DE657456C - Schaltung zur Phasenmodulierung einer Sendeanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Phasenmodulationsschaltung für Hochfrequenzsender.

Es ist vorgeschlagen worden, eine Phasenwobblung einer Schwingung dadurch vorzunehmen, daß ein Steuersender über zwei verschieden phasendrehende Elemente mit einer Verstärkerstufe verbunden ist und daß die Steuerenergie wechselweise über einen der beiden Wege geleitet wird. Es ist auch bekannt, dieses Verfahren zur Übertragung von Telegraphiezeichen zu verwenden. Die beiden Verfahren arbeiten aber mit mechanischen Mitteln zur Umschaltung von einem auf den anderen Weg und sind daher für

_tg Telephonieübertragung nicht geeignet.

Gegenstand der Erfindung ist ein ähnliches Verfahren, das aber zur Telephonieübertragung geeignet ist und das eine gleichmäßige Phasenmodülierung der Trägerschwingung erreichen läßt.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, eine Phasenmodulation für Telephonieübertragung dadurch zu erreichen, daß zwei in der Phase gegeneinander versetzte Schwingungen konstanter Frequenz und konstanter Amplitude einer Röhrenanordnung zugeführt werden, welche von den Modulationsspannungen derart im Gegentakt beeinflußt ist, daß im Ausgang der Röhrenschaltung eine resultierende, in der Phase schwankende Hochfrequenz auftritt. Die Phasenverschiebung zwischen den beiden der Röhrenschaltung zugeführten Hochfrequenzen wird dabei durch Einschaltung von phasendrehenden Elementen in den beiden Kanälen vorgenommen, welchen die konstante Hochfrequenz gemeinsam zugeführt wird. Diesen vorgeschlagenen Schaltungen gegenüber wird gemäß vorliegender Erfindung eine Modulatorröhre K von zwei durch einen Hochfrequenzoszillator A konstanter Frequenz erregten Schwingkreisen F, G gleichzeitig mit verschiedenen Phasen hochfrequent erregt, wobei in je einem Zweig der erwähnten Schwingkreise Röhrenimpedanzen (I bzw. J) enthalten sind, deren im Gegentakt im Rhythmus der gewünschten Modulierungsfrequenz (einer Quelle 5) erfolgende Steuerung den gegenseitigen Anteil der dem Modulator K gelieferten Erregerenergien ändert.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind auf der Zeichnung in vier Figuren schaltbildmäßig dargestellt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 erzeugt ein Oszillator A von konstanter Frequenz die Trägerfrequenz, die einem Schwingkreis B zugeführt wird, der aus Kapazität 1 und Induktanz 2 besteht. Der Mittelpunkt der Spule 2 ist für Hochfrequenz über einen Kondensator C₁ geerdet. Mit dem Kreis E sind Schwingkreise F und G über Spulen 15 und 16 veränderlich gekoppelt. Der Kreis F besteht aus Spule 16, festem Kondensator 14,

Widerstand 12 und veränderlicher Kapazität 18, der Kreis G aus Spule 15, festem Kondensator 13, Widerstand 11 und veränderlicher Kapazität 17. Die Kreise P und G sind üb^i? den Kondensator 27 geerdet und an. denselbep Punkten durch eine Leitung 32 mit der posR tiven Klemme der Kraftquelle 26 verbunden.* I und / sind die Amplitudenmodulatorröhren. Die Anode 10 von / ist mit dem Kreis F an einem Punkt zwischen den Elementen 12 und 18 und die Anode 9 von / mit dem Kreis G an einem Punkt zwischen den Elementen 11 und 17 verbunden. Die Steuergitter 7 und 8 sind gegenphasig mit der Sekundärwicklung 19 des Transformators T₁ verbunden. Zur Verhinderung von Störschwingungen sind Widerstandes und 4 in die Verbindungen zwischen den Klemmen der Wicklung 19 und den Steuergittern 7 und 8 eingeschaltet, welche Widerstände über Kondensatoren 5 und 6 geerdet sind. Der Mittelpunkt der Sekundär spule 19 ist durch eine Leitung GB mit einem Potentiometer P₁ verbunden, das parallel zu einem Teil der Gleichstromquelle 26 liegt, wodurch den Steuergittern die Vorspannung zugeführt wird. Die Primärwicklung des Transformators T₁ ist mit der Signalfrequenzquelle i? verbunden. Die Kathoden 20 und 21 sind mit dem Kreis FL verbunden, der seinerseits mit einem Teil der Batterie 26 verbunden ist.

L ist ein phasenverzögerndes Element, das mit dem Kreis F an einem Punkt zwischen den Elementen 16 und 18 verbunden ist, und M ein phasenbeschleunigendes Element, das mit dem Kreis G an einem Punkt zwischen den Elementen 15 und 17 verbunden ist. Die anderen Enden dieser Phasenänderungselemente L und M sind miteinander und über einen Kondensator 22 mit dem Steuergitter 24 der Modulatorröhre K verbunden. Diese Röhre mit dem aus Kapazität 31 und Induktanz 32 bestehenden Schwingkreis H bildet die Phasenmodulatorstufe. Dem Steuergitter 24 von K wird die Vorspannung von der Batterie 26 über den Widerstand 23 und eine Leitung 33 zugeführt, die mit einem auf dem Potentiometer P₁ verschiebbaren Schleifer verbunden ist. Das untere Ende des Widerstandes 23 ist über den Kondensator 28 geerdet. Die Anode25 von K ist mit dem oberen Ende des Schwingkreises H verbunden und erhält ihre Spannung von der Batterie 26 über die Spule 32 des Schwingkreises H und die Leitung 34. Das untere Ende des Schwingkreises ist über den Kondensator 29 geerdet.

Die Röhre K ist als Schirmgitterröhre dargestellt, kann aber bei entsprechender Neutralisierung eine Triode sein. Die Spannung für das Schirmgitter 35 wird durch die Leitung 46 von dem Potentiometer P₂ abgenommen. Hochfrequente Schwingungen, die das Schirmgitter 35 erreichen, werden um die ..Batterie 26 durch den Kondensator 27 herumgeführt. ■

V --Der Schwingkreis Ii ist über einen Blok- -kierungskondensator 30 mit der Stufe C verbunden, die Amplitudenbegrenzer, Frequenzvervielfacher und Verstärker oder eine Korn- 7,0 bination dieser drei Elemente enthält und an die Antenne D angeschlossen ist.

Für die Beschreibung der Wirkungsweise soll angenommen werden, daß der Gszilla- · tor A Trägerenergie von konstanter Frequenz und Amplitude dem Schwingkreis E liefert. Mit diesem Schwingkreis sind nun die Kreise F und G induktiv veränderlich gekoppelt. Dabei sind die Spulen 15 und 16 so gewickelt, daß die Phasenänderungselemente L und M gleichphasig erregt werden. Die Kreise F und G sind durch die Drehkondensatoren 18 und 17 auf die Frequenz des Oszillators A abgestimmt. Ferner ist die Kopplung zwischen den Spulen 15 und 16 einerseits und der Spule 2 des Kreises £ andererseits so eingestellt, daß den Kreisen F und G Energie von gleicher Amplitude zugeführt wird.

Wenn kein Signal vorhanden ist, werden _go die Erregungsenergien, die das Steuergitter 24 von K von der Quelle A über die Kreise F und G erreichen, von gleicher Amplitude sein. Dieses ergibt sich, wenn angenommen wird, daß die Impedanzen der Phasenänderungselemente L und M für die hochfrequenten Schwingungen von A gleich sind. Die Phasen der Trägerenergien, die 24 von den Kreisend und G erreichen, werden in entgegengesetzten Richtungen um einen mittle- _iOo ren Phasenwert durch die Phasenänderungselemente L und M verschoben. Wenn kein Signal vorhanden ist, hat die resultierende Erregungsenergie, die dem Steuergitter 24 zugeführt wird, einen konstanten Phasenwinkel, der in der Mitte zwischen den Grenzwerten des Modulationswinkels liegt. Der Schwingkreis H kann durch die Kapazität 31 auf die Frequenz der Quelle A oder auf eine Harmonische dieser Frequenz abgestimmt werden, in welchem Falle der Modulator if die Schwingungen von A entweder verstärkt oder vervielfacht. Diese Trägerenergie im Kreise Ή kann dann entweder amplitudenbegrenzt oder frequenzvervielfacht oder verstärkt werden, oder es können eine oder mehrere dieser Operationen in der Stufe C vorgenommen werden, bevor die Energie durch die Antenne ausgestrahlt wird.

Wenn nun angenommen wird, daß von B Signalfrequenz ausgesendet wird, so wird diese über den Transformator T₁ den Git-

tern 7 und 8 der Röhren / und I zugeführt. Das Signal von B möge aus Wechselspannungen von veränderlichen Amplituden bestehen. Es werde ein Augenblick angenommen, wo durch die Signalspannungen " von B das Steuergitter 7 positiv und das Gitter 8 negativ gespannt ist. In diesem Augenblick wird die Anode 9 von / mehr Gleichstrom führen als die Anode 10 von / und deswegen der Wechselstromwiderstand von / kleiner sein als der von /. Nun erkennt man aus Fig. 1, daß die Anodenkathodenimpedanz von / parallel mit dem Widerstand 11 des Schwingkreises G und die entsprechende Impedanz von / parallel mit dem Widerstand 12 des Kreises F liegt. Da die innere Impedanz von / durch das Signal verringert und die von / durch das Signal vergrößert 'ist, ist infolgedessen der Gesamtwiderstand im Kreise G verringert, während der Gesamtwiderstand im Kreise/' vergrößert ist. Dieses verursacht eine Vergrößerung der Amplitude der Trägerspannung im Kreise G und eine entsprechende Verringerung dieser Amplitude im Kreise F.

Die Trägerenergie, die das Gitter 24 von K von dem Kreise G erreicht, wird um einen bestimmten Betrag vergrößert und die entsprechende Trägerenergie vom Kreise F um denselben Betrag verringert. Wenn man die Phasenverschiebung der durch die Kreise G und F gelieferten Trägerspannungen infolge der Phasenänderungselemente M und L in Rechnung zieht, so ist die resultierende Amplitude der Erregungsspannung konstant, aber der Phasenwinkel dieser Resultierenden verschoben, und zwar im vorliegenden Falle nach vorn verschoben. Vektoranalytisch kann gezeigt werden, daß, wenn die Röhren / und / differentiell amplitudenmoduliert werden, die Gesamterregungsenergie, die das Gitter 24 erreicht, konstant, aber von wechselndem Phasenwinkel ist. Die Frequenz dieser Phasenmodulation ist die Signalfrequenz, während die Größe der Phasenmodulation proportional der Amplitude des Signals ist. Durch entsprechendes Einstellen der Werte von Kondensator M und Spule L kann man die Grenzen der Größe der möglichen Phasenmodulation festlegen. Die resultierenden Spannungen am Gitter 24 werden durch die verschiedenen Stufen weitergesendet, in denen der phasenmodulierte Träger verstärkt bzw. frequenzvervielfacht werden kann. Eine unerwünschte Amplitudenmodulation kann durch Begrenzerkreise beseitigt werden; vor seiner Ausstrahlung kann der Träger weiter verstärkt und frequenzvervielfacht werden. Wenn die Trägerfrequenz vervielfacht wird, vergrößert sich das Maß der Phasenmodulation in demselben Verhältnis.

In der Praxis können die Phasenänderungselemente L und M aus einer Reihenschaltung von einem veränderlichen Kondensator und einer Induktanz bestehen, wie in Fig. 2 dargestellt, wo im übrigen dieselbe Schaltung gewählt ist wie in Fig. 1. Ferner können die Phasenänderungselemente L und M der Fig. 1 und 2 erforderlichenfalls durch Leitungen von verschiedenen elektrisehen Längen ersetzt werden.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 3 sind die Phasenänderungselemente L und M durch Ohmsche Widerstände R₂ und R₃ ersetzt. Diese Widerstände verursachen keine Phasenverschiebung der Trägerenergie, die dem Steuergitter 24 über die Kreise F und G zugeführt wird. Zum Zwecke der notwendigen Phasenverschiebung wird der eine Kreis auf eine Frequenz abgestimmt, die etwas über der Resonanzfrequenz liegt, d. h. über der Frequenz der Schwingungen, die von A über den Kreis E den Kreisen F und G zugeführt werden, und der andere Kreis entsprechend etwas unter dieser Frequenz abgestimmt. Wenn /' die Resonanzfrequenz, d. h. die Frequenz des Kreises E, und Z₁ ein zusätzlicher Wert ist, der für die gewünschte Phasenverschiebung genügt, so kann der Schwingkreis F auf eine Frequenz / + f_t und der Schwingkreis G auf go eine Frequenz / — f_± abgestimmt werden. Die Gesamtimpedanz der Kreise/' und G hängt hier wie in Fig. 1 von der Impedanz zwischen den Anoden und Kathoden der Röhren / und / ab, die ihrerseits von der Signalspannung abhängt, die diesen Röhren von T₁ zugeführt wird.

Im übrigen ist die Schaltung und Wirkungsweise von Fig. 3 dieselbe wie die von Fig. i.

In den bisher gezeigten Ausführungsformen kann der Schwingkreis // entweder auf die Grundfrequenz, d. h. auf die Frequenz der Schwingungen von A, oder auf eine Harmonische abgestimmt werden.

In Fig. 4 sind die Kreise F und G mit dem Kreis E kapazitiv über Kondensatoren 40, 41 gekoppelt.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltung zur Phasenmodulierung einer Sendeanlage, dadurch gekennzeichnet, daß eine Modulatorröhre (K) von zwei durch einen Hochfrequenzoszillator (A) konstanter Frequenz erregten Schwingkreisen (F, G) gleichzeitig mit verschiedenen Phasen hochfrequent erregt wird und daß in je einem Zweig der erwähnten Schwingkreise Röhrenimpedanzen (/ bzw. /) enthalten sind, deren im Gegentakt im Rhythmus der gewünschten Modulierungsfrequenz (einer Quelle B)

   erfolgende Steuerung den gegenseitigen Anteil der dem Modulator (K) gelieferten Erregerenergien ändert.
2. 2. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenkreis der Modulatorröhre (Ji) auf die Trägerfrequenz abgestimmt ist.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden von der

   . gemeinsamen Hochfrequenzquelle (A) erregten Schwingkreise (F, G) auf die Trägerfrequenz abgestimmt und mit der Steuerelektrode der Modulationsröhre (K) über Kopplungsorgane (L, M), welche die Phase in den beiden Zweigen gegeneinander verschieben, gekoppelt sind.
4. 4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden von der gemeinsamen Hochfrequenzquelle (A) erregten Schwingkreise(Fj G) mit der Steuerelektrode der Modulationsröhre (K) durch gleichartige Kopplungsmittel (z. B. 0hmsche Widerstände R₂, R$ in Fig. 3) gekoppelt und gegen die Trägerfrequenz/' im verschiedenen Sinne um gleiche Beträge ^₁ verstimmt, also auf die Frequenzen / -j~ {\ und f—fi abgestimmt sind.
5. 5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die resultierende phasenmodulierte Schwingung einem Frequenzvervielfacher und/oder einem Amplitudenbegrenzer zugeführt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen