DE746580C

DE746580C - Anordnung zur Traegersteuerung

Info

Publication number: DE746580C
Application number: DEJ59945D
Authority: DE
Inventors: Charles Eric Strong
Original assignee: HANS BODO WILLERS
Current assignee: HANS BODO WILLERS
Priority date: 1936-12-15
Filing date: 1937-12-16
Publication date: 1944-08-16
Also published as: GB487162A; FR830179A; BE423822A; NL48414C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Modulationsanordnung, bei welcher die Amplitude der modulierten Trägerwelle noch zusätzlich entsprechend - der mittleren Amplitude der modulierenden Spannung gesteuert wird. Von den bekannten Modulationsanordnungen mit Trägersteuerung unterscheidet sie sich dadurch, daß der modulierte Träger in abnehmendem Sinne gesteuert wird, wenn die modulierende Spannung zunimmt.

Es ist ein Verfahren bekanntgeworden, durch das Verzerrungen und gefährliche Überspannungen in den Endstufen eines Modulationsverstärkers vermieden werden können.

Zu dem Zweck wurde ein Gleichrichter benutzt, dessen Schwellwert so eingestellt ist, daß beim Überschreiten der hundertprozentigen Modulation Gleichspannungsspitzen durchgelassen werden, welche die Hochfrequenzamplitude in der Endstufe des Verstärkers herabsetzen. Bei diesem Verfahren handelt es sich aber nicht wie bei der Erfindung um eine Verbesserung des Wirkungsgrades einer Sendeanlage.

Bei Verstärkern für modulierte Hochfrequenz ist der Anodenkreiswirkungsgrad, weicher der maximalen Antriebsspannung bei unverzerrten Ausgangsströmen entspricht, ungefähr 60 °/₀. Dieser Wirkungsgrad ist in den Augenblicken vorhanden, in denen die maximale hochfrequente Anodenspannung für die Spitzen -der vollständigen Durchmodulation auftritt. Beim normalen Verbrauch solcher Verstärker ist der Wirkungsgrad für die unmodulierte Trägerwelle nicht größer als die Hälfte des Wirkungsgrades, welcher während der Modulationsspitzen bei voller Durchmodulation auftritt, d. h. der Wirkungsgrad überschreitet 30 °/o nicht. Der Grund hierfür liegt darin, daß die hochfrequente Anodenspannung für

die unmodulierte Trägerwelle nicht die Hälfte der hochfrequenten Anodenspannung der Modulationsspitzen übersteigen darf, und daß der Wirkungsgrad des Verstärkers fast linear von dem Verhältnis der hochfrequenten Anodenspannung zur Anodengleichspaummg abhängt.

Diese Überlegungen sollen an Hand der Abb. ι erläutert werden, in welcher die Belastungskurve eines linearen B-Verstärkers dargestellt ist. Als Abszisse ist die hochfrequente Gitterspannung und als Ordinate die hochfrequente Anodenspannung bzw. der hochfrequente Anodenstrom dargestellt. Für ver-

t5 schiedene Werte der hochfrequenten Antriebsspannung sind die Wirkungsgrade in die Kurve eingezeichnet. Die Antriebsspannung (Punkt 4) für die unmodulierte Trägerwelle, ist halb so groß wie die maximal zulässige Antriebsspannung· (Punkt S) innerhalb des linearen Bereichs der Charakteristik. Wenn die Modulation hundertprozentig ist, schiwankt die Amplitu-de der Antrieibsspannuiig von Null bis zur oberen Grenze des linearen Bereichs (Punkt S).

Bei drahtlosen Sendern ist der mittlere Modulationspegel etwa 15 bis 30 °/₀, während auch Spannungsspitzen vorkommen, die bis zu 100% gehen. Man erkennt daher, daß bei der normalen Arbeitsweise des Senders die Werte der hochfrequenten Antriebsspannung meist an den Stellen der Charakteristik-Hegen, für welche der Wirkungsgrad verhältnismäßig gering ist. Wenn die unmodulierte Trägerfrequenzantriebsspannung über den Wert der halben maximal zulässigen Antriebsspannung hinaus erhöht wird, um höhere Wirkungsgrade zu erhalten, übersteigen bei Modulation die Modulationsspitzen den linearen Bereich der Charakteristik.

Gemäß der Erfindung wird die Amplitude des modulierten Trägers zusätzlich entgegengesetzt zur mittleren Amplitude der modulierenden Spannung gesteuert, und der Anfangswert des Trägerpegels übersteigt bei , Modulationsspannungen kleiner Größe oder gleich Null den Wert, welcher ohne Verzerrung für die volle Modulation zulässig ist, ist jedoch so weit von dem oberen Ende des geradlinigen Teiles der Charakteristik (Abb. 1) entfernt, daß vor der Amplitudenverminderung der Trägerfrequenz praktisch keine Verzerrungen auftreten.

Beispielsweise kann die unmodulierte Trägerfrequenzantriebsspannung auf den Punkt 6 (Abb. i) gebracht werden, der einem Wirkungsgrad von 45 °/„ entspricht. Mit zunehmender Modulation fällt die Trägeramplitude ab, bis sie bei dauernd' hundertprozentiger Modulation den Punkt 4, also den Mittelpunkt des linearen Teiles der Charakteristik erreicht.

Die modulierte Trägerfrequenzspannung wird also verkleinert, wenn der Programmpegel zunimmt; der Modulationsgrad ist aber immer proportional der modulierenden Eingangsspannung.

Bei Empfang ohne einen automatischen Verstärkungsregler hat der Abfall der Trägeramplitude mit zunehmender Modulation eine gewisse Kompression des Amplitudenbereichs der" Übertragung zur Folge. Wenn die unmodulierte Trägerfrequenzspannung anfänglich auf den Punkt 6 der AbIi. 1 eingestellt ist. bewirkt der Abfall auf den Wert 4 infolge der von ο bis ioo°/₀ zunehmenden Modulation eine Verminderung der am Empfänger aufgenommenen Zeichenainplitude um 2.$ Dezibel. Dies ist unwichtig, wenn man berücksichtigt, daß der Gesamtbereich des ProgrammpegL-ls ungefähr 45 Dezibel sein kann. Bei automa- Eo tischer Verstärkungsregelung tritt dagegen keine Kompression des Aniplitudenbereichs ein.

Der Abfall der Trägerfrequenzspannung mit zunehmender Modulation ist natürlich mit einer Verminderung der wirksamen Leistung des Senders verbunden. Diese Verminderung der Sendeleistung hat am Empfänger bei Benutzung eines automatischen Verstärkuiigsreglers eine Vergrößerung der Verstärkung zur Folge. Diese kann eine Erhöhung des .Störgeräuschpegels bewirken, welche aber nur auftritt, wenn der Sender sehr stark moduliert ist.

Diese Einrichtung" leidet an einem Nachteil, der allen Trägersteuerungsvorrichtungen gemeinschaftlich ist, nämlich, daß bei Modulationsspitzen, die zu schnell auftreten, als daß der Trägerwert sich ändern könnte, Verzerrungen bewirkt werden. Daher ist es nicht ratsam, den Anfangswert des Trägerpegels zn nahe an das obere Ende des geradlinigen Teiles der Charakteristik zu legen; z. ß. treten, wenn die unmodulierte Trägerfrequenzspannung auf den Punkt S der Charakteristik ein- gestellt ist, bei Spitzen der modulierenden Spannung Verzerrungen auf. Wenn jedoch als Kompromiß der Anfangswert des Trägerpegels* auf den Punkt 6 eingestellt wird, tritt bis zu einem Wert von 33 °/₀keine Verzerrung 11« bei der Modulation auf, bevor die Trägeramplitude herabgesetzt wird.

Daß die modulierte Trägerfrequenzamplitude sich umgekehrt wie die modulierende Spannung ändert, während der Modulationsgrad proportional dem Programmpegel ist, kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Die Eingangsspannungen der Sprechfrequenz können verstärkt und gleichgerichtet werden. Die entstehenden Ströme, welche der mittleren Amplitude der modulierenden Spannung entsprechen, erzeugen dann Spannungen in

dem Gitterkreis eines Hochfrequenzverstärkers, welcher auf die Modulationsstufe folgt. Die Ausgangsleitung dieses Verstärkers,-welche die Trägerfrequenz und die Seitenbänder einschließt, wird dabei entsprechend der mittleren Amplitude der im Gitterkreis auftretenden Modulationsspannung geändert. Der Modulationsgrad hängt dann nur von den tonfrequenten Eingangsspannungen ab,

ίο aber der ge'samte Pegel der modulierten Welle, welche die Trägerfrequenz und die Seitenbänder im Ausgangskreis des Hochfrequenzverstärkers einschließt, wird entsprechend dem Maße der Änderung des Mittelwertes der modulierenden Spannung variiert.

Eine derartige Anordnung ist in der Abb. 2 dargestellt. Im Gitterkreis eines Modulationsverstärkers liegt die Trägerfrequenzquelle HF. Die modulierende Spannung wird dem. Verstärker über den Transformator T₁ zugeleitet. Die Anodenspannungsstelle ist mit HT bezeichnet. Die hochfrequenten Ausgangsströme des modulierten Verstärkers werden über einen Zwischenkreis IC einem Hochfrequenzverstärker HFA zugeführt, dessen Ausgangskreis mit dem Eingangskreis 'des Kraftverstärkers PA verbunden ist. Von den aus der Quelle LF herrührenden tonfrequenten Strömen wird ein Teil abgezweigt und dem Transformator T₂ zugeführt. In de_n Sekundärkreis dieses Transformators sind Gleichrichter R und ein Filter F eingeschaltet. Durch diese Anordnung wird eine dem Mittelwert der •modulierenden Spannung entsprechende Gleichspannung gewonnen, die im Gitterkreis des Hochfrequenzverstärkers HFA mit der Batterie B so in Reihe geschaltet ist, daß die beiden Spannungen sich unterstützen. Die Betriebsspannungen und die Kopplungskreise

4.0 sind so eingestellt, daß, wenn die modulierende Spannung ihren größten Wert erreicht, die Spannung ihres Mittelwertes über den Klemmen des Filters F einen solchen Wert annimmt, daß die Ausgangsströme des Hochfrequenzverstärkers HFA eine Antriebsspannung (Punkt 4) ergeben, welche hundertprozentig moduliert ist. Die Belastung des Kraftverstärkers PA bei einer Modulationsspitze entspricht dann der vollen Leistungs- fähigkeit des Kraftverstärkers. Wenn keine modulierende Spannring vorhanden ist, erzeugen die Ausgangsströme des Hochfrequenzverstärkers eine Antriebsspannung (6), die größer ist als die bei voller Modulation.

Das folgende Zahlenbeispiel soll die Verhältnisse verdeutlichen. Es sei ausgegangen von einem hochfrequenten B-Verstärker, welcher S kW Trägerfrequenzenergie für die Antriebsspannung liefert, welche normalerweise eine volle Durchmodulation ohne Verzerrungen gestatten würde, d.h. also eine .Antriebsspannung, welche dem Punkt 4 der Abb. r entsprechen würde. Der Anodenkreiswirkungsgrad ist 30 °/₀ und die Eingangsleistung 16,7 kW. Wenn jetzt die Träger- frequenzantriebsspannung auf den Wert 6 der Abb. ι erhöht wird, wird der Wirkungsgrad

-^-^— = 45%· Die Eingangsleistung steigt dann auf ^l6'T⁶ = ²S ^{kW und die} Träger-

frequenzausgangsleistung auf 11,2 kW. Ohne Änderung der Röhrenbestückung ist die Trägerfrequenzleistung des Senders von 5 auf 11,2 kW erhöht worden. Der Sender kann jetzt nur zu 50 °/₀ moduliert werden, ohne daß Verzerrungen eintreten. Die mittleren Modulationspegel können also bewältigt werden, während bei den hohen Modulationsspitoeneine Verzerrung eintritt.

Bei der bisherigen Beschreibung desZahlenbeispieLes ist nur eine einfache Erhöhung der S ender leistung vorgenommen worden, ohne die erfindungsgemäße Steuerung des Trägers anzuwenden. Dabei wird der bekannte Vorteil 8g der Vergrößerung des Signalstörgeräuschverhältnisses im Empfänger als Folge einer solchen Erhöhung der Senderleistung erzielt. Es wird dabei aber auch der Nachteil eingetauscht, daß Modulationsspitzen unterdrückt werden. Ferner hat der 11,2-kW-Sender einen größeren Wirkungsgrad als der 5-kW-Sender, da der Wirkungsgrad des Verstärkers von 30 % ^auf 45 % angestiegen ist.

Die Erfindung ermöglicht es, die angegebenen Vorteile auszunutzen und gleichzeitig den Nachteil der Unterdrückung der hohen Modulationsspitzen zu vermeiden. Dies wird dadurch erzielt, daß die Trägerfrequenzantriebsspannung des Verstärkers herabgesetzt wird, wenn der Modulationspegel steigt, wobei der Modulationsgrad nicht beeinflußt wird. Bei niedrigeren Modulationspegeln hat der eben betrachtete Sender eine Leistung von etwa 11 kW und besitzt ein Signalstörgeräuschverhältnis, welches dieser Leistung entspricht. Für maximale Modulation geht dagegen die Leitung des Senders auf 5 kW zurück. Vom Gesichtspunkt des Signalstörgeräuschverhältnisses im Empfänger arbeitet die Anlage in der richten Richtung, da die Leistung nur herabgesetzt wird, wenn der Modulationspegel groß ist und die Störgeräusche durch die Signale bzw. Darbietungen übertönt werden.

Das Gesamtergebnis der erfinderischen Maßnahme besteht darin, daß man einen 10-bis ii-kW-Sender besitzt, während sich sonst für die gleichen Röhren 5 kW ergeben, ttnd daß die 10 bis 11 kW mit größerem Wirkungsgrad hergestellt werden als die 5 kW.

Claims

Patentansprüche:

ι. Verfahren zum drahtlosen Senden von Nachrichten mit verbessertem Wirkungsgrad durch senderseitige Steuerung der Amplitude des modulierten Trägers, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude des modulierten Trägers zusätzlich entgegengesetzt zur mittleren Amplitude

ίο der modulierenden Spannung gesteuert wird und daß der Anfangswert des Trägerpegels bei Modulationsspannungen kleiner Größe oder gleich Null den Wert übersteigt, welcher ohne Verzerrung für

t5 die volle Modulation zulässig ist, jedoch so weit von dem oberen Ende des geradlinigen Teils der Charakteristik (Abb. i) entfernt ist, daß vor der Amplitudenverminderung der Trägerfrequenz praktisch keine Verzerrungen auftreten.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Gittervorspannung des zur Verstärkung der modulierten Trägerwellen benutzten Verstärkers eine Spannung benutzt wird, die sich aus einer, konstanten Spannung und einer Spannung zusammensetzt, welche entsprechend der mittleren Amplitude der modulierenden Spannung schwankt.

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden:

britische Patentschrift Nr. ^83 ?6±

Hierzu ι Blatt Zeichnungen