DE710803C - Demodulationsvorrichtung - Google Patents

Demodulationsvorrichtung

Info

Publication number
DE710803C
DE710803C DEI55668D DEI0055668D DE710803C DE 710803 C DE710803 C DE 710803C DE I55668 D DEI55668 D DE I55668D DE I0055668 D DEI0055668 D DE I0055668D DE 710803 C DE710803 C DE 710803C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
frequency
plate
crystal
piezoelectric
vibrations
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DEI55668D
Other languages
English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Standard Electric Corp
Original Assignee
International Standard Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Standard Electric Corp filed Critical International Standard Electric Corp
Application granted granted Critical
Publication of DE710803C publication Critical patent/DE710803C/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R23/00Transducers other than those covered by groups H04R9/00 - H04R21/00

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)

Description

  • Demodulationsvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Umwandlung modulierter Hochfrequenzwellen in niederfrequente Schallwellen.
  • Erfindungsgemäß ist bei einer Demodulationsvorrichtung, bei welcher ein auf die zu demodulierende Frequenz abgestimmter piezoelektrischer Kristall zur Umwandlung der modulierterrTrägerfrequenz in Niederfrequenz dient, der Kristall, welcher im Verhältnis zur Dicke große, mit Elektroden bedeckte Seitenflächen besitzt, so angeordnet, .daß wenigstens eine der großen Seitenflächen direkt auf das umgebende gasförmige Medium einwirkt und Schallwellen erzeugt, welche der niederfrequenten Modulation entsprechen.
  • Es ist schon eine Demodulationseinrichtung bekanntgeworden, bei welcher die mit Sprechfrequenz modulierten Hochfrequenzschwingungen einer Kondensatorplattenanordnung zugeführt werden, so daß die eine Platte Schallwellen in der Luft erzeugt, welche der Sprechfrequenz, mit der die zugeführten Hochfrequenzschwingungen moduliert sind, entsprechen. Bei dieser vorbekannten Anordnung ist aber der Kondensatorlautsprecher nicht auf die Hochfrequenz abgestimmt, so daß der Wirkungsgrad dieser Anordnung sehr klein ist. Ferner treten bei dieser Anordnung starke Verzerrungen auf,, weil die auf .die bewegliche Belegung aus-_ gefibte Kraft .dem Quadrat der Amplitude proportional ist.
  • Ferner gehört zum Stand der Technik ein Empfänger für Hochfrequenz, bei dem ein piezoelektrischer Kristall die Hochfrequenz empfängt und gleichzeitig eine schallübermittelnde Membran erregt. Da der Kristall die Membran in der Ruhelage nur ganz lose berührt, kann er auf die Membran nur Stöße übertragen, dagegen keine Zugwirkungen. Die akustische Gleichrichterwirkung hängt bei dieser Anordnung also von einer mechanischen Kupplung ab, welche nur Druckstöße überträgt und keine Zugwirkungen ausübt. Ferner ist diese Kupplung zwischen Kristall und Membran äußerst empfindlich. Außerdem treten Verzerrungen infolge der Eigenschwingungen der Membran auf, welche beire Erfindungsgegenstand vermieden sind.
  • Schließlich ist eine Vorrichtung zum Senden und Empfangen ultrasonorer Wellen im Wasser bekanntgeworden, bei welcher ein piezoelektrischer Kristall Schall abstrahlt oder empfängt. Diese Vorrichtung arbeitet aber nicht als Demodulator. Die akustischen Schwingungen stimmen in ihrer Frequenz mit den an den Belegungen des Kristalls liegenden elektrischen Schwingungen überein.
  • An Hand der Abbildungen sollen einice Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert werden.
  • Die Fig. i und 2 zeigen ein Stativ i, das mit einem Arm 3 aus Isolationsmaterial versehen ist, der mit der Stellschraube :I festgeklemmt «-erden kann. Zwei Federn 6 aus leitendem Material sind an beiden Seiten des Armes 3 mit Schrauben 7 befestigt und halten mit ihren äußersten Enden 9 die piezoelektrische Platte B. Die Platte kann z. B. aus Quarz bestehen, dessen X-Schnitt so liegt, Mali die Hauptflächen senkrecht zu der elektrischen Achse des kristallinischen Materials liegen. Die beiden Hauptflächen ler Platte 8 sind mit einem Silberüberzug io versehen. An Stelle des Silberüberzuges kann eine dünne Schicht aus Platin oder einem anderen Material durch Zerstäubung oder durch Verdampfung in Vakuum aufgetragen werden. Nt@enn ein Silberüberzug zur Verwendung kommt, kann er gegen Beschädigung durch einen zusätzlichen Platinüberzug geschützt werden. Die dünnen Metallschichten sind sehr leicht und nachgiebig, haften an dem Kristall und bewegen sich mit den Flächen des Kristalls, wenn dieser schwingt. Um der piezoelektrischen Platte 8 ein elektrisches Feld zu geben, sind die Liter i i und 12 vorgesehen, die an den elektrischen Anschlüssen 13 auf den Federn 6 befestigt und mit der leitenden Schicht io auf beiden Seiten der Platte 8 verbunden sind. Im vorliegenden Falle beträgt die Fläche der Platte 3,8 qcm, während die Stärke o,28 cm ist. Das elektrische Feld wird der Platte in der Richtung ihrer Dicke zugeführt und bewirkt, daß sich die Platte in dieser Richtung ausdehnt und zusammenzieht. Liegt an der Platte ein Wechselfeld, dessen Frequenz der Eigenfrequenz der Platte entspricht, so wird die Platte in Schwingung versetzt. Für die Dickenschwingungen liegt die Resonanz bei einer Frequenz, die sich aus der nachstehenden Gleichung ergibt: Wenn die Platte 8 in der oben beschriebenen Weise schwingt, ändert sich die Dicke der Platte regelmäßig, so daß sich ihre Hauptflächen abwechselnd auseinander und zueinander bewegen. Die Bewegung einer jeden Hauptfläche ist die gleiche wie die eines Kolbens mit sehr großem Querschnitt und sehr kleinem Hub. Messungen an dem oben beschriebenen Kristall haben ergeben, daß die Betv e-ung einer jeden Fläche etwa 8 # i o-5 ein beträgt. Aus der Fläche der Platte und aus der Amplitude der Bewegung kann man leicht errechnen, daß jeder Hub der Fläche etwa i cmm Luft bewegt. Bei i Million Hüben pro Sekunde beträgt die gesamte Luftbewegung, falls diese addiert werden, mehr als 1 1 pro Sekunde für jede Fläche der schwingenden Platte. Die atmosphärische Luft ist ein Gas, bestehend aus etwa 77°(0 Stickstoff und :21'/, Sauerstoff, wobei der Rest aus anderen Gasen zusammengesetzt ist. Die wirksamen Molekulardurchmesser betragen 3,39Ängström-Einheiten für Sauerstoff und 3,5 Angström-Einheiten für Stickstoff. Die mittlere freie Weglänge für Sticks s toff beträgt etwa goo Ängströin-Einlieiten und für Sauerstoff etwa iooo ÄngstrÖni-Einheiten. Mit einer Bewegungsamplitude t-)n 8 # io-cm oder 8oooÄngström-Einheiten für die Fläche der Platte 8 und in der Annahme, daß die atmosphärische Luft aus Molekülschichten mit einem Zwischenraum zwischen den Schichten besteht, der etwa iooo Ängström-Eiiilieiten beträgt, ist leicht ersichtlich, daß bei jedem Hub nach außen die Fläche der Platte 8 durch einen !Zaum hindurchläuft, der gleich io Molekülschichten ist und diese Moleküle nach außen antreibt. Während der Bewegung der Platte nach außen werden die willkürlich gerichteten Gasmoleküle in der Nähe der Fläche in einer tun- senkrecht zu der Fläche bewegt. Die Betregung der Gasmoleküle am Umfang der Platte 8 ist noch willkürlich, und wenn sich die Fläche des Kristalls schnell nach innen bewegt, haben die willkürlich gerichteten -Moleküle das Bestreben, in den Raum einzudringen, den nie schwingende Fläche soeben verlassen hat. Durch Versuche ist festgestellt worden, daß die Luft nach innen gegen die Kanten der piezoelektrischen Platte bewegt und als ein Strom senkrecht zu der Platte von den beiden großen schwingenden Flächen herausgeschleudert wird. Da die Amplitude der Schwingung der piezoelektrischen Fläche der Amplitude der aufgedrückten hochfrequenten elektromotorischen Kraft, durch die die Schwingungen erregt sind, entspricht, nimmt der Betrag der Schwingungen mit erhöhter Amplitude der aufgedrückten elektrischen Schwingungen zu und nimmt dementsprechend mit abnehmenden aufgedrückten Schwingungen ab. Daraus folgt, daß die nach außen von der schwingenden Fläche der Platte 8 fortgetriebene Luft Aniplitudenschwankungen ausführt, die den -Modulationen der aufgedrückten elektrischen Schwingungen entsprechen. Entsprechen diese -Modulationen Sprechwellen, so stimmen die daraus entstehenden Scliwungbetveg:angen in dem gleichgerichteten Luftstrom mit den Sprechwellen überein und bilden somit entsprechende Schallwellen. Somit transformiert die Platte 8 die Energie der elektrischen, Hochfrequenzschwingungen in entsprechende mechanische Hochfrequenzschwingungen und bewirkt gleichzeitig die Gleichrichtung dieser mechanischen Schwingungen.
  • Zur Verwirklichung einer akustischen Gleichrichtung ist es nicht erforderlich, daß die Flächenausdehnung im Vergleich zur Dicke groß ist. Bei niedrigen Frequenzen, beispielsweise unter 5oo kH, ist es nicht ratsam, ein großes Verhältnis zwischen den Dimensionen zu wählen, da die Dicke groß ist, jedoch die zur Verfügung stehenden Abmessungen der Kristallplatte beschränkt sind. Es ist jedoch erwünscht, eine möglichst große Kristallfläche zu benutzen, damit eine möglichst hohe Schallenergie erzeugt werden kann. Sollte eine noch größere Schallenergie erforderlich sein, als mit einer piezoelektrischen Platte erzeugt werden kann, so müssen mehrere Platten parallel geschaltet werden.
  • Wenn die Frequenz der modulierenden Welle verhältnismäßig niedrig ist, kann die piezoelektrischeVorrichtung trotz ihrer selektiven Charakteristik die entstehenden Seitenbänder übertragen. Erstrecken sich dagegen die Frequenzen der modulierenden Wellen über ein breiteres Band, wie beispielsweise bei Sprache oder Musik, so benachteiligt die Vorrichtung die Seitenbandfrequenzen. Um solche Verzerrungen zu vermindern, kann die piezoelektrischeVorrichtung mit einer mechanischen oder elektrischen Dämpfung versehen werden. In der Vorrichtung, die in der Fig..I dargestellt ist, entsteht eine gewisse mechanische Dämpfung durch die Klemmwirkung der Federn 6. Eine elektrische Dämpfung kann in Verbindung mit der mechanischen Dämpfung mittels eines veränderlichen Reihenwiderstandes 14 und eines Parallelwiderstandes 15 bewirkt werden. In der Praxis kann der Reihenwiderstand 14 in der Fig. i etwa 500 bis 5ooo Ohm betragen. Der Parallelwiderstand 15 kann etwa iooo Ohm, aber im allgemeinen weniger als iooo Ohm, betragen.
  • Die Fig. 3 und 4 zeigen eine andere Ausführungsforiu der Erfindung, bei der eine viereckige piezoelektrische Platte 16 an ihren Ecken zwischen den Metallrahmen 17 und 18 aus leitendem Material mit Hilfe der Bolzen i9 festgeklemmt ist. Die Bolzen erstrecken sich durch Isolierbuchsen 2o und werden auf der anderen Seite mit der Gegenmutter 21 befestigt. Die Rahmen 17 und 18 ruhen auf einer senkrechten Platte 22 aus Isoliermaterial, auf der sie mittels der Schrauben 23 befestigt sind. Die elektrische Verbindung mit den Belegungen der Platte erfolgt über die Rahmen 17 und 18, die elektrisch mit den Enden 24 und 25 der Litze 26 verbunden sind. Eine gewisse mechanische Dämpfung wird durch entsprechende Konstruktion der Rahmen 17 und 18 hervorgerufen. Mit Hilfe der Widerstände 14 und 15 kann eine elektrische Dämpfung hinzugefügt werden.
  • Wenn der Kristall schwingt, wird Luft von außen .durch die Spalte zwischen den Rahmen 17 und 18 und durch .den Zwischenraum 27 zwischen dem Umfang der Platte 16 und den Rahmen seitlich. hineingesogen. Eine gewisse :Menge Luft wird auch über die Außenseite der beiden Rahmen 17 und 18 hineingesogen. Die Luft wird nach außen von jeder Seite der Platte 16 senkrecht zu der Fläche der Platte angetrieben.
  • Die Fig. -5 zeigt eine Hochfrequenzempfangsanlage, die aus der Antenne 28, dem Kupplungstransformator 29 und dem auf die Frequenz der zu empfangenden Wellen abgestimmten Kreis 30 besteht. Die von der Antenne aufgenommenen Schwingungen werden dem Abstimmungskreis zugeführt und in der Vierpolröhre 31 verstärkt, die die Kathode 32, ein Steuergitter 33, eine Anode 34 und ein Schirmgitter 35 besitzt. Das Steuergitter 33 erhält in der bekannten Art eine Vorspannung aus der Spannungsquelle 36. Die Anode 34 ist mit dem positiven Pol der Spannungsquelle 37 verbunden, während das Schirmgitter 35 über einen hochohmigen Widerstand 38 an einen Zwischenpunkt der Spannungsquelle 37 angeschlossen ist. Die verstärkten Schwingungen «-erden mittels eines Transformators 39, dessen Primärwicklung in dem Ausgangskreis der Verstärkerröhre 31 und dessen Sekundärkreis zwischen den Klemmen 40 liegt, der akustischen Gleichrichtervorrichtung zugeführt, die wie in Fig. i oder 3 dargestellt angeordnet sein kann. Im Betrieb werden die modulierten ankommenden Trägerwellen, deren Trägerfrequenz der Frequenz des Abstimmungskreises 30 und der Resonanzfrequenz der Gleichrichtervorrichtung 41 entspricht, empfangen und nach der Verstärkung in der Röhre 31 der akustischen Gleichrichtervorrichtung 41 zugeführt, um Schallwellen zu erzeugen, die dem Ton, der Sprache oder der Musik, mit denen die ankommende Trägerwelle.moduliert ist, entsprechen.. Auf diese Weise wird eine hohe Selektivität erreicht, weil unerwünschte Schwingungen sowohl durch den Abstimmungskreis 30 als auch durch die akustische Gleichrichtervorrichtung benachteiligt werden.
  • Die Fig. 6 zeigt einen Superheterodynempfänger, bei dem die Antenne 42 mit dem Abstimmungskreis 43 des Hochfrequenzverstärkers 44 gekoppelt ist, aus dem .die verstärkten empfangenen modulierten Schwingungen dem Modulator 45 zusammen mit örtlich erzeugten Schwingungen von einem Überlagerungsgenerator q.6 in der bekannten Weise zugeführt werden. Der Überlagerungsgenerator besitzt eine Abstimmungsvorrichtung, beispielsweise einen veränderlichen Kondensatorq.7, so daß die modulierten: Zwischenfrequenzschwingungen in ein Frequenzband fallen, welches der Zwischenfrequenzverstärker 48 verstärkt. Der Ausgangskreis des Zwischenfrequenzverstärkers .48 ist mittels eines Transformators d.9 mit der akustischen Gleichrichtervorrichtung 5o verbunden. Die Selektivität der akustischen Gleichrichtervorrichtung 5o wirkt ergänzend auf die Selektivität des Zwischenfrequenzverstärkers q.8. Diese Schaltung gestattet die Verwendung einer piezoelektrischen Vorrichtung mit niedrigeren Eigenfrequenzen und dieVerwendung einer bestimmten akustischen Gleichrichteranordnung 5o in einem größeren Bereich von ankommenden Trägerfrequenzschwingungen, weil die örtliche Schwingungsfrequenz und die Abstimmung des Eingangskreises d.3 unabhängig oder gleichzeitig nach dem bekannten Superheterodynverfahren verändert werden können.
  • Durch die Einschaltung einer Induktivität in Reihe mit dem piezoelektrischen Element wird der Abstand zwischen den Resonanz-und Antiresonanzpunkten der Schaltung vergrößert. Diese Wirkung kann bei der Ausführung der Erfindung verwendet werden, und es ist festgestellt worden, daß das Frequenzband, in welchem der Kristall tatsächlich schwingt, wesentlich durch die Einfügung der Induktivität erhöht wird. Die Fig. 7 zeigt eine solche Schaltung, die an Stelle des in den Fig. 5 und 6 rechts von der Linie C-C liegenden Teiles verwendet werden kann. Die Induktivität 51 in der Fig. 7 wird vorzugsweise so bemessen, daß diese mit der elektrostatischen Kapazität zwischen den Elektroden der piezoelektrischen Platte 5-2 eine Eigenfrequenz ergibt, die gleich der Antiresonanzfrequenz des Kristalls ist. Die Breite des Ansprechbereiches des piezoelektrischen Elementes kann auf diese Weise so groß wie io°/o der Resonanzfrequenz des Kristalls gemacht werden. Dieses Verfahren zur Verbreiterung des Bandes verursacht kleinere Verluste als die mechanische und elektrische Dämpfungsanordnung, die oben beschrieben ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Demodulationsvorrichtung, bei welcher ein -auf die zu demodulierende Frequenz abgestimmter piezoelektrischer Kristall zur Umwandlung der modulierten Trägerfrequenz in Niederfrequenz dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Kristall, welcher im Verhältnis zur Dicke große, mit Elektroden bedeckt; Seitenflächen. besitzt, so angeordnet ist, daß wenigstens eine der großen Seitenflächen direkt auf das umgebende gasförmige Medium einwirkt und Schallwellen erzeugt, welche der niederfrequenten Modulation entsprechen. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrische Platte an ihrem Rande getragen wird, so daß im wesentlichen die gesamte Seitenfläche der umgebenden Luft ausgesetzt ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Dämpfungsv orrichtung der Ansprechbereich der Platte verbreitert ist. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch die mechanische Anordnung der Elektroden die Dämpfung der Platte vergrößert ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung der Platte elektrisch Vergrößert ist. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Reihe mit der piezoelektrischen Platte geschaltete Induktiv ität den Ansprechbereich verbreitert. 7. Vorrichtung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangenen modulierten Hochfrequenzschwingungen mit örtlich erzeugten Schwingungen vereinigt werden, um eine Zwischenfrequenz zu erhalten, die der Vorrichtung zugeführt wird.
DEI55668D 1935-08-01 1936-08-01 Demodulationsvorrichtung Expired DE710803C (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US34122A US2126886A (en) 1935-08-01 1935-08-01 Acoustic rectifying device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE710803C true DE710803C (de) 1941-09-22

Family

ID=21874445

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEI55668D Expired DE710803C (de) 1935-08-01 1936-08-01 Demodulationsvorrichtung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US2126886A (de)
DE (1) DE710803C (de)
FR (1) FR815899A (de)
GB (1) GB477623A (de)
NL (1) NL48530C (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2416337A (en) * 1943-06-10 1947-02-25 Bell Telephone Labor Inc Vibration damping circuit
US4499566A (en) * 1981-01-21 1985-02-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Electro-ceramic stack

Also Published As

Publication number Publication date
GB477623A (en) 1938-01-04
NL48530C (de)
US2126886A (en) 1938-08-16
FR815899A (fr) 1937-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2139676C2 (de) Frequenzdiskriminator
DE3111109A1 (de) "piezoelektrischer tonsignalgenerator"
DE710803C (de) Demodulationsvorrichtung
DE920193C (de) Schwingungserzeuger
DE2615593C3 (de) Ultraschallkeramikmikrophon
DE504245C (de) Telegraphieverfahren mit Frequenzmodulation
DE2353555C2 (de) Mehrkammerklystron
DE628746C (de) Schwingungserzeugershaltung mit einem Oszillator mit negativem innerem Widerstand
DE2125784C3 (de) Elektroakustischer Wandler
DE638653C (de) Schaltung fuer eine drahtlose Gegenverkehrseinrichtung
DE463580C (de) Empfaenger fuer modulierte Traegerwellentelegraphie und -telephonie
DE831415C (de) Amplitudenbegrenzer
DE662827C (de) Schaltung zur Aufnahme von Hochfrequenzschwingungen, bei welcher eine selbsttaetige Regelung der durchgelassenen Bandbreite erfolgt
DE691560C (de) Verfahren zum Empfang frequenz- oder phasenmodulierter Schwingungen
DE1289097B (de) Vertikalablenkschaltung
DE361361C (de) Anordnung zur Zeichenuebermittlung
DE479264C (de) Verstaerkereinrichtung unter Verwendung von Entladungsroehren, insbesondere fuer Sprechstromuebertragung
DE412704C (de) Einrichtung zum Hoerempfang fuer kontinuierliche Schwingungen
DE628791C (de) Einrichtung zur Modulation von Wechselstroemen (Traegerstroemen) durch Signalstroeme
DE489293C (de) Verfahren zur mikrophonischen Beeinflussung mit Hilfe eines kapazitiven oder induktiven Mikrophons
DE383449C (de) Empfangsanordnung fuer drahtlose Wellen unter Verwendung einer Roehre mit zwei Gittern und zwei mit je einem der Gitter verbundenen Steuerkreisen
AT103418B (de) Verfahren zur Übermittlung von niederfrequenten Schwingungen mittels Hochfrequenz.
DE433269C (de) Verstaerkereinrichtung
AT130406B (de) Empfänger für elektrische Zeichengebung.
AT157217B (de) Entladungsröhrenanordnung zur Erzeugung negativer Widerstände und Kapazitäten.