DE684245C

DE684245C - Arrangement for amplitude modulation

Info

Publication number: DE684245C
Application number: DET45623D
Authority: DE
Inventors: Rudolf Urtel
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1935-08-13
Filing date: 1935-08-13
Publication date: 1939-11-24
Also published as: NL60529C

Description

Anordnung zur Amplitudenmodulation Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Arnplitudenmodulation, bei welcher der Differenzwert zweier Wechselströme gleicher Frequenz gebildet und ein oder beide Teilströme durch Beeinflussung des Verstärkungsgrades eines gesteuerten Entladungsgefäßes von einer oder mehreren Modulationsspannungen um einen mittleren Wert herum verändert werden. Derartige Modulationsschaltungen, die man auch als Röhrenbrückenschaltungen bezeichnen kann, sind bekannt und haben sich bisher im Betrieb als außerordentlich instabil erwiesen. - Man hat daher in der Praxis von der Verwendung derartiger Röhrenbrücken für Modulationszwecke stets abgesehen und sich mit anderen Modulationsanordnungen beholfen. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Ursache der bisher bei Röhrenbrückenschaltungen beobachteten Instabilität in den Verstärkerröhren selbst zu suchen ist und sich vermutlich auf Schwankungen der Emission der Röhrenkathoden zurückführen läßt. Diese Schwankungen sind zwar, an der mittleren Emissionsstromstärke der Kathode gemessen, nur gering. Sie treten aber bei Röhrenbrücken deshalb störend in Erscheinung, weil der Differenzstrom der Brücke, auf den es in der Modulationsanordnung ankommt, prozentual sehr viel stärker durch die erwähnten Emissionsschwankungen beeinflußt wird, da sich nämlich die Anodenwechselströme praktisch zum großen Teil aufheben. Von dieser Erkenntnis ausgehend, wird vorgeschlagen, bei Brückenschaltungen, die für Modulationszwecke verwendet werden, die Ausgangsspannung der Brücke zu verstärken, gleichzurichten und von den Modulationsspannungen zu befreien und die erhaltene Gleichspannung einer die Verstärkung der Teilwechselströme beeinflussenden Elektrode eines oder beider gesteuerten Entladungsgefäße der Modulationsanordnung zuzuführen: Einige Ausführungsformen der Erfindung, die zugleich einige weitere Verbesserungen und Ergänzungen erkennen lassen, werden im folgenden beschrieben.Arrangement for amplitude modulation The invention relates to an arrangement for amplitude modulation, in which the difference value of two alternating currents of the same frequency and one or both partial currents by influencing the Degree of amplification of a controlled discharge vessel from one or more modulation voltages can be changed around a middle value. Such modulation circuits, which can also be referred to as tube bridge circuits are known and have have so far proven to be extremely unstable in operation. - You therefore have in from the practice of using such tube bridges for modulation purposes apart and make do with other modulation arrangements. The invention works from the knowledge that the cause of the so far with tube bridge circuits observed instability is to be found in the amplifier tubes themselves and themselves presumably can be attributed to fluctuations in the emission of the tubular cathodes. These Fluctuations are measured on the average emission current strength of the cathode, only slightly. However, they are disturbing in tube bridges because the differential current of the bridge, which is important in the modulation arrangement, as a percentage is much more strongly influenced by the emission fluctuations mentioned, since namely, the anode alternating currents practically cancel each other out for the most part. Of this Based on this knowledge, it is proposed, in the case of bridge circuits, that are used for modulation purposes can be used to amplify, rectify the output voltage of the bridge and to free from the modulation voltages and the obtained DC voltage a the amplification of the partial alternating currents influencing electrode of one or both to supply controlled discharge vessels of the modulation arrangement: Some embodiments of the invention, which at the same time recognize some further improvements and additions are described below.

In der Abb. i bedeuten io und ii zwei Tetroden, 12 einen Transformator und 13 bis 16 Gleichspannungsquellen. Im gemeinsamen Anodenkreis beider Röhren liegt ein Parallelresonanzkreis, der auf die Trägerfrequenz, die der Primärwicklung des Transformators 12, zugeführt wird, abgestimmt ist. Mit 17 ist ein Hochfrequenzverstärker bezeichnet, wel cher das gesamte Band verstärkt und an welchem über einen Transformator 18 ein Gleich richter ig angekoppelt ist. In dem Gleichrichterkreis liegt ein Widerstand 2o, ein Kondensator 2.1 sowie eine weitere zur Ausfilterung der Modulationsspannungen dienende Einrichtung, die aus einem Kondensator 22 und einem Widerstand 23 besteht. Der Punkt P dieser Anordnung ist über eine Kompensationsspannungsquelle 2¢ an das Steuergitter i der Tetrode i i angeschlossen.In Fig. I io and ii mean two tetrodes, 12 a transformer and 13 to 16 DC voltage sources. In common Anode circle Both tubes have a parallel resonance circuit, which is based on the carrier frequency that the Primary winding of the transformer 12, is supplied, is matched. At 17 is a high-frequency amplifier called wel cher the entire band amplified and on which a rectifier is coupled via a transformer 18. By doing Rectifier circuit is a resistor 2o, a capacitor 2.1 and another for filtering out the modulation voltages serving device consisting of a capacitor 22 and a resistor 23 consists. The point P of this arrangement is via a compensation voltage source 2 ¢ connected to the control grid i of the tetrode i i.

Die Anordnung nach Abb. i arbeitet in der Weise, daß dem Steuergitter i der Tetrode io die der Bildpunkthelligkeit entsprechenden Modulationsfreqüenzen, die beispielsweise von einem Kathodenstrahlbildabtaster abgenommen werden können, zugeführt werden. An den beiden der Anode zunächst gelegenen Steuergittern 2 liegen gegenphasige Wechselspannungen, welche von den beiden Endpunkten der Sekundärwicklung des Transformators 12 abgenommen werden. Die dargestellte Anordnung wirkt, wenn man zunächst von der gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Regelwirkung absieht und demgemäß annimmt, däß das Gitter i der Röhre i i auf konstantem Potential gegenüber der Kathode liegen möge, in der Weise, daß die Anodenwechselströme wegen der Gegenphasigkeit der an den beiden Gittern 2 liegenden Spannungen sich im gemeinsamen Anodenstromzweig aufheben, sofern an den beiden Gittern i gleiche Spannungen liegen: Tritt jedoch beispielsweise am Gitter i der Röhre i i eine höhere positive Spannung auf, als am Gitter i der Röhre io, -so überwiegt im gemeinsamen Anodenstromzweig der von der Röhre i i gelieferte Anodenwechselstrom, und am Parallelresonanzkreis tritt daher eine Spannung von der Trägerfrequenz auf, deren Amplitude von dem Spannungsunterschied der beiden Gitter i abhängt. Dieselbe Wirkung kann auch dadurch eintreten, daß durch Veränderung der Emission der Glühkathode der einen der beiden Röhren sich die Charakteristik der einen Röhre verschiebt. Die übrige in Abb. i dargestellte Schaltung arbeitet nun derart, däß solche Emissionsschwankungen der einen Röhre durch entsprechende Potentialverlagerung des Gitters i der Röhre i i unwirksam gemacht werden. In dem Hochfrequenzveratärker 17 wird die am Parallelresonanzkreis auftretende Spannung verstärkt, durch die Einrichtung ig bis 23 gleichgerichtet sowie von den Modulationsfrequenzen befreit. Das im Punkte P auftretenden Potential ändert sich also entsprechend der veränderlichen Emission der beiden Röhren. Dieses Poten--@. fial liegt über eine Kompensationsstromquelle --4 an dem Gitter i der Röhre ii und beeinßt somit die Verstärkung dieser Röhre der-""ärt; daß die.durch Emissionsänderung hervorgerufene Schwankung der Eingangsspannung des Verstärkers 17 wieder nahezu aufgehoben wird.The arrangement according to Fig. I works in such a way that the control grid i the tetrode io the modulation frequencies corresponding to the pixel brightness, which can be picked up, for example, by a cathode ray scanner, are fed. Located on the two control grids 2 which are located next to the anode antiphase alternating voltages coming from the two end points of the secondary winding of the transformer 12 can be removed. The arrangement shown works when one first disregards the control action proposed according to the invention and accordingly assumes that the grid i opposite the tube i i is at constant potential the cathode may lie in such a way that the anode alternating currents because of the antiphase the voltages on the two grids 2 are in the common anode branch cancel, provided that the two grids i have the same tensions: step, however For example, at the grid i of the tube i i a higher positive voltage than on the grid i of the tube io, -so predominates in the common anode current branch that of the anode alternating current supplied to the tube i i, and occurs at the parallel resonance circuit therefore a voltage from the carrier frequency, whose amplitude depends on the voltage difference of the two grids i depends. The same effect can also occur in that through Change in the emission of the hot cathode of one of the two tubes changes the characteristic who moves a tube. The rest of the circuit shown in Fig. I works now in such a way that such emission fluctuations of the one tube through corresponding Potential shift of the grid i of the tube i i can be made ineffective. By doing The high frequency amplifier 17 is the voltage occurring at the parallel resonance circuit amplified, rectified by the device ig to 23 and by the modulation frequencies freed. The potential occurring at point P thus changes according to the variable emission of the two tubes. This pot - @. fial lies over a Compensation current source --4 on the grid i of the tube ii and thus affects the Reinforcement of this tube of the - "" art; that the. caused by the change in emissions Fluctuation in the input voltage of the amplifier 17 is almost canceled again.

Im einzelnen kann man sich die Wirkungsweise der Schaltung nach' Abb. i auch an Hand der Kennlinien in Abb. 2 veranschaulichen. Dort ist in Abhängigkeit von der Spannung ei am Gitter i der Röhre i i die Eingangsspannung e2 des Höchfrequenzverstärkers 17 dargestellt. Bei dem Wertei am Gitter der Röhre z i möge die Brücke sich völlig im Gleichgewicht befinden. Die am Parallelresonanzkres entstehende Trägerfrequenzspannung ist also Null. Für kleinere und größere Werte von ei ist das Brückengleichgewicht gestört, so daß, also eine Trägerfrequenz von einer Amplitude am Parallelresonanzkreis entsteht, welche durch die Ordinate des Linienzuges a, b, c gegeben ist. Dabei entspricht der rechte Ast b, c des V-förmigen Linienzuges a, b, c einem Überwiegen des Anodenstromes der Röhre i i und der linke Eist a, b einem Überwiegen des Anodenstromes der Röhre io. Im Punkte b sind beide Anodenströme einander gleich. Bei einem anderen Emissionsstrom der einen der beiden Röhren sind andere Werte von ei notwendig, um das Brückengleichgewicht herzustellen, nämlich die Werte ei" hzw. ei"', dementsprechend gilt für die Brücke der Linienzug ä', b", c' bzw. a', b', c"'. Wenn man annimmt, daß die Spannung am Gitter i der Röhre fr dauernd den Wert Ei haben würde entsprechend einer Ausgangsspannung e2', so würde bei einer Emissionsschwankung der einen Röhre die Trägerfrequenzamplitude am Eingang des Verstärkers 17, d. h. die Span- i nung e2 zwischen den Werten -," und e,"', schwanken, wenn jedoch, wie es durch die Erfindung vorgeschlagen wird, dem Gitter i der Röhre i i eine Spannung zugeführt wird; die aus der Differenz der Kompensations- i spannung ek sowie der Spannung es im Punkte P besteht, so tritt nur eine ungleich kleinere Schwankung der Spannung e, auf, nämlich der zwischen den Werten d" und d'. Man kann dies leicht erkennen, wenn man die Spannung es ebenfalls auf der Abszisse der Abb. 2 aufträgt, der etg des Winkels B entspricht dann dem Verhältnis zwischen der Spannung es und der Spannung e,.The mode of operation of the circuit according to Fig. I can also be illustrated in detail with the aid of the characteristic curves in Fig. 2. There, the input voltage e2 of the high-frequency amplifier 17 is shown as a function of the voltage ei at the grid i of the tube ii. With the value on the grid of the tube zi, the bridge may be completely in equilibrium. The carrier frequency voltage that arises at the parallel resonance circuit is therefore zero. For smaller and larger values of ei, the bridge equilibrium is disturbed, so that a carrier frequency of an amplitude arises on the parallel resonance circuit, which is given by the ordinate of the lines a, b, c. The right branch b, c of the V-shaped line a, b, c corresponds to a predominance of the anode current of the tube ii and the left branch a, b to a predominance of the anode current of the tube io. At point b, both anode currents are equal to one another. In another emission current of the one of the two tubes are other values of ei necessary to prepare the bridge balance, namely the values ei "HZW. Ei"', accordingly applies to the bridge of the trace ä', "b, c 'and a ', b ' , c "'. Assuming that the voltage at the grid i of the tube fr would have the value Ei corresponding to an output voltage e2 ', the carrier frequency amplitude at the input of the amplifier 17, ie the voltage e2 between the Values -, "and e,"', fluctuate when, however, as suggested by the invention, a voltage is applied to the grid i of the tube ii; which consists of the difference between the compensation voltage ek and the voltage es at point P, there is only a much smaller fluctuation in the voltage e, namely that between the values d "and d '. This can easily be seen if the tension es is also plotted on the abscissa of Fig. 2, the etg of the angle B then corresponds to the ratio between the tension es and the tension e ,.

Die Einstellung des Brückengleichgewichts bzw. die Einstellung des Arbeitspunktes auf der Brückenlinie läßt sich auch in einfacher Weise durch Veränderung der Größe der Kompensationsspannung ekt bewerkstelligen. Die Abb. 2 zeigt, daß bei Verkleinerung des Wertes ekz der Arbeitspunkt auf dem rechten Ast der Brückencharakteristik sinkt und bei Vergrößerung von ek steigt.The setting of the bridge equilibrium or the setting of the Working point on the bridge line can also be in a simple way way accomplish ect by changing the size of the compensation voltage. Fig. 2 shows that when the value ekz is reduced, the operating point is on the right branch the bridge characteristic decreases and increases when ek is increased.

Bei der Anwendung der beschriebenen Modulationsanordnung in einem Fernsehsender ist es zweckmäßig, dem Gitter i der Röhre io nur eine Modulationsspannung zuzuführen, welche der Wechselkomponente der Bildhelligkeit entspricht, und die Kompensationsspannung ek entsprechend der mittleren Bildhelligkeit zu verändern. Dieses läßt sich dadurch erreichen, daß man an Stelle der Kompensationsspannungsquelle 24 in Abb. i die in Abb.3 dargestellte Schaltung einfügt. In dieser bedeutet 25 eine Photozelle, auf welche das ganz zu übertragende Bild projiziert wird, 26 eine Gleichspannungsquelle und 27 einen Widerstand. Die Photozelle 25 integriert somit die Helligkeitswerte des ganzen Bildes, und der Spannungsabfall am Widerstand 27 entspricht daher der mittleren Bildhelligkeit.When using the described modulation arrangement in one It is advisable for television transmitters to give only one modulation voltage to the grid i of the tube io to supply which corresponds to the alternating component of the image brightness, and the To change compensation voltage ek according to the average image brightness. This can be achieved by replacing the compensation voltage source 24 in Fig. I inserts the circuit shown in Fig. 3. In this, 25 a photocell onto which the entire image to be transferred is projected, 26 a DC voltage source and 27 a resistor. The photocell 25 thus integrates the brightness values of the entire image, and the voltage drop across resistor 27 therefore corresponds to the average image brightness.

Eine Brückenanordnung der beschriebenen Art erlaubt es, auch in besonders einfacher Weise andere Signale als diejenigen, welche den Bildpunkthelligkeiten entsprechen, also beispielsweise Zeilen- und Bildwechselsignale, zu übertragen. Wenn man nämlich die Zeilen- und Bildwechselimpulse durch kürzere oder längere vollständige Unterbrechung der Trägerwelle zu geben wünscht, braucht man nur dafür zu sorgen, daß zur Übertragung vollkommen schwarzer Bildpunkte die Brückenanordnung nicht bis zu dem Werte e2 = Null duschmoduliert wird, und man braucht zur Aussendung dieser besonders zusätzlichen Signale, also beispielsweise der Synchronisierimpulse, lediglich die Hochfrequenzspeisung von der Brücke abzuschalten.A bridge arrangement of the type described allows it, also in particular simply different signals than those which the pixel brightness correspond to, for example, line and image change signals to transmit. If you namely the line and picture change impulses by shorter or longer complete To give interruption of the carrier wave, one only needs to see to it that the bridge arrangement is not up to the transmission of completely black pixels to which the value e2 = zero is shower-modulated, and this is needed for transmission especially additional signals, for example the synchronization pulses, only switch off the high-frequency feed from the bridge.

Dies kann beispielsweise mit der in Abb. 4 dargestellten Schaltung geschehen. In dieser ist die Röhrenbrücke mit 28, ein Trägerwellengenerator mit 29 und eine Taststufe, die beispielsweise aus einer Hexode, deren Gitter 3 die Tastspannung zugeführt wird, bestehen kann, mit 3o bezeichnet. 31 ist ein Generator für die Synchronisierimpulse, und 32, 33 sind die Sägezahngeneratoren eines Kathodenstrahlbildabtasters 34. Die von diesem gelieferten Ströme werden gegebenenfalls über einen Verstärker 35 dem Gitter i der Röhre io in Abb. i in der Brücke zugeführt. Die Regelanordnung für die laufende Einstellung des Brückenarbeitspunktes ist in Abb.4 der Einfachheit halber fortgelassen.This can be done, for example, with the circuit shown in Fig. 4. In this, the tube bridge is denoted by 28, a carrier wave generator by 29 and a sensing stage, which can consist, for example, of a hexode, the grid 3 of which is supplied with the sensing voltage, denoted by 3o. 31 is a generator for the synchronization pulses, and 32, 33 are the sawtooth generators of a cathode ray scanner 34. The currents supplied by this are optionally fed via an amplifier 35 to the grid i of the tube io in Fig. I in the bridge. The control arrangement for the current setting of the bridge operating point is omitted in Fig. 4 for the sake of simplicity.

Die durch die Erfindung vorgeschlagene Modulationsanordnung kann auch für die Zwecke der sog. Sparmodulation angewendet werden. Darunter wird ein Modulationsverfahren verstanden, bei dem zum Zwecke der Ersparung von Sonderenergie die Hochfrequenzamplitude stets nur auf einen der Mo-_dulationsspannungsamplitude etwa proportionalen Wert eingeregelt wird. Bei einer geringeren Modulationsspannung ist die Trägerfrequenzamplitude also gering und umgekehrt. Zu diesem Zwecke ist die Kompensationsspannung und damit die Trägerfrequenzamplitude von der Amplitude der Modulationsspannung abhängig zu machen. Eine entsprechende Anordnung ist in Abb. 5 veranschaulicht. In dieser bedeutet, ebenso wie in Abb. 4, 28 die Brückeriänordnung und, ebenso wie in Abb. i, 17 den Hochfrequenzverstärker sowie 19 bis 23 die Gleichrichteranordnung. Außerdem ist in Abb. 5 noch ein weiterer Gleichrichter 36 enthalten, welcher die Modulationsspannung gleichrichtet, und dessen Ausgangsklemmen an einen Widerstand 37 geführt sind, an welchem die Kompensationsspannung auftritt.The modulation arrangement proposed by the invention can also can be used for the purpose of so-called economy modulation. Underneath is a modulation method understood, in which the high frequency amplitude for the purpose of saving special energy always only to a value approximately proportional to the modulation voltage amplitude is regulated. With a lower modulation voltage, the carrier frequency is amplitude so low and vice versa. For this purpose, the compensation voltage is and therefore the carrier frequency amplitude depends on the amplitude of the modulation voltage do. A corresponding arrangement is illustrated in Fig. 5. In this means as well as in fig. 4, 28 the bridge arrangement and, as in fig. i, 17 den High-frequency amplifier and 19 to 23 the rectifier arrangement. Also is in Fig. 5 still contain another rectifier 36, which the modulation voltage rectifies, and the output terminals of which are connected to a resistor 37 which the compensation voltage occurs.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for amplitude modulation, in which the difference between two alternating currents of the same frequency and one or both Partial currents by influencing the amplification of a controlled discharge vessel changed by one or more modulation voltages around an average value are, characterized in that after amplification of the output voltage a rectification is made, the modulation voltages are filtered out and the DC voltage an electrode influencing the amplification of the partial alternating currents or both controlled discharge vessels is fed to the modulation arrangement.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that the direct voltage a compensation voltage lies in the line leading back into the modulation arrangement.

3. A method for operating an arrangement according to claim i or 2, characterized in that that the mean carrier amplitude by the compensation voltage or the DC rest voltage is set.

4. Arrangement according to claim i or one of the following in the application on electric television, characterized in that the compensation voltage is a function of the mean image brightness. .

Arrangement according to Claim i or one of the following, characterized in that special signals, preferably the line and / or image change pulses, by interrupting the high-frequency feed the modulation arrangement are given.

6. Arrangement according to claim i, z or 3 in the application to economy modulation, characterized in that the compensation voltage produced by rectifying the modulation input voltage of the modulation arrangement will.