DE546840C - Verfahren zur Demodulation frequenzmodulierter Schwingungen - Google Patents

Description

Zum Empfang frequenzmodulierter Signale hat man bisher die Frequenzmodulation in eine Amplitudenmodulation umgeändert, indem man die aufgenommenen Signale einem Kreis zuführte, der auf eine außerhalb des Arbeitsbereiches liegende Frequenz abgestimmt war und darauf die resultierenden mit den Signalen amplitudenmäßig modulierten Ströme gleichrichtete. Dieses Verfahren läßt sich schwer ohne Verzerrung ausführen und ist in seiner Anwendbarkeit durch die Tatsache begrenzt, daß die Resonanzkurve eines abgestimmten Kreises sich unter dynamischen Bedingungen, wie sie auftreten, wenn die Frequenz der zugeführten Energie sich schnell ändert, sich von der Kurve unterscheidet, die unter statischen Bedingungen entsteht, wenn jede zugeführte Frequenz für einen beträchtlichen Zeitraum konstant gehalten wird.

Gemäß vorliegender Erfindung soll beim Empfang frequenzmodulierter Sender auf Umwandlung der Frequenz in Amplitudenschwankungen mit Hilfe eines Resonanzkreises verzichtet werden, vielmehr ein frequenzabhängiger Detektor verwendet werden. Als solcher wird eine selbstschwingende Röhre benutzt, der die Empfangsströme zugeführt werden und deren Frequenz von diesen mitgenommen wird. In dem Maße, in dem die Empfangsfrequenz von der Eigenfrequenz der selbstschwingenden Röhre (die Eigenfrequenz liegt außerhalb des empfangenen Frequenzbandes) abweicht, ändert sich die Anodenstromaufnahme der Röhre. Diese Anodenstromschwankungen werden dann weiter ausgenutzt, z. B. einem Telephon zugeführt.

Die Anordnung ist besonders geeignet, um schnelle Frequenzänderungen anzuzeigen, wobei die Änderungen der dem Oszillator zügeführten Gleichstromenergie ein Maß der Frequenzänderungen der Wechselstromenergie sind, die dem Oszillator zugeführt wird.

Frequenzmodulierte Energie besitzt im Idealfall keine Amplitudenänderung, und dieser Zustand ist wünschenswert für ein korrektes Arbeiten der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, damit sich nicht der Verbrauch von Gleichstromenergie entsprechend den Änderungen der Stärke der aufgenommenen Signale ändert. Es wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Amplitude der frequenzmodulierten Energie zu begrenzen, bevor sie dem Oszillator zugeführt wird, wodurch Amplitudenänderungen eliminiert werden, die durch Schwund oder ähnliche Erscheinungen verursacht werden. Eine genaue Begrenzung ist dabei nicht wesentlich.

Das Maß der Änderung der Gleichstromenergie wird gesteigert, wenn die prozentuale Frequenzmodulation vergrößert wird; erfindungsgemäß wird die verhältnismäßig geringe Modulation des empfangenen Trägers dadurch vermehrt, daß die empfangene Energie mit einer örtlich erzeugten Energie konstanter Frequenz überlagert wird. Die resultierende Schwebungsenergie hat Frequenzänderungen, ίο die gleich der des empfangenen Trägers sind; es ist daher die prozentuale Modulation stark vergrößert.

Um eine symmetrische Arbeitsweise zu erzielen und die Möglichkeit einer Verzerrung noch weiter zu verringern, werden zwei lokale Generatoren verwendet, von denen der eine auf eine Frequenz abgestimmt ist, die oberhalb des oberen Grenzwertes, und der andere auf eine Frequenz abgestimmt ist, die unterhalb des unteren Grenzwertes des Frequenzarbeitsbereiches liegt. Die empfangene Energie wird den Gitterkreisen dieser beiden Generatoren zugeführt, während die Anzeigevorrichtung mit den Anodenkreisen der Generatorröhren derart gekoppelt ist, daß sie auf die Differenzen der Anodenströme anspricht. Damit die Oszillatoren beide der empfangenen Energie in bezug auf die Frequenz folgen können, werden sie miteinander gekoppelt, so daß sie in einer mittleren Frequenz schwingen, die zwischen den Resonanzfrequenzen liegt; dann wird die frequenzmodulierte Energie dazu benutzt, um diese gemeinsame Frequenz zu zwingen, sich mit der Frequenzmodulation zu ändern.

Die Schaltung laßt sich auch als Frequenzmesser benutzen, indem einfach der Anodenstrom der Röhre gemessen wird, oder beispielsweise auch das Spannungsgefälle an einem Widerstand in der Anodenleitung. Die Größe der Gleichstromenergie, die dem Oszillator zugeführt wird, ist ein Maß der Frequenz der'empfangenen Wechselstromenergie, denn der Wirkungsgrad des Oszillators ändert sich in großem Maße entsprechend der Abweichung der Schwingungen von der Resonanzfrequenz, und der Verbrauch der Gleichstromenergie ändert sich in einer ähnlichen Weise.

Die Erfindung ist auf der Zeichnung in fünf Abbildungen dargestellt.

Abb. ι zeigt schematisch einen Frequenzmodulationsempfänger,

Abb. 2 einen abgeänderten Teil der Abb. 1, nämlich ein anderes Indikationsinstrument.

Abb. 3 ist ein Frequenzmodulationsempfänger mit induktiv gekoppelten Oszillatoren.

Abb. 4 zeigt eine Abänderung eines Teiles der Abb. 3, und zwar eine andere Kopplung zwischen dem Oszillator und der Übertragungsvorrichtung.

Abb. 5 ist ein symmetrischer Detektor mit zwei durch einen Kondensator gekoppelten Oszillatoren.

In Abb. ι ist 2 eine Antenne, die mit einem örtlichen Oszillator gekoppelt ist. Der Oszillator besteht aus einer Röhre 6, deren Elektroden durch Selbstinduktionen 8 und 10 rückgekoppelt sind und die zusammen mit einem Kondensator 12 einen Kreis bilden, der auf eine Frequenz abgestimmt ist, die von der zu empfangenden verschieden ist. Zwecks Zuführung der Anoden- und Gitterspannungen durch Leitungen 16 bzw. 18 sind Kondensatoren 14 vorgesehen. Eine Anzeigevor-' richtung 20 ist über einen Transformator 22 mit der Anodenleitung 16 gekoppelt. Die Arbeitsweise der dargestellten Anordnung ist sehr einfach. Die empfangene Energie zwingt , den Oszillator, auf den empfangenen Frequenzen zu schwingen, die, da sie von der natürlichen Frequenz, auf die der Oszillator abgestimmt ist, verschieden ist, Änderungen des Wirkungsgrades des Oszillators verursacht und seinen Verbrauch von Gleichstromenergie beeinflußt. Derselbe wird in einer Anzeigevorrichtung, beispielsweiseeinemLautsprecher, einem Schreiber, einem Bildübertragungsgerät o. dgl., zur Wahrnehmung gebracht.

Wie in der Einleitung erwähnt, ermöglicht das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung auch das Messen von Frequenzen; eine Anordnung zu diesem Zwecke ist in Abb. 2 dargestellt, in der in der Gleichstromleitung 15 ein fester Widerstand eingeschaltet ist, an dem ein Voltmeter 26 liegt, dessen Skala dem Gleichstromfluß proportional ist und der infolgedessen von der Frequenz der dem Oszillator zugeführten Energie abhängig ist. Es kann auch ein Amperemeter oder ein ähnliches Instrument in die Gleichstromleitung eingefügt sein.

Bei der Anordnung nach Abb. 3 wird die von der Antenne 2 aufgenommene Energie einem Verstärker 30 zugeführt, der seinerseits als Begrenzer wirken kann oder an den sich ein besonderer Begrenzer 32 anschließt. Die aufgenommene Energie wird in ihrer Frequenz herabgesetzt, um die prozentuale Frequenzmodulation zu vermehren, und zwar indem sie in einem Gleichrichter 36 mit Energie von einem örtlichen Überlagerungsgenerator 34 überlagert wird. Der Begrenzer 32 kann vor oder hinter dem Detektor 36 angeordnet werden, und es kann naturgemäß auch eine weitere Verstärkerstufe 38 vorgesehen sein, die auch selbst als Begrenzer wirken kann. Der Oszillator besteht in diesem Falle aus zwei Röhren 40 und 42 mit Kreisen 44 und 46. Einer dieser Kreise ist auf eine Frequenz abgestimmt, die oberhalb des einen

Grenzwertes des zugeführten Frequenzbereiches liegt, während der andere Kreis auf eine Frequenz abgestimmt ist, die unterhalb des anderen Grenzwertes liegt. Die Kreise 44 und 46 sind miteinander und mit einer gemeinsamen Anodenspule 48 gekoppelt. Die Kopplung zwischen dem Kreise 44 und der Spule 48 ergibt die notwendige Rückkopplung, um die Röhre 40 zum Schwingen zu

ίο bringen, während, die Kopplung zwischen dem Kreise 46 und der Spule 48 die notwendige Rückkopplung ergibt, um die Röhre 42 zum Schwingen zu bringen. Jedoch hat die Kopplung zwischen den Kreisen 44, 46 und 4S zur Folge, daß der ganze Oszillator auf einer gemeinsamen Frequenz schwingt, die zwischen den Resonanzfrequenzen der Oszillatoren liegt.

Die Oszillatoren sind durch eine Spule 50 mit dem Ausgangskreis des Verstärkers 38 gekoppelt.

Die Anodenspannung für die Oszillatoren wird von einer Leitung 52 zweckmäßig dem Mittelpunkt eines Transformators 54 zugeführt, der in Reihe zwischen den Anoden der Röhren 40 und 42 liegt. Mit der Sekundärwicklung des Transformators ist die Anzeigevorrichtung 20 gekoppelt. Bei dieser Anordnung vermehrt eine Änderung in der aufgenommenen Frequenz die Leistung eines der Oszillatoren zu derselben Zeit, wo er die Leistung des anderen vermindert und verursacht hierdurch eine wirksame Gegentaktwirkung der Anodengleichströme, wobei die Anzeigevorrichtung 20 auf die Differenzen der Anodenströme der beiden Oszillatoren anspricht.

An Stelle von Transformatorkopplung kann auch Widerstandskopplung treten, wie in Abb. 4 gezeigt ist. Hier wird die Energie von einer Leitung 52 dem Mittelpunkte von Kopplungswiderständen 56, 58 zugeführt. Die Spannungsänderungen an den Widerständen werden den Gittern der Verstärkerröhren 60 und 62 zugeführt, deren Ausgangskreise über einen Widerstand 64 gekoppelt sein können.

Die Gitter der Röhren 60 und 62 können durch Batterien 66 und 68 vorgespannt werden.

Abb. 5 zeigt eine ähnliche Schaltung wie Abb. 3, nur daß hier die Generatoren getrennt rückgekoppelt sind. Die empfangene Energie wird von dem Verstärker 38 den Oszillatoren zugeführt, die dadurch gezwungen werden, in ihrer Frequenz zu variieren. Wie oben wird die Differenz der den Oszillatoren zugeführten Energie einem Transformator 54 zugeführt. Durch Anschalten eines Kondensators von verhältnismäßig großer Kapazitanz direkt an die Anoden der Röhren können die Oszillatoren gezwungen werden, miteinander zu schwingen, wodurch man dieselbe Wirkungsweise wie bei der Anordnung nach Abb. 3 erhält.

Man kann die Schaltung nach Abb. 3 auch so abändern, daß die Oszillatoren in Gegentaktschaltung gekoppelt sind anstatt parallel wie dargestellt. Die Oszillatoren werden dann bei gleichen Frequenzen, aber in Gegenphase arbeiten.

Es ist mit dieser Schaltung eine wirksame Fadingbekämpfung möglich, indem nämlich durch eingangsseitige Begrenzer die Amplitudenschwankungen der Hochfrequenz ausgeglichen werden. Es ist ja das Wesen frequenzmodulierter Strahlung, gleichbleibende Amplituden zu haben, während die Modulationsfrequenz durch die Größe der Frequenzschwankungen gegeben ist.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Demodulation frequenzmodulierter Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Empfangsschwingungen die Frequenz eines auf eine außerhalb des vom Sender ausgestrahlten Frequenzbandes liegende Frequenz abgestimmten Schwingungserzeugers beeinflußt wird und daß die im Rhythmus der Modulationsfrequenz erfolgenden Änderungen des Anodengleichstromes desselben Anzeigevorrichtungen zugeführt werden.

2. Schaltung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei auf einer mittleren Welle schwingende Röhrengeneratoren, von denen der eine auf eine Frequenz oberhalb, der andere auf eine Frequenz unterhalb des zu empfangenden Frequenzbandes abgestimmt ist, mit ihren Anodenströmen im Gegensinn auf den Nutzwiderstand wirken.

3. Schaltung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Rückkopplung auf die beiden Eingangskreise der beiden Röhrengeneratoren einwirkt.

4. Schaltung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden beider Röhren mittels eines Kondensators verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen