DE754205C - Anordnung zur Modulation hochfrequenter Schwingungen, insbesondere solcher ultrakurzer Wellenlaenge - Google Patents

Description

Zur Modulation hochfrequenter Schwingungen, insbesondere solcher ultrakurzer Wellenlänge, müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, da die Neigung derartiger Schwingungserzeuger zur Änderung der Frequenz bei der Modulation sehr groß ist. Es ist bereits bekannt, eine Modulation von Hochfrequenzschwingungen dadurch zu gewinnen, daß man die erzeugte Hochfrequenzsnergie mittels veränderlicher Wirkwiderstände mehr oder weniger aufnehmen läßt, so daß an den eigentlichen Nutzkreis nur ,ein mbdulationsmäßig schwankender Energiebetrag gelangt. Bei sehr kurzwelligen Hochfrequenzspannungen nimmt man die Ableitung in einem Lechersystem vor; hierbei ist jedoch der ohne Inkaufnahme einer Frequenzmodulation erzielbare Amplitudenmodulationsgrad sehr gering. Es ist weiterhin bekannt, zur Steuerung der Energieabsorption sogenannte Habannröhren als Ableitwirkwiderstände zu verwenden, bei denen eine Röhre mit geteilten Anoden zwischen den Lecherdrähten liegt, wobei der Entladungsraum unter Einwirkung eines Magnetfeldes steht. Hierbei ist jedoch die Modulation sehr stark abhängig von der Anodenspannung und der Stärke des Magnetfeldes; außerdem ist der Leistungsaufwand sehr groß. Es ist auch bekannt, zur Modulation ultrakurzer Wellen das Strahlungsfeld des Senders durch Dipole zu beeinflussen, in deren Kreis Vakuumröhren

zur Änderung der Energieabsorption eingeschaltet sind. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß der erzielbare Modulationsgrad sehr ungenügend ist.
Nach der Erfindung werden die bei den bekannten Modulationsanordnungen auftretenden Nachteile dadurch vermieden, daß an den Hochfrequenzgenerator außer dem Nutzkreis ein hinsichtlich seiner Dämpfung steuerbarer ίο Resonanzkreis in der Weise geschaltet ist, daß die hochfrequente Spannung am. Nutzwiderstand proportional der Dämpfung des genannten Resonanzkreises ist. Hierfür eignet sich z. B. jede Anordnung, deren Wirkungsweise sich auf die physikalische Tatsache gründet, daß von zwei im Prinzip parallel an einen mit einem inneren Widerstand behafteten Generatorkreis gekoppelten Kreisen, deren Impedanzwerte von gleicher Größenordnung sind, derjenige den größeren Energiebetrag aufnimmt, der die Bedingung der dämpfungsärmeren Resonanz erfüllt, woraus sich ergibt, daß die in den anderen Kreis gelangende Energie um so kleiner wird, je mehr die Dämpfung in dem erstgenannten Kreis verringert wird. Vorzugsweise wird aber der hinsichtlich seiner Dämpfung steuerbare Resonanzkreis bzw. dessen Ankopplungsimpedanz in Reihe zu dem Nutzwiderstand gelegt. Zur Durchführung der Modulation wird in den genannten Resonanzkreis vorteilhaft eine Glühkathodenröhre als Dämpfungswiderstand eingefügt, deren innerer Leitwert durch die Modulationsspannung gesteuert wird. Bei Versuchen wurde mit einer derartigen Schaltungsanordnung ein sehr hoher Modulationsgrad erzielt, ohne daß eine meßbare Frequenzmodulation festgestellt werden konnte. Die erfindungsgemäße Schaltung darf nicht verwechselt werden mit solchen bekannten Kurzwellenmodulationsanordnungen, bei denen an die hochfrequente Spannungsquelle ebenfalls ein Resonanzkreis angeschlossen ist, in dem ein die Hochfrequenzenergie teilweise aufnehmender Ableitwiderstand in Gestalt einer Elektronenröhre vorgesehen ist. Der bei dieser bekannten Schaltung vorgesehene Resonanzkreis dient nur dazu, an der Röhre selbst die not-■ wendige Größe der Hochfrequenzspannung zu erzeugen, um auf diese Weise einen ausreichenden Betrag aufgenommener Leistung zu erlangen. Die Röhre muß also so dimensioniert sein, daß sie die Hochfrequenzenergie aufnehmen, d. h. in Wärme umwandeln kann.

Demgegenüber wirkt der zum Zwecke der Modulation an die hochfrequente Spannungsquelle geschaltete, hinsichtlich seiner Dämpfung steuerbare Resonanzkreis in der erfindungsgemäßen Anordnung als Ablenkungskreis für die an den Nutzkreis gelangende Hochfrequenzenergie, und zwar in der Weise, daß die Ablenkung jeweils am größten ist, je geringer die Dämpfung des Resonanzkreises ist. Der Ablenkungskreis muß zur Erlangung hoher Modulationsgrade im Prinzip möglichst dämpfungsarm sein. Dadurch, daß der dämpfungsarme Ablenkungskreis durch Steuerung seiner Dämpfung in seiner ablenkenden Wirkung im Sinne der beabsichtigten Modulation verändert wird, wird die an den Nutzwiderstand gelangende Hochfrequenzenergie mehr oder weniger in ihrer Größe beeinflußt. Die erfindungsgemäße Schaltung hat den bemerkenswerten Vorzug, einen sehr hohen Modulationsgrad zuzulassen, ohne daß eine nennenswerte unerwünschte Frequenzmodulation in Kauf genommen werden muß, und weist feiner den Vorteil auf, daß nicht wie bei den bekannten, nach dem Energievernichtungsprinzip arbeitenden Anordnungen der steuerbare Dämpfungswiderstand so dimensioniert sein muß, daß er die erzeugte Hochfrequenzenergie aufnehmen und in Wärme umwandeln kann.

An Hand der Zeichnung sei eine beispielsweise Ausführung des Erfindungsgedankens erläutert. Abb. ι zeigt das Schaltbild eines Senders, der z. B. als Habanngenerator arbeitet. Eine Röhre 1 ist an einen Schwingkreis 2 angeschlossen, dessen Kapazität durch die Röhrenkapazität gebildet wird. Diese Röhre steht unter Wirkung eines Magnetfeldes, das parallel zu der Kathode 3 und den Anodenteilen 4 wirkt. In dieser an sich bekannten Anordnung werden ultrakurze Schwingungen beispielsweise von 50 cm Wellenlänge erzeugt, die induktiv auf ein Lechersystem 5 übertragen werden, an das ein Strahldipol 6 angeschlossen ist. In Serie zu diesem Dipol, der den Belastungswiderstand des Senders darstellt, ist ein Resonanzkreis 7 induktiv angekoppelt, der aus einem Drahtbügel 8 als Induktivität und einer Röhre 9 besteht, deren Anode 10 aus zwei Teilen besteht, die als Kapazität dieses Kreises wirken. Weiterhin ist in dieser Röhre ein Gitter 11 enthalten, das konzentrisch um die Kathode 12 angeordnet ist. Diesem Gitter werden die Modulationswechselspannungen vom Teil 13 (Tongenerator, Mikrophon usw.) zugeführt.

Die Wirkungsweise der Anordnung sei an der Abb. 2 erläutert. An das Lechersystem 5, entsprechend dem in gleicher Weise bezeich- 1x0 neten in Abb. 1, ist der Nutzwiderstand Ra entsprechend dem Strahlungswiderstand des Dipols 6 angeschlossen. Weiterhin ist der Schwingungskreis 7 angekoppelt, dessen Induktivität mit L und dessen Ohmscher Widerstand mit Ro bezeichnet ist. Seine Kapazität C entspricht im wesentlichen der inneren Röhrenkapazität der- Röhre 9. Parallel zu dieser inneren Röhrenkapazität ist der innere Widerstand Ri gezeicnnet. Durch Zuführung einer Modulationsspannung auf das Gitter 11 wird dieser in Abhängigkeit von der Modulation geändert.

Der Gesamtwiderstand dieses angekoppelten Kreises, der infolge seiner Kopplung in Serie zu dem Widerstand Ra liegt, ist durch folgende Formel gegeben:
_ O)I₁ · ω · L · k²

In dieser bedeutet R₁ den Belastungswiderstand durch den angekoppelten Kreis, ω die Kreisfrequenz der benutzten Schwingungen, L₁ die Induktivität des angekoppelten Teiles des Lechersystems 5, L die Induktivität des angekoppelten Saugkreises 7, k den Kopplungsfaktor, 4r = Ri den inneren Widerstand der

G-

Röhre 9 und C die Kapazität des Kreises 7. Wird nun durch Zuführung der Modulationsspannung auf das Gitter 11 der Röhre 9 deren

Innenwiderstand-ρ- geändert, so ändert sich nach

obiger Formel auch der in Reihe mit dem Nutzwiderstand liegende Belastungswiderstand A₁. Durch die Änderung des Innenwiderstandes der Röhre 9 wird damit die Dämpfung des angekoppelten Saugkreises 7 geändert, so daß eine Belastung des Nutzkreises entsprechend dieser Dämpfung- erfolgt.

Abb. 3 zeigt eine weitere beispielsweise Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung, und zwar ist in diesem Fall der Saugkreis 7 im Symmetriepunkt des Lechersystems 5 angekoppelt. In diesem Fall ergibt sich eine symmetrische Belastung des Strahlungswiderstandes Ra.

Wie bereits erwähnt, kann die Kopplung des Saugkreises auch an dem eigentlichen Generatorschwingkreis 2 erfolgen. Gemäß der weiteren Erfindung kann dabei die Ankopplung des Saugkreises über einen zwischen dem Generatorkreis und dem Saugkreis liegenden Zwischenkreis vorgenommen werden.

Eine mit der erfindungsgemäßen Anordnimg erzielte Modulationskurve zeigt Abb. 4. In dieser ist die Ausgangsleistung N am Dipol in Abhängigkeit von der dem Gitter 11 zugeführten Modulationsspannung aufgetragen. Durch geeignete Wahl des Radius dieses Gitters läßt sich erreichen, daß der Ruhepunkt E gerade bei der Gitterspannung O vorhanden ist. Eine Modulation wird vorzugsweise im Bereiche des geradlinigen Teils der Modulationskennlinie A vorgenommen. Die Linie B zeigt den Wert der Antennenausgangsleistung, der ohne Saugkreis vorhanden ist. Sie zeigt, daß ein wesentlicher Leistungsabfall, wie bei den bekannten Modulationsverfahren, nicht eintritt.

Bei der Verwendung eines angekoppelten Saugkreises ergibt sich weiterhin der Vorteil, daß, wie aus Abb. 1 ersichtlich, eine Erdung sowohl der Kathode der Röhre 9 als auch der Mitte der Induktivität 8 vorgenommen werden kann. Durch diese symmetrische Ausführung wird erreicht, daß die Strahlung des angekoppelten Kreises sehr klein ist und weiterhin die Steuerelemente an neutralen Punkten liegen. Der wesentliche Unterschied der erfindungsgemäßen Modulation gegenüber den bekannten Anordnungen ist, daß, während bei diesen die aufzunehmende Energie von dem Modulationsrohr in Wärme umgewandelt werden mußte, bei der vorliegenden Anordnung in diesem eine Energieaufnahme im wesentlichen nicht erfolgt. Die angegebene Formel zeigt, daß bei Erniedrigung des inneren Röhrenwiderstandes eine Verkleinerung der Energieaufnahme im Kreis erfolgt, während bei Vergrößerung des Röhrenwiderstandes eine Erhöhung dieser Energieaufnahme erfolgt. Diese Energieaufnahme erfolgt in dem Ohmschen Widerstand Ro des Kreises 7 (Abb. 2). Die angegebene Formel zeigt weiter, daß mit der Vergrößerung des inneren Widerstandes ψ- des angekoppelten Kreises eine Erhöhung des in Reihe mit dem Nutzwiderstand Ra liegenden Modulationswiderstandes R₁ eintritt, so daß praktisch für jeden Belastungswiderstand ein günstiger Modulationswiderstand hergestellt werden kann.

Die Verwendung eines Gitters in der Röhre zur Zuführung der Modulation ist an sich nicht notwendig; es kann auch eine Anodenspannungsmodulation dieses Rohres erfolgen. Weiterhin ist die Art der Kopplung des Saugkreises unwesentlich; sie kann kapazitiv oder induktiv erfolgen. Die Verwendung einer Röhre mit geteilten Anoden ohne zusätzliches Magnetfeld ist zweckmäßig, jedoch läßt sich auch ohne weiteres eine solche mit Magnetfeld oder eine Diode oder eine Triode verwenden.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Anordnung zur Modulation hochfrequenter Schwingungen, insbesondere solcher ultrakurzer Wellenlänge, dadurch gekennzeichnet, daß an den Hochfrequenzgenerator außer dem Nutzkreis ein hinsichtlich seiner Dämpfung steuerbarer Resonanzkreis in der Weise geschaltet ist, daß die hochfrequente Spannung am Nutzwiderstand proportional der Dämpfung des genannten Resonanzkreises ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung des Resonanzkreises durch Steuerung des Innenwiderstandes einer als Dämpfungswiderstand wirksamen Elektronenröhre veränderbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und z,

■ dadurch gekennzeichnet, daß die als Dämpfungswiderstand wirksame Elektronenröhre eine solche mit einem Steuergitter und sym-

metrisch angeordneten Anodenteilen ist, die möglichst an Spannungsbäuche entgegengesetzten Potentials des Resonanzkreises gelegt sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode der Röhre und der Symmetriepunkt der Induktivität des Resonanzkreises geerdet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz, über die der hinsichtlich seiner Dämpfung steuerbare Resonanzkreis angekoppelt ist, in Reihe mit dem Nutzwiderstand in einem Kreis liegt.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der hinsichtlich seiner Dämpfung steuerbare Resonanzkreis im Symmetriepunkt eines Lechersystems (Antennenspeiseleitung) angekoppelt ist.

7· Anordnung nach Anspruch ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der hinsichtlich seiner Dämpfung steuerbare Resonanzkreis an den Senderausgangskreis angekoppelt ist. as

8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4 und sinngemäß nach 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der hinsichtlich seiner Dämpfung steuerbare Resonanzkreis über einen Zwischenkreis angekoppelt ist.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

Deutsche Patentschriften Nr. 427 554,603 349, 298380;

österreichische Patentschriften Nr. 93 388, 97069, 138968, 143748;

USA.-Patentschrift Nr. 1 795 714;

britische Patentschrift Nr. 450 976.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Θ 5216 6.