hängt von dem zeitlich veränderlichen Tragerfrcquenzwert Λ (Fig. 5b) im Frequenzspektruni der zu transponierenden elektromagnetischen Schwingungen ab, und die Abhängigkeit vom Präzessionswinkel Θ (Fig. 8) wird gemeinsam du^h die magnetische Feldstärke (Leistung) der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen, den Trägerfrequenzwert f> dieser Schwingungen und durch die Stärke des inneren Gleichfeldes der kristallographischen Anisotropie im Hexaferrit bestimmt. Die Abstimmresonanzfrequenz Λ. (Fig. 3) der sich an der Seite des Eingangs A des Umsetzers 12 (Fig. 20, 21) ergebenden Impedanz Z₁ bleibt zeitlich konstant, d. h.. sie entspricht der erwähnten Bedingungen f.\ = f.\_c = const.

Diese Abstimmresonanzfrequenz f.\ hängt nur von der Stärke H.,„ des orientierten inneren Feldes der kristallographischen Anisotropie im Hexaferrit ab. wobei f,\ — f,\_c = (γ/2τ)Η.\_π ist. Die maximale Änderungsamplitude des Präzessionswinkels Θ (F i g. 8) wird bei der erforderlichen Umsetzungsbetriebsart erreicht. wenn die Abstimmresonanzfrequenz f\_c (Fig. 3) der Impedanz Z_A im Umsetzer nach F i g. 20, 21 an der Seite ihres Eingangs A dem Mittelwert der Trägerfrequenz /!,, im Frequenzspektnim der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen gleich wird (f.\ = f_w). Wenn man zur Vereinfachung der Darlegung voraussetzt, daß die Trägerfrequenz Λ im Frequenzspektrum der umzusetzenden amplituden-frequenzmodulierten elektromagnetischen Schwingungen keine zeitliche Änderung erfährt, wird die Präzessionsart des Magnetisierungsvektors M (F i g. 8) nur durch die Leistung der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen bestimmt Da die umzusetzenden amplituden-frequenzmodulierten elektromagnetischen Schwingungen außer der eine Information tragenden Amplitudenmodulation auch eine zeitliche Änderung ihrer Trägerfrequenz f_s aufweisen, ergibt sich eine zusätzliche periodische Änderung des Präzessionswinkels θ (Fig.8) mit einer Frequenz, die ein Vielfaches der Subträgerfrequenz (Änderungsfrequenz) Fg₀ der Trägerfrequenz /j der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen ist. Der Subträgerwert Fgc wird gleich der Relaxationsfrequenz des im Umsetzer 12 benutzten Hexaferrits oder kleiner als diese Frequenz gewählt. Die maximale auftretende Amplitudenmodulationsgröße muß bei den umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen fünf- bis zehnmal kleiner als die Subträgerfrequenz F₁... der Trägerfrequenz /", von umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen sein. Die für den Betrieb des Umsetzers 12 erforderliche periodische zeitliche Abhängigkeit der Differenz zwischen der Abstimmresonanzfrequenz f.\ der Impedanz Z₁, dem Umsetzer 12 und dem Trägerfrequenzwert f_s der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen, also die periodische zeitliche Abhängigkeit der Differenz JT₁, = f.\ — Λ (Fig. 3) ergibt sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel des Umsetzers 12 aus der periodischen zeitlichen Änderung der Trägerfrequenz Λ der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen bei f\ = f.\_t — const. Somit erfolgt die erforderliche Änderung der im Eingangsresonanzsystem 12a des Umsetzers 12 gespeicherten Energie der umzusetzenden

LICMI Ul I IdK I IC UM. MCII LVfILH-I l.ll

Modulationsfrequenz dieser Energie ein Vielfaches der Subträgerfrequenz /v,*

Die Aufgabe des äußeren magnetischen Gicichfeldes /-/.«ι im Umsetzer nach Fig. 20.21 erfüllt das orientierte innere Feld W.,,, der kristallographischen Anisotropie im Hexaferrit, das infolge der entsprechenden Orientierung von Achsen des Kristallgitters in dein in der Scheibe 23 des Umsetzers 12 befestigten Hexaferrit längs der Achse Zgerichtet ist.

Die räumliche Detektion erfolgt im Umsetzer nach Fig. 20, 21 mit Hilfe von Hexaferrit und des in seiner unmittelbaren Nähe liegenden Hohlleiterabschnitts 21 (bzw. eines Koaxialleitungsabschnitts), auf dessen Basis das Ausgangsresonanzsystem 12ί> (Fig. 7) ausgeführt ist. Diese räumliche Detektion findet wie folgt statt. Nach Beeinflussung des Hexaferrits (Fi g. 20, 21) durch die umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen entsteht eine periodische zeitliche Änderung des Präzessionswinkels Θ (Fig. 8) und als Folge davon die periodische zeitliche Ände^rung der Projektionsgröße M/ des Magnetisierungsvektors M dieses Hexaferrits (Fig. 20, 21) auf die Richtung der Achse Z. Die darauffolgende Abtrennung der infolge der periodischen zeitlichen Änderung der Magnetisierung M/ entstehenden elektromagnetischen Schwingungen erfolgt mit Hilfe des Hohlraumresonators 22(Fi g. 20, 21), in dem elektromagnetische Schwingungen erregt werden, bei denen die Ebene der magnetischen Kraftlinien parallel zur Breitwand des Hohlleiters 21 liegt, auf dessen Basis der Hohlraumresonator 22 ausgeführt ist. Bei der Ausführung des Ausgangsresonanzsystems 12ö(F i g. 7)des Umsetzers 12 auf der Basis eines kurzgeschlossenen Koaxialleitungsabschnitts, also eines Koaxialresonators, werden in der Koaxialleitung bei Änderung der Größe Mz (Fig.8) in der Zeit elektromagnetische Schwingungen erregt Die Abtrennung (Detektion) der durch Änderung der Größe Mz im vorliegenden Ausführungsbeispie! des Umsetzers 12 bedingten elektromagnetischen Schwingungen stellt eigentlich die räumliche Detektion dar. Infolge der resonanzförmigen Kennlinie des Wirkanteils R_A (F i g. 3) in der Impedanz Za an der Seite des Eingangs A (F i g. 20, 21) des Umsetzers 12 werden im Hohlraumresonator 22 elektromagnetische Schwingungen mit einer Frequenz von f,_m = mFgc erregt wobei die Multiplizität m — 2,4,6... ist und F^ den konstanten Subträgerwert (konstante Änderungsfrequenz) der Trägerfrequenz f_s der dem Eingang A des Umsetzers 12 zugeführten

umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen bedeutet

Falls der zum Ausgangsresonanzsystem 126 (Fig.7) gehörende Hohlraumresonator 22 (Fi g. 20, 21) auf die Eigen resonanzfrequenz f_D (Fig. 6) gleich 2F_gc abgestimmt ist, löst er einen Frequenzspektrumabschnitt von umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen mit dem Zwischenfrequenzträger Γα heraus, der gleich 2 Fg₁-ist (vgl. zum Beispiel Fig. 11, 13). Bei der Abstimmung des Hohlraumresonators 22 (Fig.20, 21) auf die Eigenresonanzfrequenz /Jo (Fig.6), die gleich 4/^- ist, siebt dieser Resonator einen Frequenzspektrumabschnitt von umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen mit dem Zwischenfrequenzträger f* heraus, der gleich 4Fgc(F i g. 11,13) ist Ähnlicherweise trennt dieser Resonator den Frequenzspekirumabschnitt von umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen mit dem Zwischenfrequenzträger & = 6F_gc ab, wenn der Hohlraumresonator 22 (Fig.20, 21) auf die Eigenresonanzfrequenz ff> (F i g. 6) abgestimmt wird, die 6Fg₁- beträgt (Fi g. 11, \3) usw. Die Frcqucnzbandbrcitc OFo[F i g.6) des Hohlraumresonators 22 (F i g. 20,21) wird gleich der Frequenzspektrumbreite (vgl. zum Beispiel Fi g. 12) der am Eingang A des Umsetzers 12 (Fig.20, 21) wirksamen umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen unabhängig von der Größe der Multiplizität m eingestellt. Die umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen werden aus dem Hohlraumresonator 22 mit Hilfe einer Leiterwindung 25 und des Koaxialausgangs 24 ausgekoppelt.

Somit bewirkt der Umsetzer 12 die Umsetzung, genauer gesagt, den Ersatz der Trägerfrequenz f, (Fig. 18) des Frequenzspektrums der dem Eingang A dieses Umsetzers 12 zugeführten umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen durch den Zwischenfrequenzträger d_m der in diesem konkreten Fall ein Vielfaches der Subträgerfrequenz Fg₁- (der Änderungsfrequenz der Trägerfrequenz f,) der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen ist.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß bei der Ausführung des Ausgangsresonanzsystems 126 (F i g. 7) des Umsetzers 12 im letzteren Beispiel auf der Basis eines kurzgeschlossenen Koaxialleitungsabschnitts (eines Koaxialresonators) die Abstimmung dieses Resonators auf den Zwischenfrequenzträgerwert fa. der 2Fgc gleich ist, gleichzeitig die Abstimmung des Resonators auf alle anderen Werte des Zwischenfrequenzträgers f,_m = TiFg₁- mit der Multiplizität m = 4. 6, 8,10 usw. ergibt, d. h., daß gleichzeitig die Leistung aller Frequenzspektrumabschnitte der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen am besten ausgewertet wird.

Bei verschiedenen Ausführungen des Umsetzers 12 können ihre Baugruppen alle möglichen konstruktiven Lösungen darstellen. Wenn beispielsweise der Umsetzer für die Messung der Leistung der sich im Hohlleiter 15 (Fig. 19) bzw. im Hohlleiter 21 (Fig. 20, 21) fortpflanzenden amplitudenmodulierten elektromagnetischen Schwingungen bestimmt ist, kann man für ihre Baugruppen verschiedene konstruktive Lösungen benutzen. In dem in Fig. 22 gezeigten Umsetzer 12 (Fig.2) wird die Energie der elektromagnetischen Schwingungen zum Halbleiterbauelement Il ebenso wie im Umsetzer nach Fig. 20, 21 durch den Hohlleiter 21 übertragen. Dabei kann das Halbleiterbauelement Il sowohl in der Stirnwand als auch in einer Seitenwand des Hohlleiters 21 angeordnet werden. Um die elektromagnetische Feldstärke im Bereich des Halbleiterbauelements II bei fester Trägerfrequenz f, der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen zu erhöhen, kann man den Hohlleiter 21 durch einen Hohlraumresonator ersetzen, der auf der Basis desselben Hohlleiters 21 ausgeführt werden kann.

In der Nähe des Halbleiterbauelements II (Fig.22) werden Leiterwindungen 20a des Eingangsresonanzkreises 16 (F i g. 23) angeordnet, die ganz ähnlich den Leiterwindungen 20a des Eingangsresonanzkreises 16

ίο nach Fig. 19 ausgeführt sind. Der Eingangsresonanzkreis 16 (Fig.23) ist ähnlich dem Eingangsresonanzkreis 16 nach F i g. 19 aufgebaut Der Eingangsresonanzkreis 16 (F i g. 23) enthält auch eine Induktivitätsspule L\ und einen Kondensator Q. Die Anschlüsse der Windungen 20a sind durch die in der Schmalseite des Hohlleiters 21 befestigte Scheibe 23 geführt und mit der Induktivitätsspule L\ sowie mit dem Kondensator Q in Reihe geschaltet. Die Anschlüsse des Kondensators Q (F i g. 23) bilden den Hilfseingang B des Umsetzers 12 (F ig. 2,7,18). Für das Halbleiterbauelement II (F ig. 22) wird ein isotroper Ferrit, z. B. einkristaüiner Eisen-Yttrium- oder Kalzium-Wismut-Vanadium-Granat oder ein anderer isotroper Ferrit-Einkristall mit großer Bandbreite der ferromagnetischen Resonanz gewählt Der Ferrit wird kugelförmig ausgebildet und in der Schmalseite des Hohlleiters 21 (Fig.22) befestigt (bei der Messung der zugeführten Leistung kann der Ferrit auch in der Stirnwand dieses Hohlleiters angeordnet werden). Der Durchmesser der Ferritkugel wird durch

3Π Bedingungen ihrer Anpassung an den Hohlleiter 21 und an das Ausgangsresonanzsystem des Umsetzers 12 bedingt. An den Ferrit wird das durch das Mittel IS erzeugte äußere magnetische Gleichfeld Ηλο angelegt ebenso wie die Anlegung des äußeren magnetischer Gleichfeldes Hao an den Ferrit im Umsetzer 12 nacr Fig. 19 erfolgte. Das Ausgangsresonanzsystem 12/ (F i g. 7) des in F i g. 22 gezeigten Umsetzers stellt einer Hohlraumresonator dar, der auf der Basis eine; Abschnitts der Koaxialleitung 26 wie beim Umsetzei nach Fig.20, 21 ausgeführt ist. In den Stirnseiten de: genannten Koaxialleitungsabschnitts (F i g. 22) werder in F i g. 22 nicht gezeigte Kurzschlußschieber angeord net, die längs der Symmetrieachse dieses Koaxiallei tungsabschnitts 26 verschoben werden können (vgl. di< erwähnte Literatur). Diese Kurzschlußschieber werdei zwecks besserer Anpassung des aus Ferrit gefertigter Halbleiterbauelements II an den auf der Basis de: erwähnten Koaxialleitungsabschnitts ausgefuhrtei Hohlraumresonator angewandt, um die Abstimmuni des Hohlraumresonators auf die gewählte Folge de Multiplizitätswerte m für den Zwischenfrequenzträge fim = mfgczu ermöglichen. Hierbei ist die Multiplizität /i = 2, 4, 6, 8, 10 ... usw. und igt die Trägerfrequenz de dem Hilfseingang B dieses Umsetzers (Fig.22 zugeführten elektromagnetischen Hilfsschwingunger Dabei kann die erwähnte Folge von m-Werten mit jede beliebigen Zahl, also von zwei, vier, sechs, acht zehi usw. beginnen. Zur Verkürzung des Koaxialleitungsab Schnitts 26 können Elemente mit konzentrierte!

Parametern wie durchstimmbar und nicht durchstimm bare Kondensatoren und Induktivitätsspulen benutz werden. Zur periodischen Durchstimmung des auf de Basis des Koaxialleitungsabschnitts 26 ausgeführte! Resonators 26a kann man in diesem Leitungsabschnit

z. B. Ferritelemente mit magnetisch gesteuerten Kenn werten verwenden.

Den Ausgang D (Fig. 2, 7, 18) des Umsetzer (F i g. 22) bildet der Ausgang des zusätzlichen Filters ti

an dessen Eingang vom Koaxialausgang 24 des Koaxialresonators des in Betracht kommenden Umsetzers 12 elektromagnetische Schwingungen angelegt werden. Wenn es notwendig wird, unterdrückt das zusätzliche Filter 18 im letzteren Fall wie im Umsetzer 12 nach Fig. 19 zusätzlich die elektromagnetischen Schwingungen, deren Trägerfrequenz gleich der Trägerfrequenz ige der elektromagnetischen Hilfsschwingungen ist Der Koaxialausgang 24 (F i g. 22) ist ähnlich dem nach Fig.21 ausgebildet An den Koaxialausgang 24 (Fig.22) ist eine Windung des Leiters 25 angeschlossen, deren Ebene in der Normalenrichtung zu magnetischen Kraftlinien von elektromagnetischen Schwingungen im kurzgeschlossenen Koaxialleitungsabschnitt 26 liegt Die Windung des Leiters 25 ist zur Auskopplung der Energie von umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen aus dem Koaxialresonator bestimmt Die Windung des Leiters 25 wird in möglichst größerer Entfernung von den Windungen 20a angeordnet Diese räumliche Trennung der Windungen 20a und der Windung des Leiters 25 an der Achse des Abschnitts der Koaxialleitung 26 hat den Zweck, die unmittelbare elektromagnetische Verkopplung dieser Windungen abzuschwächen.

Die umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen passieren den in Fig.22 dargestellten Umsetzer ebenso wie sie die entsprechenden Baugruppen der vorher beschriebenen und in Fig. 19, 20, 21 gezeigten Umsetzer durchlaufen.

Es soll nun der Durchgang der elektromagnetischen Schwingungen durch den Umsetzer 12 (Fig.22) näher betrachtet werden, wenn zeitlich konstanter Trägerfrequenzwert /", = f_x — const des Frequenzspektrums von ampluddenmodulierten elektromagnetischen Schwingungen umgesetzt wird. Die umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen werden dem Eingang A des Hohlleiters 21 des Umsetzers 12 zugeführt und gelangen durch diesen Hohlleiter zum Ferrit-Halbleiterbauelement II. Unter Einwirkung der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen entsteht im Ferrit die ferromagnetische Resonanz (s. die erwähnte Literatur), die durch Präzessionsbewegung des Magnetisierungsvektors Ä7(Fig. 8) um die Feldstärkerichtung des durch das Mittel 19 (Fig.22) erzeugten und längs der Achse Z gerichteten magnetischen Gleichfeldes Hao gekennzeichnet ist. Die Frequenz dieser Präzessionsbewegung hängt vom Trägerfrequenzwert f_x der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen ab, und der stationäre Wert des Präzessionswinkels θ wird bei bestimmten Werten der Feldstärke H_Ao und der Frequenz f_K durch die Leistung dieser elektromagnetischen Schwingungen bestimmt Die Abstimmresonanzfrequenz (a (F i g. 3) der Impedanz Za an der Seite des Eingangs A des Umsetzers (Fig.22) ist von der Feldstärke des magnetischen Gleichfeldes TJ_Ao(Fig-8, 22) abhängig. Wenn die Bedingung erfüllt wird, daß diese Feldstärke Ηλο der erwähnten Gleichung

2.-7 ,

Am Ausgang des Hohlleiters 21, der an dem gegenüber dem Eingang A entgegengesetzten Ende des Holleiters liegt, befindet sich dabei eine angepaßte Belastung oder ein Kurzschlußschieber des Hohlleiters 21. Bei Einhal tung der erwähnten Gleichheit /4 = f_x erreicht der Präzessionswinlcel θ (F i g. 8) den Maximalwert, der van der Leistung der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen abhängt Infolge der Amplitudenmodulation der umzusetzenden elektromagnetischen Schwin- gungen kommt es zustande, daß die Größe des Präzessionswinkels β sich nach dem Änderungsgesetz der Stärke der magnetischen Komponente im Feld der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen ändert.

Man führt nun dem Hilfseingang B (Fig.23) des Umsetzers (F i g. 22) elektromagnetische Schwingungen mit einem konstanten Trägerfrequenzwert ige zu. Wird im Umsetzer 12 für das Halbleiterbauelement /i Ferrit vom Typ des Kalzium-Wismut-Vanadium-Granats oder des Eisen-Yttrium-Granats benutzt so kann die Trägerfrequenz fg? der elektromagnetischen Hilfsschwingungen in den Grenzen von Bruchteilen eines Hertz bis zu einigen Megahertz liegen. In diesen Grenzen wird der Trägerfrequenzwerv fgc der elektro magnetischen Hilfsschwingungen mit Berücksichtigung der Bedingung festgelegt, daß er fünf- bis zehnmal höher als die maximale in Rechnung gezogene Amplitudenmodulationsfrequenz der umzusetzenden amplitudenmodulierten elektromagnetischen Schwin gungen liegen muß. Der Eingangsresonanzkreis 16 (Fig. 23) des zum Umsetzer 12 gehörenden Eingangsresonanzsystems 12a wird durch Änderung des Induktivitätswertes der Spule L\ und der Kapazität des Kondensators C\ auf einen konstanten Resonanzfre quenzwert abgestimmt der gleich der Trägerfrequenz fgc der elektromagnetischen Hilfsschwingungen ist. Die Amplitude h«, (F i g. 22) der Änderung des durch die Leiterwindungen 20a (Fig.22, 23) des Eingangsresonanzkreises 16 erzeugten Magnetfeldes längs der Achse Z muß dabei einige Oersted betragen. Ein genauerer Amplitudenwert h_m (F i g. 22) wird bei der Abstimmung des ganzen Umsetzers 12 eingestellt die durch Wahl des Optimalwertes dieser Amplitude zwecks Erhaltung des Maximalleistungswertes der umgesetzten eiektroma gnetischen Schwingungen am Ausgang D dieses Umsetzers 12 erfolgt. Das durch die Leiterwindungen 20a längs der Achse Z erzeugte magnetische Wechselfeld mit der Feldstärke h, = A_/Osin (2vf_gct) und mit der Feldstärkeamplitude h_m wird zu dem längs derselben

-,n Achse Zgerichteten Gleichfeld mit der feldstärke Rao addiert und bildet somit ein Gesamtfeld mit der Stärke H₁ = HAO + ht. Die periodische zeitliche Änderung der Gesamtfeldstärke H,_ führt zur periodischen zeitlichen Änderung der Abstimmresonanzfrequenz Λ (F i g. 5a) der Impedanz Za an der Seite des Eingangs A des Umsetzers 12 (Fig.22). Dabei ergibt sich folgender Zusammenhang zwischen den genannten Größen:

/a =

entspricht, wird die Abstimmresonanzfrequenz (F i g. 3) der Impedanz Za an der Seite des Eingangs A des Umsetzers (F i g. 22) gleich der Trägerfrequenz /",<■ im Frequenzspektrum der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen, also

JA ⁼ Jx ⁼ ~2 J₇ "AO-

Y 2.1

In der Beschreibung des erfindungsgemäßen Umsetzungsverfahrens wurde für die Resonanzfrequenz Λ, <ή (Fig. 5a) der Ausdruck

/λ 10 = ho + Ι/,,™,,, sin (2-7/,,. f) angeführt, in dem An den Mittelwert der zeitlich

veränderlichen Abstimmresonanzfrequenz A (Fig.3) der Impedanz Ζ_Λ im Umsetzer 12 (Fig,2, 7, 18) und Af*mn (Fig.5a) die Maximalamplitude der zeitlichen Änderung dieser Abstimmresonanzfrequenz f,\ (Fig.3) bedeuten. Aus den zwei letzteren Beziehungen ergibt sich für das vorliegende konkrete Ausführungsbeispiel des Umsetzers (Fig. 22):

f,o =

I/.

H,

Hierbei ist H_Ao die Feldstärke des äußeren magnetischen Gleichfeldes längs der Achse Z und h_IO die Feldstärkenamplitude des durch die Leiterwindungen 20a erzeugten magnetischen Wechselfeldes. Die periodische Änderung der Abstimmresonanzfrequerjz /",, (Fig.5a) der eich an der Seite des Eingangs A des Umsetzers nat'r F i g. 22 ergebenden Impedanz Za ruft eine periodische zeitliche Änderung der Differenz Af_As (Fig.4) zwischen dem Wert der erwähnten Resonanzfrequenz (a und dem Trägerfrequenzwert f, im Frequenzspektrum der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen hervor. Somit erfolgt die gewünschte Änderung der Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen im Eingangsresonanzsystem 12a des Umsetzers IZ Dabei ist die Modulationsfrequenz dieser Energie ein Vielfaches der Trägerfrequenz der elektromagnetischen Hilfsschwingungen, die dem Hilfseingang B dieses Umsetzers 12 (Fig.22) zugeführt werden. Die räumliche Detektion erfolgt im Umsetzer 12 (Fig.22) mit Hilfe des unmittelbar in der Nähe des Fen .!-Halbleiterbauelements liegenden Koaxialleistungsabschnitts, auf dessen Basis das Ausgangsresonanzsystem 12i> (Fi g. 7) ausgeführt ist. Diese räumliche Detektion vollzieht sich wie folgt. Nach erfolgter gemeinsamer Beeinflussung des Ferrits (F i g. 22) durch die umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen und durch elektromagnetische Hilfsschwingungen entsteht eine periodische zeitliche Änderung des Präzessionswinkels θ (Fig.8) und als Folge davon eine periodische zeitliche Änderung der Projektion Mz des Magnetisierungsvektors JH vom ferrit auf die Richtung der Achse Z Die nachfolgende Herauslösung der durch diese Änderung der Größe M, erzeugten elektromagnetischen Schwingungen bewirkt der auf der Basis eines kurzgeschlossenen Abschnitts der erwähnten Koaxialleitung 26 ausgeführte Koaxialresonator 26a (Fig.22). In der Koaxialleitung werden elektromagnetische Schwingungen erregt. Die Abtrennung der durch die Änderung der Größe M/ erzeugten elektromagnetischen Schwingungen stellt im vorliegenden konkreten Ausführungsbeispie!.des Umsetzers (F i g. 22) im Grunde genommen die räumliche Detektion dar. Wegen des resonanzähnlichen Verlaufs des Wirkanteils Ra (F i g. 3) der Impedanz Za an der Seite des Eingangs A{F\g. 22) des Umsetzers 12 werden im Koaxialresonator 26a elektromagnetische Schwingungen erregt, deren Trägerfrequenzen durch den Ausdruck f_m — mfgc bestimmt werden, in dem die Multiplizität m = 2, 4, 6 usw. und f_gc ein konstanter Trägerfrequenzwert der elektromagnetischen Hilfsschwingungen ist, die dem Hilfseingang B (F i g. 23) des Umsetzers (F i g. 22) zugeführt werden.
Wenn die Resonanzfrequenz fp (Fig.6) des zum Ausgangsresonanzsystem Ub (Fig.7) gehörenden Koaxialresonators 26 (F i g. 22) gleich 2fc. ist, löst dieser Resonator alle Frequenzspektrumsabschnitte von umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen mit Zwischenfrequenzträgern 2/J_n 4/j>« 6fga &fgc usw. heraus. Dies ist dadurch bedingt, daß der Koaxialresonator 26 (F i g. 22) bei seiner Resonanzabstimmung auf die 2f_gc gleiche Frequenz von elektromagnetischen Schwingungen automatisch und gleichzeitig in Resonanz mit

ίο elektromagnetischen Schwingungen gebracL-: wird, deren Frequenzen 44« 6f_ga 8/^. usw. betragen. Wenn der Koaxialresonator 26 (Fig.26) auf die Resonanzfrequenz fo (F i g. 6) von 4f_sc abgestimmt ist, löst dieser Resonator Frequenzspektrumsabschnitte von umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen mit Zwischenfrequenzträgern von 8/^₀ \2fga 16/^ usw. heraus. Die Frequenzbandbreite Δ F_D (F i g. 6) des Koaxialresonators 26 (F i g. 22) wird gleich der Frequenzspektrumbreite (s. zum Beispiel Fig. 12) der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen gemacht. Die umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen werden aus dem Koaxialresonator 26 (Fig.22) mit Hilfe der Leiterwindung 25 und des Koaxialausgangs 24 ausgekoppelt. Wenn erforderlich, läßt man diese Schwingungen weiterhin durch das zusätzliche Filter 18 durch, das die elektromagnetischen Schwingungen zusätzlich unterdrückt, deren Frequenz gleich der Trägerfrequenz f_gc von elektromagnetischen Hilfsschwingunj-cn ist.
Zu bemerken ist, daß die Abstimmung des Koaxialresonators 26 auf den Zwischenfrequenzträger f,_m = mf_gc bei möglichst großer Multiplizität m, oder anders gesagt, die Abstimmung des Ausgangsresonanzsystems 12Z»(Fig. 7) mit möglichst großem Unterschied seiner Resonanzfrequenz fo (F i g. 6) von der Trägerfrequenz

}5 f_gc der elektromagnetischen Hilfsschwingungen den direkten Durchgang dieser elektromagnetischen Hilfsschwingungen durch das Ausgangsresonanzsystem \2b (Fig. 7) reduziert. Dies gibt die Möglichkeit, weniger strenge Forderungen an elektromagnetische Parameter des zusätzlichen Filters 18 (F ig..^?) zu stellen oder dieses Filter überhaupt wegzulassen. Den erwähnten direkten Durchgang kann man in wesentlich größerem Maße unterdrücken, wenn man außer der Vergrößerung des Unterschiedes der Größe f_a von f_gc\m Umsetzer 12 (Fig. 22) nicht den Koaxialresonator, sondern einen Hohlleiter-Raumresonator verwendet. Im letzteren Fall kann der Hohlraumresonator auf der Basis eines Hohlleiters ausgeführt werden, dessen Abmessungen außerhalb der Grenzmaße für elektromagnetische

so Hilfsschwingungen mit der Trägerfrequenz f_gc liegen (siehe die erwähnte Literatur).

Somit bewirkt der Umsetzer 12 (Fig. 22) die Umsetzung, genauer gesagt, den Ersatz der Trägerfrequenz fs (Fig. 18) des Frequenzspektrums der dem Eingang A dieses Umsetzers zugeführten umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen durch den Zwischenfrequenzträger f,_m der in diesem konkreten Ausführungsbeispiel ein Vielfaches der Trägerfrequenz fgc der elektromagnetischen Hilfsschwingungen ist.

Wir betrachten nun Ausführungsbeispiele von Umsetzern 12 (Fig. 7), die durch größere Werte des Umsetzungsverhältnisses gegenüber den beschriebenen Umsetzern gekennzeichnet sind. Eine Ausführungsvariante des Umsetzers ist in Fig.24 angeführt. Ebenso

t>^r) wie die vorher beschriebenen Ausführungsvarianten enthält dieser Umsetzer ein Eingangsresonanzsystem 12a (Fig. 7, 24) mit dem Eingang A, auf den die umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen

mit der Trägerfrequenz f_s gegeben werden, und mit dem Hllfsejngang B, dem die elektromagnetischen Hilfsschwingungen mit der Trägerfrequenz f_gl- zugeführt werden; ein Ausgangsresonanzsystem 126 mit dem Ausgang D. von dem die umgesetzten elektromagnet!- sehen Schwingungen mit dem Zwischenfrequenzträger fi„, abgenommen werden, der ein Vielfaches (im Einzelfall auch gleich) der Frequenz der elektromagnetischen Hilfsschwingungen f_gc ist, sowie ein System zur räumlichen Detektion, welches das Eingangsresonanzsystem 12a und das Ausgangsresonanzsystem 12i> des Umsetzers 12 miteinander verbindet Das Eingangsresonanzsystem 12a und das System 12c zur räumlichen Detektion sind auf der Basis eines gemeinsamen Metallhohlleiters 27 z. B. mit rechecktigem Querschnitt ausgeführt Der Hohlleiter 27 wird durch die erste Trennwand 28 und die zweite Trennwand 29 in Eingangsteil, Resonator 30 und Ausgangsteil eingeteilt. Die Trennwände 28 und 29 stellen Metallblenden mit je einem Koppelloch dar. Die Trennwände 28 und 29 stehen in Querschnitten des Hohlleiters 27. Die zweite Trennwand 29 kann auch einen dielektrischen Einsatz darstellen, der ebenfalls im Querschnitt des Uohlleiters 27 angeordnet wird und im Ausbreitungsweg der elektromagnetischen Schwingungen im Hohlleiter 27 als Filter wirkt Der Abschnitt des Hohlleiters 27 (Fig.24) von seinem Eingang, der als Eingang A des ganzen Umsetzers 12 dient, bis zur ersten Trennwand 28 stellt den Eingangsteil des Hohlleiters 27 dar. Im Koppelloch der ersten Trennwand 28 wird eine aus dielektrischem Stoff gefertigte Scheibe 23 befestigt, in der das Halbleiterbauelement lla angeordnet wird. Dieses Halbleiterbauelement Ha stellt eine aus einkristallinem oder polykristallinem Ferrit hergestellte Kugel dar und wird bei ferromagnetischer Resonanz betrieben. Die Ferritkugel wird in der Scheibe 23 ebenso wie bei dem in Fi g. 22 gezeigten Umsetzer 12 befestigt. Die Ferritkugel (F i g. 24) befindet sich in einem magnetischen Gleichfeld mit der Feldstärke H_Aa das durch das Mittel 19 erzeugt wird. Dieses Mittel 19 ist außerhalb d"s Hohlleiters 27 angeordnet und stellt einen Permanentmagnet und/oder einen Elektromagnet dar. Um die Ferritkugel herum sind Leiterwindungen 20a angeordnet, die zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes Λ,-der elektromagnetischen Hilfsschwingungen mit der Trägerfrequenz f_gc längs der Achse Z bestimmt sand. Die Anschlüsse der Ldterwindungen 20a sind durch die Schmalseite des rechteckigen Metallhohlleiters 27 durchgelassen und mit der Induktivitätsspule L\ sowie mit dem Kondensator Q in Reihe geschaltet, die außerhalb des Hohlleiters 27 liegen. Die Windungen 20a, die Induktivitätsspule L\ und der Kondensator Ci bilden den Eingangsresor.anzkreis 16. Die Anschlüsse des Kondensators Ci, einer von denen mit den Wänden des Hohlleiters 27 verbunden ist, dienen als Hilfseingang B (F ig. 24) des Umsetzers 12 (F ig. 2, 7, 18, 24). Die Wände des Hohlleiters 27 sind geerdet. Zwischen der ersten Trennwand 28 und der zweiten Trennwand 29 des Resonators 30, dessen Eigenresonanzfrequenz durch die Frequenz der anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen bestimmt wird, befindet sich ein anderes Halbleiterbauelement Hb, das eine Varaktordiode darstellt. Die Varaktordiode wird im Hohlleiter 27 so angeordnet, daß die Impedanz in dem zwischen der Varaktordiode und der Trennwand 28 liegenden Querschnitt BB dieses Hohlleiters 27 bei ihrer Bestimmung in Ricntung der Varaktordiode in möglichst großem Bereich der Trägerfrequenzen Λ der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen gleich dem eigenen Wellenwiderstand des Hohlleiters 27, Mit anderen Worten, es muß die Varaktordiode mit Berücksichtigung des Einflusses der zweiten Trennwand 29 an den leeren Hohlleiter 27 angepaßt werden. Einer der zwei Varaktordiodenanschlüsse ist an die Masse des Hohlleiters 27 angeschlossen, und der zweite Anschluß ist durch die Breitseite des Hohlleiters 27 mit einem außerhalb des Hohlleiters 27 liegenden Kid-Glied und über einen Regelwiederstand Ri mit einer Spannungsquelle E_A zur Erzeugung des elektrischen Gleichfeldes verbunden. Die zweite Klemme der Spannungsquelle E_A hat mit der Masse des Hohlleiters 27 Verbindung. Das erwähnte /?id-Glied besteht aus einem Widerstand R\ und einem Kondensator Cj. Ein Anschluß des Widerstandes /?i und ein Anschluß des Kondensators Ci sind miteinander verbunden und an den erwähnten zweiten Anschluß der Varaktordiode angeschlossen. Der zweite Anschluß des Widerstandes R] und der zweite Anschluß des Kondensators C₃ sind miteinander verbunden und an die Masse des Hohlleiters 27 angeschlossen. Die Eigenresonanzfi equenz des Resonators 30 hängt in dem konkreten Hohlleiter 27 hauptsächlich von der Entfernung zwischen der ersten Trennwand 28 und der zweiten Trennwand 29 sowie von der Impedanz der Varaktordiode ab. Diese Eigenresonanzfrequenz des Resonators 30 muß außerhalb des Arbeitsbereiches von Trägerfrequenzen /, der dem Eingang A des Hohlleiters 27 zugeführten umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen liegen. Für die Änderung der Eigenresonanzfrequenz des Resonators 30 können bekannte Abstimmelemente, z. B. ein kapazitiver Stift oder mehrere kapazitive Stifte, benutzt werden. In dem zwischen der Trennwand 29 und dem Kurzschlußschieber 34 liegenden Ausgangsteil des Hohlleiters 27 befindet sich ein zusätzliches Halbleiterbauelement Hc, das einen Kristalldetektor darstellt. Ein Anschluß des Kristalldetektors ist mit der Masse des Hohlleiters 27 verbunden. Der andere Anschluß des Kristalldetektors ist durch die Breitseite des Hohlleiters 27 herausgeführt und mit dem anderen außerhalb des Hohlleiters 27 liegenden ^Cs-Glied sowie über einen Regelwiderstand Rs mit einer anderen Spannungsquelle Ec zur Erzeugung eines elektrischen Gleichfeldes verbunden. Der zweite Anschluß der Spannungsquelle E_c ist mit der Masse des Hohlleiters 27 verbunden. Das erwähnte andere ftCj-Glied besteht aus einem Widerstand Ra und einem Kondensator Cs. Ein Anschluß des Widerstandes Ra und ein Anschluß des Kondensators C5 sind miteinander verbunden und an den zweiten Anschluß des Kristalldetektors geschaltet. Der zweite Anschluß des Widerstandes Ra und der zweite Anschluß des Kondensators Cs sind auch miteinander verbunden und an die Masse des Hohlleiters 27 angeschlossen. An den Ausgangsteil des Hohlleiters 27 ist ein Richtkoppler 33 derart angeschlossen, daß die diesen Richtkoppler passierende elektromagnetische Energie, die vom Generator 32 des Systems zur räumlichen Detektion erzeugt wird, zur Trennwand 29 genchtet wird. Bei der Abs'.immung des vom Ausgangsteil des Hohlleiters 27 durch die Trennwand 29 getrennten Resonators 30 sind zwei Verfahren möglich. Bei einem dieser Verfahren wird die Eigenresonanzfrequenz des Resonators 30 genau gleich dem Trägerfrequenzwert der anderen elektromagnetischen Hilfsschwing ;ngen gemacht, die vom Generator 32 des Systems zur räumlichen Detektion erzeugt werden. Beim zweiten Verfahren wird die Eigenreso-

nanzfrequenz des Resonators 30 mil einer Abweichung von diesem Trägerfrequenzwert der anderen elektromagnetischen HilfsSchwingungen eingestellt. Dabei muß aber die Trägerfrequenz der anderen elektromagnetischen HilfsSchwingungen in den Grenzen der Resonanzkurve des Wirkanteils der sich von der Seite der Trennwand 29 ergebenden Impedanz des Resonators 30 bleiben. Die Impedanz des Hohlleiterabschnitts 27, der den Kristalldetektor und den Kurzschlußschieber 34 enthält, weist bei der Frequenz der anderen vom Generator 32 erzeugten elektromagnetischen Hilfsschwingungen nur eine Wirkkomponente auf, deren Wert dem Wellenwiderstand des leeren Hohlleiters 27 entspricht.

Das Ausgangsresonanzsystem 12i> dieser Ausführungsvariante des Gleichrichters stellt einen Schwingkreis L)G, dar. Die Anschlüsse der Elemente dieses Schwingkreises, der induktivitätsspule Li und des ivOnucfiSiitCrs i_h> 5ifiu rniiCinanuCr ümvj mmi uCITi /VA'CltC" Anschluß des erwähnten Kondensators Cj verbunden. Die zweiten Anschlüsse der Induktivitätsspule L, und des Kondensators G sind ebenfalls miteinander verbunden und liegen an Masse des Hohlleiters 27. Somit ist der Schwingkreis LiG des Ausgangsresonanzsystems 12 über den Kondensator G mit dem Kristalldetektor verbunden. In einigen Fällen kann dieser Schwingkreis LiCh unmittelbar an den Kristalldetektor angeschlossen werden.

Das Ausgangsresonanzsystem 126 hat eine fest eingestellte Eigenresonanzfrequenz, die der Zwischenfrequenz („,. der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen entspricht. Ihrerseits ist dieser Zwischcnfrequenzträger („„ ein Vielfaches der Trägerfrequenz /1. der dem Hilfseingang B des Eingangsresonanzsystems 12.7 des Umsetzers zugeführten elektromagnetischen Hilfsschwingungen, d. h., f,„, = m/l·,, wobei die Multiplizität m = 1,2,3.4 usw. ist.

Die Anschlüsse des Kondensators G bilden den Ausgang Ddes ganzen Umsetzers. Von diesem Ausgang D werden die erwähnten umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen mit der Trägerfrequenz f,„, = m/l·, = const abgenommen.

Es soll nun die Arbeit des Umsetzers 12 im konkreten Ausführungsbeispiel nach F i g. 24, d. h.. der folgerichtige Durchgang der elektromagnetischen Schwingungen durch diesen Umsetzer näher betrachtet werden, falls sie für die Umsetzung eines zeitlich konstanten Trägerfrequenzwertes A, = f_K — const im Frequenzspektrum von amplitudenmodulierten elektromagnetischen Schwingungen benutzt wird. Die umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen werden dem Eingang A des Hohlleiters 27 zugeführt und gelangen durch diesen Hohlleiter zum Ferrit (Ha). Unter dem Einfluß der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen entsteht im Ferrit (Ha) die in der erwähnten Literatur beschriebene ferromagnetische Resonanz, die durch Präzessionsbewegung des Magnetisierungsvektors M (F i g. 8) um die Richtung des längs der Achse Z wirkenden magnetischen Gleichfeldes mit der Feldstärke Ηλο gekennzeichnet wird. Die Frequenz dieser Präzessionsbewegung wird durch den Trägerfrequenzwert Ζ"«· der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen bestimmt, und der stationäre Wert des Präzessionswinkels θ ist bei bestimmter Feldstärke Hao des äußeren magnetischen Gleichfeldes Hao und bei bestimmtem Wert von f_x durch die Leistung dieser umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen gegeben. Die Abstimmresonanzfrequenz f_A (F i g. 3) der Impedanz Z.\ an der Seite des Eingangs A des Umsetzers 12 (F i g. 24) hängt auch von der erwähnter Feldstärke //.,« (F i g. 8. 24) ab. Wenn die Bedingung erfüllt ist, daß diese Feldstärke Ηλο der bereits erwähnten Beziehung

2.T ,

in entspricht, erhält man die Gleichheit der Abstimmresonanzfrequenz f\ (Fig. 3) der sich an der Seite des Eingangs A des Umsetzers ergebenden Impedanz Z\ und des Trägerfrequenzwertcs Λ, im Frcquen/spcktrum der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingun-

I'. gen. d. h. die Gleichheit

2.1

¹ '6

sionswinkel θ (Fig. 8) seinen Maximalwert, der durch die Leistungsgröße der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen gegeben ist. Der Wert des Präzessionswinkels θ und die Magnetisicrungsgröße /Vj bestimmen gemeinsam die Größe der in der betreffenden Präzessionsbewegung des Magnetisierungsvektors M gespeicherten Energie. Diese Energie der Präzessionsbewegung des Magnetisierungsvektors Mstellt bei stations'.im Zustand der ferromagnetischen Resonanz die Größe der im Eingangsresonanzsystem 12a des Umsetzers gespeicherten Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen dar. Infolge der eigenen Amplitudenmodulation der zu transponierenden elektromagnetischen Schwingungen wird das Änderungsgesetz des Prä/essionswinkels θ (Fig. 8] durch das Gesetz der zeitlichen Änderung der magnetischen Komponente im Feld der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen sowie durch Relaxationszeit des genannten Magentisierungsvektors /Vi bestimmt (vgl. die erwähnte Literatur)

Dem Hilfseingang B des Umsetzers sollen nun elektromagnetische Hilfsschwingungen mit einem konstanten Trägerfrequenzwert f_fi- zugeführt werden Wenn im Umsetzer Ferrit vom Typ des Kalzium-Wis-'mut-Vanadium-Granats oder des Eisen-Yttrium-Granats verwendet wird, kann die Trägerfrequenz f_fl der elektromagnetischen Hilfsschwingungen Werte von Bruchteilen eines Hertz bis zu einigen Megahertz annehmen. In diesen Grenzen wird der Trägerfrequenzwert f_fC mit der Bedingung bestimmt, daß er wenigstens fünf- bis zehnmal höher als die maximale in Rechnung gezogene Amplitudenmodulationsfrequenz der . ,nzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen liegt. Der Eingangsresonanzkreis 16 des zum Umsetzer 12 gehörenden Resonanzsystems 12a wird durch Ände rung des Induktivitätswertes bei der Spule L\ und der Kapazität des Kondensators Q auf einen konstanter Resonanzfrequenzwert abgestimmt, der dem Trägerfre quenzwert fgc der elektromagnetischen Hilfsschwingungen entspricht Dabei muß die Änderungsamplitude Λ« der Feldstärke des durch die Leiterwindungen 20a de: Eingangsresonanzkreises 16 längs der Achse Z erzeug ten Magnetfeldes einige Oersted betragen. Genauei wird diese Amplitude h_z„ bei der Abstimmung de; ganzen Umsetzers eingestellt Dabei ist dieser Amplitu denwert optimal eingestellt, wenn sich bei den durch di« Präzessionsbewegung des Magnetisierungsvektors fr weitergestrahlten elektromagnetischen Schwingunger der maximale Modulationsgrad ergibt (die Modulations

frequenz ist hierbei ein Vielfaches der Trägerfrequenz fp- der elektromagnetischen HilfsSchwingungen). Diese Weilergabe der Strahlung erfolgt in Richtung des anderen, als Vaiaktordiode realisierten Halbleiterbauelements Hb, das zum Eingat gsresonanzsystcm 12,? des Umsetzers 12 gehört. Das dutch die Leiterwindungen 20a längs der Achse Z erzeugte magnetische Wechselfeld r* it der Feldstärke h, = h,„ sin (2nf_fct)wd mit der Feldstärkeamplitude h,„ addiert sich zu dem längs derselben Achse Z gerichteten magnetischen Gleichfeld mit der Feldstärke Ηλο und bildet somit ein Gesamtmagnetfeld mit der Feldstärke H/ = Hm> + h/. Die periodische zeitliche Änderung der Feldstärke H/ des Gesamtrnagnetfeldes führt zur periodischen zeitlichen Änderung der Abstimmresonanzfrequenz f\ (Fig. 5a) der Impedanz Z.\ an der Seite des Eingangs A (F i g. 24) des Umsetzers 12. Dabei ergibt sich folgender Zusammenhang zwischen den erwähnten Größen:

2,

/i_r„sin

In der Beschreibung der Umsetzung wurde für die Abstimmresonanzfrequenz A(Fi g. 5a)der Ausdruck

JaU) = f_A0 + l/.<_m„ sin (2.-7/_icf)

ang führt, in dem f.\o den Mittelwert der zeitlich veränderlichen Abstimmresonanzfrequenz ί_Λ (Fig. 3) der Impedanz Ζ_Λ des Umsetzers 12 (Fig. 2, 7, 18) und ΔΪλμ, (Fig. 5a) die Maximalamplitude der zeitlichen Änderung dieser Abstimmresonanzfrequenz f.\ (Fi g. 3) bedeuten. Aus den zwei letzteren Beziehungen folgt für das vorliegende konkrete Ausführungsbeispiel des Umsetzers nach F i g. 24:

J Ao —

2."7

wobei Hao die Feldstärke des magnetischen Gleichfeldes längs der Achse Z und h_m die Feldstärkeamplitude des durch die Leiterwindungen 20a erzeugten magnetischen Wechselfeldes bezeichnen. Die periodische Änderung der Abstimmresonanzfrequenz Fa (Fig. 5a) der sich an der Seite des Eingangs A des Umsetzers nach Fig.24 ergebenden Impedanz Za führt zur periodischen zeitlichen Änderung der Differenz AFa_s (F i g. 4) zwischen der erwähnten Resonanzfrequenz Fa und dem Trägerfrequenzwert f_s im Frequenzspektrum der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingun-,gen. Im Ergebnis erfolgt die erforderliche Hilfsmodulation der gespeicherten Energiegröße der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen im Ferrit Ha (F i g. 24) und folglich im Eingangsresonanzsystem 12a des Umsetzers 12. Dabei ist die Frequenz dieser Hilfsmodulation der gespeicherten Energie ein Vielfaches der Trägerfrequenz fgc der dem Hilfseingang B dieses Umsetzers zugeführten elektromagnetischen Hilfsschwingungen. Die durch die Präzessionsbewegung des Magnetisierungsvektoi's M weitergegebenen elektromagnetischen Schwingungen gelangen zum anderen Halbleiterbauelement Hb. das eine Varaktordiode darstellt. Die Varaktordiode und das an sie angeschlossene R\Ct-

"j Glied erfüllen drei Aufgaben. Erstens demoduliert diese Varaktordiode gemeinsam mit dem angeschlossenen /?iCi-Glied dir dieser Varaktordiode zugeführten elektromagnetischen Schwingungen, deren Trägerfrequenz gleich der Trägerfrequenz ;'«■ der umzusetzenden

ίο elektromagnetischen Schwingungen ist und die eine Hilfs-Amplitudenmodulation mit einer Frequenz aufweisen, die ein Vielfaches der Trägerfrequenz F₁.,- der elektromagnetischen Hilfsschwingungen ist. Zweitens drückt die Spannungszu- oder -abnähme am R]C_s-G\\ed

Γι die ihr eingeprägte Information von der zeitlichen Abhängigkeit der in der_ Präzessionsbewegung des Magnetisierungsvektors M vom Ferrit gespeicherten Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen am Dip dritte Aufgabe, welche die

.'ι' Varaktordiode gemeinsam mit dem an sie angeschlossenen R\ Cj-Glied löst, ist die Änderung des Wirk- und des Blindanteils der Impedanz des Resonators 30 durch Ab- oder Zunahme der Varaktordiodenkapazität in Abhängigkeit von der erwähnten Spannungszunahme am

2'> Rid-Glied. Diese Spannungszunahme am R\CyG\\ea und als Folge davon die erwähnten Änderungen des Wirk- und des Blindanteils der Impedanz des Resonators 30 weisen eine Hilfsmodulation ihrer Größen mit einer Frequenz auf, die ein Vielfaches der Trägerfrequenz F_f,- der dem Hilfseingang B des Umsetzers zugeführten elektromagnetischen Hilfsschwingungen ist.

Zur Vereinfachung der weiteren Ausführungen nehmen wir an. daß die umzusetzenden elektromagneti-

i'i sehen Schwingungen dem Eingang A des Umsetzers nicht zugeleitet werden und deswegen in den Resonator 30 nicht weitergestrahlt werden. Infolgedessen treten in diesen Resonator 30 durch das in der Trennwand 29 vorgesehene Koppelloch nur andere elektromagnetisehe Hilfsschwingungen ein, die vom Generator 32 des Systems zur räumlichen Detektion erzeugt werden. Dit Trägerfrequenz dieser anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen wird z. B. entsprechend dem ersten erwähnten Verfahren zur Abstimmung des Resonators

4^-> 30 gleich der Eigenresonanzfrequenz dieses Resonators gewählt. Wenn erforderlich, kann die Nachstimmung der Resonanzfrequenz des Resonators 30 auf genauen Wert der Trägerfrequenz anderer elektromagnetischer Hilfsschwingungen mit wenigstens einem kapazitiven

so Stift 31 erfolgen, der in den Resonator 30 durch seine Breitseite eingeführt wird. Diese Nachstimmung kann z. B. im Zusammenhang damit notwendig werden, daß die Impedanz der Varaktordiode von der Leistung der dieser Diode zugeführten elektromagnetischen Schwin gungen abhängig ist Deswegen entspricht einer bestimmten Leistung der anderen, vom Generator 32 des Systems zur räumlichen Detektion erzeugten Hilfsschwingungen eine bestimmte Verstimmung der Eigenresonanzfrequenz des Resonators 30 von ihrem Wert bei unendlich kleinen Leistungspegeln dieser anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen. Gerade diese Verstimmung kann durch Einführung des erwähnten kapazitiven Stiftes 31 oder mehrerer solcher Stifte in den Resonator 30 kompensiert werden. Diese Verstimmung kann auch durch Kompensation der Spannung an dem mit der Varaktordiode verbundenen ÄiC₃-Glied ausgeglichen werden. Wir betrachten diesen Kompensationsverfahren näher.

80S 631/145

Da die anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen, die dem Resonator 30 durch das Kuppelloch in der Trennwand 29 zugeführt werden, unvermeidlich von der Varaktordiode demoduliert werden, entsteht am erwähnten /?iCj-Glied eine elektrische Spannung. Unter dem Einfluß dieser Spannung ändert sich die Kapazität der Varaktordiode, und dies führt zur erwähnten Änderung der Impedanz des Resonators 30, genauer gesagt, zur Änderung des Wirkanteils und zum Entstehen des Blindanteils der Resonatorimpedanz. Mit ι Hilfe der zur Erzeugung des elektrischen Feldes dienenden Spannungsquelle Ea und eines Regelwiderstandes /?> kann man die erwähnte Impedanzänderung beim Resonator 30 an der Seite der Trennwand 29 kompensieren. Nach dieser Kompensation ist der ι Resonator 30 wieder auf eine Eigenresonanzfrequenz abgestimmt, die der unendlich kleinen Leistung der anderen elektromagnetischen HilfsSchwingungen entspricht und der Trägerfrequenz dieser anderen vom G c η erster 32 des Systems 12c zur räumlichen Detektion > erzeugten elektromagnetischen HilfsSchwingungen gleich ist. Im Ergebnis bleibt von der Impedanz des Resonators 30 an der Seite der Trennwand 29 bei der Frequenz, die der Trägerfrequenz der anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen gleich ist, und bei der : Betriebsleistung dieser Schwingungen nur der Wirkanteil. Die Spannungsquelle E,\ kann im allgemeinen für die Wahl der Betriebsart, d. h. des Arbeitspunktes der Varaktordiode, benutzt werden.

Beim Fehlen von elektromagnetischen Hilfsschwin- i gungen am Hilfseingang B des Umsetzers sollen nun dem Eingang A dieser Einrichtung die umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen zugeführt werden. Durch Änderung der Feldstärke H.\a des magnetischen Gleichfeldes H,\o soll nun die Abstimmresonanzfre- ι quenz /, (F i g. 3) der sich an der Seite des Eingangs A des Umsetzers (Fig. 24) ergebenden Impedanz Z₁ gleich der Trägerfrequenz 4- der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen eingestellt werden. Dann ergibt sich an dem mit der Varaktordiode verbundenen /?iCj-Glied eine Spannungszunahme, deren Größe durch die Leistung der vom Ferrit weitergestrahlten elektromagentischen Schwingungen bestimmt wird. Bei monochromatischen umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen hat diese Spannungszunahme am R\ Cj-Glied einen zeitlich konstanten Wert. Im Falle von impulsartigen umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen wird diese Spannungszunahme am /?iG-Glied dementsprechend impulsförmig sein. Unter dem Einfluß dieser infolge der Anlegung der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen an den Eingang A des Umsetzers entstehenden Spannungszunahme am /?iCYGIied kommt eine Änderung der Varaktordiodenkapazität zustande und als Folge davon ergibt sich eine Änderung des Blind- und des Wirkanteils der Impedanz an der Seite der Trennwand 29 des Resonators 30 für die anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen. die diesem Resonator 30 zugeführt werden. Diese Änderung des Wirk- und des Blindanteils der Resonatorimpedanz bewirkt eine Änderung des Reflexionsfaktors (nach Betrag und Phase) für die anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen bei ihrer Reflexion an der Trennwand 29. Wenn beispielsweise dem Eingang A des Umsetzers ein Signal mit der Leistung P₅ und mit einer der Trägerfrequenz f_x der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen identisch gleichen Trägerfrequenz zugeführt wird, entspricht der Betragsänderung beim genannten Reflexionsfaktor ein Leistungssprung AP, bei den an der Trennwand 29 reflektierten anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen, die vom Generator 32 des Systems zur räumlichen Detektion erzeugt werden. Das Verhältnis der Größe AP, zu P, kann größer als Eins sein und somit als Leistungsverstärkung des Signals bezeichnet werden. Die der Trennwand 29 zugeführte elektromagnetische Energie der anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen gelangt zum Ausgangsteil des Hohlleiters 27 über den Richtkoppler 33 (Fig. 24). Der an der Trennwand 29 reflektierte Teil der elektromagnetischen Energie der anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen wird zum zusätzlichen Halbleiterbauelement Hc geleitet, das einen Kristalldetektor darstellt. Der Kurzschlußschieber 34 des Hohlleiters 27 wird in eine Lage eingestellt, bei der die Impedanz des den Kristalldetektor und diesen Kurzschlußschieber 34 einschließenden Abschnitts des Ausgangsteils vom Hohlleiter 27 bei der Frequenz Ηργ anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen nur einen Wirkanteil aufweist, dessen Größe dem Wellenwiderstand des leeren Hohlleiters 27 entspricht. Die von dem Kristalldetektor demodulierten anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen er-

:> zeugen eine Spannung an einem anderen foCVGIied. chis an diesen Kristalldetektor angeschlossen ist. Dem erwähnten Leistungssprung ΔΡ_Γ bei den von der Trennwand 29 reflektierten anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen entspricht ein bestimmter Spannungssprung am anderen RiG-Glied. Beim Fehlen der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen am Eingang A des Umsetzers 12, d.h.. beim Ausbleiben des erwähnten Leistungssprungs AP_r. erscheint am anderen foG-Glied eine Gleichspannung.

r> die infolge der Detektion der anderen an der Trennwand reflektierten elektromagnetischen Hilfsschwingungen durch den Kristalldetektor entsteht. Diese am anderen RiG-Glied wirksame Gleichspannung kann teilweise oder vollständig mit Hilfe der

41) anderen Spannungsquelle E_c zur Erzeugung des elektrischen Gleichfeldes durch Einstellung des erforderlichen Widerstandswertes am Regelwiderstand Pi kompensiert werden. Nach Anlegung von z. B. monochromatischen umzusetzenden elektromagnetischen Schwingun-

■n gen an den Eingang A des Umsetzers entsteht der erwähnte Leistungssprung AP_rder an der Trennwand 29 reflektierten anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen. und als Folge davon ergibt sich am anderen /?₄G-Glied der entsprechende Spannungssprung. Die

■ίο Größe dieses Spannungssprungs wird ebenfalls durch die Leistung P, der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen bestimmt. Wenn dem Hilfseingang B des Umsetzers elektromagnetische Hilfsschwingungen zugeführt werden, wird der erwähnte Spannungssprung am anderen foG-Glied moduliert, wobei die Modulationsfrequenz ein Vielfaches der Trägerfrequenz Fgc der elektromagnetischen Hilfsschwingungen ist. Dadurch wird die Erregung des i^G-Kreises des Ausgangsresonanzsystems \2b des Umsetzers Ober den Kondensator G mit einer Frequenz möglich, die ein Vielfaches der Trägerfrequenz fgc der elektromagnetischen Hilfsschwingungen ist Von diesem Z/jCe-Kreis wird die Spannung dem Ausgang D des Umsetzers zugeführt.

Wenn an den Eingang A des Umsetzers keine zur Umsetzung bestimmten elektromagnetischen Schwingungen angelegt werden, fehlen also am Ausgang D dieses Umsetzers die umgesetzten elektromagtischen

Schwingungen, unabhängig davon, ob am Hilfseingang B dieses Umsetzers elektromagnetische Hilfsschwingungen liegen oder fehlen. Bei Anlegung der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen an den Eingang A des Umsetzers 12 und beim Vorhandensein von elektromagnetischen Hilfsschwingungen ar¹ Hilfseingang 0 dieser Einrichtung entstehen am Ausgang D des Umsetzers die umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen mit einer Trägerfrequenz, die ein Vielfaches der Trägerfrequenz /"_f., der elektromagnetischen Hilfsschwingungen ist, und mit einer Amplitude, die durch die Leistung der genannten umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen bestimmt wird.

Als ein weiteres Ausführungsbeispiel des Umsetzers 12 (Fig. 2, 7, 18), in der zur Umsetzung der Trägerfrequenz eines Frequenzspeklrums der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen außer den elektromagnetischen Hilfsschwingungen auch andere elektromagnetische Hilfsschwingungen benutzt werden, soll der in F i ε. 25 schematisch dargestellte Umsetzer betrachtet werden. Ebenso wie die beschriebenen Ausführung?,* ^rianten des Umsetzers 12 enthält diese Einrichtung ein Eingangsresonanzsystem 12a (Fig. 7. 25) mit dem Eingang A, dem die umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen mit der Trägerfrequenz f_s zugeführt werden, und mit dem Hilfseingang B. auf den elektromagnetische Hilfsschwingungen mit der Trägerfrequenz f_fl- gegeben werden; ein Ausgangsresonanzsystem \2b mit einem Ausgang D, von dem die umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen mit einer Zwischenfrequenz /),„ abgenommen werden, die ein Vielfaches (im Einzelfall auch gleich) der Frequenz A₁V der elektromagnetischen Hilfsschwingungen ist; und schließlich ein System 12c zur räumlichen Detektion, welches das Eingangsresonanzsystem 12a und das Ausgangsresonanzsystem 12ö des Umsetzers miteinander verbindet. Das Eingangsresonanzsystem 12a ist auf der Basis eines z. B. rechteckigen Metallhohlleiters 35 (Fig.25) ausgeführt. In diesem Hohlleiter 35 befindet sich eine Trennwand 28. die der Trennwand 28 des in Fig. 24 dargestellten Umsetzers konstruktiv ähnlich ausgeführt ist, d. h„ eine in der Querschnittsebene des Hohlleiters 35 angeordnete Metallblende darstellt. Die Trennwand weist ein Koppelloch auf, in dem eine aus dielektrischem Stoff hergestellte Scheibe 23 befestigt ist. welche das Halbleiterbauelement Ha trägt. Das Halbleiterbauelement Ha stellt eine Kugel aus einkristallinem oder polykristallinem Ferrit dar, der im Zustand der ferromagnetischen Resonanz betrieben wird. Die Ferritkugel wird in der Scheibe 23 ebenso wie im Umsetzer nach F i g. 22 befestigt. Die Ferritkugel befindet sich in einem Gleichfeld, z. B. in einem magnetischen Gleichfeld mit der Feldstärke Η_ΛΟ. Dieses Feld wird mit Hilfe eines außerhalb des Hohlleiters 35 liegenden Mittels 19 (^c i g. 25, 24, 22) erzeugt. Um die Ferritkugel herum sind Leiterwindungen 20a angeordnet, die zur Erzeugung eines längs der Achse Z gerichteten magnetischen Wechselfeldes mit der Feldstärke h_z durch elektromagnetische Hilfsschwingungen mit der Trägerfrequenz /jr bestimmt sind. Die durch die Schmalseite des rechteckigen Metallhohlleiters 35 hindurchgelassenen Anschlüsse der Leiterwindungen 20a sind mit der Spule L\ und mit dem Kondensator G, die außerhalb des Hohlleiters 35 liegen, in Reihe geschaltet Die Windungen 20a, die Induktivitätsspule L\ und der Kondensator Q bilden den Eingangsresonanzkreis 16. Die Anschlüsse des Kondensators Ci, von denen ein Anschluß mit Masse des Hohlleiters 35 verbunden (J. h. geeidet) ist, dienen als Hilfseingang 3 (Fig. 25) des Umsetzers 12 (F i g. 2, 7, 18, 25). Hinter der ersten Trennwand befindet sich im Hohlleiter 35 ein anderes zusätzliches Halbleiterbauelement Hd, das

■"> einen Kristalldetektor darstellt (dazu kann auch ein Kristallinischer verwendet werden). Der Kristalldetcktor wird im Hohlleiter 35 so angeordnet, dat die sich in der Querschnittsebene BB dieses Hohlleiters 35 zwischen dem Kristalldetektor und der Trennwand 28

ίο ergebende Impedanz bei ihrer Bestimmung in Richtung des Kristalldetektors in einem möglichst großen Bereich der Trägerfrequenzen /", der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen dem eigenen Wellenwiderstand des Hohlleiters 35 gleich ist. Mit anderen

ι. Worten, es muß der Kristalldetektor mit Berücksichtigung des Einflusses des Kurzschlußschiebers 36 an den leeren Hohlleiter 35 angepaßt sein. Einer der zwei Kristalldetektoranschlüsse ist an Masse des Hohlleiters 35 und der zweite durch die Breitseite des Hohlleiters 35 hindiirchgelassene Anschluß an ein R<,Ci-G\\zd angeschlossen, das sich außerhalb des Hohlleiters 35 befindet. Ein Anschluß des Widerstandes /?■; und ein Anschluß des Kondensators Q sind miteinander verbunden und an den erwähnten zweiten Anschluß des

.'■-· Kristalldetektors sowie an den Anschluß des Kondensators d angeschlossen. Der zweite Anschluß des Widerstandes /?5 und der zweite Anschluß des Kondensators Ci sind miteinander verbunden und liegen an Masse des Hohlleiters 35.

κι Das System 12c zur räumlichen Detektion (Fig. 25) ist auf der Basis eines Metallhohlleiters 37 z. B. mit rechteckigem Querschnitt aufgebaut. Die Trennwand 29 teilt den Hohlleiter 37 in zwei Teile. Der Teil des Hohlleiters 37, der zwischen der diesen Hohlleiter 37

ii kurzschließenden Metallstirnwand 38 und der Trennwand 29 liegt, stellt den Resonator 30 dar. In diesem Resonator 30 befindet sich ein anderes Halbleiterbauelement Hb, das eine Varaktordiode darstellt. Die Eigenresonanzfrequenz des Resonators 30 hängt in der

4Ii Hauptsache von der Entfernung zwischen der Stirnwand 38 des Resonators 30 t.nd der Trennwand 29, vom Querschnitt des Hohlleiters 37, der den Resonator 30 bildet, sowie von der Impedanz der Varaktordiode ab. Zum Unterschied vom Resonator 30 des in Fig. 24

■Γ) gezeigten Umsetzers kann der Resonator 3v nach F i g. 25 eine Eigenresonanzfrequenz im Betriebsbereich der Trägerfrequenz /", der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen haben, die dem Eingang A des Hohlleiters 35 zugeführt werden. Für die Nachstimmung des Resonators 30 kann man die bekannter. Abstimmelemente, beispielsweise kapazitive Stifte (einen oder mehrere Stifte), benutzen. Die Varaktordiode wird im Resonator 30 (Fig. 25) so angeordnet, daß eine Änderung des Blindanteils in der Impedanz dieser Varaktordiode eine möglichst größere Verschiebung der Eigen resonanzfrequenz des Resonators 30 hervorruft. Ein Anschluß der Varaktordiode wird an Masse des Hohlleiters 37 gelegt und der zweite Anschluß wird durch die Breitwand des Hohlleiters 37 hindurchgelassen und mit einem außerhalb des Hohlleiters 37 liegenden Rtd-G\ied sowie über einen Regelwiderstand Ri mit einer zur Erzeugung des elektrischen Gleichfeldes dienenden Spannungsquelle E\ verbunden. Dieses ßsCg-Glied besteht aus einem Widerstand Re, und einem Kondensator C9. Ein Anschluß des Widerstandes Re und ein Anschluß des Kondensators Ct sind miteinander verbunden und an den erwähnten zweiten Anschluß der Varaktordiode angeschlossen. Der Ver-

bindgngspunkt der Varaktordiodenanscblüsse, der Anschlüsse des ÄeG-Gliedes und des Regeiwiderstandes R₁ ist an den zweiten Anschluß des Kondensators C_H geschaltet. Der zweite Anschluß des Widerstandes Rb und der zweite Anschluß des Kondensators G, sind miteinander verbunden und an Masse des Hohlleiters 37 angeschlossen. Die zweite Klemme der zur Erzeugung eines elektrischen Gleichfeldes dienenden Spannungsquelle Ea ist mit Masse des Hohlleiters 37 verbunden. Zwischen der Trennwand 29 und dem Kurzschlußschieber 34 des Hohlleiters 37 befindet sich ein zusätzliches Halbleiterbauelement Hc, das einen Kristalldetektor darstellt. Ein Anschluß des Kristalldetektors liegt an Masse des Hohlleiters 37, und der andere durch die Breitseite des Hohlleiters 37 hindurchgelassene Anschluß ist mit einem anderen außerhalb des Hohlleiters 37 liegenden i^Cs-Glied sowie Ober den Regelwiderstand Rj mit einer anderen Quelle E_c des elektrischen Gleichfeldes verbunden. Der zweite Anschluß der Spannungsquelle E_c liegt an Masse des Hohlleiters 37. Das erwähnte /oCs-Glied besteht aus einem Widerstand R^ und einem Kondensator C> Ein Anschluß des Widerstandes R* und ein Anschluß des Kondensators d sind miteinander verbunden und an den zweiten Anschluß des Kristalldetektors angeschlossen. Der zweite Anschluß des Widerstandes R* und der zweite Anschluß des Kondensators C, sind ebenfalls miteinander verbunden und an Masse des Hohlleiters 37 geschalteL An den Ausgangsteil des Hohlleiters 37 ist ein Richtkoppler 33 so angeschlossen, daß die durch ihn hindurchströmende elektromagnetische Energie, die vom Generator 32 des Systems 12c zur räumlichen Detektion erzeugt wird, im Hohlleiter 37 zur Trennwand 29 abgelenkt wird. Bei der Abstimmung des Resonators 30 sind zwei Verfahren möglich. Bei einem Verfahren wird die Eigenresonanzfrequenz des Resonators 30 genau gleich der Trägerfrequenz der anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen eingestellt, die vom Generator 32 des Systems 12c zur räumlichen Detektion erzeugt werden. Beim zweiten Verfahren stellt man die Eigenresonanzfrequenz des Resonators 30 mit einer Abweichung von der Trägerfrequenz der anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen ein. Dabei muß aber die Trägerfrequenz der anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen in den Grenzen des Resonanzabschnitts an der Kennlinie des Wirkanteils der sich an der Seite der Trennwand 29 des Resonators 30 ergebenden Impedanz bleiben. Der an den Kristalldetektor und den Kurzschlußschieber 34 enthaltende Abschnitt des Hohlleiters 37 muß bei der Frequenz der anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen, die vom Generator 32 des Systems 12c zur räumlichen Detektion erzeugt werden, nur einen Wirkanteil haben, dessen Größe dem Wellenwiderstand des leeren Hohlleiters 37 entspricht. Die Hohlleiterrohre 35 und 37 sind miteinander verbunden und geerdet.

Das Ausgangsresonanzsystem 126 stellt in der vorliegenden Ausführungsvariante des Umsetzers einen Schwingkreis L)G, dar. Die Anschlüsse der Induktivitätsspule Lj und des Kondensators Q₁, die zu diesem Schwingkreis gehören, sind miteinander verbunden. Ein gemeinsamer Verbindungspunkt ist an den zweiten Anschluß des erwähnten Kondensators Q geschaltet, und der andere Verbindungspunkt liegt an Masse des Hohlleiters 37. Somit weist der Schwingkreis /.jG, des Ausgangsresonanzsystems über den Kondensator G eine Verbindung mit dem Kristalldetektor auf. In einigen Fällen kann dieser Schwingungskreis LsG, unmittelbar an den Kristalldetektor angeschlossen werden.

Die Eigenresonanzfrequenz des Ausgangsresonanzsystems 12ö ist fest eingestellt und entspricht der Zwischenfrequenz f,_m der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen. Seinerseits ist dieser Zwischenfrequenzträger /i„, ein Vielfaches der Trägerfrequenz /j*der dem Hilfseingang B des Eingangsresonanzsystems 12a des Umsetzers zugeführten elektromagnetischen HiIFs-

ίο schwingungen, d. h. f{_m = InFg₀ wobei die Multiplizität m = 1,2,3,4 usw. ist.

Die Anschlüsse des Kondensators Q, bilden den Ausgang D des gesamten Umsetzers. Von diesem Ausgang D werden die erwähnten umgesetzten

lä elektromagnetischen Schwingungen mit der Trägerfrequenz fj_m = mfgc = const abgenommen.

Wir untersuchen nun die Arbeitsweise des Umsetzers in dem beschriebenen konkreten Ausführungsbeispiel nach F i g. 25. Es soll zuerst der folgerichtige Durchgang von elektromagnetischen Schwingungen durch diesen Umsetzer näher betrachtet werden, wenn mit ihrer Hilfe zeitlich konstante Trägerfrequenz /, = F_x = const eines Frequenzspektrums von amplitudenmodulierten elektromagnetischen Schwingungen umgesetzt wird.

Die umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen gelangen zum Eingang A des Hohlleiters 37 dieses Umsetzers und werden durch diesen Hohlleiter dem Ferrit zugeführt. Unter dem Einfluß der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen entsteht im Ferrit

jo der Effekt der ferromagnetischen Resonanz (s. die erwähnte Literatur), die durch Präzessionsbewegung des Magnetisierungsvektors M(F i g. 8) um die Richtung des durch das Mittel 19 erzeugten und längster Achse Z gerichteten magnetischen Gleichfeldes Ηλο (F i g. 25) gekennzeichnet ist Die Frequenz dieser Präzessionsbewegung wird durch den Trägerfrequenzwert F_x der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen bestimmt, und der stationäre Wert des Präzessionswinkels θ hängt bei bestimmten Werten der Feldstärke H_Ao des magnetischen Gleichfeldes und bei einer bestimmten Größe von F_x von der Leistung dieser umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen ab. Die Abstimmresonanzfrequenz F_A (F i g. 3) der sich an der Seite des Eingangs A des Umsetzers 12 (F i g. 25) ergebenden Impedanz Za ist ebenfalls von der erwähnten Feldstärke HAO (F i g. 8, 25) abhängig. Wenn die Bedingung erfüllt ist, daß diese Feldstärke f/^oder erwähnten Beziehung

2.7

fu

entspricht, erhält man die Gleichheit der Abstimmresonanzfrequenz f_A (Fig.3) der Impedanz Za an der Seite des Eingangs A des Umsetzers (F i g. 25) und der Trägerfrequenz F_x im Frequenzspektrum der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen, d. h. die Gleichheit

Jλ ~

Bei Fa = F_K hat der Präzessionswinkel θ (Fig.8) det Maximalwert, der durch die Leistung der umzusetzen den elektromagnetischen Schwingungen bestimmt wird Der Präzessidhswinkel θ und die Magnetisierung K> bestimmen gemeinsam die in der Präzessionsbewegunj des Magnetisierungsvektors M gespeicherte Energie größe. Diese Energie der Präzessionsbewegung de:

Magnetsierungsvektors M ist beim stationären Zustand der ferromagnetischen Resonanz nämlich die im Eingangsresonanzsystem 12a des Umsetzers gespeicherte Energiegröße. Infolge der Amplitudenmodulation der umzusetzenden elektromagnetischen Schwin- gungen wird das Gesetz der zeitlichen Änderung des Präzessionswinkels θ (:^T i g. 8) durch das Änderungsgesetz der Feldstärke der Magnetfeldkomponente bei den umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen sowie durch die Relaxationszeit des erwähnten Magnetisierungsvektors M (siehe die angegebene Literatur) bestimmt

Dem Hilfseingang 3 (Fig.25) des Umsetzers 12 sollen nun elektromagnetische Hilfsschwingungen mit einem konstanten Trägerfrequenzwert fgc zugeführt werden. Wenn im Umsetzer 12 Ferrit vom Typ des Kalzium-Wismut-Vanadium-Granats oder des Eisen-Yttrium-Granats benutzt wird, kann die Trägerfrequenz fgc der elektromagnetischen Hilfsschwingungen Werte von Bruchteilen eines Hertz bis zu einigen Megahertz annehmen, in diesen Grenzen wird der Trägerfrequenzwert fgc der elektromagnetischen Hilfsschwingungen mit Berücksichtigung der Bedingung bestimmt daß er fünf- bis zehnmal höher als die maximale in Rechnung gezogene Amplitudenmodulationsfreqiienz der umzusetzenden amplitudenmodulierten elektromagnetischen Schwingungen liegen muß. Der Eingangsresonanzkreis 16 (F i g. 25) des zum Umsetzer gehörenden Eingangsresonanzsystems 12a wird durch Wahl des Induktivitätswirtes der Spule L\ und der Kapazität des Kondensa- jo tors G auf einen konstanten Resonanzfrequenzwert abgestimmt, der gleich der Trägerfrequenz fgc der elektromagnetischen Hilfsschwingungen ist Die Änderungsamplitude h,o des durch die Leiterwindungen 20a des Eingangsresonanzkreises 16 erzeugten Magnetfeides muß dabei einige Oersted betragen. Ein genauer Amplitudenwert h,_o wird bei der Abstimmung des gesamten Umsetzers eingestellt Die Wahl des Optimalwertes dieser Amplitude erfolgt dabei mit dem Zweck, den maximalen Modulationsgrad bei den durch die Präzessionsbewegung des Magnetisierungsvektors Ä7 weitergestrahlten elektromagnetischen Schwingungen zu erzielen (die Modulationsfrequenz ist hierbei ein Vielfaches der Trägerfrequenz fgc der elektromagnetischen Hilfsschwingungen). Diese Weiterstrahlung er- folgt in Richtung des anderen zusätzlichen, als Kristalldetektor realisierten Halbleiterbauelements Ud, das zum Eingangsresonanzsystem 12a des Umsetzers 12 gehört. Das durch die Leiterwindungen 20a (F i g. 25) längs der Achse Z erzeugte magnetische Wechselfeld mit einer Feldstärke

h, = h_ms\n(2nfgct)

und mit der Feldstärkeamplitude Λ«, addiert sich zu dem längs derselben Achse Z gerichteten magnetischen Gleichfeld mit der Feldstärke H_AO und bildet somit ein Gesamtmagnetfeld mit der Feldstärke H₁ - H_AO + h,. Die periodische zeitliche Änderung der Feldstärke H, des Gesamtmagnetfeldes führt zur periodischen zeitlichen Änderung der Abstimmresonanzfrequenz f_A (F i g. 5a) der Impedanz Z_A an der Seite des Eingangs A des Umsetzers. Dabei ergibt sich folgender Zusammenhang zwischen den erwähnten Größen:

2.7

65 In der Beschreibung des erfindungsgemäßen Umsetzungsverfahrens wurde für die Abstimmresonanzfrequenz f/\ (F i g. 5a) der Ausdruck

Sa (t) = JAO + Af_Ama sin (Inf* t)

angeführt, in dem f_Ao den Mittelwert der zeitlich veränderlichen Abstimmresonanzfrequenz f_A (Fig.3). der Impedanz Ζ_Λ des Umsetzers 12 (Fig.2, 7, 18) und AJa mm (Fig.5a) die Maximalamplitude der zeitlichen Änderung dieser Abstimmresonanzfrequenz f_A (Fig.3) bedeuten. Aus den zwei letzteren Beziehungen folgt für das vorliegende konkrete Ausführungsbeispiel des Umsetzers

ΪΑΟ =

In

AO

2.7

In

wobei Ηλο die Feldstärke des äußeren magnetischen Gleichfeldes längs der Achse Z und h_m die Feldstärkeamplitude des durch die Leiterwindungen 20a erzeugten magnetjschen Wechselfeldes bezeichnen. Die periodische Änderung der Abstimmresonanzfrequenz f_A (F i g. 5a) der sich an der Seite des Eingangs A (F i g. 25) des Umsetzers ergebenden Impedanz Za führt zur periodischen zeitlichen Änderung der Differenz Af_As (F i g. 4) zwischen der erwähnten Resonanzfrequenz f_A und dem Trägerfrequenzwert f, im Frequenzspektrum der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen. Im Ergebnis erfolgt die erforderliche Hilfsmodulation der gespeicherten Energiegröße der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen im Ferrit (F i g. 25) und folglich im Eingangsresonanzsystem 12a des Umsetzers. Dabei ist die Frequenz der Hilfsmodulation dieser gespeicherten Energie ein Vielfaches der Trägerfrequenz fgc der dem Hilfseingang B dieses Umsetzers zugeführten elektromagnetischen Hilfsschwingungen.

Die durch die Präzessionsbewegung des Magnetisierungsvektors Λ7 weitergegebenen elektromagnetischen Schwingungen gelangen zum anderen zusätzlichen Halbleiterbauelement 114 das wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel einen Kristalldetektor darstellt Dieser Kristalldetektor und das an ihn angeschlossene /?₅C7-Glied erfüllen zwei Aufgaben. Erstens demoduliert dieser Kristalldetektor gemeinsam mit dem angeschlossenen /?sG-Glied die diesem Kristalldetektor zugeführten elektromagne'ischen Schwingungen, deren Trägerfrequenz gleich der Tragerfrequenz f_x der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen ist und die eine Hilfs-Amplitudenmodulation mit einer Frequenz aufweisen, die ein Vielfaches der Trägerfrequenz f^ der elektromagnetischen Hilfsschwingungen ist. Zweitens stellt die Größe der erwähnten demodulierten Spannung am /?sG-Glied eine andere elektromagnetische Kenngröße dar, der eine Information über die zeitliche Abhängigkeit der in der Präzessionsbewegung des Magnetisierungsvektors Ä? vom Ferrit gespeicherten Energiegröße der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen eingeprägt ist, und die somit eine Information über die zeitliche Abhängigkeit der im Eingangsresonanzsystem 12a des Umsetzers gespeicherten Energiegröße der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen trägt.

Zur Vereinfachung der weiteren Beschreibung sei wieder angenommen, daß die umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen dem Eingang A des Umsetzers nicht zugeführt werden. Die Trägerfrequenz der erwähnten anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen, die zum Resonator 30 gelangen, wird (z. B. entsprechend dem ersten genannten Verfahren zur Abstimmung des Resonators 30) gleich der Eigenresonanzfrequenz dieses Resonators gewählt Wenn erforderlich, kann die Nachstimmung der Resonanzfrequenz des Resonators 30 auf genauen Wert der Trägerfrequenz anderer elektromagnetischer Hilfsschwingungen mit einem kapazitiven Stift 31 erfolgen, der in den Resonator 30 durch seine Breitseite eingeführt wird. Diese Nachstimmung kann z.B. im Zusammenhang damit notwendig werden, daß die Impedanz der Varaktordiode von der Leistung der dieser Diode zugeführten elektromagnetischen Schwingungen abhängig ist. Deswegen entspricht einer bestimmten Leistung der anderen, vom Generator 32 des Systems 12c zur räumliehen Detektion erzeugte Hilfsschwingungen eine bestimmte Verstimmung der Eigenresonanzfrequenz des Resonators 30 von ihrem Wert bei unendlich kleinen Leistungspegeln dieser anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen. Diese Ver-Stimmung kann durch Einführung wenigstens eines kapazitiven Abstimmstiftes 31 ia den Resonator 30 sowie durch Kompensation der Spannung an dem mit der Varaktordiode verbundenen Rtd-GWed ausgeglichen werden. Dies soll nun näher betrachtet werden. Da die anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen, die dem Resonator 30 durch das Koppelloch in der Trennwand 29 zugeführt werden, tavermeidlich von der Varaktordiode demodulier» werden, entsteht am erwähnten RtCrGWed eine elektrische Spannung. Unter dem Einfluß dieser Spannung ändert sich die Kapazität der Varaktordiode, und dies führt zur erwähnten Änderung der Impedanz des Resonators 30, genauer gesagt, zur Änderung des Wirkanteils und zum Entstehen des Blindanteils der Resonatorimpedanz an der Seite der Trennwand 29. Mit Hilfe der zur Erzeugung des elektrischen Feldes dienenden Spannungsquelle Ea und eines Regelwiderstandes R₁ kam; man die Größe der demodulierten Spannung am erwähnten /?₆C)-Glied und somit die entsprechende Änderung der Varaktordiodenkapazität, folglich auch die Impedanzänderung beim Resonator 30 an der Seite der Trennwand 29 kompensieren. Nach dieser Kompensation ist der Resonator 30 wieder auf die anfängliche Eigenresonanzfrequenz abgestimmt, die der Trägerfrequenz der anderen vom Generator 32 des Systems 12c zur räumlichen Detektion erzeugten elektromagnetischen Hilfsschwingungen gleich ist Im Ergebnis bleibt von der Impedanz des Resonators 30 an der Seite der Trennwand 29 bei der Frequenz, die der Trägerfrequenz der anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen gleich ist, und bei der Betriebsleistung dieser Schwingungen nur der Wirkanteil. Die Spannungsquelle Ea kann man im allgemeinen für die Wahl der Betriebsart der Varaktordiode benutzen. f>o

Beim Fehlen von elektromagnetischen Hilfsschwingungen am Hilfseingang B des Umsetzers sollen nun dem Eingang A dieser Einrichtung die umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen zugeführt werden. Durch Änderung der Feldstärke Hao des magnetischen Gleichfeldes soll die Abstimmresonanzfrequenz f,\ (F i g. 3) der sich an der Seite des Eingangs A (F i g. 25) des Umsetzers ergebenden Impedanz Za gleich der

JO

35

40 Trägerfrequenz f_x der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen eingestellt werden. Dann erscheint an dem mit dem Kristalldetektor verbundenen R%Q-Glied eine demodulierte Spannung, deren Größe durch die Leistung der vom Ferrit weitergestrahlten elektromagnetischen Schwingungen bestimmt wird. Bei monochromatischen umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen hat diese demodulierte Spannung am RiC₁-GWeA einen zeitlich konstanten Wert Im Falle von impulsartigen umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen wird diese demodulierte Spannung am RiG-GWed dementsprechend impulsförmig sein. Wenn dem Hilfseingang B des Umsetzers elektromagnetische Hilfsschwingungen zugeführt werden, wird diese demodulierte Spannung am RsQ-GWed moduliert, wobei die rvlodulationsfrequenz ein Vielfaches der Trägerfrequenz fgc der elektromagnetischen Hilfsschwingungen ist Die erwähnte demodulierte Spannung wird vom ÄsCz-GIied über einen Kondensator CJ der Varaktordiode zugeführt und ruft eine periodische zeitliche Änderung der Kapazitätszu- oder -abnähme in der Varaktordiode hervor. Als Folge davon entsteht eine periodische zeitliche Änderung des Wirk- und des Blindanteils der Impedanz des Resonators 30 mit einer Frequenz, die ein Vielfaches der Trägerfrequenz fgc der elektromagnetischen Hilfsschwingungen ist Die erwähnte durch die demodulierte Spannung am ÄsCi-Glied hervorgerufene Kapazitätszu- oder -abnähme in der Varaktordiode kann je nach der Polung der Varaktordiode im Resonator 30 und je nach Betriebsart dieser Varaktordiode automatisch vergrößert oder vermindert werden. Das kommt zustande, weil sich die Energiegröße der anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen ändert, die im Resonator 30 infolge der erwähnten anfänglichen Kapazitätszu- oder -abnähme bei der Varaktordiode entstehen. Dies hängt damit zusammen, daß die Kapazität der Varaktordiode von der Energiegröße der anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen im Resonator 30 abhängt, und die Größe dieser im Resonator 30 gespeicherten Energie von der Abstimmung dieses Resonators abhängig ist die von der Kapazität der Varaktordiode bestimmt wird. Die Wahl der optimalen Polung der Varaktordiode, des optimalen zeitlichen Mittelwertes der Spannung am ÄsG-Glied, die Wahl der zulässigen Maximalleistung der anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen, die vom Generator 32 des Systems 12c zur räumlichen Detektion erzeugt werden, die Gewährleistung einer möglichst besseren Stabilisierjng der Leistung und der Frequenz dieser anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen und schließlich die optimale Abstimmung des Resonators 30 geben die Möglichkeit, die maximale Größe des Verhältnisses des erwähnten Leistungssprungs AP_r bei den von der Trennwand 29 reflektierten anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen zur Leistung P₅ der dem Eingang A des Umsetzers zugeführten umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen zu erzielen.

Weiterhin durchlaufen die umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen die Baugruppen des Umsetzers ähnlich dem Durchgang dieser Schwingungen durch entsprechende Baugruppen des Umsetzers nach F i g. 24.

Wenn also dem Eingang A des Umsetzers (F i g. 25) die umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen zugeführt werden und am Hilfseingang dieser Einrichtung elektromagnetische Hilfsschwingungen wirksam sind, entstehen am Ausgang D dieses Umsetzers die

umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen mit einer Trägerfrequenz, die ein Vielfaches der Trägerfrequenz ige der elektromagnetischen Hilfsschwingungen ist, und mit einer Amplitude, die von der Leistung der erwähnten umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen abhängt

In den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Umsetzer ist wenigstens ein Halbleiterbauelement an der Erfüllung von drei Aufgaben beteiligt Die erste Aufgabe besteht in der Speicherung der Energie der dem Eingang A des Umsetzers 12 zugeführten umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen im Eingangsresonanzsystem 12a dieses Umsetzers. Als Resonator, in dem diese Energiespeicherung erfolgt, wurde in allen vorstehenden Ausführungsbeispielen unmittelbar der Stoff des Halbleiterbauelements II selbst benutzt Für die Speicherung der Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen kann man auch gewöhnliche, aus Metall gefertigte Hohlraum- und Koaxialresonatoren sowie LC-Kreise verwenden, die für ihre Steuerung wenigstens ein erwähntes Halbleiterbauelement H enthalten. Die zweite Aufgabe, die mit Hilfe wenigstens eines Halbleiterbauelements II gelöst wird, besteht in kurzzeitiger Speicherung der im Eingangsresonanzsystern 12a des Umsetzers 12 akkumulierten Energiegröße der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen durch Benutzung der Ab- oder Zunahme irgendeiner elektromagnetischen Kenngröße des Halbleiterbauelements II. Es wird vorausgesetzt daß diese kurzzeitige Speicherung nach Ablauf entsprechender Übergangsvorgänge bei der Änderung der betreffenden Kenngröße erfolgt, und das ist eben beim stationären Zustand der Energiespeicherung im Eingangsresonanzsystem 12a der Fall.

Die dritte Aufgabe, die mit Hilfe wenigstens eines Halbleiterbauelements II gelöst wird, ist die Gewährleistung einer Möglichkeit die Ab- oder Zunahme einer elektromagnetischen Kenngröße des Halbleiterbauelements II zu erfassen, welche der im Eingangsresonanzsystem 12a ues Umsetzers 12 gespeicherten Energiegröße der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen entspricht. Die erwähnte Erfassung kommt dadurch zustande, daß eine periodische zeitliche Änderung der im Eingangsresonanzsystem 12a des Umsetzers 12 gespeicherten Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen vorgenommen wird. Das bezweckt die Erzielung der erforderlichen periodischen zeitlichen Änderung der erwähnten Ab- oder Zunahme einer elektromagnetischen Kenngröße beim Halbleiterbauelement II, welche der im Eingangsresonanzsystem 12a des Umsetzers 12 gespeicherten Energiegröße der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen entspricht. Die periodische zeitliche Änderung der im Eingangsresonanzsystem 12a des Umsetzers 12 gespeicherten Energiegröße kann entsprechend den obigen Ausführungen auf vier Wegen erfolgen: erstens durch periodische zeitliche Änderung der Eigenresonanzfrequenz des Resonators, in dem die Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwinpngen gespeichert wird (diese Änderung erfolgt mittels der elektromagnetischen Hilfsschwingungen), zweitens durch periodische zeitliche Änderung der Trägerfrequenz der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen (ohne Zuhilfenahme von elektromagnetischen Hilrs'chwingungen); drittens mit Hilfe der erwähnten periodischen üeitlichen Änderung der Eieenresonanzfreauenz des Resonators, in dem ait Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen gespeichert wird, und der erwähnten gleichzeitig erfolgenden periodischen zeitlichen Änderung der Trägerfrequenz dieser umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen, und schließlich viertens auf dem gewöhnlichen Weg der Änderung der Energiegröße im Eingangsresonanzsystem 12a durch Amplitudenmodulation der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen, bevor sie zum Eingang A des Umsetzers 12 gelangen. Im letzteren Fall kann das vorgeschlagene Verfahren zur Umsetzung der Trägerfrequenz f, der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen auch dann realisiert werden, wenn die Bandbreite AF_A (F i g. 3) der Änderung des Wirkanteils R_A der sich an der Seite des Eingangs A des Umsetzers 12 ergebenden Impedanz Z_A unendlich groß ist d. h., wenn die im Eingangsresonanzsystem 12a des Umsetzers 12 gespeicherte Energiegröße der dem Eingang A dieses Umsetzers 12 zugeführten Energiegröße der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen identisch gleich ist.

Nachdem die periodische zeitliche Änderung der Ab- oder Zunahme einer elektromagnetischen Kenngröße des Halbleiterbauelements II erreicht ist welche der im Eingangsresonanzsystem 12a des Umsetzers 12 gespeicherten Energiegröße der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen entspricht kann die nachfolgende Umsetzung der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen auf zwei Wegen erfolgen. Der erste Weg ermöglicht es, die einfachsten Umsetzer 12 aufzubauen, die zum Umsetzen von elektromagnetischen Schwingungen mit verhältnismäßig großer Leistung (Impulsioistung über 10~³ ... 10-⁴W) bestimmt sind. Dieser erste Weg wird in den Ausführungsbeispielen der in Fig. 19, 20, 21, 23 dargestellten Umsetzer 12 benutzt. In diesen Einrichtungen wird die periodische zeitliche Änderung der Ab- oder Zunahme einer gespeicherten Energiegröße entsprechenden elektromagnetischen Parameter-Kenngröße des. Halbleiterbauelements II unmittelbar für die Erregung von elektromagnetischen Schwingungen im Ausgangsresonan^system \2b des Umsetzers 12 benutzt Als elektromagnetische Kenngröße des Halbleiterbauelements II, deren Ab- oder Zunahme zur Speicherung der im Eingangsresonanzsystem 12a akkumulierten Energiegröße ausgenutzt wird, dient in den aufgezählten Umsetzern 12 die Projektion des Magnetisierungsvektors M (Fig.8) auf die Richtung des an das Halbleiterbauelement II angelegten äußeren magnetischen Gleichfeldes H_Aa oder anders ausgedrückt, die in F i g. 8 angegebene Größe Mz- Der zweite Weg eignet sich für die Entwicklung von komplizierteren Konstruktionen des Umsetzers 12, die zum Umsetzen von elek'· oiTiagnetischen Schwingungen mit verhältnismäßig geringer Leistung (Impulsleistung unter IO-³ ... 10-⁴W) dienen, uni unterscheidet sich vom ersten Weg dadurch, daß neben den elektromagnetischen Hilfs schwingungen, die letzten Endes zur Erzeugung einer periodischen zeitlichen Ab- oder Zunahme der elektromagnetischen Kenngröße des Halbleiterbauelements II erforderlich sind (die der im Eingangsresgnanzsystgm 12a des Umsetzers 12 gespeicherten Energiegröße entspricht), auch andere elektromagnetische Hilfsschwingungen zur Erhöhung der Empfindlichkeit beim Abtasten der Amplitude der betreffenden Ab- oder Zunahme der elektromagnetischen Kenngröße benutzt werden. Das letztere ergibt eine höhere Empfindlichkeit beim Erfassen der im Eineanesresonanzsvstem 12a des

Umsetzers 12 gespeicherten Energiegröße. Dieser zweite Weg wird in den in Fig. 24 und 25 dargestellten Ausführungsbeispielen des Umsetzers 12 benutzt. In diesen Einrichtungen wird die periodische zeitliche Änderung der Ab- oder Zunahme von M„ die der im Eingangsresonanzsystem 12a des Umsetzers 12 gespeicherten Energiegröße entspricht, in eine periodische zeitliche Änderung der Spannungsab- oder -zunähme am /?|C)-Glied bzw. am /^G-Glied umgewandelt und für eine periodische Änderung des Wirk- und des Blindanteils der Impedanz des Resonators 30 benutzt, die mittels eines anderen Halbleiterbauelements Hb erreicht wird. Die Amplituden der Wirk- und der Blindanteiländerungen in der Impedanz des Resonators 30 entsprechen im Ergebnis auch der im Eingangsresonanzsystem 12a des Umsetzers 12 gespeicherten Energiegröße. Die Erfassung der erwähnten Änderungsamplituden des Wirk- und des Blindanteils der Resonatorimpedanz erfolgt mittels der anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen, die vom Generator 32 erzeugt werden. Es sei darauf hingewiesen, daß die Änderung des Wirk- und des Blindanteils der Resonatorimpedanz im Prinzip auch unmittelbar aufgrund der eigenen periodischen zeitlichen Änderung der erwähnten Ab- oder Zunahme einer elektromagnetischen Kenngröße des Halbleiterbauelements Ha möglich ist. die der im Eingangsresonanzsystem 12a des Umsetzers 12 gespeicherten Energiegröße entspricht. Die darauffolgende Erregung des Ausgangsresonanzsystems 126 des Umsetzers 12 (Fig. 24, 25) erfolgt nach gewöhnlicher Detektion der erwähnten anderen elektromagnetischen Hilfsschwingungen mit Hilfe eines zusätzlichen Halbleiterbauelements Hc.

In allen Ausführungen des Umsetzers 12. die in Fig. 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 dargestellt sind, löst das Ausgangsresonanzsystem \2b einen Frequenzspektrumabschnitt der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen heraus, dessen Trägerfrequenz durch die Modulationsfrequenz der Energie im Eingangsresonanzsystem 12a des Umsetzers 12 bestimmt wird. Dabei wird die Form der Umhüllenden jedes Frequenzspektrumabschnitts der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen durch die Umhüllungslinienform des Frequenzspektrums der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen bestimmt, anders gesagt, hängen die Amplituden von Spektralkomponenten des Frequenzspektrums der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen von entsprechenden Amplituden im Frequenzspektrum der dem Eingang A des Umsetzers 12 zugeführten umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen ab.

Das Verfahren zur Umsetzung der Trägerfrequenz eines elektromagnetischen Schwingungsspektrums in einem Empfänger elektromagnetischer Energie mit einem Umsetzer zur Umsetzung der genannten Trägerfrequenz besteht im großen und ganzen darin, daß die Energie der vom Empfänger aufgenommenen elektromagnetischen Schwingungen im Eingangsresonanzsystem des erwähnten frequenzselektiven Umsetzers gespeichert wird, die im Betriebsfrequenzbereich des betreffenden Empfängers durchgestimmt werden kann. Die Speicherung der elektromagnetischen Ener gie erfolgt entweder unmittelbar im Stoff des im Eingangsresonanzsystem verwendeten Halbleiterbauelements (auch eines dieleketrischen Elements), oder in einem Resonator, der sich in demselben Eingangsresonanzsystem befindet und auf der Basis von Leitungsabschnitten mit konzentrierten und/oder verteilten Para

metern aufgebaut isl sowie ein Halbleiterbauelement enthält, dessen elektromagnetische Parameter von den elektromagnetischen Kenngrößen der dieses Element beeinflussenden magnetischen und elektrischen Gleich- und Wcchsclfcldcrn abhängt. Unter einem Halbleiter wird bei dem Verfahren jeder beliebige Stoff gemeint der kein Leiter ist, und deswegen werden die Begriffe »Halbleiter« oder »Halbleiterbauelement« in ihrem erweiterten physikalischen Sinn benutzt. Die periodisehe zeitliche Änderung der im Eingangsresonanzsystem des Umsetzers gespeicherten Energiegröße der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen erfolgt durch entsprechende Wahl der elektromagnetischen Parameter von magnetischen und elektrischen Gleich- und Wechselfeldern, die den Stoff des erwähnten Halbleiterbauelements beeinflussen. Die Schaffung der periodischen zeitlichen Änderung der im Eingangsresonanzsystem des Empfänger-Umsetzers ppsnpirherlpn Fnergiegröße Her nm7ii«;pl7pnHf>n plpk tromagnetischen Schwingungen wird als Erzeugung der Energie-Hilfsmodulation bei den umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen bezeichnet. Somit er gibt sich die Hilfsmodulation der Energie bei den umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen infolge der Abhängigkeit der elektromagnetischen Kenngrößen (also der elektrischen und magnetischen Parameter) des im Eingangsresonanzsystem verwende ten halbleiterbauelements von der Frequenz, der Polarisation und der Feldstärke der auf dieses Halbleiterbauelement einwirkenden magnetischen und elektrischen Gleich- und Wechselfelder. Diese Abhängigkeit wird auch für die magnetische und/oder elektrische Durchstimmung der Eigenresonanzfrequenz des zum Umsetzer gehörenden Eingangsresonanzsystems und damit auch für die Durchstimmung des ganzen Empfängers in seinem Betriebsfrequenzbereich benutzt. Die im Eingangsresonanzsystem des Umsetzers gespeicherte Energiegröße bestimmt die gewählte elektromagnetische Kenngröße des Umsetzers. Als derartige Kenngröße kann z. B. die Magnetisierungsabnahme beim Halbleiterbauelement dienen, das die Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen speichern kann, oder kann beispielsweise die Ab- oder Zunahme der Spannung an dem zum Umsetzer gehörenden RC-GUed benutzt werden. Infolge der Abhängigkeit einer derartigen elektromagnetischen Kenngröße des Umsetzers von der Größe der im Eingangsresonanzsystem des Empfänger-Umsetzers gespeicherten Energie ergibt sich eine Speicherung der akkumulierten Energiegröße der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen durch diesf elektromagnetische Kenngröße. Die Dauer dieser Speicherung liegt in den Grenzen zwischen der Periodendauer der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen und der maximalen Dauer der spontanen Zerstreuung der Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen im Umsetzer des Empfängers. Die maximale Speicherzeit hängt z. B. von der Dauer der freien Magnetisierungspräzession beim erwähnten Ferrit oder von der Dauer des frei ablaufenden Abklingvorgangs für die erwähnte Spannungszu- oder -abnähme am ÄC-Glied. Da die erwähnte elektromagnetische Kenngröße des Umsetzers die akkumulierte Energiegröße der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen speichert, wird die im Empfänger durchgeführte Hilfsmoduiation der Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen zur zeitlichen Hilfsändemng dieser elektromagnetischen

Kenngröße im Umsetzer benutzt. Die Benutzung dieser behelfsmäßigen zeitlichen Änderung der elektromagnetischen Kenngröße ermöglicht die Erregung des Ausgangsresonani systems des zum Empfänger gehörenden Umsetzers. Diese Erregung erfolgt entweder durch unmittelbare Benutzung der zeitlichen Hilfsänderung der erwähnten elektromagnetischen Kenngröße des Umsetzers oder durch Benutzung von gewissen elektromagnetischen Schwingungen, mit deren Hilfe die Amplituden der erreichten Hilfsänderungen der erwähnten elektromagnetischen Kenngröße des Umsetzers erfaßt werden. Die Eigenresonanzfrequenz des genannten Ausgangsresonanzsystems des Empfänger-Umsetzers ist ein Vielfaches (gegebenenfalls gleich) der Hilfsmodulationsfrequenz der Energie im Eingangsresonanzsystem des Empfänger-Umsetzers. Diese Frc quenz der Energie-Hilfsmodulation im Eingangsresonanzsystem wird entweder durch zeitlich konstanten Frpniien7wert der vom Rmnfängeroszillator erzeugten elektromagnetischen Hilfsschwingungen oder durch zeitlich konstanten Frequenzwert der periodischen zeitlichen Hilfsänderung der Trägerfrequenz der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen be-

stimmt. Diese periodische zeitliche Änderung der Trägerfrequenz der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen kann sowohl im Sender als auch unmittelbar vor dem Eingang des Empfängers dieser Schwingungen vorgenommen werden. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, das mit Hilfe von erfindungsgemäß angebauten Einrichtungen realisiert wird, wird die Trägerfrequenz im Frequenzspektrum der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen im Ergebnis in die Trägerfrequenz des umgesetzten Frequenzspektrums umgewandelt, wobei die letztere Trägerfrequenz entweder ein Vielfaches der zeitlich konstanten Trägerfrequenz der vom Empfängeroszillator erzeugten elektromagnetischen Hilfsschwingungen ist oder ein Vielfaches der zeitlich konstanten Frequenz der behelfsmäßigen zeitlichen Trägerfrequenzänderung bei den umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen darstellt. Im Zusammenhang damit wird in dem frenijenzselektiven. in seinem Betriebsfrequenzbereich durchstimmbaren Empfänger elektromagnetischer Schwingungen kein Überlagerungsoszillator gebraucht, der in demselben Betriebsfrequenzbereich durchgestimmt wird.

Hier/u 12HI;itt Zeichmiimen

Claims (21)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Umsetzen der Trägerfrequenz eines Frequenzspektrums von elektromagnetischen Schwingungen,

in einem Empfänger elektromagnetischer Energie mit einem Umsetzer,

der eingangsseitig die umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen empfängt und ausgangsseitig die umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen abgibt sowie

wenigstens ein Halbleiterbauelement aufweist, dessen elektromagnetische Parameter von der Feldstärke, der Polarisation und der Frequenz des auf es '5 einwirkenden Feldes der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen abhängen, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Hilfsmodulation der Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen (Q vorgenommen wird und

daß das Frequenzspektrum, die Polarisation und die Feldstärke in der der Hilfsmodulation ihrer Energie unterzogenen umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen (Q Betrag und Richtung des Vektors magnetischer und/oder elektrischer Momente, der Leitfähigkeit und der Impedanz des Halbleiterbauelements (II) im Umsetzer (12) derart bestimmen, daß die Trägerfrequenz (f_m) jedes von mehreren durch die Frequenzumsetzung entstehenden Abschnitten des Frequenzspektrums der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen ein Vielfaches der Frequenz (ige) der Hilf«>"iodulation der Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen (Q\st[F\g. 2,7). Ji

2. Verfahren nach Anspruch I. wobei das Halbleiterbauelement des Umsetzers in einem magnetischen Gleichfeld angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet,

daß das Halbleiterbauelement (II) des Umsetzers -to (12) wahlweise oder zusätzlich in einem elektrischen Gleichfeld angeordnet wird, wobei die Größe und die Richtung des Feldstärkevektors dieses Gleich'eldes bzw. dieser Gleichfelder die Größen und die. Richtungen von Vektoren magnetischer und/oder elektrischer Momente, die Leitfähigkeit und der Impedanz des Halbleiterbauelements (II) des Umsetzers (12) zusätzlich beeinflussen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das wenigstens eine Halbleiterbauelement des Umset- ίο zers des Empfängers durch das Feld elektromagnetischer HilfsSchwingungen zusätzlich beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsmodulation der Γ ierf ie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen mittels des Feldes der elektro- >^r> magnetischen Hilfsschwingungen erreicht wird, wobei die Frequenz (ff), die Polarisation und die Feldstärke des von den elektromagnetischen Hilfsschwingungen . zeugten Feldes sich zusätzlich auf die Größe und die Richtung von magnetischen w) und/oder elektrischen Momenten, der Leitfähigkeit und der Impedanz des Halbleiterbauelements des Empfänger-Umsetzers (12) auswirken und infolgedessen die Trägerfrequenz (f„„) jedes Frequenzspektrumabschnittes der umgesetzten elektromagnet!- tr, sehen Schwingungen ein Vielfaches der Trägerfrequenz (fg.) dieser elektromagnetischen Hilfsschwingungen wird, welche die Frequenz der Energic-Hilfsmodulation bei den umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen bestimmt.

4. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Umsetzen von elektromagnetischen Schwingungen mit einer zeitlich periodisch veränderlichen Trägerfrequenz (Q die Hilfsmodulation der Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen durch Benutzung von Resonanzeigenschaften des Wirk- und des Blindanteils der Impedanz (Za) des Empfänger-Umsetzers (12) sowie durch Ausnutzung der zeitlich periodischen Änderung der Trägerfrequenz (Q der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen erreicht wird und infolgedessen die Trägerfrequenz (fim) jedes Frequenzspektrumabschnittes der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen ein Vielfaches der zeitlich periodischen Änderungsfrequenz (Fig.5) des Trägers (Q der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen wild, der die Hilfsmodulationsfrequenz der Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen bestimmt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsmodulation der Energie der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen durch Wahl der Amplitude, der Frequenz (f,,J und der Polarisation der elektromagnetischen HiKsschwingungen erreicht wird, mit der Maßgabe, eine periodische zeitliche Änderung der Differenz (Af_As) zwischen der Abstimmresonanzfrequenz (f,\) der Impedanz der Umsetzer und dem Wert der zeitlich veränderlichen Trägerfrequenz (Q der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen zu erhalten, wobei die Trägerfrequenz (f„„) jedes Frequenzspektrumsintervalls der umgesetzten elektromagnetischen Schwingungen ein Vielfaches der Änderungsfrequenz (Fa_s) der erwähnten Differenz (AfM) wird, welche die Frequenz der Energie-Hilfsmodulation bei den umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen bes: jnmt.

6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß für den Niederfrequenz-, Hochfrequenz- und Höchstfrequenzbereich der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen das Halbleiterbauelement (I!) bei einer Betriebsart arbeitet, die durch eine lineare Abhängigkeit der Größe des Blind- und des Wirkanteils seiner Impedanz von dem auf es einwirkenden Feld der elektromagnetischen Hilfsschwingungen charakterisiert ist, wobei die Frequenz (fj, die Polarisation und die Feldstärke der elektromagnetischen Hilfsschwingungen in Abhängigkeit von den Grenzwerten der linearen Abhängigkeit bestimmt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für den Höchstfrequenzbereich der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen als das Halbleiterbauelement (II) in an sich bekannter Weise ein bei ferromagnetischer Resonanz betriebener Ferrit verwendet wird.

8. Empfänger elektromagnetischer Energie zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I mit einem Eingangsteil, der eine Reihenschaltung einer Eingangs-Speiseleitung, von Eingangskreisen und eines frequeinzselektiven Verstärkers ist, sowie mit einem Ausgangsteil, der aus einer Reihenschaltung eines ZF-Verstärkers, eines Amplitudendetektors, eines Niederfrequenzverstärkers und einer Ausgangseinrichtung besteht und mit dem Eingangsteil

über wenigstens einen Umsetzer verbunden ist, der seinerseits mindestens ein Halbleiterbauelement enthält, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Umsetzer (12) aus einem Eingangsresonanzsystem (12<)J einem Ausgangsresonanzsystem {\2b) und einem dazwischen geschalteten System (12c) zur räumlichen Detektion gebildet ist, wobei das Eingangsresonanzsystem (12a,} das Halbleiterbauelement (II) enthält und auf eine Eigenresonanzfrequenz abgestimmt ist, die durch den zeitlichen Mittelwert der Trägerfrequenz (h) der umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen bestimmt ist, während das Ausgangsresonanzsystem {\2b) auf eine Frequenz (fim) abgestimmt ist, die ein Vielfaches der zeitlich konstanten Frequenz der Energie-Hilfsmodulation bei den umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen ist.

9. Empfänger nach Anspruch 8 mit einem Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Gleichfeldes zur Beaufschlagung des Halbleiterbauelements, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise oder zusätzlich Mitte! zur Erzeugung eines elektrischen Gleichfeldes vorgesehen sind, in dem das we^r igstens eine Halbleiterbauelement (II) des Eingangsresonanzsystems (\2a)des Umsetzers (12) angeordnet ist.

10. Empfinger nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein Mittel zur Änderung des magnetischen und/oder elektrischen Gleichfeldes, in dem das Halbleiterbauelement (II) des zum Umsetzer (12) gehörenden Eingangsresonanzsystems (\2a) an- in geordnet ist, wobei die Änderung der Abstimmfrequenz des Eingangsresonanzsystems (12a,) zusätzlich durch Änderung des magnetischen und/oder elekt; ischen Gleichfeldes bestimmt wird.

11. Empfänger nach einem der Ansprüche 8,9 und 10, gekennzeichnet durch einen Überlagerungsoszillator (13), der die elektromagnetischen Hilfsschwingungen mit zeitlich konstantem Trägerfrequenzwert (fgc) erzeugt, wobei das Eingangsresonanzsystem (\2a) des Umsetzers (12) einen Hilfseingang (B) aufwr-st, an den der Überlagerungsoszillator (13) angeschlossen ist, und wobei die Größe und die Richtung von Vektoren magnetischer und/oder elektrischer Momente, der Leitfähigkeit und der Impedanz des wenigstens einen Halbleiterbauelements (II) des zum Umsetzer (12) gehörenden Eingangsresonanzsystems (12<:J zusätzlich durch die Frequenz (fgc), die Polarisation und die Feldstärke des elektromagnetischen Feldes der elektromagnetischen Hilfsschwingungen des Oszillators (13) be- 5η stimmt werden, und wobei das Ausgangsresonanzsyslem (\2b) des Umsetzers (12) auf einen konstanten EigeJifrequenzwert abgestimmt ist, der ein Vielfaches der Trägerfrequenz (fgc) der elektromagnetischen Hilfsschwingungen des Oszillators (13) ist. y,

12. Empfänger nach einem der Ansprüche 8,9 und 10, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Oszillator zur Erzeugung von zusätzlichen elektromagnetischen Schwingungen, wobei das Ausgangsresonanzsystem (126J des Umsetzers (12) sein eigenes t>o Halbleiterbauelement und einen zusätzlichen Eingang (C) aufweist, an den der zusätzliche Oszillator angeschlossen ist, und wobei die Frequenz der zusätzlichen elektromagnetischen Schwingungen gleich der Änderungsfrequenz der Trägerfrequenzänderung bri den umzusetzenden elektromagnetischen Schwingungen ist, während die zeitlich·: Änderung der AVjtimmresonanzfrequenz (fo) des zum Umsetzer (12) gehörenden Ausgungsresonan/-systenis (l2b)rrM einer Frequenz erfolgt, die gleich der Frequenz der zusätzlichen elektromagnetischen Schwingungen ist,

13. Empfänger nach einem der Ansprüche 8 bis 11. dessen Halbleiterbauelement ein bei ferromaginetischer Resonanz betriebenes Ferritelement ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangsresonanzsystem (\2a) des Umsetzers (12) außer dem Halbleiterbauelement (II), das mit dem Hilfseingang (B) gekoppelt ist, auch einen Hohlleiter (15) enthält; daß das Ausgangsresonanzsystem (i2b) des Umsetzers aufweist: einen Ausgangsresonanzkreis (17) mit einem Leiter, bei dem ein Leiterabschnitt in unmittelbarer Nähe des Halbleiterbauelements (II) des Eingangsresonanzsystems (i2a) liegt, sowie einen LC-Kreis, an den die Enden dieses Leiters angeschlossen sind, und ein an den Z.C-Kreis angeschlossenes zusätzliches Filter; und daß das zum Umsetzer (12) gehörende System (12c) zur räumlichen Detektion das Halbleiterbauelement (II) des Eingangsresonanzsystems (lid) sowie einen in dessen unmittelbarer Nähe liegenden Leiterabschnitt des Ausgangsresonanzsystems umfaßt.

14. Empfänger nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangsresonanzsystem (\2a) des Umsetzers (12) außer dem wenigstens einen Halbleiterbauelement einen Kreis mit verteilten Parametern enthält und das Ausgangsresonanzsystem (12b) des Umsetzers (12) als ein weiterer Kreis mit verteilten Parametern ausgeführt ist, wobei das System (\2c) zur räumlichen Detektion, das zum Umsetzer (12) gehört, das wenigstens eine Halbleiterbauelement des Eingangsresonanzsystems (12a,} und einen in unmittelbarer Nähe dieses Halbleiterbauelements liegenden Abschnitt des anderen Kreises mit verteilten Parametern vom Ausgangsresonanzsystem (12b) umfaßt

15. Empfänger nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Eingangsresonanzsystem (12a,} gehörende Kreis mit verteilten Parametern ein Hohlraumresonator ist.

16. Empfänger nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Kreis mit verteilten Parametern, der ein Bestandteil des Ausgangsresonanzsystems (i2b)\si,ein anderer Hohlraumresonator (22) ist

17. Empfänger nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet daß der andere zum Ausgangsresonanzsystem (12Zj^ gehörende Kreis mit verteilten Parametern bin kurzgeschlossener Koaxialleitungsabschnitt ist.

18. Empfänger nach einem der Ansprüche 8 bis ti, dessen Halbleiterbauelement einen bei ferromagnetischer Resonanz betriebenen Ferrit darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß das fcingangsresonanzsystem (\2a) und das System (12c,) zur räumlichen Detektion im Umsetzer (12) als gemeinsamer Hoh"eiter ausgeführt sind, der durch zwei Trennwände (28, 29) in einen Eingangsteil, einen Hohlraumresonator (30) und einen Ausgangsteil unterteilt ist, daß das Halbleiterbauelement (Wa) in einem Koppelloch der ersten Trennwand (28) angeordnet und mit dem Hilfseingang (B) des Eingangsreso ianzsystems (12a^ gekoppelt ist; daß der Hohlraumresonator (30) ein anderes Halbleiterbauelement (IIt^ enthält, das eine Varaktordiode ist

und mil einem außerhalb des Hohlleiters liegenden tfC'-Glied sowie über einen Stellwidersiand (R;) mil einer Quelle (IU) des elektrischen Glcichfcldes verbunden ist; daß der Ausgangsteil des Hohllcilers (27) ein zusätzliches Halbleiterbauelement (Wc) ■-. aufweist, das ein Kristalldetektor isi und mil einem anderen außerhalb des Hohlleiters (27) angeordneten WC-GIicd sowie über einen anderen Stellwidcrstand (Ri) mit einer anderen Quelle (E₁) des elektrischen Gleichfeldes verbunden ist, wobei vor κι diesem zusätzlichen Halbleiterbauelement (Wc) nn den Alisgangsteil des Hohlleiters (71) ein Richtkopp· lcr (33) so angeschlossen ist, daß die durch ihn hindurchströmende elektromagnetische Energie an der zweiton Trennwand (29) reflektiert und zum r> zusätzlichen Halbleiterbauelement (Wc) geführt wird; und daß das Ausgangsresoriiinzsystem (\2b) hierbei ein anderer /.C-Schwingkreis ist, der über einen Kondensator (Ci) an uns zusätzliche iiai'uleitcrbauelemcnt (IIc^angeschlossen ist. >n

19. Empfänger nach Anspruch 18. dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsteil des Hohllcilers (27) als selbständiger Hohlleiter (35) ausgeführt ist und ein anderes zusätzliches Halbleiterbauelement (Wd/ enthält, das ein Kristalldctcktor ist, in _·■■> Reihe hinter dem erwähnten Halbleiterbauelement (Ua) angeordnet ist und an ein eigenes, außerhalb dieses Hohlleiters liegendes /?C-GIied angeschlossen ist, wobei der Resonator (30) und der Ausgangsteil des Hohlleiters (27) ebenfalls einen w selbständigen Hohlleiter (37) darstellen, dessen anderes Halbleiterbauelement (Ub) an das erwähnte andere zusätzliche Halbleiterbauelement (lic//über einen Kondensator (Cn) angeschlossen ist.

20. Empfänger nach Anspruch 18, dadurch π gekennzeichnet, daß der Resonator (30) wenigstens einen kapazitiven Stift (31) enthält, der in seiner Wand zwischen dem Halbleiterbauelement (I\a)und dem anderen Halbleiterbauelement (Ub) eingebaut ist.

21. Empfänger nach einem der Ansprüche 13, 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung des Halbleiterbauelements (II. Ua) des Eingangsresonanzsystems (t2a) mit dessen Hilfseingang (B) über einen Eingangsresonanzkreis (16) erfolgt, der 4ί einen Leiter mit einem unmittelbar in der Nähe dieses Halbleiterbauelements (II) liegenden Abschnitt sowie einen /.C-Kreis einschließt, an den die Enden dieses Leiters angeschlossen sind, wobei die Anschlüsse des Kondensators (C) den Hilfseingang ίο (B)des Eingarijsresonanzsystems bilden.