DE704871C - Empfaenger fuer phasenmodulierte Schwingungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
9. APRIL 1941

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVi 704871 KLASSE 21 a 4 GRUPPE 29 oi

R ι oi 5 ip VIII af 2 ia⁴·

ist als Erfinder genannt worden.

Radio Corporation of America in Neuyork, V. St. A. Empfänger für phasenmodulierte Schwingungen

Patentiert im Deutschen Reich vom ι I.Februar 1938 an Patenterteilung bekanntgemacht am 6. März 1941

ist in Anspruch genommen.

Empfänger für frequenzmodulierte Schwingungen können gleichzeitig auch zum Empfang phasenmodulierter Schwingungen verwendet werden, da eine Modulation der Phase stets auch eine Modulation der Frequenz bedeutet. Allerdings stellt ein und derselbe Phasenmodulationshub bei tiefen Modulationsfrequenzen einen kleineren Frequenzmodulationshub als bei hohen Modulationsfrequenzen dar. Konstanter Phasenmodulationshub innerhalb des Niederfrequenzspektrums bedeutet einen proportional zu der Modulationsniederfrequenz ansteigenden Frequenzmodulationshub. Die Wiedergabe einer phasenmodulierten Schwingung durch einen Empfänger für frequenzmodulierte Schwingungen ist infolgedessen in der Weise verzerrt, daß die höheren Modulationsfrequenzen gegenüber den tieferen, und zwar proportional zur Modulationsfrequenz, bevorzugt sind.

Um auch zum Empfang phasenmodulierter Schwingungen einen Empfänger für frequenzmodulierte Schwingungen, der im allgemeinen leichter herzustellen ist, verwenden zu können, ist es bereits bekannt, in den Niederfrequenzteil des Empfängers für frequenzmodulierte Schwingungen ein Filter einzubauen, das die höheren Modulationsfrequenzen gegenüber den tieferen in der Weise schwächt, daß das ursprüngliche Amplitüdenverhältnis zwischen hohen und tiefen Frequenzen wieder hergestellt wird. Durch wahlweise Überbrückung dieses Korrektionskreises kann der Empfänger dann auch für frequenzmodulierte Schwingungen verwendet werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält der Empfänger eine Einrichtung zur Demodulation frequenzmodulierter Schwingungen und ein Filter, durch das die höheren Seitenbandfrequenzen der phasenmodulierten

Schwingung vor oder gleichzeitig mit dem Eintritt in die Demodulationseinrichtung angenähert proportional zur !Modulationsfrequenz gegenüber den niedrigeren Seitenbandfrequenzen geschwächt werden.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß eine normale frequenzmodulierte Schwingung zur Demodulation gelangt und infolgedessen die bei der Demodulation auftretenden nicht-ίο linearen Verzerrungen wesentlich geringer gehalten werden können als bei der bekannten Anordnung.

Der scheinbare Frequenzmodulationshub einer phasenmodulierten Schwingung ist nämlieh für die höheren Modulationsfrequenzen (trotzdem deren Energien an sich geringer sind) verhältnismäßig hoch. Ein hoher Frequenzmodulationshub bedeutet jedoch bei der Frequenzdemodulation das Auftreten von nichtlinearen Verzerrungen, die auf der Niederfrequenzseite nicht zu beseitigen sind. Wird jedoch gemäß der Erfindung der Frequenzhub der Empfangsschwingung vor der Frequenzdemodulation auf das normale Maß zurückgeführt, so werden diese Verzerrungen vermieden.

Einen weiteren Vorteil stellt die bessere Trennschärfe dar. da auch störende Nachbarsender ebenso wie die höheren Seitenbandfrequenzen geschwächt werden und nicht zur Demodulation gelangen. Schließlich läßt sich durch die erfindungsgemäße Anordnung der Träger gegen die Seitenbandfrequenzen im ganzen gesehen anheben, so daß zusätzlich die Wirkung eines Homodynempfängers erreicht wird.

Ein grundsätzliches Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Abb. τ. Die von der Antenne aufgenommene phasenmodulierteSchwingung wird über den Hochfrequenzverstärker 1 der Mischstufe 2 zugeführt. Die in dieser durch Überlagerung mit der vom Oszillator 3 erzeugten Oszillatorschwingung gebildete Zwischenfrequenz wird in dem Zwischenfrecmenzverstärker 4 verstärkt. Die verstärkte Zwischenfrequenz wird über das Filter 5 geleitet, das seine größte Durchlässigkeit bei der Trägerzwischenfrequenz hat und dessen Durchlässigkeit für die Seitenbandfrequenzen angenähert proportional zur Modulationsfrequenz abfällt. Die auf diese Weise erzeugte frequenzmodulierte Schwingung wird in dem Filter 6, das eine lineare Frequenzkennlinie aufweist, in amplitudenmodulierte Schwingung umgewandelt. Diese \vird in dem Empfangsgleichrichter und Niederfrequenzverstärker 7 gleichgerichtet. Die verstärkte Niederfrequenz wird etwa dem Kopfhörer 8 zugeführt.

Der Empfänger enthält zweckmäßigerweise noch eine Einrichtung zur selbsttätigen Scharfabstimmung, durch die die Trägerzwischenfrequenz genau an der Stelle großer Durchlaßfähigkeit des Filters 5 gehalten wird.

Die Übertragungskurve des Ausgleichfilters 5 in Abb. 1 muß eine Form haben, wie sie die Kurve A in Abb. 2 wiedergibt, während die Übertragungskurve des Filters 6 linear ansteigend sein muß, wie es die Kurve B in AbI). 2 angibt, dabei ist ein Modulationsbereich von etwa 250 bis 3000 Hz (praktisch wichtigster Bereich der Sprachfrequenzen) zugrunde gelegt. Natürlich ist auch eine Bemessung für einen weiteren Niederfrequenzbereich möglich. Der auf der Abszisse eingetragene Wert f_c kennzeichnet die Trägerzwischenfrequenz.

Da die beiden Filter in Reihe liegen, ist die gesamte Filterwirkung eine solche wie sie die Kurve C angibt, die also ebenfalls ein Maximum bei der Trägerfrequenz hat, aber gegenüber dieser unsymmetrisch gelagert ist. Eine solche Kurve läßt sich, wie weiter unten dargestellt, auch mit einem einzigen Filter erzeugen.

Abb. 3 zeigt ein Kristallfilter, mit dem bequem eine Übertragungskurve gemäß der Kurve A in Abb. 2 zu erzielen ist. Diese Anordnung entspricht also dem Filter 5 in Abb. 1. Die Sekundärklemmen 51 und 52 des Eingangstransformators 50 sind mit einem Plattenpaar 55 und 56 verbunden, das den Quarzkristall 59 hält. Ein weiteres Plattenpaar 57 und 58 ist über die Kontaktklemmen 53 und 54 mit Steuergitter und Kathode der Verstärkerröhre 62 verbunden.

Das Filter 6 in Abb. 1 wird mit dem Empfangsgleichrichter 7 zweckmäßigerweise als Gegentaktdemodulator ausgebildet. Eine solche Anordnung zeigt im einzelnen Abb. 4. Die in eine frequenzmodulierte Schwingung umgewandelte phasenmodulierte Schwingung wird über den Transformator T im Gleichtakt den Steuergittern G₁ und G₂ der Verstärkerröhren 70 und 71 zugeführt. In den Anodenkreisen der beiden Röhren liegt je ein Filter L₁C₁C₀ bzw. L₂C₂L₆. Die Übertragungskurven dieser Filter sind durch die Kurve I und II in Abb. 5 wiedergegeben. Das Filter L₁C₁C₀ hat eine Parallelresonanz bei derFrequenz /₂, die oberhalb der Trägerfrequenz f_c liegt und eine Reihenresonanz bei der Frequenz Z₁. Die Kurve 2 des Filters L₂C₂L₀ zeigt die umgekehrte Kennlinie. Die spannungsführenden Enden der beiden Filterkreise sind mit den Steuergittern 73 und 74 der als Empfangsgleichrichter wirkenden Trioden 72 und 76 verbunden. Die gleichgerichtete Spannung wird von den Belastungswiderständen R₁ und R₂ im Gegentakt abgegriffen und durch iao die Röhren 80 und 81 im Gegentakt verstärkt. Schaltet man die Anodenkreise der beiden

Röhren durch den doppelpoligen Umschalter 5 in Gleichtakt statt in Gegentakt, so kann man mit dem Empfänger auch amplitudenmodulierte Schwingungen empfangen. In diesem Falle muß das Ausgleichfilter 5 zwangsläufig überbrückt werden.

Die Anoden der beiden Röhren 72 und 76 sind mit einem Punkt positiven Potentials verbunden, während die Ausgangsspannungen ίο von den Kathoden abgenommen werden. Eine derartige Gleichrichterschaltung (Anodengleichrkhter mit vollständiger Gegenkopplung) hat vor der ebenfalls nicht verstärkenden Diodenschaltung den Vorteil, daß trotz verzerrungsfreier Gleichrichtung keine Dämpfung des Filters durch die Gleichrichter-Strecke eintritt und infolgedessen die Steilheit der Frequenzkennlinie erhalten bleibt.

Es ist auch möglich, eines der beiden Filter durch ein Filter mit konstanter Frequenzkennlinie, wie sie die gestrichelte Linie III in Abb. 5 wiedergibt, zu ersetzen.

Wie bereits erwähnt, kann man die Filter 5 und 6 in Abb. 1 durch ein einziges ersetzen, dessen Frequenzkennlinie gemäß der Kurve C in Ab. 2 verläuft. Ein solches Filter ist in Abb. 6 schältungsmäßig dargestellt. Die zwischenfrequente und gegebenenfalls in der Amplitude begrenzte Schwingung wird von den beiden Enden der abgestimmten Sekundärspule 91 des Transformators 90 einmal über das Kristallfilter 94 und das andere Mal über den Neutralisierungskondensator C_n dem Steuergitter der Röhre 95 zugeführt. Die Mittelanzapfung der Sekundärwicklung ist mit dem der Kathode abgewandten Ende des Kathodenwiderstandes 96 der Röhre 95 verbunden. Durch passende Bemessung des Neutralisierungskondensators C_n kann die wirksame Elektrodenkapazität des Kristallfilters in beliebiger Weise verändert und sogar zum Verschwinden gebracht werden. Bei Einstellung des Kondensators C_n auf völlige Neutralisierung läßt sich die Übertragungskennlinie nach Abb. 8 erzielen, die der Kurvet in Abb. 2 entspricht und lediglich die Wirkung einer gewünschten Schwächung der Seitenbänder hat. Ohne Neutralisation oder mit Überneutralisation läßt sich eine Kennlinie erzielen, wie sie Abb. 9 darstellt. Diese Kurve zeigt neben der Maximalstelle f_c eine Minimalstelle f_ä, die auf der Wirkung der Parallelresonanz beruht. Bei teilweiser Neutralisation rückt diese Minimalstelle von der Trägerfrequenz f_c weg, wie Abb. 9b zeigt. Es kann erreicht werden, daß die Frequenz f_d der Minimalstelle etwas außerhalb der oberen Grenzfrequenz/₂ liegt, wie Abb. 9 c zeigt. Die sich dann ergebende Frequenzkennlinie entspricht der Kurve C in Ab. 2, bewirkt also gleichzeitig eine Umwandlung der Phasenmodulation in Frequenzmodulation und der Frequenzmodulation in Amplitudenmodulation.

Abb. 7 zeigt eine praktische Ausführung eines derartigen Filters. Die Neutralisierung ist in diesem Falle durch eine Abschirmung ersetzt. Zwischen den Kristallelektroden 112 und 113 befindet sich eine bewegliche, geerdete Abschirmplatte 108. Die Abschirmung verändert die Kapazität des Kristallhalters. Die Abschirmplatten sind so geformt, daß bei herausgedrehter Abschirmplatte, die an der Achse 110 drehbar befestigt ist, die Elektrodenkapazität verhältnismäßig groß ist. Auf diese Weise läßt sich ein großer Veränderungsbereich der Elektrodenkapazität erzielen. Die Einstellung erfolgt durch den Drehknopf 106. Die Amplitudenbegrenzung kann sowohl auf die phasenmodulierte wie auf die durch Umwandlung entstandene frequenzmodulierte Schwingung angewandt werden, sofern noch keine Umwandlung in amplitudenmodulierte Schwingungen erfolgt ist. Die Begrenzung nach der Umwandlung in frequenzmodulierte Schwingungen ist nur dann möglich, wenn getrennte Filter zur Umwandlung und zur Demodulation, benutzt werden. In diesem Falle ist aber die Begrenzung nach der Umwandlung in frequenzmodulierte Schwingung zweckmäßiger, um eine unerwünschte zusätzliche Amplitudenmodulation, die durch ein nicht ganz symmetrisches Ausgangsfilter entsteht, auszugleichen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Abb. 10. Bei diesem wird dem Empfänger die phasenmodulierte Schwingung über den abgeschirmten Eingangstransformator 111,116 in der Mischstufe 112 zugeführt, der gleichzeitig die von dem Oszillator 104 erzeugte Oszillatorschwingung aufgedrückt wird. Die entstandene Zwischenfrequenz wird über den zweistufigen Zwischenfrequenzverstärker 114, 114' dem im Gegentakt geschalteten Anodengleichrichter 130,132 zugeführt. Die Übertragungstransformatoren 118, 120 und 122, i2o' sind auf die Trägerzwischenfrequenz abgestimmt und von so geringer Dämpfung, daß schon durch diese eine weitgehende Schwächung der höheren Seiten- "» bandfrequenzen erreicht wird. In der Anodenleitung der Verstärkerröhre 114' liegen in Reihe zwei ebenfalls schwach gedämpfte und auf die Trägerzwischenfrequenz abgestimmte Kreise 123 und 124. Jeder der beiden Kreise i«5 ist mit einem weiteren Kreis 126 und 128 lose induktiv gekoppelt. Das untere Ende des Kreises 126 ist mit dem oberen Ende des Kreises 128 und über einen Widerstand mit einem Punkt negativen Potentials verbunden. Das obere Ende des Kreises 126 und das untere Ende des Kreises 128 sind an die bei-

den Steuergitter der Anodengleichrichter 130 und 132 angeschlossen, so daß diese im Gegentakt beeinflußt werden. Die Kreise 126 und 128 sind gegenüber der Trägerzwischenfrequenz verstimmt, und zwar der eine Kreis nach der einen und der andere Kreis nach der anderen Seite. Die Übertragungskurve der an das Steuergitter der Röhre 130 gelangenden Schwingung entspricht dann z. B. der Kurve C"

ό in Abb. 2. die Übertragungskurve der an das Gitter von 132 gelangenden Schwingung einer Kurve, die zu der Kurve C bezüglich der Kurve A in Abb. 2 spiegelbildlich symmetrisch ist. Die beiden Übertragungskurven

"5 sind also gegensinnig unsymmetrisch zur Trägerzwischenfrequenz. Die niederfrequenten Ausgangsspannungen der beiden Gleichrichter werden im Gegentakt durch den Verstärker 142 und 144 verstärkt. 136 und 137 sind Stromanzeigeinstrumente zur Kontrolle der Symmetrie der Schaltung".

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Empfänger für phasenmodulierte Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Einrichtung zur Demodulation frequenzmodulierter Schwingungen und ein Filter enthält, durch das die höheren Seitenbandfrequenzen der phasenmodulierten Schwingung vor oder gleichzeitig mit dem Eintritt in die Demodulationseinrichtung angenähert proportional zur Modulationsfrequenz gegenüber den niedrigeren Seitenbandfrequenzen geschwächt werden.
2. 2. Empfänger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichzeitigen Umwandlung der phasenmodulierten Schwingung in frequenzmodulierte Schwingung und der frequenzmodulierten Schwingung in aniplitudenmodulierte Schwingung ein Filter vorgesehen ist, dessen Frequenzkennlinie bei der Trägerfrequenz der phasenmodulierten Schwingung ein Maximum hat, dessen Flanken nach der einen Seite steiler abfallen als *5 nach der anderen Seite.
3. 3. Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Filter ein Quarzfilter dient, dessen Hauptresonanz bei der Trägerfrequenz der phasenmodulierten Schwingung liegt und dessen Elektrodenkapazität in der Weise nur zum Teil neutralisiert ist, daß das eine Seitenband der phasenmodulierten Schwingung zwischen der Hauptresonanz und der Parallelresonanz des Quarzes liegt.
4. 4. Empfänger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegensinnig zur Trägerfrequenz unsymmetrische Filter vorgesehen sind, deren Ausgangs- ^° Spannungen im Gegentakt gleichgerichtet werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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