DE812443C

DE812443C - Method and circuit arrangement for limiting the amplitude of modulating characters

Info

Publication number: DE812443C
Application number: DEI265D
Authority: DE
Inventors: Jack L Schultz
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1948-12-24
Filing date: 1949-12-13
Publication date: 1951-08-30
Also published as: BE492800A; FR1002796A; NL83210C; NL150662B

Description

(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 30. AUGUST 1951ISSUED AUGUST 30, 1951

I 265 VIII a j 21 a"I 265 VIII a j 21 a "

Die Erfindung bezieht sich auf die Modulierung von elektrischen Schwingungen in der Frequenz oder Phase und betrifft im besonderen ein Verfahren und eine Schaltanordnung zur Beschränkung der maximalen Frequenzauslenkung (Hub) einer Trägerwelle auf vorbestimmte Grenzwerte.The invention relates to the modulation of electrical oscillations in frequency or phase and more particularly relates to a method and circuitry for limiting the maximum Frequency deflection (stroke) of a carrier wave to predetermined limit values.

Bei der Frequenzmodulierung ist die Erzielung einer hochprozentigen Modulation um des Wirkungsgrades willen erwünscht. Durch die Modulierung einer Trägerwelle bis zu den höchstzulässigen Grenzen wird am Empfänger das Verhältnis Zeichen zu Störgeräusch auf einen höheren Wert gebracht. Indessen ist es wesentlich, daß die Frequenzgrenzwerte, die behördlich z. B. in den Vereinigten Staaten von Nordamerika durch die Federal Communication Commission bei der Zuweisung eines Bereiches gesetzt sind, nicht überschritten werden, weil sich sonst unstatthafte, störende Interferenzen mit anderen Nachrichtenübermittlungseinrichtungen ergeben, die in benachbarten Bereichen arbeiten.With frequency modulation, the achievement of a high percentage modulation is about the efficiency sake desired. By modulating a carrier wave up to the maximum permissible limits, the Receiver brought the ratio of character to background noise to a higher value. Meanwhile it is essential that the frequency limits, which are officially z. B. in the United States of North America set by the Federal Communication Commission when assigning an area are not exceeded because otherwise inadmissible, disruptive interferences with other messaging facilities result in neighboring areas work.

Da die Amplitude der menschlichen Stimme beim Sprechen und ebenso die Tonamplitude bei der Erzeugung von Musik über einen beträchtlichen Bereich veränderlich ist, kann man für gewöhnlich einen Sender nicht so betreiben, daß eine volle Modulation jederzeit erzielt wird. Wenn eine zu hohe mittlere Modulation angestrebt wird, kann unter Umständen eine Übermodulation auftreten, durch welche die Trägerwelle zu einer Überschreitung der Frequenzgrenzen des zugewiesenen Bereiches veranlaßt wird. Um diese Möglichkeit zu vermeiden und trotzdem eine hohe mittlere Modulation zu erreichen, hat man schon verschiedene Begrenzungsschaltungen vorgeschlagen, durch welche die Amplitude der einem Rundfunk-Because the amplitude of the human voice when speaking and also the tone amplitude when it is generated of music is variable over a considerable range, one can usually one Do not operate the transmitter in such a way that full modulation is achieved at all times. If too high a mean Modulation is sought, an overmodulation can occur under certain circumstances, through which the Carrier wave is caused to exceed the frequency limits of the assigned range. In order to avoid this possibility and still achieve a high average modulation, one already has various limiting circuits proposed by which the amplitude of a broadcast

sender zugeführten modulierenden Ströme oder Zeichen trotz gelegentlicher übermäßiger Zunahme der Sprach- oder Musikamplitude unter dem eine Übermodulation hervorrufenden Wert gehalten werden soll. Bei einer Amplitudenmodulierung weichen die erzeugten Seitenfrequenzen, wenn keine Übermodulation auftritt, von der Trägerwelle um nicht mehr als um die höchste beim modulierenden Zeichen vorkommende Modulierungsfrequenz ab. Daher kann diesender supplied modulating currents or characters despite occasional excessive increases in Speech or music amplitude below which an overmodulation causing value should be kept. In the case of amplitude modulation, the side frequencies generated give way if there is no overmodulation occurs from the carrier wave by no more than the highest occurring in the modulating character Modulation frequency. Therefore, the

ίο Trägerwelle dadurch, daß die Amplitude des modulierenden Zeichens auf einen eine Übermodulation ausschließenden Wert beschränkt wird, leicht innerhalb der zugewiesenen Frequenzgrenzen gehalten werden. Bei der unmittelbaren Frequenzmodulierung ist die Frequenzauslenkung direkt proportional der Amplitude des modulierenden Zeichens und unabhängig von seiner Frequenz. Die erzeugten Seitenfrequenzen stehen in einer konstanten Beziehung zu der Frequenzauslenkung der Trägerwelle, und demgemäß könnenίο carrier wave in that the amplitude of the modulating Sign is limited to a value that prevents overmodulation, easily within the assigned frequency limits are maintained. In the case of direct frequency modulation, the Frequency excursion directly proportional to the amplitude of the modulating symbol and independent of its frequency. The side frequencies generated are in a constant relationship to the frequency excursion the carrier wave, and accordingly can

ao durch Begrenzung der Amplitude der modulierenden Ströme oder Zeichen auch hier die erzeugten Seitenfrequenzen innerhalb der zugewiesenen Grenzen gehalten werden.ao by limiting the amplitude of the modulating currents or characters, the side frequencies generated here too be kept within the assigned limits.

Bei der Phasenmodulierung wird das Problem der Beschränkung der Amplitude der modulierenden Zeichen oder Modulationsströme verwickelter als im Falle der Amplituden- oder Frequenzmodulierung. Dies ist dadurch bedingt, daß bei einer in der Phase modulierten Welle die Phasenverschiebung zwar auch unabhängig von der modulierenden Frequenz und nur zur Amplitude des modulierenden Zeichens proportional ist, aber eine äquivalente Frequenzauslenkung verursacht, die proportional sowohl zur Frequenz als auch zur Amplitude des modulierenden Zeichens ist. Da die behördlich festgelegten Grenzen sich auf die maximale Frequenzauslenkung und nicht auf die maximale Phasenverschiebung beziehen, muß die äquivalente Frequenzauslenkung bei einem Phasenmodulationssender begrenzt werden. Daher genügt es nicht, nur die Amplitude der modulierenden Zeichen oder Ströme zu begrenzen, da selbst im Falle einer konstanten Amplitude eine Übermodulation bei höheren Frequenzen auftritt, vielmehr wird es notwendig, das modulierende Zeichen auf eine Amplitude zu beschränken, die proportional mit der Frequenz des modulierenden Zeichens abnimmt. Dies besagt mit anderen Worten, daß das Produkt aus Amplitude und Frequenz bei dem modulierenden Zeichen auf einenWith phase modulation the problem of limiting the amplitude of the modulating Characters or modulation currents more intricate than in the case of amplitude or frequency modulation. this is due to the fact that, in the case of a wave modulated in phase, the phase shift is also independent of the modulating frequency and only proportional to the amplitude of the modulating character but causes an equivalent frequency excursion that is proportional to both frequency and to the amplitude of the modulating character. Since the officially set limits are limited to the maximum Frequency deflection and not refer to the maximum phase shift, must be the equivalent Frequency deflection can be limited in a phase modulation transmitter. So it is not enough just limit the amplitude of the modulating characters or currents, since even in the case of a constant Amplitude overmodulation occurs at higher frequencies, rather it becomes necessary that to restrict modulating characters to an amplitude proportional to the frequency of the modulating character decreases. In other words, this means that the product of amplitude and Frequency at the modulating symbol on one

' konstanten Wert begrenzt werden muß. Wenn dies erreicht ist, wird die äquivalente Frequenzauslenkung bei einem in der Phase modulierten Sender innerhalb festgelegter Grenzen gehalten, die so im voraus bestimmt werden können, daß sie innerhalb des der betreffenden 'Sendestelle zugewiesenen Frequenzbereiches liegen.'constant value must be limited. When this is achieved, the equivalent frequency excursion in the case of a phase modulated transmitter, kept within fixed limits which are so determined in advance can be that they are within the frequency range assigned to the relevant 'broadcasting station lie.

Das gleiche Problem tritt bei einem mittelbar in der Frequenz modulierten Sender auf, der Phasenmodulation in seinen Anfangsstufen und weiterhin die dadurch erzeugte äquivalente Frequenzmodulation benutzt, um eine frequenzmodulierte Ausgangsspannung zu erzielen. Es muß wieder die Frequenzabweichung auf den zugewiesenen Bereich beschränkt werden.
Die Erfindung bezweckt nun, die Modulationsbegrenzung bei der Phasen- und mittelbaren Frequenzmodulierung sowohl hinsichtlich des Verfahrens wie auch bezüglich der Schaltung zu verbessern. Erfindungsgemäß wird zur Begrenzung der Amplitude von modulierenden Zeichen oder Modulationsströmen mit innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereiches liegenden Komponenten, insbesondere für die Phasenmodulation oder die mit Hilfe einer Phasenmodulation bewirkte mittelbare Frequenzmodulation einer Trägerschwingung, so vorgegangen, daß man die Amplitude dieser Komponenten zunächst in mit der Zunahme ihrer Frequenz abnehmender Weise vermindert, dann, gegebenenfalls nach frequenzunabhängiger Verstärkung, für alle Frequenzen in gleicher Weise auf einen festgelegten Wert begrenzt und hierauf in mit Zunahme der Frequenz der Komponenten zunehmender Weise nochmals verringert. Die Ausführung dieses Verfahrens kann im einzelnen erfindungsgemäß so erfolgen, daß die Verminderung der Amplituden vor der Begrenzung in linearer Weise mit steigender Frequenz abnimmt. Weiterhin kann man bei einer Phasenmodulierung zur Begrenzung der maximalen Frequenzauslenkung, die bei einer Trägerwelle durch modulierende Zeichen oder Modulationsströme mit innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereiches liegenden Komponenten hervorgerufen wird, nach der Erfindung so vorgehen, daß man bei diesen Komponenten zuerst eine Schwächung in der Amplitude in einem festen Maß z. B. von 6 db auf die Oktave bewirkt, worauf man die Komponenten auf eine konstante Amplitude unabhängig von ihren Frequenzen begrenzt und sie dann einer Verkleinerung unterzieht, die im gleichen festen Maße von z. B. 6 db auf die Oktave ansteigt.The same problem occurs with an indirectly frequency-modulated transmitter which uses phase modulation in its initial stages and continues to use the equivalent frequency modulation generated thereby in order to achieve a frequency-modulated output voltage. The frequency deviation must again be limited to the assigned range.
The invention now aims to improve the modulation limitation in the phase and indirect frequency modulation both with regard to the method and with regard to the circuit. According to the invention, to limit the amplitude of modulating characters or modulation currents with components lying within a predetermined frequency range, in particular for phase modulation or the indirect frequency modulation of a carrier oscillation effected with the help of phase modulation, the procedure is that the amplitude of these components is initially increased with the increase in their Frequency is reduced in a decreasing manner, then, if necessary after frequency-independent amplification, limited to a fixed value in the same way for all frequencies and then reduced again in an increasing manner with an increase in the frequency of the components. According to the invention, this method can be carried out in such a way that the reduction in the amplitudes before the limitation decreases in a linear manner with increasing frequency. Furthermore, with a phase modulation to limit the maximum frequency deflection that is caused in a carrier wave by modulating characters or modulation currents with components lying within a predetermined frequency range, proceed according to the invention in such a way that these components first have a weakening in the amplitude in one fixed dimension z. B. from 6 db to the octave, whereupon the components are limited to a constant amplitude regardless of their frequencies and then subjected to a reduction, the same fixed amount of z. B. 6 db rises to the octave.

Die Zeichnung veranschaulicht eine zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignete Schaltanordnung beispielsweise in einer Ausführungsform und läßt auch das Verfahren näher im einzelnen erkennen. The drawing illustrates a circuit arrangement suitable for carrying out the method according to the invention, for example in one embodiment and also reveals the process in more detail.

Fig. ι gibt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäß ausgeführte Begrenzungsschaltanordnung für eine Phasenmodulation wieder;Fig. Ι gives a schematic representation according to the invention executed limiting switching arrangement for a phase modulation again;

Fig. 2 und 3 zeigen Kurven, die über einer gemeinsamen Frequenzskala bestimmte Betriebseigenschaften der Schaltanordnung nach Fig. 1 veranschaulichen;Figures 2 and 3 show curves showing certain operating characteristics over a common frequency scale illustrate the switching arrangement of Figure 1;

Fig. 4 läßt die Wellenformen der an verschiedenen Teilen der Schaltanordnung nach Fig. 1 auftretenden Spannung unter Zugrundelegung einer gemeinsamen Zeitskala erkennen;FIG. 4 shows the waveforms of those appearing on various parts of the circuit arrangement of FIG Recognize tension based on a common time scale;

Fig. 5 bringt mehrere Kurven, welche die Frequenzauslenkung einer Trägerschwingung bei Anwendung eines nach der Erfindung ausgebildeten Begrenzers ersichtlich machen;FIG. 5 shows several curves which show the frequency excursion of a carrier oscillation when used make visible a limiter designed according to the invention;

Fig. 6 stellt eine Reihe von Kurven dar, welche die Betriebseigenschaften einer der bisher meist benutzten Begrenzungsschaltung veranschaulichen.Fig. 6 is a series of curves showing the operating characteristics of one of the most widely used heretofore Illustrate limiting circuit.

Bei der Schaltanordnung nach Fig. 1 wird eine Spannung von einer nicht wiedergegebenen Quelle modulierender Zeichen oder Ströme an die Klemme 1 der Eingangsseite herangeführt, die über einen Kondensator 2 mit der Steuerelektrode 3 einer außerdem eine Kathode 5 und eine Anode 6 aufweisenden Elektronenentladungsröhre 4 verbunden ist. Die von der Kapazität 2 nach dem Gitter 3 führende Leitung istIn the circuit arrangement of Fig. 1, a voltage is supplied from a source not shown modulating characters or currents to terminal 1 of the input side, which are fed via a capacitor 2 with the control electrode 3 of an electron discharge tube which also has a cathode 5 and an anode 6 4 is connected. The line leading from the capacitance 2 to the grid 3 is

über einen Widerstand 7 geerdet, der zusammen mit dem Kondensator 2 für die höheren Frequenzen einen sie gewissermaßen im vorhinein hervorhebenden und betonenden Stromkreis (Preemphasiskreis) bildet. Die Kapazität des Kondensators 2 wird so bemessen, daß seine Reaktanz über einen vorbestimmten Frequenzbereich beträchtlich größer als der Widerstand 7 ist. Infolgedessen nimmt die an den Klemmen des Widerstandes 7 auftretende Spannung linear mit der Frequenz des modulierenden Zeichens zu, wie die Kurve 30 in Fig. 2 andeutet. Die Schaltungsteile 2 und 7 bilden auf diese Weise einen differenzierenden Stromkreis und bewirken im voraus eine Hervorhebung der höheren Frequenzen in dem Zeichen oder Modulationsstrom, bevor dessen Heranführung an das Gitter 3 der Röhre 4 erfolgt.grounded via a resistor 7, which together with the capacitor 2 for the higher frequencies it forms, as it were, in the circuit (pre-emphasis circle) that emphasizes and emphasizes in advance. the The capacitance of the capacitor 2 is dimensioned so that its reactance over a predetermined frequency range is considerably larger than the resistor 7. As a result, it decreases at the terminals of the resistor 7 voltage occurring linearly with the frequency of the modulating character, like curve 30 in Fig. 2 indicates. The circuit parts 2 and 7 thus form a differentiating circuit and cause the higher frequencies in the symbol or modulation stream to be emphasized in advance, before it is brought up to the grid 3 of the tube 4.

Die Kathode 5 der Elektronenröhre 4 ist über einen Widerstand 8 geerdet, und die Anode 6 wird mit dem erforderlichen Betriebspotential von dem Pluspol einer Spannungsquelle Ii aus über einen Widerstand 9 versehen. Die Röhre 4 wirkt als ein linearer Verstärker, und die von ihr abnehmbare verstärkte Spannung hat eine Amplitude, die der Amplitude des dem Steuergitter 3 zugeleiteten Zeichens proportional ist.The cathode 5 of the electron tube 4 is grounded via a resistor 8, and the anode 6 is provided with the required operating potential from the positive pole of a voltage source Ii via a resistor 9. The tube 4 acts as a linear amplifier and the amplified voltage which can be taken off from it has an amplitude which is proportional to the amplitude of the character supplied to the control grid 3.

Die verstärkte Zeichenspannung an der Anode 6 wird ülx?r eine Kapazität 10 der Steuerelektrode 11 einer Elektronenröhre 12 zugeführt, die eine Kathode 13 und eine Anode 14 enthält. Die Steuerelektrode 11 liegt über einen Widerstand 15 an Erde, während die Kathode 13 über einen Widerstand 16 geerdet und die Anode 14 über einen Widerstand 17 an dem Pluspol einer Spannungsquelle R' angeschlossen ist. Die mit der Kathode bzw. der Anode verbundenen Widerstände 16 und 17 sind so gewählt, daß sie die Amplitude der Ausgangsspannung begrenzen, wenn die Amplitude der Spannung an der Eingangselektrode 11 der Röhre 12 eine vorbestimmte Höhe überschreitet. Die Begrenzung der Amplitude des Ausgangszeichens bei den positiven Halbwellen der Eingangsspannung am Gitter 11 tritt durch Stromleitung nach dem Gitter 11 auf, wenn sein Potential genügend positiv wird, während bei den negativen Halbwellen die Begrenzung der Amplitude der Ausgangsspannung durch Anodenstromunterbrechung erfolgt, die stattfindet, wenn das Potential des Gitters hinreichend negativ wird.The amplified character voltage at the anode 6 is fed via a capacitance 10 to the control electrode 11 of an electron tube 12 which contains a cathode 13 and an anode 14. The control electrode 11 is connected to earth via a resistor 15, while the cathode 13 is earthed via a resistor 16 and the anode 14 is connected to the positive pole of a voltage source R ' via a resistor 17. The resistors 16 and 17 connected to the cathode and the anode are selected so that they limit the amplitude of the output voltage when the amplitude of the voltage at the input electrode 11 of the tube 12 exceeds a predetermined level. The limitation of the amplitude of the output character in the positive half-waves of the input voltage at the grid 11 occurs by current conduction to the grid 11 when its potential becomes sufficiently positive, while with the negative half-waves the limitation of the amplitude of the output voltage is effected by an anode current interruption, which occurs when the potential of the grid becomes sufficiently negative.

Die Spannung an der Anode 14 der Röhre 12 wird einem aus einem Widerstand 18 und einer Kapazität 19 bestehenden Ausgangskreis zugeführt. Der Widerstand 18 wird so bemessen, daß er über das vorbestimmte Frequenzband hin im wesentlichen größer als die Reaktanz des Kondensators 19 ist. Als Folge davon ist die am Kondensator 19 auftretende Spannung umgekehrt proportional zur Frequenz des von der Anode 14 der Röhre 12 aus zugeleiteten Zeichens.The voltage at the anode 14 of the tube 12 is one of a resistor 18 and a capacitance 19 existing output circuit supplied. The resistor 18 is dimensioned so that it over the predetermined Frequency band is essentially greater than the reactance of the capacitor 19. As a result of this, the voltage occurring across the capacitor 19 is inversely proportional to the frequency of the the anode 14 of the tube 12 from supplied characters.

Mit anderen Worten heißt dies, daß der Widerstand 18 und der Kondensator 19 als ein integrierender Stromkreis (Deemphasiskreis) wirken, so daß eine Ausgangsspannung mit einer der Eingangsfrequenz umgekehrt proportionalen Amplitude entsteht, die in Fig. 2 durch die Kurve 31 wiedergegeben ist. Von der den Widerstand 18 und den Kondensator 19 verbindenden Leitung aus wird die Ausgangsspannung über einen Kondensator 20 der Ausgangskiemine 21 zugeleitet.In other words, this means that the resistor 18 and the capacitor 19 act as an integrating circuit (de-emphasis circuit) so that an output voltage with an amplitude inversely proportional to the input frequency, which in FIG curve 31 is shown. From the line connecting resistor 18 and capacitor 19 The output voltage is fed to the output mine 21 via a capacitor 20.

Beim Betriebe der Schaltanordnung nach Fig. 1 verändert sich, wie erwähnt, die Ausgangsspannung des Eingangsstromkreises 2, 7 mit der Frequenz entsprechend der Kurve 30 in Fig. 2 und in ähnlicher Weise die Ausgangsspannung mit Bezug auf ihre Eingangsspannung nach der Kurve 31 von Fig. 2. Betrachtet man nun die Ausgangsspannung des Ausgangsstromkreises 18, 19 mit Bezug auf die Eingangsspannung des Eingangsstromkreises 2, 7, so ergibt sich, daß der resultierende Ausgangswert in Übereinstimmung mit der Kurve 32 von Fig. 2 verläuft, welche die Resultierende der Kurven 30 und 31 ist. Die Kurve 32 fällt, wie Fig. 2 zeigt, mit der Kurve 30 für den Frequenzbereich f bis 2 f und mit der Kurve 31 für den Frequenzbereich 16 f bis 32/" zusammen.When the switching arrangement according to FIG. 1 is operated, the output voltage of the input circuit 2, 7 changes with the frequency according to curve 30 in FIG. 2 and, in a similar manner, the output voltage with reference to its input voltage according to curve 31 of FIG. 2. If one now considers the output voltage of the output circuit 18, 19 with reference to the input voltage of the input circuit 2, 7, it follows that the resulting output value is in accordance with the curve 32 of FIG. 2, which is the resultant of the curves 30 and 31 is. As shown in FIG. 2, curve 32 coincides with curve 30 for the frequency range f to 2 f and with curve 31 for frequency range 16 f to 32 / ″.

Im Zwischenbereich von der Frequenz 2 f bis zur Frequenz 16 f ist die Kurve 32 im wesentlichen flach, und die Amplitude der Ausgangsspannung an der Klemme 21 steht in einem praktisch konstanten Verhältnis zu der Amplitude der Eingangsspannung an der Klemme 1. In Fig. 3 ist diese Beziehung weiter durch die Kurve 33 dargestellt, welche erkennen läßt, daß der durch den Verstärker 12 erreichte Verstärkungsgrad, der in Fig. 2 und 3 in db als Ordinate aufgetragen ist, für alle den Grenzwert nicht überschreitende Eingangsamplituden im wesentlichen konstant ist.In the intermediate range from frequency 2 f to frequency 16 f , curve 32 is essentially flat, and the amplitude of the output voltage at terminal 21 is in a practically constant relationship to the amplitude of the input voltage at terminal 1. In FIG this relationship is further illustrated by curve 33, which shows that the gain achieved by amplifier 12, plotted in db as the ordinate in FIGS. 2 and 3, is essentially constant for all input amplitudes which do not exceed the limit value.

Die Begrenzungswirkung der Röhre 12 tritt ein, wenn die Eingangsspannung an ihrem Gitter 11 einen vorbestimmten Wert übersteigt. Die Eingangsspannung am Gitter 11 ist jedoch proportional dem Produkt aus der Amplitude und der Frequenz des an der Klemme 1 eingehenden Zeichens oder Modulationsstromes. Infolgedessen findet eine Begrenzung statt, wenn dieses Produkt den vorbestimmten, durch die Widerstände 16 und 17 an der Kathode 13 bzw. der Anode 14 festgelegten Wert überschreitet. Die Ausgangsspannung an der Anode 14 der Röhre 12 wird dann durch den Ausgangsstromkreis 18, 19 integriert, der im entgegengesetzten Sinn wie der Stromkreis 2, 7 wirkt, so daß die endgültige Ausgangsspannung an der Klemme 21 umgekehrt proportional zu der Frequenz des modulierenden Zeichens ist. Auf diese Weise wird das Zeichen an der Anode 14 der Röhre 12 mit Bezug auf die Eingangsspannung am Gitter 11 dieser Röhre auf einen konstanten Wert begrenzt, der von der Frequenz unanhängig ist. Indessen nimmt gegenüber der Eingangsspannung an der Klemme 1 der Grenzwert mit wachsender Frequenz zu und ist konstant nur mit Bezug auf das Produkt von Amplitude und Frequenz. Die Ausgangsspannung an der Klemme 21 kann dann niemals einen bestimmten Höchstwert überschreiten, wie dies die Kurve 34 in Fig. 3 veranschaulicht. Wenn nun diese Ausgangsspannung zur Modulierung einer Phasenmodulationsschaltung benutzt wird, ist die äquivalente Frequenzabweichung, die proportional dem Produkt aus der Amplitude und iao der Frequenz beim modulierenden Zeichen ist, begrenzt und kann nie über einen vorbestimmten Wert hinausgehen.The limiting effect of the tube 12 occurs when the input voltage at its grid 11 a exceeds a predetermined value. However, the input voltage at grid 11 is proportional to the product from the amplitude and frequency of the character or modulation current arriving at terminal 1. As a result, there is a limitation when this product exceeds the predetermined, through the resistors 16 and 17 at the cathode 13 and the Anode 14 exceeds the specified value. The output voltage at the anode 14 of the tube 12 is then integrated by the output circuit 18, 19, which acts in the opposite sense as the circuit 2, 7, so that the final output voltage at the Terminal 21 is inversely proportional to the frequency of the modulating symbol. That way will the mark on the anode 14 of the tube 12 with reference to the input voltage on the grid 11 of that tube limited to a constant value that is independent of the frequency. Meanwhile, opposite the input voltage at terminal 1 increases with increasing frequency and is constant only with reference to the product of amplitude and frequency. The output voltage at terminal 21 can then never exceed a certain maximum value, as is illustrated by curve 34 in FIG. 3. If now this output voltage is used to modulate a phase modulation circuit is the equivalent frequency deviation, which is proportional to the product of the amplitude and iao the frequency at the modulating character is limited and can never exceed a predetermined value go out.

In Fig. 4 veranschaulicht die Kurve 40 unter der Annahme einer sinusförmigen Eingangswelle konstan- ias ter Amplitude und Frequenz den Wellenverlauf derIn FIG. 4, curve 40 illustrates constants assuming a sinusoidal input wave ter amplitude and frequency the waveform of the

Spannung an der Anode 14 der Röhre 12, wenn die Eingangsspannung unter dem Grenzwert bleibt, und Kurve 41 zeigt die unter dieser Bedingung an der Klemme 21 vorhandene Ausgangsspannung in ihrer S Wellenform. Die Kurve 42 gibt die Wellenform einer den Grenzwert überschreitenden Eingangsspannung an dem Gitter 11 der Röhre 12 wieder. Für diese Grenzwertüberschreitung stellen die gestrichelten Geraden 43 zusammen mit den zwischen ihnen und der Abszisse liegenden Teilen der Kurve 42 die Wellenform der an der Anode 14 der Röhre 12 herrschenden Spannung dar, bei der die positiven und die negativen Spitzen der Wellen der Kurve 42 durch den Gitterstromfluß bzw. die Anodenstromunterbrechung weggeschnitten sind. Die Kurve 44 veranschaulicht den wellenförmigen Verlauf der Ausgangsspannung an der Klemme Zi, die durch eine dem Ausgangsstromkreisi8, 19 aufgedrückte Spannung von der Form der Kurve 43 hervorgerufen wird. Die Kurve 43 ist meist eine nahe-Voltage at the anode 14 of the tube 12 if the input voltage remains below the limit value, and curve 41 shows the output voltage present at the terminal 21 under this condition in its S waveform. The curve 42 shows the waveform of an input voltage which exceeds the limit value at the grid 11 of the tube 12. For this limit value exceedance, the dashed straight lines 43 together with the parts of the curve 42 lying between them and the abscissa represent the waveform of the voltage prevailing at the anode 14 of the tube 12, at which the positive and the negative peaks of the waves of the curve 42 pass through the Grid current flow or the anode current interruption are cut away. The curve 44 illustrates the wave-like profile of the output voltage at the terminal Zi, which is caused by a voltage of the shape of the curve 43 that is impressed on the output circuit i8, 19. Curve 43 is mostly a near

ao zu rechtwinklig zusammengesetzte Kurve, die höhere Frequenzkomponenten enthält, welche eine Verzerrung der ursprünglichen Welle darstellen. In der Kurve 44 ist die rechtwinklig verlaufende Wellenform zu einer Welle von gleichbleibender maximaler Schräge integriert, bei der die hochfrequenten Verzerrungskomponenten sehr stark vermindert sind. Die Schräge ist bei der Kurve 44 durch den Grad der über den Widerstand 18 erfolgenden Aufladung des Kondensators 19 festgelegt und bleibt unabhängig von der Frequenz des modulierenden Zeichens, und so ist die Amplitude des Zeichens durch die Beschränkung ihrer Neigung begrenzt. Dies gewährleistet eine bestimmte Grenze für die äquivalente Frequenzauslenkung, die sich aus der Phasenmodulation einer Trägerwelle mit diesem Zeichen ergibt.ao to right-angled composite curve, which contains higher frequency components, which a distortion represent the original wave. In the curve 44 is the right-angled waveform integrated into a wave of constant maximum slope in which the high-frequency distortion components are very much reduced. The slope is in the curve 44 by the degree of the charging of the resistor 18 taking place Capacitor 19 is fixed and remains independent of the frequency of the modulating symbol, and so is the amplitude of the character is limited by restricting its inclination. This ensures a certain Limit for the equivalent frequency excursion resulting from the phase modulation of a Carrier wave with this symbol results.

Der erfindungsgemäß vorgesehene Begrenzungsstromkreis weist zwei Hauptvorteile gegenüber den bisher verwendeten Begrenzungsschaltungen auf: Einmal wird die maximale Amplitude der begrenzten Ausgangswellen auf die Hälfte verringert, sooft die Eingangsfrequenz verdoppelt wird. Es ist ein Kennzeichen der Phasenmodulation, eine äquivalente Frequenzauslenkung zu ergeben, welche sich bei jeder Verdoppelung der modulierenden Frequenz verdoppelt. Durch die Einführung des Begrenzungsstromkreises nach der Erfindung in den modulierenden Stromkreis wird eine konstante begrenzte Frequenzauslenkung bei jeder beliebigen Modulierungsfrequenz _v gewährleistet. Zum andern werden die Verzerrungskomponenten in der Ausgangsspannung so weit vermindert, daß selbst bei starker Begrenzung oder Beschneidung der Eingangsspannung die gesamte harmonische Verzerrung niedrig genug gehalten wird, die Verständlichkeit und Deutlichkeit des Zeichens zu sichern.The limiting circuit provided according to the invention has two main advantages over the previously used limiting circuits: On the one hand, the maximum amplitude of the limited output waves is reduced by half as often as the input frequency is doubled. It is a characteristic of phase modulation to produce an equivalent frequency excursion which doubles each time the modulating frequency is doubled. By introducing the limiting circuit according to the invention into the modulating circuit, a constant, limited frequency excursion is ensured _{at any modulating frequency v.} On the other hand, the distortion components in the output voltage are reduced to such an extent that, even if the input voltage is severely limited or cut, the total harmonic distortion is kept low enough to ensure the intelligibility and clarity of the character.

Die aus Fig. 5 ersichtlichen Kurven veranschaulichen die Modulationskennlinien, die sich für einen mit Phasenmodulation arbeitenden Sender nach der Erfindung durch Versuche ergeben haben. Die Kurven 50, 51 und 52 lassen die äquivalente Frequenzabweichung bei einer Trägerwelle, wenn die Eingangsspannung eines modulierenden Zeichens verändert wird, für Zeichenmodulierungsfrequenzen von 400, 1000 und 2500 Hz erkennen. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, beginnen alle drei Kurven bei einer Frequenzauslenkung von 8000 Hz flach zu werden und bleiben von dieser Auslenkung an trotz weiterer Zunahme der Zeichenspannung praktisch konstant.The curves evident from FIG. 5 illustrate the modulation characteristics that are suitable for a working with phase modulation transmitter according to the invention have shown through experiments. The curves 50, 51 and 52 leave the equivalent frequency deviation in a carrier wave when the input voltage of a modulating symbol changes will recognize for character modulation frequencies of 400, 1000 and 2500 Hz. As can be seen from Fig. 5, all three curves begin to become and remain flat at a frequency excursion of 8000 Hz from this deflection on, despite a further increase in the character voltage, practically constant.

Zum Vergleich mit diesen Kurven 50, 51, 52 zeigt Fig. 6 ähnliche Betriebskurven für einen mit Phasenmodulation arbeitenden Sender mit einer Begrenzungsschaltung üblicher Ausführung, die nur einen Amplitudenbegrenzer und ein Tiefpaßfilter, aber keinen Eingangsstromkreis 2, 7 und auch keinen Ausgangsstromkreis 18,19 nach Art der Erfindung enthält. Gemäß Fig. 6 ist diese Begrenzungsschaltung so eingestellt, daß die Amplitudenbegrenzung bei einer modulierenden Frequenz von 400 Hz eintritt. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, ist in diesem Fall die maximale Frequenzauslenkung für die einzelnen modulierenden Frequenzen verschieden, und dies bedingt eine unerwünschte Beschränkung des Modulationsbereiches des Senders. Beispielsweise beträgt bei 400 Hz die maximale Frequenzauslenkung der Trägerwelle 8000 Hz, wie Kurve 60 zeigt, und steigt bei einer Modulierungsfrequenz von 1000 Hz gemäß Kurve 61 auf 16000 Hz und bei einer modulierenden Frequenz von 2500 Hz (vgl. Kurve 62) auf weit über 23000 Hz. Die Buckel oder Spitzen der Kurven 60 und 61 und das .Abfallen in der Frequenzauslenkung für höhere Zeichenspannungen sind durch die Wirkung des Tiefpaßfilters bedingt. Dieser Umstand bringt nach mehr Verzerrung in die Ausgangsspannung hinein, während bei einer Begrenzungsschaltung nach der Erfindung die Kurven flach und auf dem gleichen Spannungswert für alle modulierenden Frequenzen bleiben und keine übermäßige Verzerrung eingeführt wird.For comparison with these curves 50, 51, 52, FIG. 6 shows similar operating curves for one with phase modulation working transmitter with a limiting circuit of conventional design that only one Amplitude limiter and a low-pass filter, but no input circuit 2, 7 and no output circuit either 18.19 according to the nature of the invention. According to FIG. 6, this limiting circuit is set so that that the amplitude limitation occurs at a modulating frequency of 400 Hz. How out 6 shows, in this case the maximum frequency excursion for the individual modulating ones Frequencies different, and this causes an undesirable limitation of the modulation range of the Transmitter. For example, at 400 Hz the maximum frequency excursion of the carrier wave is 8000 Hz, as curve 60 shows, and increases at a modulation frequency of 1000 Hz according to curve 61 to 16000 Hz and with a modulating frequency of 2500 Hz (cf. curve 62) to well over 23000 Hz. The humps or peaks of curves 60 and 61 and the drop in frequency excursion for higher symbol voltages are caused by the effect of the low-pass filter. This fact leads to more distortion into the output voltage, while in a limiting circuit according to the invention the curves stay flat and at the same voltage value for all modulating frequencies and not excessive Distortion is introduced.

Die Erfindung kann im einzelnen auch in einer vom Beispiel der Zeichnung abweichenden Weise verwirklicht werden. So kann z. B. die in Fig. 1 vorgesehene Elektronenröhre 12 durch irgendeinen Begrenzungsstromkreis üblicher Ausführung ersetzt und ferner die Verstärkerröhre 4 weggelassen oder dafür ein Verstärker anderer Bauart verwendet werden.The invention can also be used in detail in a manner different from the example in the drawing be realized. So z. B. the provided in Fig. 1 electron tube 12 by some limiting circuit Replaced the usual design and also omitted the amplifier tube 4 or instead a different type of amplifier can be used.

Claims

Patent claims:

1. Method of limiting the amplitude of modulating characters with within a predetermined Components lying in the frequency range, especially for phase modulation or the indirect frequency modulation of a carrier oscillation brought about with the help of a phase modulation, characterized in that the amplitude of these components ^ unachst in diminished in a decreasing manner with an increase in their frequency, then, if necessary, in a frequency-independent manner Gain, limited to a fixed value and then in with an increase in Frequency of the components increasingly decreased again.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the reduction of the amplitudes before the limitation in a linear manner with increasing Frequency decreases.

3. The method according to claim 1 in use

in a phase modulation, characterized in that the components are first an attenuation in amplitude of a fixed amount, e.g. B. of 6 db, on the octave, whereupon the components are at a constant amplitude regardless of their frequencies limited and then subjected to a reduction, which in the same fixed measure, z. B. from 6 db, rises to the octave.

4. Switching arrangement for performing the method according to claim 1 to 3, characterized in that that a circuit (2, 7), which weakens the amplitudes of the components with an increase in their frequency decreasing, with a die Limiting circuit that restricts the amplitude of the components to a specified value (12, 16, 17) is connected to the a circuit (18, 19) is connected, which the amplitudes of the components decreased as their frequency increases (Fig. 1).

5. Switching arrangement according to claim 4, characterized in that an input circuit (2, 7), which for the components in amplitude decreases by about 6 db to the octave Attenuation causes the amplitude of the components to be constant Value-limiting limiting circuit (12, 16, 17), which corresponds to all components exceeding this predetermined amplitude value cuts, is connected and in turn has connection to a further circuit (i8, 19), which at the components causes an amplitude weakening of about 6 db to the Octave increases (Fig. 1).

1 sheet of drawings

1371 8.511371 8.51