DE673181C

DE673181C - Receiver for phase-modulated oscillations

Info

Publication number: DE673181C
Application number: DER99283D
Authority: DE
Inventors: Clarence Weston Hansell
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1936-05-05
Filing date: 1937-05-06
Publication date: 1939-03-17
Also published as: US2180736A; GB481064A

Description

Es ist bereits ein Empfänger für phasenmodulierte Schwingungen bekannt, bei dem einem Gegentaktdemodulator die phasenmodulierte Empfangsschwingung im Gleichtakt und eine um 90⁰ phasenversetzte, nichtmodulierte Schwingung, deren Frequenz gleich der Trägerfrequenz der Empfangsschwingung ist, im Gegentakt zugeführt wird und die Niederfrequenz im Gegentakt abgenommen wird. Die Trägerfrequenzschwingung kann entweder durch Ausfilterung aus der Empfangsschwingung gewonnen werden oder mittels eines besonderen, auf die Trägerfrequenz abgestimmten Oszillators.A receiver for phase-modulated oscillations is already known in which the phase-modulated received oscillation in common mode and a ^{non-modulated oscillation offset by 90 0} , the frequency of which is the same as the carrier frequency of the received oscillation, is fed in push-pull to a push-pull demodulator and the low frequency is removed in push-pull. The carrier frequency oscillation can either be obtained by filtering out the received oscillation or by means of a special oscillator tuned to the carrier frequency.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Gegentaktdemodulator als auf die Trägerfrequenz abgestimmter, selbstschwingender Rohrenoszillator mit Gleichrichterwirkung ausgebildet und die am Ausgang des Gegentaktdemodulators entstehende Gleichspannung dazu verwendet, die beiden Schwingungen miteinander genau in Tritt zu halten.According to the present invention, the push-pull demodulator is considered to be on the carrier frequency Tuned, self-oscillating tube oscillator designed with a rectifier effect and the direct voltage produced at the output of the push-pull demodulator is used to generate the two oscillations keep in step with each other.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sowohl ein Trägerfrequenzfilter wie ein besonderer Oszillator erspart und gleichzeitig ein genaues Intritthalten der beiden Schwingungen gewährleistet ist, was für ein einwandfreies Arbeiten der Anordnung notwendig ist.The advantage of the invention is that both a carrier frequency filter as a saves a special oscillator and at the same time precisely maintains the two oscillations it is guaranteed what is necessary for proper functioning of the arrangement.

Es ist zwar schon bei Homodynempfängern 30, bekannt, zur Ersparung eines besonderen Oszillators den Demodulator als Oszillator auszubilden. Bei diesen bekannten Empfängern besitzen aber die EmpfangsschwingungIt is already 30 with homodyne receivers, known to save a special oscillator the demodulator as an oscillator to train. In these known receivers, however, they have received oscillation

und die durch den Oszillator erzeugte Trägerfrequenzschwingung eine Phasendifferenz von ο Grad. Dadurch ist es möglich, den Oszillator durch die Empfangsschwingung mitzunehmen und auf diese Weise ein Intritthalten zu erzielen. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist dieser Weg nicht gangbar, da die Phasendifferenz der Empfangsschwingung und der Oszillatorschwingung 90⁰ betragen muß.and the carrier frequency oscillation generated by the oscillator has a phase difference of ο degrees. This makes it possible to take the oscillator along with the received oscillation and in this way to keep it in motion. In the inventive arrangement of this route is not feasible, since the phase difference between the local oscillation and vibration of the oscillator must be 90 ^0th

Die Abb. 1, 2 und 3 zeigen Äusführungsbeispiele der Erfindung. Bei Abb. 1 wird die ankommende phasenmodulierte Schwingung über den Hochfrequenzverstärker 1, die Mischstufe 2, den Zwischenfrequenzverstärker 3 und den auf die Zwischenfrequenz abgestimmten Kreis 18 dem Gegentaktoszillator zugeführt. Die Mischstufe erhält die Oszillatorspannung von dem örtlichen Oszillator 4, die durch die Frequenzregelröhre 5 in einer an sich bekannten Weise so geregelt wird, daß die durch Überlagerung entstehende Zwischenfrequenz den gewünschten Wert hat.Figs. 1, 2 and 3 show examples of embodiments the invention. In Fig. 1, the incoming phase-modulated oscillation via the high frequency amplifier 1, the mixer 2, the intermediate frequency amplifier 3 and the circuit 18 tuned to the intermediate frequency is fed to the push-pull oscillator. The mixer receives the oscillator voltage from the local oscillator 4, which by the Frequency control tube 5 is controlled in a manner known per se so that the through Superposition resulting intermediate frequency has the desired value.

Bei den drei dargestellten Ausführungsbeispielen enthält der Gegentaktoszillator zwei Röhren 10 und 12, deren Steuerelektroden durch die Spule 20 im Gegentakt miteinander verbunden sind. In jeder Gitterzuleitung liegt eine Parallelschaltung 6 bzw. 8 eines Gitterableitwider Standes und eines Uberbrükkungskondensators, um zu bewirken, daß die Anodengleichströme von der Phasendifferenz zwischen den örtlich erzeugten und den ankommenden Trägerströmen abhängig werden.In the three illustrated embodiments, the push-pull oscillator contains two Tubes 10 and 12, their control electrodes through the coil 20 in push-pull with each other are connected. In each grid feed line there is a parallel circuit 6 or 8 of one Grid discharge resistor and a bridging capacitor, to cause the anode DC currents from the phase difference between the locally generated and the incoming carrier currents.

Eine passende Gittervorspannung kann durch eine kapazitiv überbrückte Gleichspannungsquelle 16 bewirkt werden. A suitable grid bias can be brought about by a capacitively bridged DC voltage source 16.

Die Anoden der beiden Röhren sind durch ein frequenzbestimmendes schwingungsfähiges Gebilde 14 bzw. 14' bzw. 14" von geringem Verlustwinkel miteinander verbunden. Ferner sind die beiden Anoden über je eine die Zwischenfrequenz vom Niederfrequenzteil fernhaltende Zwischenfrequenzdros-The anodes of the two tubes are vibratable by a frequency-determining one Forms 14 or 14 'or 14 "of connected with a small loss angle. Furthermore, the two anodes are over an intermediate frequency throttle that keeps the intermediate frequency away from the low-frequency part

■15 sei mit dem niederfrequenten Ausgangskreis verbunden. Dieser besteht aus dem Transformator 24 mit den beiden Primärwicklungen P₁ und P₂, deren innere Enden durch die Blockkondensatoren 23 und 25 miteinander verbunden sind. Infolge des zwischen den Anoden liegenden schwingungsfähigen Gebildes und einer Rückkopplung, die bei den Anordnungen nach Abb. 1 und 2 durch die innere Röhrenkapazität, bei der Anordnung nach Abb. 3 auf induktivem Wege bewirkt werden kann, schwingen die Rohren 10 und 12 als Gegentaktoszillator. Durch diese Schwingung werden die Steuergitter der beiden Röhren im Gegen takt gesteuert, wie die rechts von der Spule 20 liegenden Pfeile andeuten. Die Frequenz der Oszillatorschwingung ist einerseits durch das zwischen den Anoden liegende schwingungsfähige Gebilde 14 bzw. 14" andererseits auch durch die Bemessung der Spule 20 bestimmt.■ 15 is connected to the low-frequency output circuit. This consists of the transformer 24 with the two primary windings P ₁ and P ₂ , the inner ends of which are connected to one another by the block capacitors 23 and 25. As a result of the oscillatory structure between the anodes and a feedback which can be caused inductively in the arrangements according to Fig. 1 and 2 by the inner tube capacitance, in the arrangement according to Fig. 3, the tubes 10 and 12 oscillate as a push-pull oscillator. By this oscillation, the control grid of the two tubes are controlled in counter-clock, as indicated by the arrows to the right of the coil 20. The frequency of the oscillator oscillation is determined on the one hand by the oscillatable structure 14 or 14 ″ located between the anodes, on the other hand also by the dimensioning of the coil 20.

Diese Oszillatorfrequenz soll möglichst genau gleich der Trägerfrequenz der im Kreis 18 vorhandenen ankommenden phasenmodulierten Schwingung sein. Die Phasendifferenz zwischen den ankommenden und den erzeugten Schwingungen wird dagegen durch die Modulation in einem weiten Bereich geändert. Sind die ankommenden Schwingungen nicht moduliert, so soll diese Phasendifferenz gerade 90⁰ betragen.This oscillator frequency should be as exactly as possible the same as the carrier frequency of the incoming phase-modulated oscillation present in circuit 18. The phase difference between the incoming and the generated vibrations, on the other hand, is changed over a wide range by the modulation. If the incoming oscillations are not modulated, this phase difference should be 90 ⁰ .

Das schwingungsfähige Gebilde von geringer Dämpfung wird in Abb. 1 durch einen piezoelektrischen Quarzkristall 14 dargestellt, der zwischen den Anoden liegt. Dieser Quarz stellt zusammen mit den verteilten Röhrenkapazitäten und Röhreninduktivitäten sowie den Kapazitäten und Induktivitäten der Zuleitungen den abgestimmten Anodenkreis dar.The vibratory structure with little damping is shown in Fig. 1 by a piezoelectric quartz crystal 14 shown, which is located between the anodes. This quartz provides along with the distributed tube capacities and tube inductances as well the capacities and inductances of the supply lines represent the coordinated anode circuit.

In Abb. 2 wird als schwachgedämpfter Anodenkreis ein Teil eines Kettenleiters o. dgl. verwendet. Dieser Teil besitzt vorzugsweise eine elektrische Länge, die gleich der halben Wellenlänge der erzeugten Osziilatorschwingung bzw. der mit ihr frequenzgleichen ankommenden Trägerschwingung ist.In Fig. 2, part of a chain conductor is shown as a weakly damped anode circuit or the like. Used. This part preferably has an electrical length equal to that half the wavelength of the generated oscillator oscillation or that of the same frequency as it incoming carrier oscillation.

Bei der Anordnung nach Abb. 3 schließlich wird der schwach gedämpfte Kreis durch einen magnetostriktiven Resonator 14" dargestellt. Dieser enthält einen mechanischen Vibrator 13 (Eisenstab) und an jedem Ende dieses Vibrators eine diesen magnetisierende Wicklung, die im Anodenkreis je einer der beiden Röhren 10 bzw. 12 liegt. Bei hinreichend niedriger Zwischenfrequenz kann man auch als schwach gedämpften Anodenkreis einen normalen, aus Spule und Kondensator bestehenden, auf die Zwischenfrequenz abgestimmten Kreis verwenden.Finally, with the arrangement according to Fig. 3 the weakly damped circuit is represented by a magnetostrictive resonator 14 ". This contains a mechanical vibrator 13 (iron rod) and this at each end Vibrator has a magnetizing winding, one of the two in the anode circuit Tubes 10 and 12 respectively. With sufficient A low intermediate frequency can also be used as a weakly damped anode circuit normal, consisting of coil and capacitor, tuned to the intermediate frequency Use circle.

Die Arbeitsweise der in Abb. 1 bis 3 dargestellten Gegentaktoszillatoren in bezug auf die Schwingungserzeugung sind an sich bekannt. The operation of the push-pull oscillators shown in Fig. 1 to 3 with respect to the generation of vibrations are known per se.

Die Arbeitsweise der Anordnung bezüglich der Demodulation ankommender phasenmodulierter Schwingungen geht aus folgendem her- no vor: Die phasenmodulierte Schwingung wird den Gittern der beiden Röhren gleichphasig zugeführt, wobei die Trägerfrequenz gleich der Frequenz des Gegentaktoszillators ist und die Phasendifferenz zwischen ankommender und erzeugter Schwingung im Mittel 90⁰ beträgt. Zur Erzielung des Synchronismus und der konstanten mittleren Phasendifferenz ist es bei einem Überlagerungsempfänger, wie Abb. ι zeigt, möglich, die Frequenz des ortliehen Oszillators 4, der zur Überlagerung dient, in geeigneter Weise zu steuern. BeiThe mode of operation of the arrangement with regard to the demodulation of incoming phase-modulated oscillations is based on the following: The phase-modulated oscillation is fed to the grilles of the two tubes in phase, the carrier frequency being equal to the frequency of the push-pull oscillator and the phase difference between the incoming and generated oscillation in the mean 90 Is ^0. To achieve the synchronism and the constant mean phase difference, it is possible with a superposition receiver, as Fig. Ι shows, to control the frequency of the local oscillator 4, which is used for superposition, in a suitable manner. at

genau gleicher Frequenz und einer Phasendifferenz von 90 ° besteht zwischen den Anoden der beiden Gegentaktröhren 10 und 12 keine Gleichspannung. Sobald sich aber der Phasenunterschied der beiden Schwingungen etwas ändert, ändern sich auch die Amplituden der an den beiden Steuergittern durch Addition der ankommenden und der erzeugten Schwingung entstehenden zusammen-exactly the same frequency and a phase difference of 90 ° exists between the anodes the two push-pull tubes 10 and 12 no DC voltage. But as soon as the If the phase difference between the two oscillations changes slightly, the amplitudes also change the one at the two control grids by adding the incoming and the generated Vibration arising together

gesetzten Schwingungen, und zwar wird die Amplitude an dem einen Gitter größer, bei dem anderen Gitter kleiner. Da die Röhren gleichzeitig als Gleichrichter arbeiten, wird auch die mittlere Anodenspannung der einen Röhre größer, die der anderen kleiner. Ändert sich die relative Phasenlage durch die Phasenmodulation der ankommenden Schwingung im niederfrequenten Rhythmus, so werden die Anodenströme, die durch die beiden Transformatorwicklungen P₁ und P₂ und die Widerstände 26 zur positiven Klemme der Spannungsquelle führen, durch diese Niederfrequenz moduliert. Der Grad dieser Amplitudenmodulation ist dabei unabhängig von der Modulationsfrequenz, abhängig vom Modulationshub der ankommenden phasenmodulierten Schwingung. Innerhalb gewisser Grenzen sind die Amplitudenänderungen des Anodenstromes sogar proportional den Phasenänderungen der ankommenden Schwingung. set vibrations, namely the amplitude is greater on one grid and smaller on the other grid. Since the tubes work as rectifiers at the same time, the mean anode voltage of one tube increases and that of the other decreases. If the relative phase position changes due to the phase modulation of the incoming oscillation in the low-frequency rhythm, the anode currents, which lead through the two transformer windings P ₁ and P ₂ and the resistors 26 to the positive terminal of the voltage source, are modulated by this low frequency. The degree of this amplitude modulation is independent of the modulation frequency, depending on the modulation swing of the incoming phase-modulated oscillation. Within certain limits, the changes in amplitude of the anode current are even proportional to the phase changes of the incoming oscillation.

Weicht die mittlere Phasendifferenz der ankommenden gegen die erzeugte Schwingung von dem Wert 90⁰ ab, so entsteht zwischen den Anoden der Röhren 10 und 12 und damit auch an den oberen Enden der Widerstände 26 eine Gleichspannung, deren Richtungssinn von dem Sinn der mittleren Phasenabweichung abhängt und daher in an sich "bekannter Weise zur Phasen- bzw. Frequenzsteuerung des örtlichen Überlagereroszillators 4 mittels einer Frequenzregelröhre 5 benutzt werden kann. Auf diese Weise wird die mittlere Phasendifferenz auf den Wert 90⁰ gehalten.If the mean phase difference between the incoming and the generated oscillation deviates from the value 90 ⁰ , a DC voltage develops between the anodes of the tubes 10 and 12 and thus also at the upper ends of the resistors 26 , the direction of which depends on the sense of the mean phase deviation and can therefore be used in a manner known per se for the phase or frequency control of the local local oscillator 4 by means of a frequency control tube 5. In this way, the mean phase difference is kept at the value 90 ⁰ .

Die geschilderte Wirkung der Demodulation tritt bei Abb. 2 und 3 in gleicher Weise wie bei Abb. 1 auf. Die Gitterableitwiderstände in Verbindung mit dem Uberbrükkungskondensator 6 und 8 können gegebenenfalls auch weggelassen werden, wenn die Gleichrichtung durch nicht geradlinige Kennlinienteile bei passender Gittervorspannung erzielt wird.The described effect of the demodulation occurs in Fig. 2 and 3 in the same way as in Fig. 1. The grid leakage resistors in connection with the bridging capacitor 6 and 8 can also be omitted if the rectification is achieved by non-linear parts of the characteristic is achieved with a suitable grid prestress.

Claims

Patent claims:

1. Receiver for phase-modulated oscillations, in which a push-pull ^{demodulator receives the received oscillation in common mode and a 90 0} phase-shifted carrier oscillation in push-pull and the low frequency is picked up in common mode, characterized in that the push-pull demodulator is a self-oscillating tube oscillator with rectifying effect that is tuned to the carrier frequency is designed and the DC voltage produced at the output of the push-pull demodulator is used to keep the two oscillations in step with one another.

2. Receiver according to claim 1, characterized in that the at the output of the Push-pull demodttfators resulting direct voltage in a heterodyne receiver is used for frequency and phase control of the local local oscillator.

3. Receiver according to claim 1, characterized in that between the anodes of the two tubes of the push-pull demodulator a frequency-determining, oscillating one Structure with little self-damping lies.

4. Receiver according to claim 3, characterized in that between the anodes of the two tubes one tuned to the carrier frequency of the incoming oscillation Quartz crystal lies.

5. Receiver according to claim 1 or 3, characterized in that to achieve the rectifier effect in the control grid leads of the two tubes each have a capacitively bridged leakage resistor is and / or that the grid biases of the two tubes are chosen such that the tubes act as rectifiers works.

1 sheet of drawings