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Schaltungsanordnung zur- Modulationsgradmessung Zur Messung des Modulationsgrades,
d. h. desVerhältnisses derGröße der Modulationsfrequenzamplitude und der Trägerfrequenzamplitude,
sind bereits eine Reihe von Verfahren bekanntgeworden.
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Einige Verfahren arbeiten grundsätzlich in der Weise, daß die modulierte
Trägerschwingung in einem Hochfrequenzgleichrichter gleichgerichtet wird und der
erhaltene Wert der Gleichspannung (der ein Maß für die unmodulierte Trägerspannung
darstellt) verglichen wird mit der Gleichspannung, die durch eine weitere Gleichrichtung
der aus der Ausgangsspannung des Hochfrequenzgleich richters beispielsweise über
einen Transformator entnommenen Niederfrequenz erhalten wird.
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Es ist auch versucht worden, durch Messung des Gitterstromes den
Modulationsgrad zu bestimmen; doch war die hierbei erreichte Meßgenauigkeit unzureichend.
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Es sind ferner Meßverfahren angegeben worden, bei denen mit besonders
gebauten Instrumenten das Verhältnis des Maximalwertes der Amplitude eines Wechselstromes
zu dem Effektivwert desselben Stromes bestimmt wird. Hierbei ergibt sich jedoch
nur eine sehr kleine Richtkraft für das Anzeigeinstrument, wodurch die Einstelldauer
ziemlich groß und damit beisptelsweise eine schnelle Überprüfung eines Senders unmoglich
gemacht wird. Außerdem wird die Messung auch sehr ungenau, sobald Oberwellen auftreten.
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Die 'schließlich noch bekannten mit Kathodenstrahloszillographen
arbeitenden Verfahren erfordern einen verhältnismäßig großenAufwand; außerdem sind
sie sehr umständlich und zeitraubend. Im übrigen ist ihre Genauigkeit durch die
Ablenkfeder des Oszillo graphen und die Nichtlinearität des mit diesem verbundenen
Verstärkers bedingt.
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Alle vorgenannten Verfahren haben außerdem den Nachteil, daß die
bei ihnen verwendeten Röhren und Gleichrichter der Alterung unterworfen sind, wodurch
sich eine große Meßunsicherheit ergibt und eine wiederholte Nacheichung des Anzeigeinstrumentes
unvermeidlich ist. Es ist zwar ein diese Nachteile im wesentlichen vermeidendes
Verfahren bekannt, bei welchem die modulierte Hoehfrequenz iiber je einen Gleichrichter
je einer Wicklung eines Kreuzspulinstrumentes zugeführt wird. Abgesehen davon aber,
daß ein solches Instrument einen ziemlich hohen Leistungsverbrauch hat, gegen äußere
Einflüsse (Erschütterungen) recht empfindlich und außerdem sehr teuer ist, sind
die mit ihm erzielten Meßergebnisse nicht genügend genau.
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Es ist bereits ein Aussteuerungsmesser für direkte Anzeige des Modulationsgrades
bei veränderlichem Hochfrequenzstrom bekannt, bei dem ein Gleichrichter für die
Hochfrequenz in Reihe mit einem spannungsabhängigen, wärmeträgen Widerstand und
einem normalen Widerstand geschaltet ist und ein die durch die Gleichrichtung gewonnene
Niederfrequenzspannung messendes Gerät an demspannungsabhängigen Widerstand liegt,
an dem sich eine konstante Gleichspannung ergibt. Die bekannte Anordnung weist ebenfalls
nur eine geringe Meßgenauigkeit auf.
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Die Erfindung weist einen neuen Weg, bei dem bei verhältnismäßig
geringem Aufwand eine grundsätzlich größere Genauigkeit und Meßsicherheit erzielt
werden kann.
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Die Erfindung geht von der bekannten Tatsache aus, daß im Falle einer
mit einer sinusförmigen Spannung modulierten Trägerspannung zwischen dem Effektivwert
U0 der unmodulierten Trägerspannung, dem Effektivwert Um der modulierten Trägerspannung
und dem Modulationsgrad m folgender Zusammenhang besteht:
Da der Unterschied von Um gegenüber U, selbst bei großen AIodulationsgraden nur
recht gering ist (bei beispielSweise fil = I bzw. 0,3 ist Um um 22,5 bzw. 2,3010
größer als U0), würde eine direkte Messung der beiden Effektivwerte nur sehr ungenaue
Ergebnisse liefern.
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Diese Schwierigkeit wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die
modulierte Trägerspannung einem Anzeigeinstrument über eine Brückenschaltung zugeführt
wird, die aus stromabhängigen oder stromabhängigen und -unabhängigen ÄViderständen
aufgebaut und für den unmodulierten Träger abgeglichen ist.
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Hierbei sind grundsätzlich zwei Schaltung gen möglich. Bei der einen
Schaltung wird der Träger dem Eingang der Brücke direkt zugeführt und der bei moduliertem
Träger am Ausgang der Brücke auftretende durch die Modulation hervorgerufene Spannung
überschuß im Anzeigeinstrument gemessen und als Maß für den Modulationsgrad benutzt
(Direktmethode). Bei der anderen Schaltung wird der Träger dem Eingang der Brücke
über eine veränderbare Dämpfung zugeführt und der bei der Einschaltung des modulierten
Trägers zunächst gestörte Brückenabgleich durch entsprechende Nachregelung der Dämpfung
wiederhergestellt, wobei dieDämpfungsänderung als Maß für den Niiodulationsgra<l
dient (Nullmethode).
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Die Erfindung sei im folgenden an Hand einiger in den Fig. I bis
4 der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert: Fig. 1 zeigt
den grundsätzlichen Aufbau einer nach der Direktmethode arbeitender Schaltung nach
der Erfindung. Die vom Generator G gelieferte Trägerspannung wird den Eingangsklemmen
a,b einer für andere Zwecke an sich bekannten Brücke B zugeführt, die ir gegenüberliegenden
Brückeuzweigen jeweils zwei stromunabhängige OhmscheWiderstände 1 und 2 bzw zwei
stromabbängige Widerstände 3 und 4 enthält. Als letztere können beispielsweise Urandioxywiderstände
(Heißleiter), Glühlampen (Kaltleiter) usw. dienen, d. h. Widerstände, deren Widerstandswert
sich mit dem Effektivwert des sie durchfließenden Stromes bzw. der an ihnen liegenden
Spannung ändert. An die Nusgangsklemmen c, d der Brücke ist ein Anzeigeinstrument
V angeschlossen.
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DieWirkungsweise der Schaltung sei unter gleichzeitiger Betrachtung
der in Fig. 2 dargestellten Kurve näher erläutert, welche dic bei einem stromabhängigen
Widerstand be stehende Abhängigkeit des Widerstandes R bzw. des Stromes J von der
angelegten Spannung U darstellt, wobei J und U die Effektiv werte bedeuten und wobei
außerdem in der BrückeB ein Brückenverhältnis von 1:1 angenommen ist. Die ausgezogenen
Kurven gelten für die stromabhängigen, die gestrichelten Kurven für die stromunabhängigen
Widerstände, und zwar zeigen die Kurven R1, R2 bzw. R3, R4 den Widerstandsverlauf
für die Widerstände r, 2 bzw. 3, 4 und die Kurven J1, J2 bzw. J3, J4 den Stromverlauf
in den Widerständen 1, 2 bzw. 3, 4.
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Man gibt zu Beginn der Messung den vom Generator gelieferten Träger
in zunächst unmoduliertem Zustand auf den Eingang der Brücke, wobei sein Effektivwert
auf den Wert U0' eingestellt wird, der den senkrecht
übereinanderliegenden
Schnittpunkten A bzw.
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A' der Strom- bzw. Widerstandskurven entspricht, so daß die Brücke
also abgeglichen ist und an ihrem Ausgang keine Spannung auftritt. Dann wird die
modulierte Trägerspannung auf die Brücke gegeben und die hierbei infolge der durch
die Modulation bewirkten Heraufsetzung des Effektivwertes am Ausgang der Brücke
auftretende Spannung, die ein Maß für den Modulationsgrad darstellt, im Instrument
V gemessen. Nach' Fig. 2 bedeutet dies, daß der durch die Modulation um den Wert
A J vergrößerte Strom eine Spannung U, an den stromunabhängigen und eine Spannung
U an den stromabhängigen Widerständen hervorruft, die sich um einen Betrag d U voneinander
unterscheiden. Das Instrument V besitzt im Interesse einer großen Ablesegenauigkeit
mehreie Empfindlichkeitsbereiche und ist zwed:-mäßigerweise direkt in Modulationsgraden
geeicht.
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Die Eichung des Instrumentes läßt sich vermeiden, wenn die auf der
Nullmethode beruhende Schaltung nach Fig. 3 verwendet wird. In dieser Schaltung
ist zwischen die Klemmen e, t des Generators s und die Eingangsklemmen a> b der
Brücke B ein Dämpfungsglied D veränderbarer Dämpfung, das beispielsweise aus einer
Eichleitung besteht, geschaltet. Der Ausgang der Brücke ist über einen Verstärker
Vi mit dem Anzeigeinstrument V verbunden.
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Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: Bei zunächst unmoduliertem
Träger wird mittels des Dämpfungsgliedes D die Eingangsspannung der Brücke auf einen
solchen Effektivwert gebracht, daß die Brücke abgeglichen ist. Bei Anschaltung des
modulierten Trägers wird dann die Eingangsspannung der Brücke durch entsprechende
Nachregelung des Dämpfungsgliedes so weit verringlert, daß die Brücke auch in diesem
Falle abgeglichen ist. Die hierfür erforderliche Dämpfungserhöhung ist ein Maß für
den Modulationsgrad. Die Meßgenauigkeit ist praktisch nur durch die Genauigkeit
des vorzugsweise direkt in Modulationsgraden geeichten Dämpfungsgliedes bestimmt,
da die Genauigkeit des Brückenabgleiches durch Verwendung eines entsprechend empfindlichen
Anzeigeinstrumentes V beliebig weit getrieben werden kann, wenn eine genügende Konstanz
der Trägerspannung vorausgesetzt wird. Das Anzeigeinstrument kann dabei beliebiger
Art sein, da es sich, wie bereits erwähnt, um eine reine Nullmethode handelt.
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In der Schaltung der Fig. 3 kann als Dämpfungsglied beispielsweise
auch ein Potentiometer dienen. Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 4 gezeigt. Das zum
Generatorausgang und Brückeneingang parallel liegende Potentiometer P besteht aus
der Reihenschaltung zweier Widerstände Rt und R2. Der Widerstands,, an dem die -
Spannung abgegriffen wird, kann dann direkt in Modulationsgraden geeicht werden,
so daß jeder Stellung des Abgriffes ein bestimmter Modulationsgrad entspricht.
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Es ist auch möglich, die beiden vorbeschriebenen grundsätzlichen
Schaltungen der Direkt-bzw. Nullmethode zu kombinieren, indem in der Schaltung nach
Fig. 3 oder 4 die Brücke jeweils nur für bestimmte Modulationsgrade (z. B. IO, 20,
30 . .. IooO!o) abgeglichen, für die Ablesung der Zwischenwerte aber der Ausschlag
des Anzeigeinstrumentes V verwendet wird. Um eindeutig festzustellen, ob der tatsächliche
Modulationsgrad (z. B. 25 01o) über oder unter dem fest eingestellten Wert (z. B.
20010) liegt, ist auf die benachbarten festen Werte (30 und 10%) zu schalten, wo
bei die Größe des Anschlages des Anzeigeinstrumentes entscheidet. Bei ws = 25 °/o
ist derAnschlag in Stellung 30 01, nämlich kleiner als in Stellung 10%.
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Es ist nicht erforderlich, daß die Brücke aus zwei stromabhängigen
und zwei stromunabhängigen Widerständen besteht. Sie kann vielmehr beispielsweise
auch aus einem stromabhängigen und drei stromunabhängigen Widerständen bestehend.
Sie kann aber auch aus vier strom- bzw. temperaturabhängigen Widerständen aufgebaut
sein, wobei zwei dieser Widerstände einen positiven, die anderen beiden einen negativen
Temperaturkoeffizienten besitzen und die Widerstände mit positivem und die mit negativem
Temperaturkoeffizienten in der Brücke einander gegenüberliegend angeordnet sind.
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Schließlich ist es auch nicht erforderlich, daß das Brückenverhältnis
I: I beträgt; es kann vielmehr auch ein beliebiges anderes Brückenverhältnis gewählt
werden.
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Bei der Erfindung muß die Brücke zu Be ginn der Messung auf den unmodulierten
Träger abgestimmt werden. Dieser muß also zunächst einmal im unmodulierten Zustand
vorhanden sein. Diese Forderung wird sich im allgemeinen durch einfache Abschaltung
der Modulation am Sender, durch Ausnutzung von Modulationspausen o dgl. erfüllen
lassen.
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Gegebenenfalls aber ist es auch möglich, aus der modulierten Trägerschwingung
durch Verwendung eines Filters mit entsprechender Flankensteilheit den Träger von
den Seitenbändern zu trennen und herauszusieben.