DE809669C - Schaltung zur Demodulation frequenzmodulierter Schwingungen - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 2. AUGUST 1951

p 20540 Villa/2Ia* D

ist als Erfinder genannt worden

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Demodulation frequenzmodulierter Schwingungen, in der ein eine veränderliche Reaktanz enthaltender Schwingungskreis vorgesehen ist, dessen Resonanzfrequenz sich infolge selbsttätiger Änderung der erwähnten Reaktanz linear mit der Augenblicksfrequenz der zu demodulierenden Schwingungen ändert, insbesondere dieser Frequenz nahezu gleich ist.

Bei einer bekannten Schaltung dieser Art werden diese Schwingungen zusammen mit den von einem örtlichen Oszillator erzeugten Schwingungen einem Detektor zugeführt, dessen Ausgangsspannung die veränderliche Reaktanz des frequenzbestimmenden Schwingungskreises des örtlichen Oszillators derart beeinflußt, daß der Augenblickswert der von letzterem erzeugten Frequenz der Frequenz der zu demodu» lierenden Eingangsschwingungen nahezu entspricht.

Die demodulierten Schwingungen werden der Ausgangsspannung des Detektors entnommen.

Ein Nachteil dieser Schaltung besteht darin, daß ao diese Ausgangsspannung von der Frequenzabweichung der zu demodulierenden Schwingungen nicht linear abhängig ist, was im wesentlichen darauf zurückzuführen ist, daß die Frequenz der vom örtlichen Oszillator erzeugten Schwingung von der Ausgangs- as spannung des erwähnten Detektors nicht linear abhängt. Mittel zum Beheben dieser Nichtlinearität mit Hilfe von eine ausgleichende Nichtlinearität aufweisenden Elementen befriedigen in der Praxis nicht, unter anderem deswegen, weil die Nichtlinearität sich mit der Zeit ändert. Wenn als veränderliche Reaktanz eine Selbstinduktion angewendet wird, bei der die Permeabilität des Eisenkerns mit Hilfe eines magnetisierenden Stromes geändert wird, ist es außerdem

grundsätzlich unmöglich, die Nichtlinearität zu beheben, da die Permeabilität infolge von Hysteresiserscheinungen eine zweiwertige Funktion des magnetisierenden Stromes ist.

Bei einer anderen bekannten Schaltung werden die zu demodulierenden Schwingungen einerseits über einen Reihenschwingungskreis in Gegenphase den beiden Steuergitterkreisen zweier in Gegentakt geschalteter Röhren zugeführt, andererseits werden sie

ίο im gemeinsamen Kathodenkreis dieser Röhren wirksam gemacht. Wenn der Reihenschwingungskreis mit der Frequenz der zu demodulierenden Schwingungen in Resonanz ist, führen somit die beiden Gitter die gleiche Spannung. Weicht die Resonanzfrequenz des Kreises von dem Augenblickswert der Frequenz der zugeführten Schwingungen ab, so wird die Gitterspannung der einen Röhre um die Spannung am Kreis erhöht, die der anderen Röhre um diese Spannung verringert. Dies hat zur Folge, daß, wenn der Schwingungs-

ao kreis nicht mit der Frequenz der zugeführten Schwingungen in Resonanz ist, der Ausgangskreis der beiden Röhren von einem Strom durchflossen wird. Dieser Strom beeinflußt eine in den Schwingungskreis aufgenommene veränderliche Reaktanz in der Weise,

«5 daß die Resonanzfrequenz des Kreises dem Augenblickswert der Frequenz der zu demodulierenden Schwingungen nahezu gleich wird. In der bekannten Schaltung wird die erwünschte Niederfrequenzspannung diesem Strom entnommen, so daß wiederum derselbe Nachteil wie bei der erstgenannten Schaltung auftritt.

Die Erfindung schafft eine einfache Schaltung, bei der eine sehr befriedigende Linearität zwischen dem Frequenzhub des zu demodulierenden Signals und der abgegebenen Niederfrequenzspannung besteht.

Gemäß der Erfindung werden die im Kreise der erwähnten veränderlichen Reaktanz erzeugten amplitudenmodulierten Hochfrequenzschwingungen einem Amplitudendetektor zugeführt, dessen Ausgangskreis die Schwingungen entnommen werden.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In den Schaltungen nach Fig. 1 und 2 der Zeichnung wird die frequenzmodulierte Eingangsspannung über die Leitung 1 zusammen mit der Ausgangsspannung eines örtlichen Oszillators 2, der Schwingungen erzeugt, deren Augenblicksfrequenz der Frequenz des frequenzmodulierten Signals nahezu gleich ist, einem Detektor 3 zugeführt, dessen Ausgangsspannung vom Phasenunterschied zwischen den beiden Spannungen abhängig und in erster Annäherung diesem Phasenunterschied proportional ist; der Detektor kann z.B. als Dioden- bzw. Trioden-, Einphasen- bzw. Gegentakt- bzw. Mischdetektor ausgebildet sein. Der dem Detektor 3 entnommene Ausgangsstrom wird, gegebenenfalls nach Verstärkung, durch die Magnetisierungswicklung 4 einer Selbstinduktion 5 geführt. Diese besitzt einen ferromagnetischen Kern, dessen Permeabilität von dem die Magnetisierungswicklung durchfließenden Strom abhängig ist. Diese Selbstinduktion 5 bildet einen Teil des frequenzbestimmenden Schwingungskreises 6 des örtlichen Oszillators 2, und zwar ist sie bei der Schaltung nach Fig. 1 parallel zu und bei der Schaltung nach Fig. 2 in Reihe mit der Selbstinduktion 7 und der Kapazität 8 geschaltet. Infolge dieser Schaltungsweise ist die relative Änderung des die veränderliche Selbstinduktion durchfließenden Stromes bzw. der Spannung an dieser Selbstinduktion groß in bezug auf den relativen Frequenzhub und groß gegenüber etwaigen Amplitudenänderungen der vom Oszillator 2 erzeugten Schwingungen.

Ähnlich wie bei den bekannten Schaltungen steuert diese Ausgangsspannung des Detektors 9 die Frequenz des örtlichen Oszillators 2 derart, daß diese Frequenz der Frequenz der Eingangsschwingungen nahezu gleich ist, wobei die Amplitudenmodulation der Eingangs- ⁷S schwingungen die Amplitude der vom örtlichen Oszillator 2 erzeugten Schwingungen nicht beeinflußt. Über die Sekundärwicklung eines Transformators 9, der bei der Schaltung nach Fig. 1 in Reihe mit und bei der Schaltung nach Fig. 2 parallel zu der veränderliehen Selbstinduktion 5 geschaltet ist und dabei eine kleine bzw. eine große Impedanz in bezug auf diese hat, wird eine Spannung erzeugt, die, wie nachstehend dargelegt wird, eine Amplitudenmodulation zeigt, die praktisch genau linear mit dem Frequenzhub verläuft und, wie bereits gesagt, unabhängig von der etwaigen Amplitudenmodulation des empfangenen Signals ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Schwingungen im Kreis der veränderlichen Impedanz eines frequenzmodulierten Generators eine Amplitudenmodulation aufweisen, die dem Frequenzhub der erzeugten Schwingungen proportional ist. Während bei einer älteren Sendeschaltung aus den erwähnten amplitudenmodulierten Schwingungen eine Gegenkoppelspannung abgeleitet wird, wird bei der vorliegenden Empfangsschaltung diesen Schwingungen unter Zuhilfenahme eines Amplitudendetektors das modulierte Signal entnommen. Da die Frequenz des örtlichen Oszillators der Frequenz der Eingangsschwingungen gleich ist, steht das modulierte Signal in rein linearem Verhältnis zum Frequenzhub der zu demodulierenden Schwingungen.

Die Schwingungen weisen im Kreis der veränderlichen Reaktanz 5 nur dann eine Amplitudenmodulation auf, die dem Frequenzhub der vom örtlichen Oszillator 2 erzeugten Schwingungen genau proportional ist, wenn die Reaktanz 5 keine Verluste aufweist. Um den Fehler zu beheben, wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, können die durch den Parallelwiderstand 13 (Fig. 1) ungedeckten Verluste durch eine entdämpfende Rückkopplung über einen Widerstand 14 aufgehoben werden, dessen Wert dem Wert des mittleren Verlustwiderstandes 13 der Selbstinduktion 5 annähernd gleich ist.

Bei der Schaltung nach Fig. 2 kann eine entsprechende Maßnahme getroffen werden. Bei dieser Schaltung ist ferner eine einfache Lösung angegeben, wenn die Schwierigkeit auftritt, daß die mittlere Amplitude der Spannung an der veränderlichen Selbstinduktion 5 verhältnismäßig groß gegenüber der Modulation dieser iao Spannung ist, d.h. daß die Modulationstiefe dieser Spannung gering ist. Zu diesem Zweck wird in den Anodenkreis der Oszillatorröhre eine Selbstinduktion 15 eingefügt, an der eine Ausgleichsspannung erzeugt wird, so daß die Modulationstiefe der Spannung an 1*5 der Selbstinduktion 5 beliebig vergrößert werden kann.

Im vorstehenden wurde stets angenommen, daß die Amplitude der vom örtlichen Oszillator erzeugten Schwingungen konstant ist. Da die Frequenz dieser Schwingungen über einen verhältnismäßig großen Bereich veränderlich sein muß, ist dies jedoch nicht immer der Fall. Um unerwünschte Amplitudenmodulation der dem Detektor io zuzuführenden Spannung zu vermeiden, kann in Reihe mit (Fig. i) oder parallel zu (Fig. 2) der veränderlichen Reaktanz 5 eine Spannungsquelle (nicht dargestellt) geschaltet werden, die eine Wechselspannung mit gleichbleibender Amplitude und mit einer Frequenz erzeugt, die von der im örtlichen Oszillator erzeugten Frequenz abweicht; dabei wird vor den Detektor 10 ein nicht dargestelltes Filter geschaltet, das die letztgenannte Frequenz nicht durchläßt.

Die Fig. 3 und 4 stellen Schaltungen dar, bei denen als veränderliche Reaktanz eine Reaktanzröhre 5 angewendet wird, deren Gitter über ein um 90 ° phasendrehendes Netzwerk 16 mit der Anode der Oszillatorröhre verbunden ist. Die Bezugsziffern sind die gleichen wie in den vorangehenden Figuren. Die durch den Innenwiderstand 20 und die innere Röhrenkapazität 21 der Reaktanzröhre fließenden Ströme

«5 können wieder auf ähnliche Weise wie die den Verlustwiderstand 13 bei der bei den vorangehenden Figuren beschriebenen veränderlichen Selbstinduktion durchfließenden Ströme ausgeglichen werden. Zu diesem Zweck wird gemäß Fig. 3 die Anode der Reaktanzröhre 5 über die Primärwicklung des Transformators 9, eine zweite Sekundärwicklung 18 dieses Transformators und über ein aus einer Neutrodynkapazität 31 und einem Widerstand 32 bestehendes frequenzabhängiges Netzwerk 17 mit einem Punkt gleichbleibenden Potentials verbunden.

Bei der Schaltung nach Fig. 4 wird der Einfluß des Innenwiderstandes und der Innenkapazität der Röhre durch Anwendung einer Trennröhre 19 behoben, so daß die im Schwingungskreis 6 erzeugte Spannung nicht unmittelbar im Anodenkreis der Reaktanzröhre 5 wirksam ist.

Wird die Anodenspannung der Reaktanzröhre 5 im Steuergitterkreis bzw. in einem zweiten Steuergitterkreis der Oszillatorröhre 2 wirksam gemacht, so erübrigt sich die Trennröhre 19.

Die Erfindung kann auch bei einer Schaltung angewendet werden, bei der an einem Schwingungskreis mit einer veränderlichen Impedanz 5 eine Spannung erzeugt wird, deren Amplitude die Größe dieser veränderlichen Impedanz derart steuert, daß die Eigenfrequenz des Kreises in linearer Beziehung zu der Augenblicksfrequenz der gleichzurichtenden Schwingungen steht, insbesondere dieser Frequenz nahezu gleich ist.

In den Fig. 5 und 6 sind Schaltbilder dargestellt, die sich auf solche Schaltungen beziehen. Die Bezugsziffern sind die gleichen wie in den vorangehenden Figuren.

Im allgemeinen muß bei einer solchen Schaltung die Amplitudenmodulation der Eingangsschwingungen mit Hilfe eines Begrenzers beseitigt werden.

Bei den dargestellten Schaltungen ist stets eine veränderliche Reaktanz angegeben; der Grundgedanke der Erfindung ist außer bei Selbstinduktionen, bei denen die Permeabilität des Magnetkerns geändert wird, auch bei Kondensatoren mit kristallinischem Dielektrikum, deren Kapazitätswert geändert wird, oder bei Reaktanzröhren anwendbar.

Der Grundgedanke der Erfindung ist selbstverständlich auch anwendbar, wenn die Resonanzfrequenz des Schwingungskreises um einen gleichbleibenden bzw. einen proportionalen Wert von dem augenblicklichen Frequenzwert der Eingangsschwingungen abweicht. Dieses kann z. B. eintreten, wenn z. B. bei der Schaltung nach Fig. 1 die Ausgangsschwingungen des örtlichen Oszillators 2, bevor sie dem Detektor 3 zugeführt werden, mit von einem zweiten örtlichen Oszillator herkommenden Schwingungen gemischt werden, aber auch dann, wenn z. B. bei der Schaltung nach Fig. 6 die Selbstinduktionen 21 und 7 vereinigt werden.

Dieser Fall tritt auch ein, wenn z. B. bei den Schaltungen nach den Fig. 1 und 2 eine höhere Harmonische der vom örtlichen Oszillator erzeugten Schwingungen dem Detektor 3 zugeführt wird, wobei die Frequenz dieser Harmonischen stets der Frequenz der Eingangsschwingungen gleich ist.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Demodulation freqüenzmodulierter Schwingungen, wobei ein Schwingungskreis, der eine Selbstinduktion, eine Kapazität und eine veränderliche Reaktanz enthält, derart geschaltet ist, daß durch selbsttätige Änderung der veränderlichen Reaktanz die Resonanzfrequenz des Schwingungskreises sich in jedem Augenblick linear mit der Augenblicksfrequenz der zu demodulierenden Schwingungen ändert, insbesondere dieser Frequenz nahezu gleich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die im Kreis der erwähnten veränderlichen Reaktanz erzeugten amplitudenmodulierten Hochfrequenzschwingungen einem Amplitudendetektor zugeführt werden, dessen Ausgangskreis die demodulierten Schwingungen entnommen werden.

2. Schaltung nach Anspruch 1, bei der die zu demodulierenden Schwingungen zusammen mit von einem örtlichen Oszillator erzeugten Schwingungen einem Detektor zugeführt werden, dessen Ausgangsspannung die veränderliche Reaktanz des frequenzbestimmenden Schwingungskreises des örtlichen Oszillators derart beeinflußt, daß der Augenblicks- no wert der von ihm erzeugten Frequenz in linearer Beziehung zu der Augenblicksfrequenz der zu demodulierenden Schwingungen steht und insbesondere dieser Frequenz nahezu gleich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Amplitudendetektor zuzuführenden amplitudenmodulierten Schwingungen dem Kreis der in den frequenzbestimmenden Schwingungskreis des örtlichen Oszillators aufgenommenen veränderlichen Reaktanz entnommen werden.

3. Schaltung nach Anspruch i, bei der an dem Schwingungskreis mit veränderlicher Reaktanz eine Spannung erzeugt wird, deren Amplitude und/oder Phase die Größe dieser veränderlichen Reaktanz derart steuert, daß die Eigenfrequenz des Kreises in linearer Beziehung zu der Augen-

blicksfrequenz der zu demodulierenden Schwingungen steht und insbesondere dieser Frequenz gleich ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Amplitudendetektor zuzuführenden amplitudenmodulierten Schwingungen dem Kreis der erwähnten veränderlichen Reaktanz entnommen werden.

4. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die amplitudenmodulierten Schwingungen über einer in den Schwingungskreis aufgenommenen Reaktanz eine amplitudenmodulierte Spannung erzeugen und bei der mit der veränderlichen Reaktanz ein Verlustwiderstand und/oder eine gleichbleibende Reaktanz verknüpft sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem Amplitudendetektor die Differenz einer Spannung zugeführt wird, die erzeugt wird über der veränderlichen Reaktanz und dem Widerstand und/oder der gleichbleibenden Reaktanz und einer Kompensationsspannung, die der Spannung über dem Widerstand und/oder der gleichbleibenden Reaktanz gleich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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