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Absorptionsmodulationsschaltung Die Erfindung betrifft eine Modulations,-schaltung
für Hochfrequenzs@ender; und-zwar zum Zwecke der Absorptionsmodulation. Die Absorptionsmodulation
besitzt gewisse Vorteile bei Hochfrequenzsendern, wie sie beispielshalber zur Übertragung
von- Fernsehsendungen benutzt werden,- da es schwierig ist, eine hochfrequente Trägerwelle
'wirkungsvoll mit teznem breiten Band zu modulieren. Eirie Schaltung zur Sierienabsörptionsmodul'ation,
wie sie z. B. durch ein in Reihe mit der Antenne geschaltetes Kohlemikrophon bekannt
isst, hat gewisse theoretische Vorzüge, jedoch ist es praktisch schwierig durchzuführen;
eine solche Modulations.schaltung für größere atuszustrahlende Leistungen ,aufzubauen.
Für grö ßere Sendeleisitungen eignet sich besser ein parallel geschalteter Absorptionsmödulator,
welcher jedoch mit verschiedenen Nachteilen behaftet ist. Einer dieser Nachteile
besteht darin, daß die Arbeitsweise des Modulators auf der geringen Spannungsänderung
des Endverstärkers beruht. Um eine. solche ge-
ringe Spannungsänderung zur
Erzielung eines hohen Modulationsgrades zu erhalten, muß die E;ndverstärkerstufe
so eingestellt sein, daß sie nur einen geringen Verstärkungsgrad besitzt.
Das
Modulationssystem gemäß der Erfindung eignet sich insbesondere für kurze Wellen.
Bei der Durchführung der Erfindung wird :ein- Impedanzumkehrnetzwerk benutzt; welches
folgende an sich bekannten Eigen scbaften besitzt: i. daß :es an seinem Ausgang
einen konstanten Strom liefert, wenn an seinem Eingang eine konstante Spannung angelegt
wird; 2. daß die Impedanz an einem Ende anwächst, wenn sie sich am andere Ende verringert,
3. daß seine Eingangsimpedanz obmisch ist, wenn es durch einen Ohmschen Widerstand
abgeschlossen ist.
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Bei der Erfindung wird .ein solches, Impedanziunkehrnetzwerk .an seinem
einen Ende mit einem Hochfrequenzträger von wesentlich konstanter Spannung ,gespeist;
während das andere Ende mit :der Belastung und der oder den Modülatorröhre(n) verbunden
ist, wobei Belastung und Modulatorröhre parallel geschaltet sind. Auf diese Weise
wird ,ein im wesentlichen konstanter Strom der Belastung und den Modülatorröhren
zugeführt, welcher sich gemäß ihrem Impeda'nzverhäitnis; das durch das modulierende
Signal bestimmt ist, auf die beiden verteilt.
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Im folgenden soll die Erfindung an Hand der Abbildungen näher erläutert
werden: Die Grundlage der Erfindung ist in Abb. i dargestellt, wo i eine Hochfrequenzquelle
j bedeutet, welche eine wesentlich konstante Spannung liefert. Diese Spannung wird
dem Eingang eines Impedanzumkehrungsnetzwerkes 2 zugeführt, wobei am Ausgang des
Netzwerkes ein wesentlich konstanter Strom geliefert wird.
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Der Ausgang des Netzwerkes 2 ist mit einer Belastung R1, z. B. einer
Antenne, und einem parallel dazu liegenden Absorptionskreis R2 verbunden. Diese
Größen sind vorzugsweise so gewählt, daß die Impedanzen vorn R1 und R2 bei fehlender
Modulation gleich sind, so daß der Strom sich zu gleichen Teilen auf R, und R2 verteilt.
Wie in Abb. i dargestellt, sind R1 und R.#, vorzugsweise rein Olunsehe Widerstände:
Die Arbeitsweise einer solchen Anordnung ist die folgende: Wenn der Widerstand .des
Kreises R2 vermindert wird, vergrößert sich der Strom, welcher durch diesen Kreis
fließt, während der Strom, welcher durch die Belastung R1 fließt, entsprechend verkleinert
wird, da ja der Gesamtstrom, welcher von dem Netzwerk 2 geliefert wird, unverändert
bleibt. Die umgekehrte Wirkung tritt auf, wenn der Widerstand des Kreises 2 -vergrößert
wird.
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Das Impedanzumkehrungänetzwerk kann auf* verschiedene Weise hergestellt
werden. Ein Beispiel ist in Abb: 2 angegeben, in welcherdie mit den in Abb. i dargestellten
identischen Teile mit gleichen Bezugszeichen ver-'eehen sind. Das Netzwerk 2 besitzt
hier die '-- fä örrneines Tiefpaßfiltergliedes, welches so ;`berechnet ist, daß
bei der von der Quelle i ":gelieferten Trägerfrequenz die Reaktänz der Spule L,
die Reaktanz des Kondensators und die Reaktanz des Kand'ensators C2 alle gleich
X sind. Außerdem soll das Produkt aus Eingangs- und Ausgangsimpedanz gleich X2 sein.
Wenn also die Abschlußimpedanz gleich r ist, ist die Eingangsimpedanz des Netzwerkes
gleich
Es mag .an dieser Stelle bemerkt werden; daß eine Viertelwellenlängenleitung .auch
ein Imp-edanzumkehrnetzwerk ist, welches an Stelle des Tiefpaßfiltergliedes in Abb.2
benutzt .werden kann. Eine solche Leiturig bat die bekannte Eigenschaft, daß ZS
Z, = Z"2 ist, wo Z,s .die Impedanz ;an :der Sendeseite, Z, die Impedanz an
der Empfangsseite und Z, der Wellenwidergtand der Leitung ist: Diese Leitung hat
außerdem die Eigenschaft, daß, wenn sie ,auf der .einen Seite mit einer konstanten
Spannung gespeist wird, auf der anderen Seite ein konstanter Strom geliefert wird.
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Abb. 3 zeigt einen Hochfrequenzsender, bei dem die Erfindung .angewandt
ist. Der Sender enthält eine . ;geeignete Hokchfrequenzquelle 6, beispielsweise
.einen kristallgesteuerten Oszill'ator und ,geeignete Versstärker. Die Energie des:
Oszillators wird durch KopplungskondensatOren 7 und 8 der Eridverstärkerstufe io
zugeführt, welche beispielshalber aus den in Gegentakt geschalteten Röhren g und
i i besteht. Dieser Verstärker besitzt einen abgestimmten Eingangskreis und wird
vorzugsweise im C-Betrieb betrieben. Außerdem sind ,die üblichen Neutralisationskondensatorein
q. und 5 vorgesehen.
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Der Ausgangskreis des Verstärkers io ist ebenfalls ,abgestimmt, indem
der Anodenkreis der Röhre 9 eine Spule 12 Lind einen Abstimmkondensator 13 und der
Anodenkreis der Röhre i i eine Spüle 14 und einen Abstimmkoindensator 16 enthalten.
Außerdem sind in bekannter Weise die Blockkondensatoren 17 und 18 vorgesehen, wobei
die Anodenspannung für die Röhren 9 und i i bei .+V zugeführt wird.
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Der Hochfreque!nzträger des Verstärkers to wird durch !en Impedanzumkehriletzw:erk
i9, welches weiter unten beschrieben werden soll, der Belastung 21 (z. B. einer
Antenne) und einem. Paar von Modulatorröhren 22, 23; welche abgestimmte Anodenkreise
besitzen, zugeführt. Der abgestimmte Anodenkreis der Röhre 22 besteht aus der Spule
24. und denn
Abs-ti'mmkondensator 26, während der Anlo,denkreis
der Röhre 23 aus: der Induktivität 27 und dem, Abstim@mk ondensator 28 besteht.
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Die Belastung ist mit den beiden Anoden. der Röhren 22, 23, wie durch
21 ;gezeigt, verbunden, so daß der Modulatoroder Absiorptionskrei:s und die -Belastung
2 i also in bezug auf da Netzwerk i9 parallel geschaltet sind; Die Eingangskreise
der Modulatorröhren 22 und 23 sind parallel geschaltet, indem die beiden S-teuergitter
mit Adereinen Seite der Sekundärspule :eines. Transformators 31 verbunden sind.
Die Kathoden der beiden Röhren sind mit der :anderen Seite der Sekundärspule über
:einen Kondensator 32 -und eine Vorspannungsquelle 33 verbunden. Die Einstellung
der Vorspannung der Röhren 22, 23 wird vorteilhaft so gewählt, daß sie den ridhtgen
Anteil des Stromes aus dem Netzwerk i9, z. B. die Hälfte des Stromes bei fehlender
Modualtion, absorbieren. Die Modulationsspannung, welche durch Sprache, Musik oder
Fernsehbilder dargestellt .sein kann, wird dem Primärkreis des Transformators 31,
wie in der Zeichnung angedeutet, zugefüihrt.
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Umeine unverzerrte Modulation zu erhalten, werden :die Röhren 22 und
23 im. ArBe--trieb benutzt. Es mag noch erwähnt werden, daß den Anoden der Röhre
auch .:eine Gleichspannung zugeführt werden, kann, um ihnen eine bessere Absorptionscharakteristik
zu erteilen.
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Das Impedanzumkehrnetzwerk i 9 ist von gleicher Art wie das in Abb.
2 :gezeigte,- indem die Kondensatoren 36,.37 lediglich als Blockkondensatoren
wirken. Bei einem. Gegentaktsystem sind selbstverständlich- .zwei gleichartige Netzwerke
vorgesehen. Das mit der Röhre 9 gekoppelte Netzwerk enthält die Reihenspule38 und
die Querkapazitäten 39 und 41. In Wirklichkeit sind keine zusätzlichen Kondensatoren
für die Kapazitäten 39 und 41 vorgesehen, da -sie direkt .durch die Kondensatoren
13 und 26 dargestellt werden können, d. h. die abgestimmten Kreise 12, 13 und 24,
26 sind um -so viel von ihrem Abstimmungspunkt verstimmt, daß die Kapazitäten 13
und 26 um die richtigen Werte für 39 und 41 größer erscheinen. Das gleiche gilt
für das mit der Röhre i i gekoppelte Netzwerk, welches aus der Spule 42 und den
Kapazitäten. 43, 44 besteht.
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Man 'sieht, daß der vom Netzwerk i 9 gelieferte konstante Strom ich
zwischen der Belastung 21 und den Modulatorröhren gemäß dem Gitterpotential, welches
durch die Modulationaspannungen bestimmt isst, verteilt. So entsteht eine Amplitudenmodufation
der Trägerwelle im Belast.ungskreis.
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In Abb. 4 ist ein Modulationssystemgemäß der Erfmdung- in Anwendung
auf einen Kurzwellensender., z. B. auf einen Fernsehsender, dargestellt. Der Sender
besteht aus der Hochfrequenzspa'nungsquelle 49, welche die unm:odulierte Trägerwelle
:einem geeigneten Verstärker, z. B. dem Ge,gentaktveratärker 5o, zugeführt, welcher
aus den Röhren 51 und 52 besteht. Die Röhren 51 und 52 besitzen abgestimmte. Eingangskreise
53 und 54 aus kOnzentrIerten Impedanzen, welche auf die Trägerfrequenz abgestimmt
sind. Diese Eingangskreise können aber auch in bekannter Weise aus Leitungsstücken
mit verteilten Kapazitäten und Induktivitäten gebildet sein.
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Der Anodenkreis der Röhren 51 und 52 ist durch Leitung 56, welche
symmetrisch zu den beiden Röhren liegt, auf die Trägerfrequenz .abgestimmt. Die
Ihduktivität der Leitung bewirkt zusammen. mit den Ano:denkapazitäten die Abstimmung.-
Wie in dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Ver-. stärker 5o mit
:einem Absorptionskreis über ,ein Impedanzzukehrnetzwerk, in diesem Falle ,eine
Wertelwellenlänsgenleitung, verbunden.. Der Absorptionskreis, welcher aus den Röhren
57 und 58 besteht, ist ebenso ausgebildet wie in Abb.3. Der Eingangskreise von 57
ist mit dem Eingangskreis vorn 58 parallel. geschaltet und beide werden in der angedeuteten
Weise von :einer Modulationsqu.elle gespeist. Die Anodenkreise von 57 und 58 sind
:durch die Leitung 59 in ,gleicher Weise. wie bei den Röhren 51 und 52 auf die Trägerfrequenz
,abgestimmt. Durch die Leiter 61 und 62 wird die :geeignete Anodenspannung für die
Röhren zugeführt, wobei geeignete Überbrückungskondensatoren 63, 64 vorgesehen sein
können.
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Die Viertelwellenlängenleitumg, welche :als Impedanzumkehrnetzwerk
wirkt, besteht aus den Leitern 66, 67, wobei Blockkondensatoren 68 und 69 vorgesehen
sind, um die Anodenspannung der Röhren 51, 52 von den Modulatorröhren fernzuhalten.
Durch eine En:ergiel'eitun;g 7 i ist mit dem Ausgangskreis 59 der Viertelwellenlängenleitung
eine Antenne 70 ;gekoppelt. Die Wirkungsweise der Schaltung nach Abb. 4 ist die
gleiche wie bei der Schaltung nach Abb.3.
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In Abb. 5 isst -ein weiteres Ausführungsbieispiel der Erfindung dargestellt,
bei welchem ,ein Impedanzunnkehrnetzwerk von der Art des in Fig. 2 ;gezeigten benutzt-wird,
wobei jedoch die konzentrierten Reaktanz:en durch, Leitungen geeigneter Länge ersetzt
sind. Mit Ausnahme des Imp:edanzumkehrnetzwerkes ist die in Abb. 5 dargestellte
Schaltung die gleiche wie in Abb.4. Das Impedanzumkehrnietzwerk besteht .aus zwei
Einheiten nach Art des in Abb. 2 gezeigten, wobei das- eine Element aus!- der Induktivität
72 und den Kapazitäten
73, 74 und das andere Element aus
:der Induktivität 76 und den Kapazitäten 73, 74 be-
steht.
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Die induktiven Elemente 72 und 76 werden durch Leitungen ;gebildet,
welche kürzer sind als zur Resonanz mit der Trägerfrequenz notwendig wäre, während
die kapazitiven Elemente 73 und 74 durch Leitungen gebildet werden, weiche länger
sind als zur Resonanz mit der Trägerfrequenz notwendig wäre. Die Mittelpunkte der
kapazitiven Elemente 73 und 74 sind mit der Erde über Blockkondensatoren 77 und
78 verbunden.
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Die oben beschriebenen Schaltungen zur Absorptionsmodulation sind
besonders geeignet zur Breitbandmodulation von Hochfrequenzträ,gerwellen. Es spei
noch erwähnt, daß zufolge der niedrigen Impedanz einer Viertelwellenlängenleitung
im Vergleich mit der Anodenimpedanz der meisten Vakuumröhren es erwünscht sein kann,
eine größere Anzahl von Röhren parallel zu `schalten, um eine Verstärker- oder Modulatorstufe
zu erhalten, welche den gewünschten Leistungsausgang und die notwendige Anodenimpedanz
besitzt. Unter im wesentlichen konstanter Spannung ist in der :obigen Beschreibung
eine Spannung zu verstehen, welche um etwa i 5 0,'o in ihrem Wert schwanken kann.