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Verfahren zur Demodulation von phasenmodulierten Impulsen Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Demoduladon phasen- oder verschiebungsmodulierter Impulse.
Man kann eine Nachricht einer Folge von elektrischen Impulsen, deren Dauer kurz
gegen ihren zeitlichen Abstand ist, in der Weise aufprägen, daß die einzelnen Impulse
um :einen den Augenblickswert der zu übertragenden Nachricht entsprechenden Zeitbetrag
gegen den entsprechenden Impuls der unmodulierten Impulsfolge verschoben werden.
Die so erhaltene Impulsreihe wird im folgenden als phasen-oder verschiebungsmodulierte
Impulse bezeichnet.
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Es ist bekannt, diese Impulse mittels einer Kippschaltung in der Weise
zu demodulieren, daß durch jeden modulierten Impuls. sein Strom eingeschaltet und
dieser Strom durch einen darauffolgenden Impuls einer periodischen unmodulierten
Impulsreihe wieder unterbrochen wird. Im Ausgangskreis dieser Kippschaltung treten
längenmodulierte Impulse auf, die nach Aussiebung der Impulswiederholungsfrequenz
und ihrer Oberwellen unmittelbar die Modulationsfrequenz darstellen, also zum Beispiel
mittels seines Telephons oder Lautsprechers abgehört werden können. Ein Nachteil
des bekannten Demodulationsverfahrens besteht darin, daß der Schwerpunkt der im
Ausgangskreis der Kippschaltung auftretenden längenmodulierten lmpulse sich im Modulationsrhythmus
verschiebt, was eine zur Längenmodulation hinzutretende Phasenmodulation bedeutet,
die sich im Modulationsfrequenzspektrum' durch falsche Oberschwingungen störend
bemerkbar machen. Die Erfindung bezweckt, das Auftreten oder Verbleiben einer solchen
störenden Phasienmodulation in dem Demodulationsprodukt zu vermeiden.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Demodulation von phasenmodulierten
Impulsen, welches darin besteht, daß jeder Impuls der zu demodulierenden Impulsreihe
einen elektrischen Aufladungs- oder Entladungsvorgang
einleitet
und daß in periodisch wiederkehrenden Zeitpunkten der durch die Aufladung oder Entladung
erreichte Strom- oder Spannungswert während gegen die Impulswiederholungsperiode
kurzer Zeitspannen den Ausgleichsklemmen zugeführt wird. Auf diese Weise werden
die phasenmodulierten Impulse in amplitudenmodulierte Impulse mit praktisch gleichmäßiger
Schwerpunktsverteilung umgewandelt, deren zeitlicher Mittelwert entsprechend der
Modulationsamplitude schwankt und in an sich bekannter Weise nach Aussiebung der
Impulswiederholungsfrequenz abgehört oder sonst weiter verarbeitet werden kann.
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In Abb. i sind längs der Zeitachse t zwei Zeitpunkte 1i,
t, aufgetragen, welche um die Impulswiederholungsperiode T voneinander entfernt
sind. In diesen Zeitpunkt treten die als Nachrichtenträger verwendeten Impulse,
deren Länge kurz gegen die Wiederholungsperiode ist, auf, solange keine Modulation
der Impulsreihe vorliegt. Als Impulswiiederholungsfrequenz wird der reziproke Wert
von T bezeichnet. Durch die Modulation werden die Impulse um einen dem Augenblickswert
der Modulationsamplitude proportionalen Zeitabstand in, m i., verschoben,
so daß die Impulse nunmehr in den Zeitpunkten t,', t.' usw. auftreten. In der zweiten
Zeile der Abb. i ist über der Zeitachse t der Verlauf eines Entladungsvorganges
a angedeutet, welcher durch den Impuls J im Zeitpunkt t,' mit einem Anfangswert
Ao eingeschaltet wird. In einem Zeitpunkt t, welcher um die feste Zeit To gegen
den Zeitpunkt ti, in welchem der unmodulierte Impuls auftreten würde, verschoben
ist, findet die Auswertung des Entladungsvorganges statt, d. h. es -wird festgestellt,
bis zu welchem Wert Al die Ladung Ao abgenommen hat. Es kann also z. B. in dem Zeitpunkt
t1 ein kurzer Impuls i ausgelöst werden, dessen Dauer to klein gegen die Impulswiederholungsperiode
T ist und dessen Amplitude dem Wert A1 gleich oder proportional ist. Wäre der phasenmodulierte
Impuls J um einen anderen Betrag in' gegen den Zeitpunkt t, verschoben gewesen,
so hätte der ebenfalls mit dem Anfangswert Ao beginnende Entladungsvorgang im Zeitpunkt
t1 den Wert Al erreicht. Die Gesamtheit aller amplitudenmodulierten Impulse ,i ergibt
einen zeitlichen Mittelwert, der mit dem Modulationsvorgang schwankt, d. h. die
phasenmodulierten Impulse J sind demoduliert worden.
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In Abb. 2 ist ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung des Erfindungsgedankens
dargestellt. Die phasenmodulierten Impulse kommen an den Klemmen i, 2 mit solcher
Polarität an, daß die Klemme i negativ gegen 2 ist. Durch jeden Impuls wird der
Kondensator C über die Diode D aufgeladen. Da alle, Impulse dieselbe Höhe haben,
laden sie den Kondensator stets auf dieselbe Spannung auf. Dieser wird dann über
die Röhre P entladen. Im Hinblick auf eine möglichst geringe Verzerrung ist es erwünscht,
daß die Entlade. kurve a eine Gerade ist. Dann muß die Entladung des Kondensators
C mit konstantem Strom erfolgen. Dies -wird durch Verwendung einer Penthode als
Röhre P gewährleistet. Die parallel zu dieser Röhre liegende Spannung wird einem
Spannungsteiler W zugeführt und ganz oder zum Teil dem einen Steuergitter G1 einer
Mehrgitterröhre H, beispielsweise einer Hexode, aufgedrückt, deren anderes Steuergitter
G. eine so große negative Vorspannung führt, daß die Röhre durch diese dauernd gesperrt
wird. Im Zeitpunkt 1i wird diesem Gitter ein an den Klemmen 3,4 zugeführter kurzer
Spannungsimpuls von der Länge to und einer zur Entsperrung der Hexode ausreichenden
Höhe aufgedrückt, so daß ein Anodenstromimpuls i zustande kommt, dessen Höhe von
dem Betrag der in diesem Augenblick am anderen Steuergitter G, -wirksamen, vom Spannungsteiler
W abgegriffenen Spannung abhängt. Die am Anodenwiderstand Ra auftretenden amplitudenmodulierten
Impulse werden in an sich bekannter Weise über ein zur Aussiebung der Impulswiederholungsfrequenz,
deren Oberwellen und der zugehörigen Seitenbandfrequenzen, dienendes Filter F einem
Verbraucher, beispielsweise einem Telephon oder Lautsprecher oder einem Niederfrequenzverstärker,
zugeführt.
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Statt eines Entladungsvorganges kann auch ein Aufladevorgang ausgewertet
werden. Dies kann z. B. in der Weise geschehen, daß eine Gasentladungsröhre durdh
den phasenmodulierten Impuls gezündet wird und mit ihrem Entladungsstrom einen Kondensator
auflädt. Wenn die Gasentladungsröhre nach einer gewissen Zeit im Zeitpunkt 1i -wieder
gelöscht -wird, hat die Kondensatorspannung einen Wert erreicht, der von dem Zeitpunkt
der Zündung, also unmittelbar von der Phasenverschiebung m des Impulses abhängt.
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Bei den vorerwähnten Ausführungsbeispielen -wurde die Spannung eines
Kondensators C als Maß für die zeitliche Verschiebung der phasenmodulierten Impulse
verwertet. Man kann jedoch auch den Augenblickswert eines Stromes auswerten, beispielsweise
dadurch, daß ein Kondensator, beginnend mit dem Zeitpunkt 11' langsam aufgeladen
und in einem bestimmten Zeitpunkt tl plötzlich entladen wird. Die Entladungsstromstärke
ist dann als Maß für die bei der Aufladung erreichte Spannung verwendbar.
Ein
weiteres Ausführungsbeispiel für den Erfindungsgedanken ist in Abb.3 dargestellt.
Die beiden Röhren V1, V2 sind nach Art der bekannten Kipp- oder Multivibratorschaltungen
über Kreuz miteinander gekoppelt, das heißt, die Anoden p1, p2 sind mit dem Steuergitter
bi, ä2 der anderen Röhre galvanisch oder kapazitiv verbunden. Die beiden Schirmgitter
sl, s2 erhalten ein .so niedriges Ruhepotential, daß die beiden Röhren dadurch gesperrt
sind, und außerdem leine periodische Impulsspannung U, von solcher Höhe, daß die
Röhren arbeitsfähig werden, d. h. Anodenstrom durchlassen, wenn gleichzeitig auch
die Steuergitter den Stromdurchgang erlauben. Der zeitliche Verlauf- der Impulsspannung,
U, ist in Abb. 4 angedeutet; sie setzt sich aus den Entsperrimpulsen 1e zusammen,
welche eine konstante Amplitude und eine Dauer T, < T ,haben. Beginn und
Länge der -Entsperrimpulse ergeben sich aus der einfachen Überlegung, daß die Röhren
V1, V2 schon vor dem frühesten Zeitpunkt des Eintreffens eines Signalimpulses arbeitsfähig
sein und dies innerhalb einer Impulswiederholungsperiode mindestens bis zum spätesten
Zeitpunkt des Eintreffens eines solchen Impulses bleiben müssten. Nach dem Bieginn
des Entsperrimpulses verharrt die Schaltung im .elektrischen Gleichgewicht, ist
aber für Störungen der Symmetrieverhältnisse äußerst empfindlich. Führt man daher
dem einen Steuergitter g1 die phasenmodulierten Signalimpulse (Il in Abb. 4) in.
positiver Richtung zu, so läuft der - Anodenstrom der Röhre Vl nach seiner e-Funktion
hoch, während -der Anodenstrom der Röhre V2 abnimmt. Die Steilheit des Anstieges
hängt von der der Schaltung eigentümlichen Zeitkonstante ab. An den Anodenkreiswiderstä.-den
der Röhren V1, V2 tritt daher der in Abb.4 mit U" bezeichnete Spannungsverlauf auf.
Dieser erreicht am Ende des Entsperrimpulses 1e verschieden große Werte
B bzw. B', je nachdem der Signalimpuls früher 11 oder später Il' eintrifft.
Schneidet man daher am Ende des Entsperrimpulses während der Zeitspanne to einen
Streifen aus dem Spannungsverlauf U" heraus, was z. B. mit der in Abb. z verwendeten
Hexodenschaltung geschehen kann, so. erhält man wie in Abb. i amplitudenmodulierte
Impulse i. Die in Abb. 3 dargestellte Kippschaltung zeichnet sich dadurch aus, daß
sie nicht bloß eine Demodulation der phasenmodulierten Impulse bewirkt, sondern
gleichzeitig -auch eine erhebliche Verstärkung liefert.
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Weitere Möglichk=eiten zur Durchführung des Erfindungsgedankens ergeben
sich aus der Überlegung, daß sich eine Induktiv#,ttt und der zeitliche Verlauf des
von einer konstanten Spannung, durch sie getriebenen Stromes ebenso verhalten wie
sein Kondensator und der zeitliche Verlauf der durch., einen konstanten Strom erzeugten
Ladespannung. Man kann daher einen durch eine Induktivität fließenden Gleichstrom
durch den phasenmodulierten Impuls einschalten lassen und die zu einem bestimmten
Zeitpunkt 1l @erreichte Stromstärke messen und als Maß für die- Phasenverschiebung
verwerten. Es ist ,auch denkbar, diesen Strom im. Zeitpunkt Il plötzlich zu unterbrechen
und die bei der Unterbrechung an der Induktivität auftretende Extraspannung als
Maß für die Stromstärke im Zeitpunkt der Unterbrechung verändern.