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Schaltungsanordnung zur Zeitmodulation von Impulsen Die Erfindung
betrifft eine Anordnung zur Zeitmodulation von Impulsen. Bei der Zeitmodulation
werden die zu übertragenden Zeichen oder Schwingungen durch Änderungen der Zeitdauer
von Impulsen gleicher Amplitude ausgedrückt. Die Zeitmodulation hat vor der
Amplitudenmodulation-den Vorteil voraus, daß sie weniger störanfällig ist, weil
Störsignale durch Verwendung von Amplitudenbegrenzern ausgesiebt werden können.
Aus diesem Grunde kommt die Zeitmodulation vor allem auch für Fernsehen und Bildfunk
in Frage.
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Zur Umwandlung einer amplitudenmodufierten Schwingung oder Wechselspannung
in eine zeitmodulierte Impulsfolge geht man meistens folgendermaßen vor: Man verwendet
eine Entladungsröhre, welche durch die aufsteigende Front einer Spannung mit trapezförmigem
Verlauf gezündet wird, während die abfallende Spannungsfront den Strom wieder zum
Erlöschen bringt. Jedem trapezförmigen Spannungsabschnitt entspricht daher ein annähert
rechteckiger Stromimpuls. Wird nun der trapezförmigen Spannung die Modu-. lationsspannung
überlagert, so ändert sich der Zeitunterschied zwischen dem Zünden und Löschen des
Stroms durch -die Entladungsröhre
in einem von der Amplitude der
Modulationsspannung abhängigen Masse. Wenn man die zeitmodulierten Impulse gleichzeitig
zur Synchronisierung irgendwelcher Vorgänge, z. B. des Abtastvorgangs beim Fernsehen,
verwenden will, ist es notwendig, daß mindestens eine Front der zeitmodulierten
Impulse zeitlich feststeht, d. h. durch die Zeitmodulation nicht verschoben wird.
Man muß also verlangen, daß der Zeitabstand zwischen den vorderen oder den hinteren
Fronten aufeinanderfolgender Impulse von der Zeitmodulation selbst unabhängig ist
und unverändert bleibt. Diese Forderung ist bei dem vorhin erwähnten bekannten Verfahren
zur Zeitmodulation nicht erfüllt. Man könnte eine Verbesserung dadurch herbeiführen,
daß man das Zünden und Löschen der den Impuls liefernden Entladungsstrecke mit einer
sägezahnförmigen Spannung bewirkt,- deren eine Front sehr steil abfällt, d. h. eine
sehr kleine Zeitkonstante hat. Aber selbst hierbei tritt eine zeitliche Verschiebung
-der durch -diese Flanken der Sägezahnspannung erzeugten Impulsfront ein, welche
ein Schwanken des Synchronisierungsvorgangs im Takte der Modulationsspannung herbeiführt.
Daher sind .zeitmodulierte Impulse dieser Art nicht gleichzeitig als Synchronisierungsimpulse
zu gebrauchen.
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Ein weiterer Nachteil des erwähnten Zeitmodulationsverfahrens besteht
darin, daß der Modulationsgrad nach oben hin stark begrenzt ist. Als Modulationsgrad
soll das Verhältnis der durch die Modulation bewirkten Änderung der Impulslänge
zur Dauer des unmodulierten Impulses bezeichnet werden. In Abb. z bezeichnet a die
Länge des unmodulierten Impulses und m die durch die Zeitmodulation bewirkte Änderung
der Impulslänge; der Modulationsgrad ist also das Verhältnis
Wenn man gemäß Abb. 2 annimmt, daß die sägezahnförmige Wechselspannung, der die
Modulationsspannung überlagert wird, einen senkrecht aufsteigenden und einen verhältnismäßig
flach: absteigenden Ast besitzt, die am Scheitel den Winkel a einschließen, und
wenn man mit ic denUnterschied zwischen derZündspannung u, und der Löschspannung
ui bezeichnet, so ist die kleinstmögliche Länge des Impulses t"=i,l= i! tg «. Um
eine bestimmte Grundlänge des unmodulierten Impulses zu erhalten, ist ein bestimmter
Winkel x erforderlich, und dadurch ist gleichzeitig t.i,t und der Modulationsgrad
bestimmt. Die Erfindung vermeidet die verschiedenen Nachteile der Zeitmodulationsverfahren.
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Es ist auch bekannt, einen zeitmodulierten Impuls mit feststehender
Rückfront und veränderlicher Vorderfront dadurch zu erzeugen, i daß für einen Kondensator
ein Aufladestromweg und zwei parallel liegende Entladestromwege vorgesehen werden.
Der eine Entladestromweg enthält eine Bildhelligkeitsspannung sowie einen Arbeitswiderstand,
an dem die zeitmodulierten Impulse abgenommen werden sollen, und der andere Entladestromweg
eine konstante Steuerfrequenz. Außerdem ist in jedem der Entladestromwege noch eine
Glimmlampe vorgesehen. Diese Anordnung arbeitet in der Weise, daß mittels des zweiten
Entladestromweges der erste kurzgeschlossen wird. Auch mit dieser Anordnung sind
nurgeringe Modulationsgradezuerhalten.
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Gemäß der Erfindung soll zur Zeitmodulation von Impulsen mit unveränderlicher
Vorder- oder Rückfront zu einem Primärimpuls konstanter Länge ein phasen- oder zeitmodulierter
Sekundärimpuls entgegengesetzter Polarität addiert werden, wobei der Primär- und
der Sekundärimpuls nur teilweise zeitlich zusammenfallen, und es soll der Summenimpuls
einer Amplitudenbegrenzungsstufe zugeführt werden, derart, daß nur derjenige Teil
des Primärimpulses die Amplitudenbegrenzungsstufe passiert, auf den kein Teil des
Sekundärimpulses fällt.
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Der Erfindungsgedanke. soll nunmehr unter Bezugnahme auf Abb. 3 bis
8 der Zeichnung näher erläutert werden. Ein Primärimpuls, der unmoduliert ist, soll
eine Anordnung synchronisieren, die einen Sekundärimpuls erzeugt, der eine demselben
Primärimpuls entgegengesetzte Polarität besitzt und entweder zeitmoduliert oder
phasenmoduliert wird; dies bedeutet, daß entweder die Dauer des Sekundärimpulses
oder die Phasenlage des Sekundärimpulses in bezug auf den Primärimpuls in Abhängigkeit
von einer Modulationsspannung geändert werden soll. Durch Addition dieser beiden
Impulse ergibt sich dann der Summenimpuls. Die Addition erfolgt zweckmäßig in einer
Röhre mit einem oder mehreren Gittern. In Abb. 3 bezeichnet a den Primärimpuls
und b den Sekundärimpuls. Der Summenimpuls c besteht aus zwei Impulsen c'
und c' verschiedener Polarität. Wenn man den Summenimpuls einem geeignet vorgespannten
Gitter einer Röhre zuführt, kann man erreichen, daß im Ausgangskreis dieser Röhre
nur der Impulsteil c' vorhanden ist und der Impulsteil c" völlig verschwindet. Dasselbe
kann man auch erreichen, wenn man die beiden Impulse a und b verschiedenen
; Gittern einer Mehrgitterröhre aufdrückt.
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Abb. d. zeigt den Fall, daß der Sekundärimpuls b zeitmoduliert
ist. Der Abschnitt d
des Sekundärimpulses bezeichnet die durch die Zeitmodulation
herbeigeführte Änderung der Impulsdauer. Der nach der Addition und der Unterdrückung
des zweiten Teils des
Summenimpulses übrigbleibende Impuls c' ist
um den Abschnitt e kürzer als der Primärimpuls a; e stellt infolgedessen die Modulation
des Primärimpulses dar. Es ist ohne weiteres einleuchtend; daß man einen in gleicher
Weise zeitmodulierten Summenimpuls auch dann erhält, wenn nicht die Dauer des Sekundärimpulses
b, sondern nur dessen Phasenlage zum Primärimpuls a durch die Modulation geändert
wird.
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Aus Abb. _3 und 4 ist zu sehen, daß die Vorderfront des Restimpulses
c stets mit der Vorderfront des Primärimpulses a zusammenfällt und somit von der
Zeitmodulation unabhängig ist. Sofern die Primärimpulse a in regelmäßiger Folge
und mit gleichmäßigem Zeitabstand der Impulsfronten auftreten, ist es auch bei den
zeitmodulierten Restimpulsen c' der Fall. Aus den Abb. 3 und 4 ist auch zu sehen,
daß nunmehr eine rooo/oige Zeitmodulation möglich ist, da die bei den bekannten
Verfahren bestehenden einschränkenden Voraussetzungen wegfallen.
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In Abb. 5 ist eine zur Ausführung des Erfindungsgedankens geeignete
Schaltung dargestellt. Den Eingangsklemmen E werden die Primärimpulse in Gestalt
von positiven, rechteckigen Impulsen zugeführt; positiv sind die Impulse, weil sie
die Spannung der Elektrode, welcher sie zugeführt werden, in positiver Richtung
verschieben. Die rechteckigen Primärimpulse werden durch das aus dem Widerstand
R und der Ouerkapazität C bestehende Verzögerungsglied in sägezahnförmige Spannungsimpulse
umgeformt, die in Abb. 6 zu sehen sind, und dem Gitter g2 der Kippröhre K zugeführt.
Die Kippröhre enthält eine Kathode, k, eine Anode a und dazwischen zwei Gitter
9l und g2. Das Gitter g1 ist einerseits über einen Kondensator C1 mit dem Gitter
92 und anderseits über einen Widerstand W1 und eine positive Spannungsquelle Ui
mit der Kathode verbunden. Im Stromkreis des Gitters 92 liegen in Reihe ein Widerstand
W2, die Sekundärwicklung eines Transformators T und eine negative Vorspannungsquelle
U2. Im Ruhezustand ist der Anodenstrom der Kippröhre K gesperrt. Sobald dem Gitter
g2 ein Spannungsstoß zugeführt wird', welcher die Zündspannung u, überschreitet,
springt der Anodenstrom i, in Abb. 6 auf seinen Höchstwert an und fließt während
einer Zeit t1, bis sich die Röhre von selbst wieder verriegelt. Maßgebend für die
Dauer des Anodenstromflusses ist die Zeitkonstante der im Gitterkreis liegenden
Schaltelemente. Die Vorspannung U2 des Gitters g2 ist so gewählt, daß die Röhre
verriegelt ist, d. h. die Zündspannung uz nicht erreicht wird. Überlagert man der
Vorspannung U2 den sägezahnförmigen Primärimpuls, so wird im Anodenstrofkreis der
Kippröhre K, wie Abb. 6 zeigt, ein' rechteckiger Stromimpuls von der Zeitdauer t1
ausgelöst. Wird dem sägezabnförmigen Primärimpuls die Modulationsspanuung aufgedrückt
oder wird der säg@eza',hnförmige Primärimpuls mit der Modulatiorisspailnung moduliert,
- so tritt die Zündung der Kippröhre K an einer anderen Stelle des ansteigenden
Astes der Sägezahnküri7e'auf, was man an Hand der Abb. 7 ohne weiteres erkennt.
Dort ist angenommen, dä.ß durch eine zusätzliche Spannung LT., die an der Stelle
des Übertragers T in den Stromkreis des Gitters g, eingeführt wird, eine Erhöhung
der Sägezahnspannung eintritt. Die Zündung des Anodenstroms i" findet infolgedessen
in einem früheren Zeitpunkt statt, während die Dauer des im Anodenstromkreis der
Kippröhre K fließenden Impulses unverändert t1 bleibt. Im praktischen Fall ist die
Spannung Um die Modulationsspannung, welche über den Transformator T dem
Gitter g2 aufgedrückt wird. Die am Anodenwiderstand W3 der Kippröhre K auftretende
Spannung hat den in Abb. 8 dargestellten Verlauf. Diese Sekundärimpulse werden einem
Gitter der Röhre M zugeführt, deren anderem Gitter die Primärimpulse von den Eingangsklemmen
E aufgedrückt werden. Um eine Rückwirkung von der Röhre M auf den Eingangskreis
E zu vermeiden, kann in die Zuleitung der Primärspule zur Röhre 1f1 ein Verstärker
h eingeschaltet werden. Wenn man den beiden Gittern der Röhre sIT geeignete Vorspannungen
gibt, kann man erreichen, daß an den Ausgangsklemmen <A ein Summenimpuls entsteht,
dessen eine Front zeitlich feststeht, während die Lage der anderen von der Zeitmodulation
beeinflußt ist.