DE729111C

DE729111C - Device for converting a frequency-modulated oscillation into an amplitude-modulated oscillation

Info

Publication number: DE729111C
Application number: DET55066D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Werner Buerck; Dipl-Ing Gottfried Vogt
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1941-03-06
Filing date: 1941-03-07
Publication date: 1942-12-10

Description

Einrichtung zur Umwandlung einer frequenzmodulierten Schwingung in eine amplitudenmodulierte Schwingung Bekanntlich wandelt man eine frequenzmodulierte Schwingung in eine amplitudenmodulierte Schwingung um, indem man den frequenzmodulierten Hochfrequenzstrom einem frequ:enzabhängigen Widerstand, z. B. einer Spule oder einem verstimmten Resonanzkreis oder einem anderen Filter, dessen ansteigende oder abfallende Frequenzkurve ausgenutzt wird, zuführt. .Die von diesem frequenzubhängigen Widerstand entnommene Hochfrequenzspannung ist dann amplitudenmoduli.ert. Den frequenzabhän.gigen Widerstand schaltet man im allgemeinen als Anodenwiderstand einer Verstärkerröhre.Device for converting a frequency-modulated oscillation into an amplitude-modulated oscillation It is well known that a frequency-modulated oscillation is converted Oscillation into an amplitude-modulated oscillation by converting the frequency-modulated High-frequency current a frequ: enz-dependent resistor, z. B. a coil or a detuned resonance circuit or another filter, its rising or falling Frequency curve is exploited, feeds. .The of this frequency-dependent resistance The high-frequency voltage taken is then amplitude-modulated. The frequency-dependent Resistance is generally used as the anode resistance of an amplifier tube.

Hierbei ergeben sich zwei wesentliche Nachteile. Gleichzeitig mit der Ffequenzabhängigkeit der Amplitude tritt eine Frequenzabhängigkeit der Phase der Hochfrequenzschwingung und damit Unterschiede der Phasen- und Gruppenlaufzeiten der übertragenen Hochfrequenz und Seitenbänder auf. Dies wirkt sich besonders bei einer Frequenzmodulation mit kleinem Modulationsindex (Verhältnis des Frequenzhubes zur Modulationsfrequenz) aus. Unterschiede der Laufzeiten sind z. B. bei der Übertragung von Impulsen störend, da die Form der Impulse dann verändert wird.There are two major disadvantages here. At the same time with the frequency dependence of the amplitude becomes a frequency dependence of the phase the high-frequency oscillation and thus differences in the phase and group delays of the transmitted radio frequency and sidebands. This particularly affects a frequency modulation with a small modulation index (ratio of the frequency deviation modulation frequency). Differences in runtimes are e.g. B. in the transmission disturbing of impulses, since the shape of the impulses is then changed.

Der zweite Nachteil ist folgender: Bei großem absolutem Frequenzhub ist es nicht mehr- möglich, mit aus Blindwiderständen zusammengesetzten Umwandlern einen genügend hohen Arbeitswiderstand zu erzielen, so daß man nur kleine Spannungen für den folgenden Gleichrichter, der aus der amplitudenmodulierten Schwingung die Niederfrequenz herausholt, zur Verfügung hat. Bei den üblichen Diodengleichrichtern sind jedoch zur verzerrungsfreien Gleichrichtung große Spannungen erforderlich. Die Erfindung vernneidet diese Nachteile und besteht darin, daß als frequenzabhängiger Widerstand ein Widerstand verwendet ist, bei welchem die Hautwirkung hauptsächlich maßgebend für die Frequenzabhängig-keit des Widerstandes ist. Dann ist nämlich der Widerstand praktisch ein Wirkwiderstand und verursacht daher keine Phasendrehung und keine Laufzeiten.The second disadvantage is as follows: With a large absolute frequency deviation it is no longer possible with converters composed of reactances to achieve a sufficiently high working resistance so that only small tensions for the following rectifier, which transforms the amplitude-modulated oscillation into the Brings out low frequency, has available. With the usual diode rectifiers However, high voltages are required for distortion-free rectification. the Invention negates these disadvantages and consists in that as a frequency-dependent Resistance is a resistance used in which the skin effect is mainly is decisive for the frequency dependence of the resistance. Then that is Resistance is practically an effective resistance and therefore does not cause any phase shift and no terms.

Ein günstiges :Mittel zur Erzielung einer genügenden Hautwirkung besteht darin, den Widerstand aus einem Leiter hoher nnagnetischer Permeabilität, z. B. einer-Nickel-Eisen-Legierung, herzustellen. Der Widerstand kann gerade ausgestreckt oder zu einer Spule aufgewickelt sein, da der induktive Widerstand gegenüber dem Wirkwiderstand kaum eine Rolle spielt.A favorable: means to achieve a sufficient skin effect exists therein, the resistance from a conductor of high magnetic permeability, e.g. B. a nickel-iron alloy. The resistance can be stretched straight or be wound into a coil, since the inductive resistance to the Resistance hardly plays a role.

Der Wirkwiderstand R", ist für verschiedene Größen von a (siehe die letzte Formel, unten) durch folgende drei Formeln bestimmt, in denen Rg der Gleichstromwiderstand ist: Es bedeuten : y- - Drahtradius in cm. y = magnetische Permeab.ilität. a = Leitvermög en j e m und nnm'. f = Frequenz in Hz. `'Wird der frequenzabbängige Widerstand z. B. :durch Anwendung eines Leiters hoher Permeabilität so bemessen, daß die Hautwirkung überwiegend maßgebend für die Frequenzabhängigkeit des Widerstandes ist, so geben die obigen drei Formeln für R", den Zusammenhang zwischen dem Wirkwiderstand und der Frequenz f für drei Frequenzbereiche wieder. Im ersten Frequenzbereich nimmt der Wirkwiderstand R", quadratisch ,mit der Frequenz f und im dritten Frequenzbereich mit der Wurzel aus der Frequenz f zu. In einem Teil des zweiten Bereiches muß daher ein lineares Gebiet auftreten, wie Abb. i veranschaulicht. Die Kurve kann oben rechts infolge der Eigenkapazität des Widerstandes umbiegen, wie gestrichelt angedeutet ist. Man wird zweckmäßig das lineare Gebiet ausnutzen. Ist der Innenwiderstand der Wechselstromquelle groß, so zeigt diese Kennlinie zugleich die Abhängigkeit der an dem frequenzabhängigen Widerstand abgenommenen Ausgangsspannung von der Frequenz. Durch eine geeignete Wahl des Innenwiderstandes der Wechselstromquelle läßt sich der lineare Bereich der Abhängigkeit der Ausgangsspannungsänderung von der Frequenzänderung beträchtlich erweitern.The effective resistance R "is determined for different quantities of a (see the last formula, below) by the following three formulas, in which Rg is the direct current resistance: It means: y- - wire radius in cm. y = magnetic permeability. a = guiding ability en som and nnm '. f = frequency in Hz. '' If the frequency-dependent resistance is e.g. B.: by using a conductor of high permeability dimensioned so that the skin effect is predominantly decisive for the frequency dependence of the resistance, the above three formulas for R ″ give the relationship between the effective resistance and the frequency f for three frequency ranges In the frequency range, the effective resistance R ″, quadratic, increases with the frequency f and in the third frequency range with the square root of the frequency f. A linear area must therefore appear in a part of the second area, as illustrated in Fig. I. The curve can bend at the top right due to the inherent capacitance of the resistor, as indicated by the dashed line. The linear area will be expediently exploited. If the internal resistance of the alternating current source is high, this characteristic curve also shows the dependence of the output voltage taken from the frequency-dependent resistor on the frequency. By a suitable choice of the internal resistance of the alternating current source, the linear range of the dependence of the output voltage change on the frequency change can be widened considerably.

In Abb. -: ist der maßgebende Innenwiderstand der Wechselstromquelle gleich der Parallelschaltung des Innenwiderstandes der Amplitu:denbegren.zerröhre A und ihres Anodenwiderstandes RR. Von dem frequenzabhängigen Widerstand R", wird die annplitudennnodulierte - Schwingung abgenommen und im Gleichrichter D gleichgerichtet. Inn Ausgang erscheint die Niederfrequenz 11'F.In Fig. -: is the decisive internal resistance of the alternating current source equal to the parallel connection of the internal resistance of the amplitude: denbegren.zerröhre A and its anode resistance RR. From the frequency-dependent resistance R ″, the amplitude-modulated oscillation is removed and rectified in the rectifier D. The low frequency 11'F appears in the output.

Abb.3 zeigt für verschiedene Größen des erwähnten Innenwiderstandes der Wechselstromquelle die Abhängigkeit der Ausgangsspannung U., (bei gegebener Ein.gangspannung U1) von der Frequenz. Man sieht, daß sich für einen Innenwiderstand R; = 3000 Olnn ein großer linearer Bereich ergibt.Fig. 3 shows the dependence of the output voltage U. It can be seen that for an internal resistance R; = 3000 Olnn results in a large linear range.

Eine Änderung des Innenwiderstandes der Wechselstromquelle läßt sich auch z. B. durch Vorschalten eines Widerstandes R,. in Abb.2 erzielen.A change in the internal resistance of the alternating current source can be also z. B. by connecting a resistor R ,. in Fig.2.

Wenn man den Umwandler in an sich bekannterWeise gleichzeitig zur Abnahme einer Regelspannung für eine selbsttätige Frequenzregelung (selbsttätige Scharfabstimmung) verwenden will, so muß man zwei Umwandler mit gegenläufigen Frequenzkurven .anwenden, damit nur Frequenz_änderungen, jedoch nicht Amplitudenänderungen eine Regelspannung erzeugen. Im vorliegenden Fall ist es nicht möglich, dem Widerstand selbst eine umgekehrte Abhängigkeit von der Frequenz zu geben, sondern man muß besondere Schaltungen verwenden, welche die beabsichtigte Wirkung hervorrufen. Solche Schaltungen sind in den Abb. q. und 5 dargestellt. In beiden Schaltungen sind zwei frequenzabhängige Widerstände R,11 und R".= mit frequenzunabhängigen Widerständen R1 und R= zu einer Brückenschaltung zusammengeschaltet. In unserem Zweig in Abb. q. wird die erhaltene amplitudenmodulierte Schwingung nicht von dem frequenzabhängigen, sondern von denn frequenzunabhängigen Widerstand abgenommen und gleichgerichtet. Die Schaltung nach Abb.5 ist für den Anschluß an eine Gegentaktstufe an .der linken Seite geeignet.If you use the converter in a known manner at the same time Acceptance of a control voltage for an automatic frequency control (automatic If you want to use sharp tuning), you have to use two converters with opposing frequency curves .use so that only changes in frequency, but not in amplitude changes Generate control voltage. In the present case it is not possible to use the resistance even to give an inverse dependence on the frequency, but one must be special Use circuits that produce the intended effect. Such circuits are shown in fig. q. and 5 shown. In both circuits there are two frequency-dependent ones Resistors R, 11 and R ". = With frequency-independent resistors R1 and R = to one Bridge circuit interconnected. In our branch in Fig. Q. is the received amplitude-modulated oscillation not of the frequency-dependent, but of then frequency-independent resistance removed and rectified. the The circuit according to Fig.5 is for connection to a push-pull stage on the left Side suitable.

Damit die Ausgangsspannung auch unabhängig von der Temperatur der einzelnen Widerstände ist, wählt man die Temperaturabhängigkeit der einzelnen Widerstände in den Brückenschaltungen so, daß die den Gleichrichtern zugeführte Ausgangsspannung temperaturunabhängig ist. Dies erreicht man in den dargestellten Schaltungen nach Abb. q. und 5 dadurch, daß die Temperaturabhängigkeit der Vorsühaltwiderständ.e Rl und R2 genau so groß ist wie die Temperaturabhängigkeit der frequenzabhängi,gen Widerstände R",1 und R",2.So that the output voltage is also independent of the temperature of the individual resistors, one chooses the temperature dependence of the individual resistors in the bridge circuits so that the output voltage supplied to the rectifiers is temperature independent. This is achieved in the circuits shown Fig.q. and 5 in that the temperature dependence of the Vorsühaltwiderestand.e Rl and R2 is just as large as the temperature dependence of the frequency-dependent, gen Resistors R ", 1 and R", 2.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Device for converting a frequency-modulated oscillation into an amplitude-modulated oscillation using a frequency-dependent resistor, characterized in that; that a resistance is used in which the skin effect is mainly decisive for the frequency dependence of the resistance. z. Device according to claim r, characterized in that the resistor consists of a conductor with high perineability, e.g. B. made of a nickel-iron alloy. 3. Device according to claim z, characterized in that the parameters decisive for the skin effect, namely the geometric dimensions, the conductivity and the permeability, are dimensioned so that there is an approximately linear dependence between the change in resistance and the change in frequency in the desired frequency range. q .. Device according to claim z, characterized in that the internal resistance of the alternating current source feeding the frequency-dependent resistor itself or by connecting y-on resistors is so dimensioned that the dependence of the change in the amplitude-modulated high-frequency voltage taken from the frequency-dependent resistor is dependent on the frequency The change in frequency over a larger frequency range is linear like the dependence of the change in resistance of the frequency-dependent resistance on the change in frequency. 5. Device according to claim r, characterized in that two conversion devices are interconnected to form a bridge circuit so that the DC voltages supplied by the two associated rectifiers cancel each other out at the carrier frequency (Fig. Q. And 5). 6. Device according to claim 5, characterized in that the temperature dependence of the individual resistors of the conversion device is chosen so that the output voltage of the associated rectifier is independent of temperature.