DE703288C

DE703288C - nmodulierte Schwingungen

Info

Publication number: DE703288C
Application number: DE1937R0100784
Authority: DE
Inventors: Clarence W Hansell
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1936-11-16
Filing date: 1937-11-17
Publication date: 1941-03-05
Also published as: US2205762A

Description

R 100784

Bei Empfängern für frequenz- oder phasenmodulierte Schwingungen ist es häufig erwünscht, den Modulationshub der ankommenden Schwingung zu ändern. Z. B. wünscht man häufig, wenn der Hub der vom Sender ausgesandten Schwingung zur Vermeidung von Seitenbändern höherer Ordnung klein ist, diesen größer zu machen, um leichter demodulieren zu können. Andererseits kann auch der Fall eintreten, daß der Frequenzbereich des zur Demodulation dienenden Filters so klein ist, daß der Hub der empfangenen Schwingung verkleinert werden muß. Auf jeden Fall ist es wünschenswert, bei Änderung des Hubes der empfangenen Schwingung infolge Änderung beim Sender oder Übergang auf einen anderen Sender den Hub der dem Demodulator zugeführten Schwingung jeweils den Eigenschaften des Demodulators anzupassen.

Es ist schon vorgeschlagen worden, zur Änderung der ankommenden Schwingung diese in ihrer Frequenz zu vervielfachen oder zu teilen. Bei diesen Anordnungen ändert sich aber die Trägerfrequenz im selben Maße \yie der Modulationshub, und ferner ist eine stetige Änderung nicht möglich.

Bei Empfängern für amplitudenmodulierte Schwingungen ist es bekannt, zur Verminderung des Modulationshubes und zugleich der Verzerrungen die dem Ausgang des Empfangsgleichrichters entnommene Niederfrequenz im gegenkoppelnden Sinne dem Eingang des Empfangsgleichrichters zuzuführen. Ferner ist es bekannt, bei einem Reflexempfänger den Arbeitspunkt der Reflexröhre und die Polung der Niederfrequenz so zu wählen, daß die Hochfrequenz zur Erhöhung des Modulationsgrades moduliert wird. Würde man dagegen den Oszillator mij der Nieder-

frequenz modulieren, so würde sich im allgemeinen diese Modulation der Oszillatorschwingungen praktisch nicht auf die Zwischenfrequenz übertragen, da die Oszillatoramplitude üblicherweise so groß gewählt ist daß die größte Mischsteilheit bereits erreicht ist, und in dem Gebiet der größten Misch-.steilheit eine Änderung der_ Oszillatoramplitude die Mischsteilheit nur wenig ändern ίο würde.

Schließlich ist es bekannt, den Oszillator eines Überlagerungsempfängers für amplitudenmodulierte Schwingungen durch die vervielfachte Zwischenfrequenz mitzunehmen, um die Zwischenfrequenz konstant zu halten. Die Xiederfrequenzmodulation der vervielfachten Zwischenfrequenz überträgt sich hierbei aus dem genannten Grunde ebenfalls nicht merklich auf die Zwischenfrequenz, ao Gemäß der Erfindung dient bei einem Überlagerungsempfänger für frequenz- oder phasenmodulierte Schwingungen zwecks Änderung des Modulationshubes die durch Demodulation entstandene niederfrequente Schwingung oder die durch Frequenzvervielfachung oder -teilung auf die Frequenz der Überlagerungsschwingung gebrachte zwischenfrequente Schwingung mit ihren Modulationsseitenbändern zur Frequenz- bzw. Phasenmodulation der örtlichen Überlagerungsschwingung.

Der Vorteil der erfmdungsgemäßeii Anordnung besteht in der Möglichkeit, den Modulationshub in fast unbeschränktem Maße stetig ändern zu können, ohne die Trägerfrequenz zu ändern. Ein weiterer Vorteil besteht in der wesentlichen Verringerung der Spiegelfrequenzstörungen, wie weiter unten im einzelnen dargelegt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Abb. i. Die von der Antenne-ί! aufgenommenen Schwingungen werden dem Hochfrequenzverstärker D und von diesem der Mischstufe 4 zugeführt. In dieser Stufe werden die empfangenen und verstärkten frequenz- oder phasenmodulierten Schwingungen mit den Schwingungen des örtlichen Oszillators 6 überlagert. Die entstehende Zwischenfrequenz kann in der Stufe 4 oder einem besonderen, nicht gezeichneten Zwischenfrequenzverstärker verstärkt werden und wird dann dem Frequenz- bzw. Phasendemodulator 8 zugeführt.

Es sollen ferner in dem Verstärker B oder der Stufe 4 Regeleinrichtungen bekannter Art vorhanden sein, welche die dem Demodulator zugeführte Schwingung im wesentlichen auf einer vorbestimmten Amplitude festhalten. Die Ausgangswechselspannung des Demodulators 8 kann einem nicht gezeichneten Niederfrequenzverstärker und Wiedergabe- ' gerät zugeführt werden. Ein Teil der niederfrequenten Wechselspannung dient dazu, um in irgendeiner an sich bekannten Weise den örtlichen Oszillator 6 in seiner Frequenz bzw. seiner Phase zu modulieren. Die Zeitkonstante dieser Modulationseinrichtung muß so gewählt werden, daß die Modulation des Oszillators sämtlichen Modulationsfreqüenzen folgt.

Zwischen der Modulationseinrichtung, die in der Oszillatoreinheit 6 liegt, und dem Ausgang des Demodulators 8 befindet sich eine Regeleinrichtung 10, welche sowohl die Amplitude der zur Modulation dienenden Niederfrequenz stetig zu ändern als auch ihre Phase umzupolen gestattet. Je nach der Polarität der Phase bewirkt die Modulation des Oszillators eine Vergrößerung oder eine Verkleinerung des Modulationshubes der durch überlagerung entstehenden Zwischenfrequenz. Bei gegebener Polarität der zurückgeführten Spannung hängt die Tatsache, ob der Modulationshub vergrößert oder verkleinert wird, davon ab, ob die Oszillatorfrequenz höher ist als die Empfangsfrequenz oder umgekehrt. Die Größe der Änderung des Hubes kann durch die Wahl der Amplitude der zurückgeführten Spannung mittels der Regeleinrichtung 10 geregelt werden. Die Regelung der Amplitude und damit des Hubes kann von Hand oder gegebenenfalls auch selbsttätig erfolgen.

Die Verringerung des Frequenzhubes bedingt unter Umständen auch eine Verringerung der Verzerrungen der ankommenden Schwingung.

Eine Vergrößerung des Frequenzhubes erlaubt andererseits die Wahl einer höheren Zwischenfrequenz und läßt somit eine größere Trennschärfe und eine Unabhängigkeit von Spiegelfrequenzstörungen erreichen.

Ausführungsbeispiele für die Regeleinrichtung 10, die sowohl die Amplitude der zur Modulation des Oszillators dienenden Niederfrequenz zu ändern wie ihre Polarität umzuschalten gestattet, zeigen die Abb. 3a, 3b . und 3c. Diese Einrichtungen können Ohmsche Spannungsteiler, Dämpfungsglieder, Transformatoren mit veränderbarem Über-Setzungsverhältnis, doppelpolige Umschalter u. dgl. enthalten.

Ferner enthält die Leitung vor dem Ausgang des Demodulators 8 zum Oszillator 6 zweckmäßigerweise Frequenzfilter, welche lur das gewünschte Niederfrequenzband zum Oszillator durchlassen.

Der Empfänger kann ferner eine Einrichung zur selbsttätigen Scharfabstimmung durch Frequenzregelung des örtlichen Oszillators enthalten. Dabei wird die etwa einem Gegentaktgleichrichter bekannter Art ent-

nommene Frequenzregelspannung der Frequenzregeleinrichtung über Verzögerungskreise oder Filter zugeführt, welche alle Niederfrequenzen abschneiden, während die Niederfrequenz, welche dem Oszillator zur Änderung des Hubes zugeführt wird, natürlich ohne Verzögerung arbeiten muß. Die Polaritäten der langsam wirkenden und der schnell wirkenden Frequenzregeleinrichtung

ίο sind gleich oder entgegengesetzt, je nachdem der Hub abnehmen oder wachsen soll.

Die Mischstufe 4 kann gegebenenfalls auch ein Einseitenbandmodulator sein, so daß die entstehende Zwischenfrequenz eine höhere Frequenz besitzt als die Empfangsschwingung.

Die erfindungsgemäße Einrichtung bewirkt auch eine Herabsetzung der Spiegelfrequenzstörungen. Dies sei in Abb. 4 näher erläutert,

ao welche ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Die von der Antenne A aufgenommene Schwingung wird dem Hochfrequenzverstärker H zugeführt, der etwa auf eine Frequenz \-on 90 MHz abgestimmt sei. Die verstärkte Schwingung wird in der Mischstufe M mit den Schwingungen des örtlichen Oszillators 0 -gemischt, der mit einer Frequenz von 88 MHz schwingt.- Die entstehende Zwischenfrequenz von 2 MHz wird in dem Zwischenfrequenzverstärker V, dessen Bandbreite 200 000 Hz beträgt, verstärkt, begrenzt und dem Frequenz- oder Phasendemodulator D, dessen Bandbreite ebenfalls 200 000 Hz beträgt, zugeführt. Die entstehende Niederfrequenz wird im Niederfrequenzverstärker N, dessen Durchlässigkeit von 10 bis 10 000 Hz reicht, weiter verstärkt und dem Lautsprecher zugeführt. Dabei ist angenommen, daß die ursprünglich empfangene Schwingung ebenfalls mit Modulationsfrequenzen moduliert ist, die von 10 bis 10 000 Hz reichen. Die größtmögliche Frequenzabweichung der Modulationsseitenbänder ist also= 10000 Hz.

■»5 Ein regelbarer Anteil der niederfrequenten Wechselspannung wird über den Widerstand R, der die Amplitude der Niederfrequenz zu regeln und gleichzeitig die Phase umzukehren gestattet, dem Oszillator O in der Weise zugeführt, daß dieser durch die Niederfrequenz in seiner Frequenz moduliert wird. Durch passende Wahl der Polarität und der Amplitude der zur Modulation dienenden Niederfrequenz läßt sich z. B. erreichen, daß der Oszillator so moduliert wird, daß die entstehende Zwischenfrequenz sich bei der Modulation nicht um +10000 Hz, sondern um + 200000 Hz ändert. Es ist angenommen, daß der Zwischenfrequenzverstärleer V für diese Bandbreite noch durchlässig ist.

Es sei nun angenommen, daß neben dem gewünschten, auf 90 MHz arbeitenden Sender ein zweiter, unerwünschter Sender, der auf 86 MHz arbeitet, von der Antenne aufgenommen wird. Dieser erzeugt ebenfalls eine Zwischenfrequenz von 2 MHz und bewirkt infolgedessen eine Spiegelfrequenzinterferenz. Da nun die beiden Frequenzen auf verschiedenen Seiten der zur Überlagerung dienenden Oszillatorf requenz liegen, wird, wie bereits erwähnt, der Hub des störenden Senders auf den zwanzigsten Teil herabgedrückt, so daß er statt +10000 Hz nur noch +5 000 Hz beträgt. Im Zwischenfrequenzverstärker beträgt daher das Spannungsamplitudenverhältnis der gewünschten zu störenden Schwingung 400 : i, wenn es vor der Mischung 1 : 1 betragen hat.- Das Energieverhältnis beträgt-1600 : i.

Wenn sowohl der gewünschte Sender wie der Störsender in dem Spiegelfrequenzbereich arbeiten, sind die Verhältnisse verwickelter. Die Trennschärfe des Empfängers vor der Mischstufe reicht häufig nicht völlig aus, um derartige Interferenzen zu vermeiden. Bei gewöhnlichen Überlagerungsempfängern für amplitudenmodulierte Schwingungen entsteht eine besonders ausgeprägte Interferenz dann, wenn der Oszillator so eingestellt ist, daß gewünschter Sender und Störsender Zwischenfrequenzen erzeugen, die sich um irgendeine hörbare Frequenz unterscheiden. Wenn dann die Oszillatorfrequenz geändert wird, entsteht ein Pfeifton veränderlicher Frequenz, der im Ausgang des - Empfängers gehört wird. Der gleiche Pfeifton entsteht in diesem Falle auch bei einem Empfänger für frequenzmodulierte Schwingungen nach Abb. 4.

Wird der Empfänger so eingestellt, daß der Pfeifton die Frequenz null oder nahezu null hat, so wird er im allgemeinen nicht gehört werden. Ebenso ist die Frequenzmodulation des ungewünschten Senders, wenn der Sender schwach ist, sehr klein, sobald er die Mischstufe erreicht und sicher stets kleiner als das Trägerpfeifen ist, wenn auf einen hörbaren Interferenzton eingestellt wird. Die niederfrequente Rückführung zum no Oszillator läßt während eines Teils der Zeit den Modulationshub des ungewünschten Senders anwachsen und während eines anderen Teils der Zeit abnehmen, je nach den Phasenbeziehungen der beiden zwischenfrequenten Träger.

Wird der Empfänger so eingestellt, daß die beiden Zwischenfrequenzen einen hörbaren Interferenzton erzeugen, dann bewirkt die Rückführung der Niederfrequenz zum Oszillator, daß der Pfeifton sich sozusagen selbst moduliert und seine Energie auf ein

weites Frequenzband zerstreut, so daß der Pfeifton praktisch verschwindet und damit die Störung wirksam verringert wird.

Sind die Zwischenfrequenzen so eingestellt, daß die Differenzfrequenz oberhalb ioooo Hz liegt, dann wird der Überlagerungston zwischen ihnen durch den begrenzten Übertragungsbereich des Niederfrequenzverstärkers zum Verschwinden gebracht. Daher kann to man im allgemeinen wegen der Breite des Übertragungsbereiches des Zwischcnfrequenzverstärkers die Abstimmung so ändern, daß der Interferenzton oberhalb des Hörbereiches bzw. des Wiedergabebereiches liegt. Wenn z.B. der Pfeifton zunächst 1000 Hz beträgt, braucht man nur den Empfänger um 4500 Hz oder 5000 Hz zu verstimmen, um den Pfeifton unhörbar zu machen. Die dadurch bedingte Verstimmung von der genauen Abao Stimmung ist bei der Bandbreite von 400 000 Hz des Zwischenfrequenzverstärkers belanglos. Es werden dadurch höchstens 2,5% der Seitenbänder beschnitten.

Die Erfindung kann für phasenmodulierte Schwingungen ebenso wie für frequenzmodulierte Schwingungen verwendet werden, da Frequenz- und Phasenmodulation wie bekannt einander sehr ähnlich sind und man mit einem Empfänger für frequenzmodulierte Schwingungen ohne weiteres phasenmodulierte Schwingungen aufnehmen kann, wenn man im Niederfrequenzteil einen Korrektionskreis vorsieht oder umgekehrt.

Ein abgeändertes Ausführungsbeispiel der Erfindung sei an Hand von Abb. 2 erläutert. Bei dieser Anordnung wird, wie an sich bereits vorgeschlagen, die Zwischenfrequenz vervielfacht, bis sie gleich der Oszillatorfrequenz ist, und dann zur Steuerung des Oszillators benutzt. Im vorliegenden Falle wird ein Teil der in der Mischstufe 4 gebildeten und gegebenenfalls verstärkten Zwischenfrequenz vor Eintritt in den Demodulator 8 abgezweigt, in der Einheit 12 in ihrer Fre-^4S quenz vervielfacht und darauf dem Oszillator 6 derart zugeführt, daß dieser durch die vervielfachte Schwingung mitgenommen wird und auch die durch die Modulation bedingten Schwankungen mitmacht. Auf diese Weise kann z. B. erreicht werden, daß bei einer Frequenzschwankung des ankommenden Trägers von 2OO ooo Hz und einer Frequenzvervielfachung von 9 : ι in der Einheit 12 die Frequenzschwankung der Zwischenfrequenz nur noch 20 000 Hz beträgt. Das wird dann erreicht, wenn die Oszillatorfrequenz unterhalb der Empfangsfrequenz liegt.

Soll dagegen der Frequenzhub der ankommenden Schwingung erhöht werden, so muß die Oszillatorfrequenz oberhalb der Empfangsfrequenz liegen. Die Vergrößerung des Hubes ist dann durch eine Zahl gegeben, die gleich dem Vervielfachungsverhältnis — 1 ist.

In der Praxis kann der Oszillator 6 fortgelassen werden und die Ausgangsspannung des Vervielfachers unmittelbar der Mischstufe 4 zugeführt werden.

Auch bei dieser Anordnung nach Abb. 2 kann die Mischstufe 4 ein Einseitenbandmodulator sein, so daß die Zwischenfrequenz ·/<> höher ist als die Empfangsfrequenz. Dabei muß dann die Einheit 12 anstatt ein Frequenzvervielfacher ein Frequenzteiler sein. Derartige Anordnungen sind besonders zweckmäßig bei verhältnismäßig niedriger Empfangsfrequenz.

Claims

Patentansprüche:

1. Überlagerungsempfänger für frequenz- oder phasenrnodulierte Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Änderung des Modulationshubes die durch Demodulation entstandene niederfrequente Schwingung oder die durch Frequenzvervielfachung oder -teilung auf die Frequenz der Überlagerungsschwingung gebrachte zwischenfrequente Schwingung mit ihren Modulationsseitenbändern zur Frequenz- bzw. Phasenmodulation der örtlichen Überlagerungsschwingung dient.

2. Überlagerungsempfänger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der zur Modulation dienenden niederfrequenten Schwingung regelbar ist.

3. Überlagerungsempfänger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase der zur Modulation dienenden niederfrequenten Schwingung regelbar ist.

4. Überlagerungsempfänger nach An-Spruch i, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase der zur Modulation dienenden niederfrequenten Schwingung umkehrbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen