DE648196C

DE648196C - Verfahren zur Umwandlung frequenzmodulierter Schwingungen in amplitudenmodulierte Schwingungen

Info

Publication number: DE648196C
Application number: DER92925D
Authority: DE
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1934-03-23
Filing date: 1935-03-24
Publication date: 1937-07-24
Also published as: US2095314A; GB441591A

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBENAM 24. JULI 1937

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 a 4 GRUPPE 29 οι

^ -- R 92925 VIII a/21 a*

Radio Corporation of America in New York, V. St. A.

Schwingungen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. März 1935 ab

ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung frequenzmodulierter Schwingungen in amplitudenmodulierte Schwingungen.

Das Verfahren besteht darin, die frequenzmodulierten Schwingungen einer Reihenschaltung zweier Scheinwiderstände zuzuführen, von denen der erste eine konstante »absolute Impedanz, aber einen sich innerhalb des Modulationsbereiches ändernden Phasenwinkel und der zweite eine konstante absolute Impedanz und konstante Phase besitzt oder Phasenänderungen aufweist, die in entgegengesetztem Sinne erfolgen, wie in dem erstgenannten Scheinwiderstand. Von den beiden Scheinwiderständen werden Spannungen abgenommen und einander entgegengeschaltet. Die resultierende Spannung ist amplitudenmoduliert und kann auf übliche Weise gleichgerichtet und niederfrequent verstärkt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Abb. 1. Der Umwandlungskreis enthält einen Ohmschen Widerstand Z₁ mit konstanter Impedanz und konstantem Phasenwinkel Null. Die Klemme 2 von Z₁ kann mit einer Impedanz Z₂ verbunden werden, die einen abgestimmten, möglichst verlustarmen Parallelkreis darstellt. Die wichtigste Eigenschaft dieses Parallelkreises besteht darin, daß für einen gewissen Bereich um die Resonänzlage herum seine Impedanz angenähert konstant bleibt, daß sich aber der Phasenwinkel proportional zu der Frequenz entsprechend* der Modulation ändert. Die Änderung des Phasenwinkels der Schwingungen in diesem Kreise ist proportional der prozentualen Änderung der Frequenz und dem reziproken

Dämpfungsfaktor -^- des Kreises.

Die frequenzmodulierte Welle wird von der Antenne A oder von den Leitungen a, b direkt oder über einen Hoch- oder Zwischenfrequenzverstärker den Klemmen 1 und 3 zugeführt. Die Leitungen α und b können mit irgendeiner Quelle frequenzmodulierter Schwingungen verbunden werden,

Wenn der ParallelkreisCL₁ auf die Frequenz des Trägers abgestimmt ist, ist Z₂ einem Ohmschen Widerstand äquivalent. Z₁ und Z₂ sind so gewählt, daß die Beträge ihrer Scheinwiderstände in der Nähe dieser Resonanzstelle von gleicher Größenordnung sind. Die Signalspannung wird sich also auf Z₁ und Z₂ gleichmäßig aufteilen. Wenn die Trägerwelle unmoduliert ist, werden die Spannungen Ez₁ und E_IjZ in Phase sein; wenn sie

frequenzmoduliert ist, wird sich ihre relative Phasenlage ändern \vie die Frequenz der empfangenen Schwingung. Die Spannung Ei wird von dem Schwingungskreis abgenomm6r£. mittels einer Induktanz L₂, die veränderlich·- mit Z₂ gekoppelt ist. Die Spannung an L₂ ist gegenüber der Spannung an Z₂ um i8o° in der Phase verschoben. Die veränderliche Kopplung ermöglicht eine Einstellung der ίο Amplitude der Spannung an L₂

Zweckmäßiger weise wird der Kreis Z₂ so abgestimmt, daß die Trägerfrequenz des Senders nicht gleich der Eigenfrequenz von Z₂ ist, aber in deren Nähe liegt. Zur Abstiminungseinstellung ist die Kapazität C des Kreises veränderlich. Daher können die Spannungen Ez₁ und Ei,, die an Z₁ und L₂ auftreten, innerhalb gewisser Grenzen auf gleiche Größe und auf jede gewünschte Phasendifferenz eingestellt werden.

Die Summe der beiden Spannungen kann dem Gitterkreis einer Gleichrichterröhre V zugeführt werden und bildet dann am Steuergitter von V eine resultierende Spannung, *5 die sich in ihrer Amplitude entsprechend den Frequenzänderungen der frequenzmodulierten Welle ändert. Die durch Gleichrichtung entstandene verstärkte Niederfrequenz erscheint im Ausgang der Röhre V, der ein Meßgerät M enthält, sowie auch in einem Meßgerät .1Z₁, das mit der Sekundärwicklung eines Transformators T verbunden ist, dessen Primärwicklung gleichfalls im Ausgang von V liegt.

Abb. 2 zeigt eine Vereinfachung. Hier ist die Impedanz Z₁ mit einem Abgriff an der Induktanz L₂ verbunden. Die Summe der Spannung von konstantem Phasenwinkel, die an Z₁ auftritt, und der Spannung von veränderlichem Phasenwinkel, die an dem oberen Teil von L₂ auftritt, wird wie bei der früheren Ausführungsform dem Gitterkreis der Röhre V zugeführt. Die Schaltung macht die Verwendung zweier miteinander gekoppelter Spulen gemäß der Schaltung nach Abb. 1 überflüssig. Im Betrieb werden die Spannungen Ez und Ei, in allen Fällen auf gleiche Amplituden eingestellt, und durch Verstimmung des Schwingungskreises gegen die Trägerfrequenz wird die Spannung Ei, aus der genau entgegengesetzten Phasenlage gegenüber Ez₁ um mindestens einen Betrag ausgelenkt, wie er durch die infolge der Modulation auftretende größte Frequenzänderung hervorgerufen wird. Würde nämlich die Eigenfrequenz des Schwingungskreises Z₂ mit der Frequenz der Trägerschwingung genau übereinstimmen, so würden sich für die Trägerfrequenz die beiden in Reihe geschalteten Spannungen Ez₁ und Ei., genau aufheben. Die Folge wäre eine Auslöschung der Trägerfrequenz und damit eine Frequenzverdopplung der Modulationsfrequenz bei der Gleichrichtung.
~.' Die richtige Abstimmung des Schwingungskreises gewinnt man am besten so, daß man ^zuerst auf Null einstellt, was sich durch Be-''obachtung des Anodenstromes des Gleichrichters feststellen läßt, und dann so weit verstimmt, bis man die richtige Phasenver-Schiebung erhält. Wenn man eine Überlagerungsschaltung verwendet und das erfindungsgemäße Verfahren in einer festabgestimmten Zwischenfrequenzstufe ausübt, kann man diese Einstellung ein für allemal vornehmen.

Abb. 3 zeigt ein Diagramm der beiden Spannungen, und zwar zeigen die punktierten Darstellungen von Ei., die den beiden Modulations-Seitenfrequenzen entsprechenden Spannungen an. Die Resultierende E_g dieser beiden Spannungen, die dem Gitter des Gleichrichters zugeführt werden, hat gegenüber den beiden Teilspannungen eine fast konstante Phasenverschiebung von angenähert 90⁰. Die Amplitude der Resultierenden schwankt zwischen Null und einem Höchstwert, der gleich dem doppelten der bei unmoduliertem Signal auftretenden Amplitude ist. Das Ergebnis ist also eine amplitudenmodulierte Schwingung mit einem Modulationsgrad von 100 °/₀. Arbeitet man etwas weiter vom Resonanzpunkt des Kreises entfernt, so ist der Modulationsgrad entsprechend kleiner. Die Phaseneinstellung ist daher nicht besonders kritisch.

Die dargestellten Ausftthrungsbeispiele zeigen die Schaltung in ihrer einfachsten praktischen Form, und es können noch besondere Schaltungen entwickelt werden, die denselben Zwecken dienen. Die Schaltung kann auch mit einem Gegentaktgleichrichterpaar versehen werden, um eine unerwünschte Ampli- . tudenmodulation auszubalanzieren. Derselbe Erfolg kann auch durch zwei im Gegentakt geschaltete Kreise erreicht werden, von denen der eine auf Frequenzmodulation und · der andere nur auf Amplitudenmodulation anspricht und die mit zwei im Gegentakt arbeitenden Gleichrichtern verbunden sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch zur Umwandlung phasenmodulierter Schwingungen in amplitudenmodulierte. Allerdings entsteht dabei im niederfrequenten Ausgang wegen der unterschiedlichen Modulationsart eine lineare Frequenzverzerrung, die aber durch passende Korrektionsglieder ausgeglichen werden kann.

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zur Umwandlung fre- iao quenzmodulierter Schwingungen in amplitudenmodulierte Schwingungen, dadurch

gekennzeichnet, daß die frequenzmodulierten Schwingungen einer Reihenschaltung zweier Scheinwiderstände zugeführt werden, von denen der erste eine konstante absolute Impedanz, aber einen sich innerhalb des Modulationsbereiches ändernden Phasenwinkel und der zweite eine konstante absolute Impedanz und konstante Phase besitzt oder Phasenänderungen

ίο aufweist, die in entgegengesetztem Sinne erfolgen, wie in dem erstgenannten Scheinwiderstand, und daß von beiden Scheinwiderständen Spannungen abgenommen und einander entgegengeschaltet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den beiden Scheinwiderst'änden abgenommenen Spannungen gleiche Amplitude besitzen.
3. Verfahren nach Anspruch i', cTadurch gekennzeichnet, daß als Scheinwiderstand konstanter absoluter Impedanz und konstanter Phase ein Ohmscher Widerstand verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Scheinwiderstand mit einem sich innerhalb des Modulationsbereiches ändernden Phasenwinkel ein Schwingungskreis verwendet wird, der so abgestimmt ist, daß der Frequenzbereich der frequenzmodulierten Schwingung in der Nähe der Eigenfrequenz des Kreises, aber ganz auf der einen Seite davon, liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungskreis so abgestimmt wird, daß seine Eigenfrequenz von der Trägerfrequenz der empfangenen frequenzmoflulierten Schwingung um einen Betrag abweicht, welcher gleich der infolge der Modulation auftretenden größten Frequenzänderung ist.
6. Verfahren nach Arispruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Spule des Schwingungskreises eine zweite Spule derart gekoppelt ist und in einem derartigen Sinne in Reihe mit dem Ohmschen Widerstand geschaltet ist, daß die an ihnen auftretenden Spannungen von gleicher Amplitude und nahezu entgegengesetzter Phase sind.
7. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzmodulierten Schwingungen einer Reihen-" schaltung zugeführt werden, die aus einem Schwingungskreis und einem Ohmschen Widerstand besteht, der mit einem mittleren AbgrifiE der Schwingungskreisspule · verbunden ist, und daß die zwischen einem längs des Ohmschen Widerstandes verschiebbaren Abgriff und dem freien Ende des Schwingungskreises liegende Spannung abgenommen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen