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Anordnung zur Amplitudenmodulation von sehr hohen Frequenzen Es ist
bekannt, zur Modulation von sehr hohen Frequenzen an ein Lechersystern einen veränderlichen
Widerstand anzuschließen, dessen Wert im Takte der angelegten Modulationsspannungen
schwankt. So hat man sich beispielsweise Glimmröhren, gesteuerter Hochvakuumröhren
o. dgl. bedient, um dieses Ziel zu erreichen. Der veränderliche-Widerstand @dieser
Art liegt parallel zum strahlenden Antennensystem und absorbiert mehr oder weniger
Energie, die so dem Antennensystem entzogen wird. Auf diese Weise kommt also eine
Amplitudenmodulation zustande. Die bekannten Verfahren haben jedoch den Nachteil,
daß gleichzeitig mit der Amplitudenmodulation eine gewisse Änderung der Frequenz
des Senders eintritt und -daß weiterhin der Modulationsgrad und damit die Ausnutzung
.des Senders sehr gering ist: auch ist die Stabilität dieser Anordnung während des
Betriebes nicht genügend.
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Vorliegende Erfindung .benutzt für die Modulation bei sehr hohen Frequenzen
eine neue Erscheinung, die man als erzwungene oder gesteuerte Elektronenschwingungen
bezeichnen kann.
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Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Kathode und
Anode einer Dreielektrodenröhre an den offenen oder geschlossenen Schwingungskreis,
der einerseits von .einem Hochfrequenzerzeuger erregt wird und andererseits den
Verbraucher speist, unmittelbar ohne Vorspannung ('bei Verwendung eines offenen
Schwingungskreises an den Spannungsknoten, der sich auf ,dem offenen Schwingungskreis
ausbildenden, stehenden Wellen) und dem Gitter symmetrisch gegenüber Kathode und
Anode erstens eine konstante negative Gleichspannung solcher Größe zugeführt, daß
die Laufzeit der Elektronen in der Röhre größer als eine halbe Schwingungsperiode
der zu modulierenden Hochfrequenz ist und zweitens die Modulationsspannung mit solcher
Amplitude zugeführt, daßdie Steuerspannung nicht dauernd negativ bleibt. Es ist
bereits eine Anordnung bekanntgeworden, bei der eine Amplitudenmodulation von sehr
hohen Frequenzen durch im Modulationstakte gesteuerte Energieabsorption vorgenommen
wird. Bei der bekannten Anordnung wird ebenfalls eine Dreielektrodenröhre in einem
offenen Schwingungskreis eingeschaltet. Bei der bekannten Anordnung handelt es sich
jedoch keineswegs um :die Erzeugung von Elektronenpendelungen. Demgegenüber ist
bei dieser Anordnung auch die gewählte Gittervorspannung eine vollkommen andere.
Weiterhin ist eine An-. ordnun.g bekanntgeworden, zur Frequenzmodulation, bei der
zwei Magnetronröhren als zusätzliche Kondensatoren zum Schwingungskreis verwendet
werden. Die Modulation
wird hier den Magnetronröhren zugeführt,
deren Kapazität sich ändert, so da1,1 eine Frequenzmochilation auftritt. Im Gegensatz
dazu handelt es sich beim Erfindungsgegenstand u#n ein,- Amplitudenmarltilatio:i,
die einen außerordentlich hohen Modulation# grad zuläßt.
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An Hand der Abbildungen ist der Erfindungsgedanke ini folgenden iiiiher
erläutert. Abb. i zeigt die prinzipielle Anordnung der erfindungsgemäßen Modulationseinrichtung.
Der Sender sehr Hoher Frequenz S ist lose an das Lechersystem L angekoppelt,
das durch. =den Dipol D abgeschlossen ist.- In einem Spannungsknoten der sich auf
dein L°chersystein ausbildenden stehenden Wellen ist einer Dreielektrodenröhre mit
Anode und Kathode eingeschaltet. Der Anschlußpunkt @st mit K bezeichnet. Am Gitter
der Röhre liegt eine meist hohe negative Vorspannung L'9, die einstellbar ist. Diese
Spannungsquelle liegt zwischen dem Gitter der Dreielektrodenröhre und dem Symmetriepunkt
des Lechersysteins an. der Ankopplungsstelle an den Sender S. In die Leitungen zum
Gitter und zum Syniinetriepunkt ist je eine Drossel Dr, und Dr. eingeschaltet. Die
Modulationsspannungen werden an den Punkten i und zugeführt, die über Kon;lensatoren
an einem Widerstand R liegen, der zwischen der Drossel Dr, und der Gitterspannungsquelle
eingeschaltet ist. An Stelle der Widerstandskopplung kann auch die bekannte Transformatorkopplung
treten. Die Anor_ie und die Kathode der Dreielektrodenröhre führen keine Spannungen
mit Ausnahme des ihr zugeführten hochfrequenten Wechselpotentials. Unter dein Einfluß
der hochfrequenten Anodenspannung pendeln die Elektronen tun das negativ vorgespannte
Gitter, wobei ein großer Teil der zugeführten Energie an der Anode in Wärine umgesetzt
wird. Daß es sich dabei um Eleh tronenpendelungen handelt, ist experimentell dadurch
nachzuweisen, daß man für jede Frequenz eine negative Vorspannung erhält, bei der
die von der Röhre aufgenommene Energie am größten ist.
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Eine Darstellung des hochfrequenten Wechselstromes in Abh-,ingigkeit
von der Gitterspannung (", ist in Abb. z gegeben. Diese Kennlinie ist die statische
Modulationslinie. Die Einstellung der Anordnung geschieht in folgender `'eise: Das
Lechersystem und der Dipol werden zunächst unter Fortlassung der Modulationsröhre
derart abgestimmt, daß der Dipol maximal strahlt, sodann wird im Punkt K, einem
Spannungsknotenpunkt, die Modulationsröhre eingeschaltet. Nach Einschaltung wirkt
die Modulationsröhre wie ein Absorptionskreis, der mehr oder weniger fest an den
Antennenkreis des Senders angekoppelt ist. Die Kopplung 1,: ist veränderlich mit
der (Jittervorsp annunb -tc9, welche durch die Modulationsspannung gebildet wird.
Die Kopplung schwankt also im Takte der Modulationsfrequenz und absorbiert mehr
oder #.veniger Energie aus dein Antennenkreis. In der Abb. ,3 ist ein Ersatzschaltbild
für die Anordnung der Abb. i dargestellt, und in Abb..I ist der hochfrequente Wechselstrom
über der Kopplung K =o bis k = i aufgetragen.
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Eine andere Möglichkeit der Einstellung ist folgende: Das Lechersystein
wird wieder so eingestellt, daß der Dipol maximal strahlt, dann wird die Modulationsröhre
angeschaltet und die Gittervorspannung L'9 derselben so eingestellt, daß die Strahlung
des Dipols ein 2#Iiniinuni wird, sodann wird das Lechersystein am Ende mit dein
angeschlossenen Dipol so weit verlängert, bis :die Strahlung des Dipols wieder ein
Maximum ist. Die statische Modulationslinie für diesen Fall ist in Abb. dargestellt
als I,"= j «'"). Ein Ersatzschema der Anordnung ist in AiAb. 6 angegeben. Die Anordnung
wirkt so, daß; bei optimaler Gitterspannung, also bei fester Kopplung
1,
der Dipol maximal Energie abstrahlt. J .e negativer U, wird, desto loser
wird die Kopplung und somit die Strahlleistung des Dipols. In der Abb. 7 ist wieder
I", über der Kopplung k aufgetragen. Eine Steigerung der Intensität der Elektronenschwingungen
sowie eine Syrninetrierung der Anordnung wird durch die Gegentaktschaltung (Abb.
8) erreicht. Die Anode der ersten Röhre wird finit der Kathode der zVeiten
und umgekehrt verbunden. Die Gitter beider Röhren werden durch die Modulationsspannung
gemeinsam gesteuert. Da .die Pendelung symmetrisch , um das Gitter erfolgt, wird
man zweckmäßig auch eine besondere symmetrische Röhre verwenden, wie sie etwa in
den Abb.9 und io dargestellt sind. Bei Abb. 9 sind Anode.1 und Kathode K als Platten
gleicher Größen ausgeführt, von denen die eine direkt geheizt wird. Man kann die
Symmetrierung noch weiter durchführen, wenn man auch die andere Elektrode heizt,
wie es in Abb. io dargestellt ist. Hier sind die beiden Elektroden E, und E_ gleichwertig,
sie bekommen ihre Funktion als Anode oder Kathode durch den Sinn der aufgedrückten
Hochfrequenzspannung.
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An Stelle der Fremdmodulation kann auch eine Eigenmodulation -dadurch
erreicht werden, daß an Stelle des Widerstandes R der Abb. i ein Schwingungskreis
eingeschaltet wird, der auf die gewünschte Moriulationsfrequen7 abgestimmt ist.
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Um eine Mehrfachmodulation eines Senaers bei sehr hoher Frequenz vorzunehmen,
ist
es zweckmäßig, nicht sämtliche Modülationsfrequenzen einer einzigen Modulationsröhre
zuzuführen, sondern für jede Modulation eine besondere Modulationsröhre zu verwenden.
Hierdurch wird Kreuzmodulation weitgehend vermieden. Eine beispielsweise Anordnung
für eine Mehrfachmodulation ist in Abb. i i gezeigt. Dort soll eine zweifache Modulation
vorgenommen werden. Es sind also zwei Modulationsröhren I und II vorhanden, denen
getrennte Gittervorspannungen ULI und U@.II zugeführt werden. S1 und S2 bedeuten
die Generatoren der Modulationsfrequenzen, die den Gittern der beiden Modulationsröhren
über Transformatoren TI und T2 zugeführt werden. Die Gittervorspannengen U" und
U@II werden für jede Modulationsröhre optimal eingestellt. Beide Modulationsröhren
sind an denselben Spannungsknotenpunkt K des Lechersystems L angeschlossen.
Die übrigen in Abb. i i angegebenen Bezugszeichen entsprechen den in Abb. i bereits
verwendeten. Der Verbraucherkreis, z. B ,der Strahlungsdipol, kann statt an Anode
und Kathode auch an Gittergnode der Gitterkathode angeschlossen werden, ein Beispiel
einer solchen Schaltung gibt die Abb. 12.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Modulationsordnung liegen besonders
in der Möglichkeit der Erzielung eines hohen Modulations.grades und damit einer
guten Senderausnutzung. Weiterhin tritt keine Frequenzmodulation auf, so daß Verzerrungen
beim Empfang durch selektive Empfänger vermieden sind. Außer dem vorhandenen geringen
Aufwand zeichnet sich die Anordnung durch große Betriebssicherheit aus.