DE700449C

DE700449C - Method for demodulating amplitude and frequency modulated oscillations

Info

Publication number: DE700449C
Application number: DE1938T0050010
Authority: DE
Inventors: Dr Otto Tuexen
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1938-02-21
Filing date: 1938-02-22
Publication date: 1940-12-20

Description

Verfahren zur Demodulation amplituden- und frequenzmodWierter Schwingungen Es ist bereits bekannt, bei einem Empfänger eine Schaltvorrichtung vorzusehen, durch die der Empfänger wahlweise auf den Empfang von amplitudenmodulierten Schwingungen oder auf den Empfang von frequenzmodulierten Schwingungen umgeschaltet werden kann. Es ist ferner bekannt, diese Umschaltung in der Weise selbsttätig vor sich gehen zu lassen, daß sich zwangläufig der Schaltzustand einstellt, in dem jeweils die größte Niederfrequenzkomponente am Ausgang des Empfangsgleichrichters auftritt. Weiterhin ist es bekannt, den Empfänger im überhörfrequenten Rhythmus ständig von dem Zustand der Empfangsbereitschaft für amplitudenmodulierte Schwingungen auf den Zustand der Empfangsbereitschaft für frequenzmodulierte bzw. phasenmodulierte Schwingungen umzuschalten.Method for the demodulation of amplitude- and frequency-modWed oscillations It is already known to provide a switching device in a receiver which the receiver can choose to receive amplitude-modulated oscillations or can be switched to the reception of frequency-modulated oscillations. It is also known for this switchover to take place automatically to let that inevitably adjusts the switching state in which each of the largest low frequency component occurs at the output of the receiving rectifier. Furthermore, it is known to constantly listen to the receiver in the overhearing-frequency rhythm the state of readiness to receive amplitude-modulated oscillations on the State of readiness to receive frequency-modulated or phase-modulated oscillations to switch.

Eine verzerrungsfreie Demodulation sowohl atnplituden- wie frequenzmodulierter Schwingungen läßt sich ohne jede Umschalteinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreichen, daß die empfangene, Träger und Seitenbänder enthaltende Schwingung mit einer mit dem ankommenden Träger frequenzgleichen und diesem gegenüber um angenähert q.5° phasenverschobenen Schwingung multiplikativ gemischt wird.Distortion-free demodulation, both amplitude and frequency modulated Vibrations can be avoided without any switching device according to the present invention thereby achieve that the received oscillation containing carriers and sidebands with one of the same frequency as the incoming carrier and approximated to this opposite q. 5 ° phase-shifted oscillation is mixed multiplicatively.

Bei dem bisher bekannten Verfahren zur multiplikativen Demodulation wurde zwar auch schon die Empfangsschwingung mit einer Zusatzschwingung, die die gleiche Frequenz wie der ankommende Träger hatte, multiplikativ gemischt. Hierbei war aber der Phasenunterschied der Zusatzschwingung gegenüber dem ankommenden Träger im Falle des Empfangs amplitudenmodulierter Schwingungen gleich o°, im Falle des Empfangs frequenzmodulierter Schwingungen gleich go°. Diese Phasenbedingungen sollten. möglichst genau eingehalten werden. Ein Empfang sowohl amplitudenmodulierter als auch frequenzmodulierter Schwingungen war also bei diesen bekannten Anordnungen ohne Umschaltung nicht möglich.In the previously known method for multiplicative demodulation the received oscillation with an additional oscillation, the same frequency as the incoming carrier, mixed multiplicatively. Here but was the phase difference between the additional oscillation and the incoming carrier in the case of receiving amplitude-modulated oscillations equal to o °, in the case of Reception of frequency-modulated vibrations equal to go °. These phase conditions should. are adhered to as precisely as possible. A Reception both amplitude-modulated as well as frequency-modulated vibrations were therefore in these known arrangements not possible without switching.

Die vorliegende Erfindung gründete sich auf folgende Erkenntnis: Bei der üblichen Gleichrichtung, bei der die Ausgangsspannung der Umhüllenden der gleichzurichtenden hochfrequenten Schwingung entspricht, muß sich der Träger in seiner Phasenlage zu den Seitenbändern so verhalten, wie es bei einer rein amplitudenmodulierten Schwingung der Fall ist. Schon sehr geringe Abweichungen von dieser Phasenbedingung lassen bei der Gleichrichtung in starkem Maße Oberwellen entstehen, welche einen guten Empfang unmöglich machen. Wird jedoch die Demodulation durch rein multiplikative Mischung mit einem frequenzgleichen Zusatzträger vorgenommen, so entstehen auch bei verhältnismäßig großer Phasenabweichung des Zusatzträgers von dem optimalen Phasenwert keinerlei Oberwellen. Es sinkt lediglich die Amplitude der entstandenen niederfrequenten Schwingung um einen praktisch zu vernachlässigenden Betrag. Besitzt der zur multiplikativen 1Iischung dienende Zusatzträger gegenüber dein Träger der ankommenden Schwingung eine Phasendifferenz von etwa q.5°, so beträgt der Wirkungsgrad der Demodulation sowohl bei einer amplitudenmodulierten Schwingung wie bei einer frequenzmodulierten Schwingung 70°'0 des überhaupt erreichbaren Wirkungsgrades.The present invention was based on the following finding: In the usual rectification, in which the output voltage of the envelope of the to be rectified corresponds to high-frequency oscillation, the carrier must be in its phase position behave like a purely amplitude-modulated oscillation the case is. Already allow very slight deviations from this phase condition During the rectification, harmonics arise to a large extent, which are good Make reception impossible. However, the demodulation is purely multiplicative Mixing made with an additional carrier of the same frequency also results with a relatively large phase deviation of the additional carrier from the optimal one Phase value no harmonics. It only decreases the amplitude of the resulting low-frequency oscillation by a practically negligible amount. Owns the additional carrier used for multiplicative mixing compared to the carrier of the incoming oscillation has a phase difference of about q.5 °, the efficiency is then the demodulation both with an amplitude-modulated oscillation as with a frequency-modulated oscillation 70 ° '0 of the achievable efficiency.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die Abbildung. Die von der Antenne A aufgenommene und im Hochfrequenzverstärker H verstärkte Schwingung wird in der Mischstufe ;l1 mit der Schwingung des örtlichen Oszillators O gemischt. Die im Ausgang entstehende konstante Zwischenfrequenz wird durch den Zwischenfrequenzverstärker Z verstärkt. Ein Teil der verstärkten Schwingung dient über die Scharfabstimmungseinrichtung S zur selbsttätigen Frequenzregelung des Oszillators und damit zur genauen Konstanthaltung der Zwischenfrequenz. Ein weiterer Teil der verstärkten Zwischenfrequenz wird über das Filter F (z. B. ein Quarzfilter) geführt, das den zwischenfrequenten Träger aus dem ankommenden Band ohne Phasendrehung heraussiebt. Der herausgesiebte und gegebenenfalls noch besonders verstärkte Träger erhält in dem Phasenschieber P eine Phasenverschiebung von :f5° und wird dann mit der ungP filterten Zwischenfrequenz iri dem multiplikativen Demodulator D niultiplikativ gemischt.An embodiment of the invention is shown in the figure. The from the antenna A picked up and amplified in the high frequency amplifier H. is mixed in the mixer; l1 with the oscillation of the local oscillator O. The constant intermediate frequency arising in the output is generated by the intermediate frequency amplifier Z reinforced. Part of the amplified vibration is used via the sharpening device S for automatic frequency control of the oscillator and thus for keeping it constant the intermediate frequency. Another part of the amplified intermediate frequency is over the filter F (z. B. a quartz filter) out that the intermediate-frequency carrier sifts out of the incoming strip without phase rotation. The sifted out and optionally still particularly reinforced carrier is given a in the phase shifter P. Phase shift of: f5 ° and is then filtered with the ungP intermediate frequency mixed multiplicatively in the multiplicative demodulator D.

Der Demodulator kann aus einer Mehrgitterröhre mit zwei durch ein Schirmgitter getrennten Steuergittern bestehen. An das eine Steuergitter wird der herausgesiebte und um 45° in der Phase gedrehte Träger, an das andere Gitter die gesamte zwischenfrequente Schwingung einschließlich der Seitenbänder gelegt. Die entstandene Niederfrequenz wird über den Niederfrequenzverstärker N dem Lautsprecher L zugeführt.The demodulator can consist of a multigrid tube with two by one Screen grids consist of separate control grids. The carrier screened out and rotated by 45 ° in phase, to the other grid the entire intermediate frequency oscillation including the sidebands placed. the The resulting low frequency is transmitted through the low frequency amplifier N to the loudspeaker L supplied.

-An Stelle des F ilters F kann zur Aussiebung des Trägers ein in der Zwischenfrequenz schwingender und von dem ankommenden Träger mitgenommener Oszillator dienen.-Instead of the filter F, an in the An oscillator that oscillates at an intermediate frequency and is carried along by the incoming carrier to serve.

Daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung sowohl im Falle einer amplitudenmodulierten Schwingung wie im Falle einer frequenzmodulierten ankommenden Schwingung eine verzerrungsfreie Demodulation zu erzielen ist, ergibt sich aus folgender Rechnung. Eine amplitudenmodulierte Schwingung läßt sich durch folgende Gleichung darstellen: Dabei bedeutet A die Trägeramplitude. B die Amplitude der aufmodulierten Niederfrequenz, H die Trägerfrequenz, N die Modulationsniederfrequenz.The following calculation shows that distortion-free demodulation can be achieved with the arrangement according to the invention, both in the case of an amplitude-modulated oscillation and in the case of a frequency-modulated incoming oscillation. An amplitude-modulated oscillation can be represented by the following equation: A denotes the carrier amplitude. B the amplitude of the modulated low frequency, H the carrier frequency, N the modulation low frequency.

Eine frequenzmodulierte Schwingung gleicher Träger- und gleicher Seitenbandamplitude kann man so darstellen, daß die Seitenbänder die gleichen sind wie bei der amplitudenmodulierten Schwingung, der Träger aber gegenüber dem Träger der amplitudenmodulierten Schwingung um 9o° in der Phase gedreht ist. Man erhält dann für die frequenzmodulierte Schwingung die Formel Die eine oder die andere der beiden Schwingungen wird nun mit der Schwingung Z=C#sin (2,-1 Ht+q@) multiplikativ gemischt. Soll die Schwingung Z gegenüber dem Träger der ankommenden Schwingung stets um genau 45° in der Phase voreilen, so bedeutet das, daß 99 im Falle der amplitudenmodulierten Schwingung gleich +45', im Falle der frequenzmodulierten Schwingung gleich -45° ist. Die Multiplikation liefert in jedem Falle außer einem Gleichstromglied und Hochfrequenzen als einzige Niederfrequenz eine Schwingung, die dargestellt wird durch Es treten also keinerlei Oberschwingungen der Niederfrequenz auf, welchen Wert (p auch haben mag. Die Amplitude ist allerdings von 99 abhängig. Für q2 -[- 45 ° oder - 45 ° ist Cos und damit die Amplitude gleich Diese Amplitude beträgt also sowohl beim Empfang amplitudenmodulierter wie beim Empfanz frequenzmodulierter Schwingungen erhalten würde, wenn man gemäß dem bevon der Amplitude, die man kannten Verfahren die amplitudenmodulierte Schwingung mit einer phasengleichen, die frequenzmodulierte Schwingung mit einer um go° phasenverschobenen Schwingung multiplikativ mischen würde (wobei cos = r wäre).A frequency-modulated oscillation of the same carrier and the same sideband amplitude can be represented in such a way that the sidebands are the same as in the amplitude-modulated oscillation, but the carrier is rotated by 90 ° in phase with respect to the carrier of the amplitude-modulated oscillation. The formula is then obtained for the frequency-modulated oscillation One or the other of the two oscillations is now mixed multiplicatively with the oscillation Z = C # sin (2, -1 Ht + q @). If the oscillation Z should always lead the carrier of the incoming oscillation by exactly 45 ° in phase, this means that 99 in the case of the amplitude-modulated oscillation is +45 °, in the case of the frequency-modulated oscillation it is -45 °. In addition to a direct current element and high frequencies as the only low frequency, the multiplication produces in each case an oscillation, which is represented by So it occurred no harmonics of the low frequency to the value (p also may have the amplitude depends, however, on 99 q2 -.. [- 45 ° Cos - 45 ° or and thus the amplitude is the same This amplitude would be obtained both when receiving amplitude-modulated and when receiving frequency-modulated oscillations if, according to the known method of amplitude, the amplitude-modulated oscillation was multiplicatively mixed with an in-phase oscillation and the frequency-modulated oscillation with an oscillation shifted in phase by go ° (where cos = r would be).

Natürlich braucht der Winkel von 45° nicht genau eingehalten zu werden. Vielmehr würde man auch noch bei einem Phasenwinkel von etwa 30° oder auch 6o° eine ziemlich wirksame Demodulation erhalten; allerdings wäre die Wirksamkeit der Demodulation dann für amplitudenmodulierte Schwingungen größer als für frequenzmodulierte Schwingungen, bzw. umgekehrt.Of course, the angle of 45 ° does not have to be strictly adhered to. Rather, one would still have a phase angle of about 30 ° or even 60 ° get fairly effective demodulation; however, the effectiveness of the demodulation would be then greater for amplitude-modulated vibrations than for frequency-modulated vibrations, or vice versa.

Statt den tierausgesiebten Träger gegen das gesamte empfangene Band in der Phase zu verschieben, kann -man auch das Band gegen den Träger verschieben.Instead of the screened carrier against the entire received tape To move in phase, you can also move the tape against the carrier.

Der Empfänger ist auch zum Empfang phasenmodulierter Schwingungen geeignet. Beim Empfang dieser Schwingungen ist aber die Einschaltung besonderer Entzerrungsmittel zum Ausgleich der linearen Frequenzverzerrungen notwendig.The receiver is also capable of receiving phase-modulated vibrations suitable. When these vibrations are received, however, the activation is special Equalization means necessary to compensate for the linear frequency distortions.

Claims

PATENT CLAIM: Method for demodulating amplitude and frequency modulated Vibrations, characterized in that the received, carrier and. Sidebands containing oscillation with a frequency equal to the incoming carrier and Compared to this, the oscillation phase-shifted by approximately 45 ° is mixed multiplicatively will.