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Frequenzmodulationsverfahren Verschiedene Verfahren zur Frequenzmodulation
sind bekanntlich darauf gegründet, daß frequenzbestimmende Schaltungsglieder bei
selbsterregten und kristallgesteuerten Sendern im Sinne der Modulierschwingung becinflußt
werden. Meistenteils wird die Steuerung mittels zusätzlicher veränderbarer Widerstände
vorgenommen.
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Zur Durchführung einer unverzerrten Modulation soll die Augenblicksfrequenz
der frequenzmodulierten Schwingung linear vom Verlauf des Modulierzeichens abhängig
sein. Diese Bedingung wird meistenteils nur für einen kleinen Bereich erfüllt, so
daß man bezwungen ist, mit kleinem Frequenzhub zu arbeiten. Durch Vervielfachung
kann unter Umständen der gewünschte Hub erreicht werden, wobei anschließend mit
Hilfe von Frequenzmischung die gewünschte Trägerfrequenz erreicht wird. Dieses Verfahren
macht aber einen größeren technischen Aufwand erforderlich.
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Zugunsten eines größeren Hubes ist es vorteilhaft, die Frequenzmodulation
bei sehr hoher Generatorfrequenz vorzunehmen und mittels Frequenzmischung auf die
gewünschte Trägerfrequenz überzugehen. Die lineare Abhängigkeit der Augenblicksfrequenz
von
der Signalamplitude wird dabei aber auf Kosten der Konstanz
der Ruhefrequenz erkauft.
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Es ist auch bekannt, durch Überlagerung zweier höherer voneinander
verschiedener Frequenzen auf einen Bereich niedrigerer Trägerfrequenz überzugehen
und den Generator und den Überlagerer, durch die die höheren Frequenzen erzeugt
werden, in Gegenphase zu modulieren. Bei. der Mischung addieren sich beide Hübe
in der Differenzfrequenz, so daß die Wirkung in; bezug auf den Grad der :Modulation
erhöht wird.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Frequenzmodulation,
bei dem zwei Modulatoren in Gegenphase frequenzmoduliert werden und durch Mischung
der von den Modulatoren abgegebenen, voneinander verschiedenen Frequenzen; eine
Differenzfrequenz gebildet wird. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, bei nichtlinearer
Abhängigkeit der Augenblicksfrequenz von der Modulierspannung die Abweichungen von
der Kurve geradliniger Abhängigkeit in beiden Modulatoren annähernd gleich groß
zu machen. Hierdurch ergibt sich gegenüber der bekannten Anordnung der Vorteil,
daß eine wesentliche Steigerung des iHodulationsgrades bei Bildung der Schwebungswelle
unter Ausnutzung der nichtlinearen Arbeitsbereiche in den einzelnen Modulatoren
ermöglicht wird. Dies ist besonders wichtig für den Fall, daß Modulatoren verwendet
-,,werden, die eine verhältnismäßig niedrige Frequenz abgeben. Derart betriebene
:llodulatoren haben aber andererseits den Vorteil, daß ihre Ruhefrequenz bekanntlich
weitgehend konstant gehalten werden kann.
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Der Vorgang soll an Hand folgender Darstellung näher erläutert werden.
Wenn die Augenblicksfrequenz des ersten Modulators dem Verlauf der Modulierschwingung
linear folgt, so erhält man für die FrequenzabweiehungJco, die in Abb. i dargestellte
Linie A(,),
und für den in Gegenphase arbeitenden zweiten Modulator unter
ähnlichen Bedingungen die Linie für dco2. Der Modulierspannung Um entsprechen die
Augenblicksfrequenzen col + .4m1 und (o2 - ;dm2. N ach Mischung erhält man eine
Augenblicksfrequenz ml - (o2 + dcol + ,_1m2, d. h. in der Differenzfrequenz
addieren sich beide Hübe, wodurch der Modulationsgrad erhöht wird.
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Bei Anwendung wesentlich niedrigerer Generatorfrequenzen muß in der
Darstellung der Abhängigkeit der Frequenzabweichung von der Modulierspannung mit
einer gekrümmten Linie gerechnet werden (Abb. i). Einer bestimmten Modulierspannung
U. entspricht dann eine Augenblicksfrequenz des ersten Modulators cool = col + dm,
- bcml, wobei bcol der Unterschiedsbetrag gegenüber der Kurve linearer Abhängigkeit
ist. Entsprechend liefert der zweite --",lodulator die Augenblicksfrequenz (o"2
= m2-@Ico2-bco2. Nach der Mischung erhält man eine Differenzfrequenz (j"1 = col
- m2 + _1m1 -f- -lco2 - bcol + bco2. Hieraus geht hervor, daß bei
Addition beider Einzelhübe die verzerrenden Anteile bcol und bm, sich subtrahieren.
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Da es technisch leicht durchführbar ist, die Unterschiedsbeträge @col
und bco, annähernd gleich groß zu machen, werden unter Anwendung des beschriebenen
Verfahrens Verzerrungen kompensiert. Man hat dabei den Vorteil, unter Erzielung
eines größeren Frequenzhubes eine bessere Konstanz der Trägerfrequenz bei kleinerer
Generatorfrequenz zu erreichen.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens ist in der Abb. 2
dargestellt. Als Modulatoren werden die beiden Röhren i und 2 verwendet. Diese sind
als quarzgesteuerte Oszillatorröhren geschaltet. Die Frequenz der beiden Quarze
3 und d. ist so gewählt, daß ihre Differenz der gewünschten Trägerschwingung entspricht.
Zur Modulation der beiden Hochfrequenzschwingungen werden den Quarzen 3 und q. die
Röhren 5 und 6 parallel geschaltet. Die beiden Röhren 5 und 6 sind Hexoden, die
als veränderliche Blindwiderstände geschaltet sind. Ihre Kapazität ändert sich mit
der an die Gitter 1.4 und 15 angelegten Spannung. Diesen beiden Gittern wird die
Modulationsspannung über die Klemmen 7, 8 und g, io gegenphasig zugeführt. Hierdurch
wird die in den Röhren i und 2 erzeugte Hochfrequenzschwingung gegenphasig in der
Frequenz moduliert. Im Anodenkreis der Röhren i und 2 liegen die Schwingungskreise
16 und 17. Durch den veränderlichen Abgriff an der Induktivität der beiden Schwingungskreise
kann das Verhältnis von Kapazität zu Induktiv ität eingestellt werden. Durch diese
Veränderung des Scheinwiderstandes können bei nichtlinearer Abhängigkeit der Augenblicksfrequenz
von der Modulierspannung die Abweichungen von der Kurve geradliniger Abhängigkeit
annähernd gleich groß gemacht werden. Die beiden Hochfrequenzen werden nun über
je eine Trennstufe mit den Röhren 12 und 13 einer Mischröhre i i zugeführt. In dieser
werden die beiden Hochfrequenzen einander überlagert und gleichgerichtet. Im Anodenkreis
der Mischröhre i i liegt ein Schwingungskreis 18 mit einem veränderlichen Kondensator
zur Abstimmung auf die Differenzfrequenz. Die als Differenzfrequenz sich ergebende
Trägerwelle wird an den Ausgangsklemmen ig und 2o abgegriffen. An Stelle der veränderlichen
Spulen in den
Schwingungskreisen 16 und 17 können auch veränderliche
Dämpfungswiderstände gelegt werden, um die beiden Modulatorröhren hinsichtlich der
Nichtlinearität ihrer Abhängigkeit der Augenblicksfrequenz von der Modulierspannung
abzugleichen.
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Selbstverständlich können an Stelle von quarzgesteuerten Generatoren
auch Schaltungen mit Selbsterregung verwendet werden.
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Das Verfahren ist auch für Modulatoren anderer Art geeignet, die für
die Zwecke der Phasen- oder Frequenzmodulation dienen, und ist auch bei den bekannten
Modulationsverfahren in entsprechendem Sinne anwendbar, die Frequenzmodulation auf
dem Wege über die Phasenmodulation herbeiführen.