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Schaltung zur Phasenmodulation von Schwingungen Gegenstand der Erfindung
ist eine Anordnung zur Erzeugung einer reinen Phasenmodulation von Schwingungen,
die frei von einer begleitenden Amplitudenmodulation ist.
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In dein Patent 6o7 669 wurde eine Schaltung angegeben, die
den vorgenannten Zweck dadurch erreicht, daß Wechselspannungen konstanter Frequenz.
und Amplitude einem eine Induktiv ität L, eine Kapazität C und einen im Rhythmus
der Modulationsfrequenz veränderlichen und zu der Induktivität in Reihe oder der
Kapazität parallel geschalteten Widerstand R enthaltenden Schwingungskreis zugeführt
werden, in dem die Induktivität L und die Kapazität C so gewählt sind, daß sie der
Gleichungzumin-
dest näherungsweise genügen, wobei c) die Kreisfrequenz der zugeführten Wechselspannung
bedeutet.
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Gemäß der Erfindung soll diese Schaltung derart abgeändert werden,
daß eine Vertauschung von L und C erfolgt und daß die Induktivität L und die Kapazität
C so gewählt sind, daß sie der Gleichung
mindestens näherungsweise genügen, wobei co die Kreisfrequenz der zugeführten Wechselspannung
bedeutet. Wie in der bekannten Schaltung sind auch hier drei Ausführungsformen möglich,
von denen die erste darin besteht, daß Wechselspannungen konstanter Frequenz und
Amplitude einem Kreis zugeführt werden, der eine Kapazität C und einen in Reihe
dazu liegenden, im Rhythmus des Modulationsvolganges veränderlichen Ohmschen Widerstand
R, .dem eine Induktivität L parallel geschaltet ist, enthält, wobei phasenmodulierte
Schwingungen an der Kapazität C abgenommen werden.
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Bei der zweiten Schaltungsmöglichkeit liegt die Induktivität L parallel
zu der Reihenschaltung von Widerstand R und Kapazität C, und die phasenmodulierten
Schwingungen werden von dieser Parallelschaltung abgenommen. Die dritte Möglichkeit
besteht schließlich darin, die zu modulierenden Schwingungen einer Reihenschaltung
einer Induktivität L und eines mit einer Kapazität C in Reihe liegenden veränderlichen
Ohmschen Widerstands R zuzuführen und die phasenmodulierten Schwingungen an der
Reihenschaltung von R und C abzunehmen.
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Die Schaltungen gemäß der Erfindung weisen in verschiedener Hinsicht
Vorteile auf, die ihre Bevorzugung vor den bekannten Schaltungen rechtfertigen.
Eine gewisse Schwierigkeit bei der bekannten Anordnung besteht darin, daß die Induktivität
L stets mit einem Verlustwiderstand behaftet ist, der sich nicht immer auf hinreichend
kleine Werte erniedrigen läßt. Um eine ungünstige Auswirkung dieses Verlustwiderstands
zu vermeiden, müßten verhältnismäßig komplizierte
Schaltungen vorgesehen
werden. Dieser Nachteil entfällt bei der erfindungsgemäßen Anordnung. Weitere Vorteile
werden bei der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele erwähnt.
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Die Abb. i zeigt die erstgenannte Ausführungsmöglichkeit, bei welcher
eine Kapazität C in Reihe mit einer Parallelschaltung, einer Induktivität L und
eines veränderlichen Widerstands R liegt. Die zu modulierende Wechselspannung E
wird der Reihenschaltung zugeführt und die modulierte Wechselspannung EG von der
Kapazität C abgenommen.
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Der Nachweis dafür, daß bei der erfindungsgemäßen Schaltung eine Veränderung
des Widerstands R lediglich eine Phasendrehung der am Kondensator C auftretenden
Spannung, deren absoluter Betrag erhalten bleibt, bewirkt, soll durch folgende Berechnung
erbracht werden: Eine widerstandslos gedachte Wechselspannungsquelle E arbeitet
auf.' ein Schaltungsgebilde, welches eine Kapazität C und in Reihe damit eine Parallelschaltung
-einer Induktivität L und eines Ohmschen Widerstands R enthält. An dem Kondensator
C soll die in ihrer Phase veränderliche Spannung Ec abgenommen werden, während der
Wert des Widerstands R im Modulationsrhythmus verändert werden soll. Die Spannungsgleichungen
für die durch die willkürlich angenommenen und mit Pfeilen bezeichneten Strombahnen
fließenden Zweigströme J, und J#. lauten h-j(XL-Xc)-J.2-iXL=E-J,-jXL +T-2(R+iXl.)=o.
In diesen Formeln bedeuten XL und X c die Blindwiderstände der- Induktivität L bzw.
der Kapazität C, E die Spannung der mit demselben Buchstaben bezeichneten Wechselspannungsquelle
und
Aus diesen Gleichungen ermittelt sich der Zweigstrom J, zu
Da Ec = 11 - (- j X c)
ist
Wenn man die erfindungsgemäße Bedingung
bzw. XL = z # X c erfüllt, ergibt sich
Eine Auswertung dieser Gleichung zeigt, daß die Phasenlage des Vektors Ec gegenüber
der EMK E der Wechselspannungsquelle eine Funktion des Verhältnisses
ist. Der Absolutwert des Verhältnisses ist gegeben durch
er ist also konstant, was zu beweisen war. Für den Sonderfall R = o wird
für
und endlich für den Fall
Die Lage des Vektors Ec verdreht sich also bei Veränderung des Widerstands R von
Null bis Unendlich um volle iSo° von der Gleichphasigkeit ausgehend bis zur Gegenphasigkeit.
Sinngemäß vollzieht sich auch die Ableitung für den Fall, daß der Widerstand R mit
dem Kondensator C in Reihe liegt.
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Der Widerstand R, dessen Betrag im Rhythmus des Modulationsvorganges
verändert werden soll, kann in einer dem Fachmann geläufigen Weise durch ein Kontaktmikrophon
oder die Entladungsstrecke einer Röhre gebildet werden, deren innerer Widerstand
durch die zwischen Kathode und Steuerelektrode angelegte Sprechspannung gesteuert
wird.
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Ein besonderer Vorteil der angegebenen Anordnung ergibt sich bei ihrer
betriebsmäßigen Anwendung. In Abb. z ist auf der linken Seite die in Abb. i dargestellte
Anordnung gezeichnet, in der die phasenmodulierte Wechselspannung am Kondensator
C auftritt und von dort abgenommen und einer Verstärkerstufe h zugeführt wird. Da
man die einzelnen Stufen eines mehrstufigen Senders gewöhnlich in getrennten Gehäusen
unterbringt und zwecks möglichst geringer Rückwirkung der. Leistungsstufen auf den
Steuergenerator letzteren auch räumlich entfernt aufbaut, erfolgt die Übertragung
der phasenmodulierten Wechselspannung vom Kondensator C zum Gitterkreis der Röhre
h über eine Energieleitung, die aus einem Innenleiter i und einem Außenleiter
a bestehen möge. (Die im Zusammenhang mit der Erfindung nebensächlichen Schaltelemente
der Verstärkerstufe V wurden der Übersichtlichkeit halber fortgelassen.) Wie man
sieht, wird die Energieleitung an beiden Enden durch eine Kapazität (nämlich einerseits
durch den Kondensator C und andererseits durch die Gitter-Kathoden-Kapazität Cgk)
abgeschlossen,
so:daß störende Resonanzen ausgeschlossen sind, die
sich z. B. ergeben würden, wenn die Spannungsabnahme an einer Induktivität erfolgt.
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Daß die angegebene Modulationsanordnung auch sehr günstige Betriebseigenschaften
aufweist, zeigen die in Abb.3 dargestellten Kurven. Diese zeigen die Abhängigkeit
des Leistungsverbrauchs und des Phasenwinkels von der Größe des Widerstands R. Längs
der Abszissenachse ist das Verhältnis des Wirkwiderstands R zum Blindwiderstand
Xo aufgetragen. In Richtung der Ordinatenachse ist einerseits der Phasenwinkel p
zwischen der KondensatorwechselspannungEC und der EMK des Generators E aufgetragen
und andererseits das Verhältnis von WirlcleistungN=I2R zu Kondensatorblindleistung
Man sieht daraus, daß die Krümmung der (p-Kurve so schwach ist, daß sich besondere
Entzerrungsmaßnahmen bei durchschnittlichen Anforderungen an die Übertragungstreue
erübrigen und außerdem die Belastung des Generators innerhalb eines großen Modulationsbereiches
praktisch konstant bleibt.
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Eine nähere Beschreibung der beiden anderen Ausführungsbeispiele erübrigt
sich, da diese ohne weiteres aus den Schaltungen der Patentschrift 6o7 669 unter
Anwendung des Erfindungsgedankens, nämlich Vertauschung von L und C, und unter Abänderung
der Bedingungsgleichung in co2LC=2 hervorgehen. Auch diese Schaltungen haben wie
das erste Ausführungsbeispiel den Vorteil vor den bekannten Schaltungen, daß Störschwingungen
nicht auftreten können und im Falle der Reihenschaltung sämtlicher Schaltelemente
durch den Widerstand R sogar gedämpft werden.