DE618797C

DE618797C - Circuit for receiving modulated high-frequency waves

Info

Publication number: DE618797C
Application number: DET40186D
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Otto Roosenstein
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1931-05-18
Filing date: 1932-02-08
Publication date: 1935-09-17
Also published as: GB413402A; DE583864C; US2014509A; DE560227C; GB393415A; GB393421A; FR730942A; FR43009E; DE580991C; US2031072A

Description

Schaltung zum Empfang modulierter hochfrequenter Wellen In dem Patent 58o ggr ist eine Gleichrichterschaltung beschrieben, die die Behebung der Fadings beim Empfang ermöglicht, indem Anwendung einer stetig wirkenden Gleichrichterstufe mit logarithmischer Kennlinie vorgesehen ist. Für solche Anordnungen eignen sich Gleichrichter, deren Gleichrichterkennlinie, d. h. die Kurve, welche den Momentunwert des den Gleichrichter verlassenden Stromes J als Funktion der zugeführten Hochfrequenzspannung E darstellt, angenähert darstellbar ist durch die Beziehung J - C .log natE + 1o.Circuit for receiving modulated high frequency waves In the patent 58o ggr describes a rectifier circuit that eliminates fadings made possible during reception by using a continuously acting rectifier stage is provided with a logarithmic characteristic. For such arrangements are suitable Rectifiers, their rectifier characteristics, d. H. the curve showing the instantaneous value of the current J leaving the rectifier as a function of the applied high-frequency voltage E represents, can be represented approximately by the relationship J - C .log natE + 1o.

Schwankt dann die Spannung des ankommendenZeichens indem Verhältnis (1 +k) : (r-k), wobei k den Modulationsgrad darstellt, so schwankt gemäß dieser Formel der gleichgerichtete Strom zwischen den Grenzen 1l - C log nat [E # (z + k)@ + 1o und J2 - C log nat [E # (i - k)a -f- Io.If the voltage of the incoming character then fluctuates in the ratio (1 + k) : (rk), where k represents the degree of modulation, according to this formula the rectified current fluctuates between the limits 1l - C log nat [E # (z + k) @ + 1o and J2 - C log nat [E # (i - k) a -f- Io.

Die Größe der Schwankung berechnet sich zu Die Größe der Schwankung 11-T2 ist für die Lautstärke des ankommenden Zeichens im Empfänger maßgebend. Aus der obigen Formel geht hervor, daß bei der gewählten Form der Gleichrichtkennlinie diese Schwankung nur abhängig ist vom Modulationsgrad k, nicht aber von der Amplitude E des ankommenden Zeichens.The size of the fluctuation is calculated The size of the fluctuation 11-T2 is decisive for the volume of the incoming character in the receiver. From the above formula it can be seen that with the selected form of the rectification characteristic, this fluctuation is only dependent on the degree of modulation k, but not on the amplitude E of the incoming character.

Bei einer Schaltung gemäß der Erfindung des Hauptpatents war u. a. vorgesehen, als Gleichrichter Röhren zu verwenden, deren Charakteristik von einem bestimmten Vorspannungswert aus einen wesentlich logarithmischen Verlauf besaß, so daß die Beziehung von Momentunwert zu angelegter Spannung und hervorgerufener Stromstärke während der positiven Halbperiode logarithmisch war, die Stromstärke während der anderen Halbspannung aber konstant.In a circuit according to the invention of the main patent, inter alia. intended to use tubes as rectifiers, the characteristics of which are different from one another certain bias value from had a substantially logarithmic course, so that the relationship between the instantaneous value and the applied voltage and the induced Amperage during the positive half-cycle was logarithmic, the amperage but constant during the other half-voltage.

Derartige Röhren, die eine wie in Abb. z wiedergegebene Charakteristik besitzen, sind in der Praxis nur schwer realisierbar, da gefordert wird, daß ihre Charakteristik gegen die Abszisse konkav gekrümmt sein soll. Entladungscharakteristiken, die thermionische Röhren besitzen, haben nämlich stets eine sich an dieAbszisse anschmiegendeCharakteristik; eine Charakteristik also, die gegen die Abszisse konvex gekrümmt ist.Such tubes, which have a characteristic as shown in Fig own, are difficult to implement in practice, since it is required that their Characteristic should be curved concavely towards the abscissa. Discharge characteristics, that thermionic tubes have always have one on the abscissa snug characteristic; a characteristic that is convex towards the abscissa is curved.

Es sind bereits Röhren vorgeschlagen worden, deren Charakteristik im Arbeitsgebiet negativer Vorspannungen eine angenähert negativ logarithmische Gesetzmäßigkeit aufweisen, derart, @daß die Charakteristik gegen die Abszisse konvex gekrümmt ist. Solche Röhren sind leicht in Form von Schirmgitterröhren mit Gitterelektroden variablen Durchgriffs zu erzeugen. Diese Röhren wurden als Verstärkerröhren für die Zwecke der Verstärkungsregelung beschrieben.Tubes have already been proposed, their characteristics in the work area negative biases an approximately negative have logarithmic law, such that @ that the characteristic against the abscissa is convexly curved. Such tubes are light in the form of screen grid tubes with grid electrodes of variable penetration. These tubes were called Amplifier tubes for the purposes of gain control are described.

Erfindungsgemäß wird zur Fadingvermeidung als ein lediglich auf den Modulationsgrad der Empfangswellen ansprechender Gleichrichter im Sinne des Hauptpatents in Audionschaltung eine derartige Verstärkerröhre verwendet, deren statische Charakteristik in dem etwa zwischen o bis -2o Volt liegenden Arbeitsbereich eine negativ logarithmisch verlaufende Kennlinie ist, die also im Arbeitsbereich gegen die Abszisse keine Werte unendlich großer Steilheit besitzt und stets konvex gekrümmt ist.According to the invention, in order to avoid fading, only the Degree of modulation of the received waves of an appealing rectifier in the sense of the main patent Such an amplifier tube is used in the audio circuit, its static characteristic a negative logarithmic in the working range between about 0 and -2o volts running characteristic curve, which means that there are no values in the working range against the abscissa has an infinitely great steepness and is always convexly curved.

In Abb. 2 .ist i eine Röhre, bei der die Beziehung zwischen der Anodenstromstärke 1, und der Gitterspannung Eg im Arbeitsgebiet negativer Vorspannungen. angenähert der Gleichung J"=-P log nat B (V-Eg) '(i) genügt. Diese Funktion ist in Abb.2a dargestellt. Die Gerade Eg - V ist eine Asymptote dieser Kurve. Die Stromstärke und die und für die Abhängigkeit des mittleren Anodenstromes von der Amplitude des eintreffenden Zeichens Die Auswertung dieses Integrals liefert Es sei nun angenommen, daß das frühere sinusförnnig mit der. Amplitude e angemom- Die Reihe wird nach dem zweiten Gliede abgebrochen, da der Modulationsgrad m so klein sei, daß höhere Glieder vernachlässigt werden können. Durch Substitution des in Gleichung (3) Steilheit werden bei dem Werte Eg--E- V der Gitterspannung unendlich groß. Wenn auch die theöretischeKennlinie praktisch nicht verwirklicht werden kann, so zeigt in Abb. 2a II die Form, der Kurve, die sich bei Röhren herstellen läßt und die im Arbeitsgebiet negativer Vorspannungen mit Kurve I hinreichend übereinstimmt.In Fig. 2. I is a tube in which the relationship between the anode current 1, and the grid voltage Eg in the working area of negative bias voltages. approximately the equation J "= - P log nat B (V-Eg) '(i) is sufficient. This function is shown in Fig.2a. The straight line Eg - V is an asymptote of this curve. The current strength and the and for the dependence of the mean anode current on the amplitude of the incoming character The evaluation of this integral yields It is now assumed that the former is sinusoidal with the. Amplitude e assumed The series is broken off after the second term, since the degree of modulation m is so small that higher terms can be neglected. By substituting the in equation (3) The steepness becomes infinitely large at the value Eg - E - V of the grid voltage. Even if the theoretical characteristic curve cannot be realized in practice, Fig. 2a II shows the shape, the curve, which can be produced with tubes and which agrees sufficiently with curve I in the working area of negative bias voltages.

In Abb. ä wird das Rohr i in der Audiongleichrichterschaltung verwendet, wobei 2 den Gitterkondensator, 3 den Gitterableitewiderstand darstellt.In Fig. Ä, the tube i is used in the audio rectifier circuit, where 2 represents the grid capacitor, 3 represents the grid leakage resistance.

Bekanntlich liefert die Audiongleichrichtung eine mittlere negative Gitterspannung, die praktisch gleich dem Scheitelwert der Gitterwechselspannung ist. Angenommen sei zunächst, daß ein nicht moduliertes Signal auf das Gitter der Röhre auftrifft, das durch die Gleichung E-e#coscot darstellbar ist; man erhält so als Gitterspannung Eg=-e#(i-coswt). (z) Die Substitution von (2) in (i) ergibt für den Anodenstrom ja - - P . log nat fB [V+ e. (i - cos co t)1 Für den Mittelwert 1, des Anodenstromes Ja über die Periode T ergibt sich mene Signal moduliert wird gemäß der Gleichung e - eo (i -f- m sin to, t), wo co, die Modulationsfreqüenz, e, die mittlere Amplitude von e (Trägerwelle) und m den Modulationsgrad darstellt. Infolge des Auftreffens eines derart modulierten Signals wird auch der mittlere Anodenstrom J. in der Frequenz co, schwanken. Die Stromstärke J," ist eine Funktion der Amplitude e J"= = f (2). As is known, the audio rectification supplies a mean negative grid voltage which is practically equal to the peak value of the alternating grid voltage. Let us first assume that a non-modulated signal hits the grating of the tube, which can be represented by the equation Ee # coscot; the grid voltage Eg = -e # (i-coswt) is obtained. (z) The substitution of (2) in (i) results in yes - - P for the anode current. log nat fB [V + e. (i - cos co t) 1 For the mean value 1, of the anode current Yes over the period T, the result is that the signal is modulated according to the equation e - eo (i -f- m sin to, t), where co, the modulation frequency, e, the mean amplitude of e (carrier wave) and m the degree of modulation. As a result of the impact of a signal modulated in this way, the mean anode current J will also fluctuate at the frequency co. The current intensity J, "is a function of the amplitude e J" = = f (2).

Gemäß der Taylorschen Reihe wird also gefundenen Ausdruckes für in. Gleichung (4) entsteht. Diese Gleichung besagt, daß der mittlere Anodenstrom in der Frequenz co, schwankt mit einer Amplitude wenn e, > h ist, ist diese Amplitude praktisch unabhängig von der Amplitude eo der-Trägerwelle des ankommenden Zeichens, hingegen proportional dem Modulationsgrad m.According to Taylor's series, the expression found for in. Equation (4) arises. This equation says that the mean anode current in the frequency co fluctuates with an amplitude if e, > h, this amplitude is practically independent of the amplitude eo of the carrier wave of the incoming character, but proportional to the degree of modulation m.

In Abb. 2b ist die Abhängigkeit der Empfangsempfindlichkeit von der Trägerwellenamplitude eo durch den Proportionalitätsfaktor graphisch dargestellt für den Fall, daß die in Abb. 2a abgebildete Röhrenkennlinie gilt.In Fig. 2b, the dependence of the reception sensitivity on the carrier wave amplitude eo is shown by the proportionality factor graphically shown for the case that the tube characteristic shown in Fig. 2a applies.

Wie ersichtlich, verursacht eine Schwankung von e im Verhältnis von i : ioo, was bei Fadings öfter vorkommt, eine Amplitudenänderung des demodulierten Signals im Verhältnis von nur etwa i : 2.As can be seen, causes a variation in e in the ratio of i: ioo, which often occurs with fadings, a change in amplitude of the demodulated Signal in the ratio of only about i: 2.

Es wäre nach dem oben Gesagten erforderlich, daß die Kennlinie der Röhre mit einer logarithmischen Kurve möglichst gut übereinstimmt. In der Praxis wird jedoch in vielen Fällen eine bessere Unabhängigkeit der Lautstärke von der Eingangsamplitude erreicht, wenn gewisse Abweichungen von dieser Kurvenform bestehen. Diese Tatsache findet ihre Ursache darin, daß bei der Audiongleichrichtung die mittlere negative Gitterspannung gleich dem Scheitelwert der Gitterwechselspannung wird, vgl. Formel (2). In Wirklichkeit trifft dies nicht streng zu, sondern die mittlere negative Gitterspannung liegt gegenüber dem Scheitelwert der Gitterwechselspannung um so mehr nach positiven Spannungen hin zu, je größer e ist. Dadurch wird der Gleichrichtereffekt verschlechtert, unter Umständen sogar bei sehr großen Signalstärken vollkommen aufgehoben. Mit diesen störenden Erscheinungen hat man nicht zu tun, wenn man Röhren verwendet, bei denen für stark negative Gitterspannungen die Steilheit der IQ - Eg Kennlinie größer gemacht ist, als der logarithmischen Funktion (vgl. Kurve III, Abb. 2a) entspricht. Die gegenüber der theoretisch geforderten Röhren vergrößerbe Steilheit für große Gitterwechselspannungen bringt eine Erhöhung des Gleichrichtereffektes bei großen Signalspannungen mit sich, die die oben geschilderten Erscheinungen kompensieren. Damit eine derartige Schaltung auch bei Anwendung verschiedener äußerer Widerstände diese Eigenschaft beibehält, ist es vorteilhaft, Röhren zu verwenden, deren innerer Widerstand groß ist gegenüber jedem angeschalteten äußeren Widerstand. Dies läßt sich bei empfindlichen Röhren nur dann erreichen, wenn gleichzeitig der Durchgriff klein gewählt wird. Auf jeden Fall sollte der Durchgriff kleiner als 5 0[o sein, was sich mit Schirmgitterröhren leicht erreichen läßt. Die Schirmgitterröhre hat außerdem den Vorteil, daß es möglich ist, die Form ihrer Charakteristik weitgehend zu beeinflussen durch ein Zusammensetzen des Steuergitters aus zwei oder mehreren Teilen, durch die der Durchgriff vom Schirmgitter verschieden ist.According to what has been said above, it would be necessary for the characteristic curve of the tube to agree as closely as possible with a logarithmic curve. In practice, however, a better independence of the volume from the input amplitude is achieved in many cases if there are certain deviations from this curve shape. This fact is due to the fact that in audio rectification the mean negative grid voltage becomes equal to the peak value of the alternating grid voltage, see formula (2). In reality, this does not strictly apply, but the mean negative grid voltage, compared to the peak value of the alternating grid voltage, is all the more towards positive voltages, the greater e is. As a result, the rectifier effect is worsened, possibly even completely canceled out with very high signal strengths. One does not have to do with these disturbing phenomena when using tubes in which the steepness of the IQ - Eg characteristic curve is made greater than the logarithmic function (cf. curve III, Fig. 2a) for strongly negative grid voltages. Compared to the theoretically required tubes, the steepness for large alternating grid voltages is increased and the rectifier effect is increased at high signal voltages, which compensates for the phenomena described above. So that such a circuit retains this property even when different external resistances are used, it is advantageous to use tubes whose internal resistance is high compared to each connected external resistance. In the case of sensitive tubes, this can only be achieved if the penetration is selected to be small at the same time. In any case, the penetration should be less than 50 [o, which can easily be achieved with screen grid tubes. The screen grid tube also has the advantage that it is possible to largely influence the shape of its characteristics by assembling the control grid from two or more parts, through which the penetration is different from the screen grid.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Circuit for receiving modulated high-frequency Waves in which proportionality is achieved using continuously acting rectifier means the low frequency amplitude with the degree of modulation with simultaneous independence is guaranteed by the mean amplitude (according to patent 58o ggi), characterized in that that as a rectifier stage in audio circuit a tube with approximately negative logarithmic anode current characteristic is provided, whose discharge law in the working area of negative prestresses one curved concaxially towards the abscissa Curve course conditional.

2. Circuit according to claim i, characterized in that a tube is used as an audio tube, the static characteristic of which is used for small negative grid voltage values approximate negative logarithmic course possesses and for large negative grid voltage values a faster decreasing one Has course.

3. A circuit according to claim i, characterized in that a screen grid tube or penthode is used in which the anode penetrates through the control grid is less than 5 0/0. d .. Circuit according to claim i, characterized in that a tube is provided in which the screen grille penetrates through the control grille is different at different points of the control grid.