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Amplitudenbegrenzer Die Erfindung betrifft einen Amplitudenbegrenzer
zur Beseitigung der störenden Amplitudenmodulation von frequenzmodulierten Trägerwellenzeichen.
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Empfänger für frequenzmodulierte Trägerwellenzeichen werden meistens
mit einem Amplitudenbegrenzer ausgerüstet, der zur Verminderung der Wirkung der
in Gestalt einer.@mplitudenmodulation erscheinenden Störspannungen dient. Die Wirkung
der Mehrzahl der bekannten Amplitudenbegrenzer setzt bei einem vorbestimmten, festen
Amplitudenwert ein, und dieser wird im allgemeinen ziemlich hoch angesetzt, damit
dem Demodulator möglichst starke frequenzmodulierte Zeichen zugeführt werden können.
Dies hat jedoch den Nachteil, daß der Amplitudenbegrenzer beim Empfang schwacher
Zeichen kaum oder überhaupt nicht wirkt, da hierbei solche Störspannungen, deren
Amplitude den obenerwähnten Grenzwert nicht erreicht, eine erhebliche Störung des
Empfanges verursachen können.
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Es ist bereits ein Amplitudenbegrenzer vorgeschlagen worden, dessen
Wirkung zwar ebenfalls erst beim Erreichen eines vorbestimmten, festen AmplitudenNvertes
einsetzt, bei dem jedoch dieser feste Amplitudenwert beim Empfang schwacher Zeichen
selbsttätig auf einen niedrigeren, ebenfalls festen Amplitudenwert herabgesetzt
wird. Auch diese sprunghafte Änderung des Grenzwertes der Amplitudenbegrenzung ist
jedoch nicht voll zufriedenstellend, vielmehr wäre es erwünscht, daß der Grenzwert
der Amplitudenbegrenzung sich nach der jeweiligen Durchschnittsamplitude der empfangenen
Zeichen richtet. Der erfindungsgemäße
Amplitudenbegrenzer enthält
einen auf die Mitte des Z-,vischenfrequenzbereiches abgestimmten Parallelresonanzkreis,dessen
Dämpfung einige Prozente der kritischen Dämpfung beträgt, einen zum genannten Parallelresonanzkreis
parallel geschalteten, aus einem Gleichrichter und einem damit in Reihe geschalteten
Kondensator bestehenden Nebenschlußkreis, dessen Widerstand in der Durchlaßrichtung
des Gleichrichters bei der obenerwä'hnten Frequenz kleiner als der Widerstand des
genannten Resonanzkreises ist, sowie einen zu einem der Elemente des Nebenschlußkreises
parallel geschalteten Widerstand, dessen Größe diejenige des genannten Widerstandes
des Nebenschlußkreises in einem zur Herbeifiihrung einer Spitzengleichrichtung ausreichenden
Maße übersteigt, jedoch um so viel kleiner als der Widerstand des Resonanzkreises
ist, daß die durch ihn bewirkte Belastung des Gleichrieliters eine ebenfalls nur
einige Prozente der kritischen Dämpfung des Resonanzkreises ausmachende Erhöhung
der Dämpfung dieses Kreises herbeiführt, wobei die Zeitkonstante des aus dem genannten
Kondensator und dem genannten Widerstand bestehenden Kreises größer als die größte
Perioden-(lauer der durch den Begrenzer zu beseitigenden Amplitudenmodulation ist.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Fig. i
ist die Schaltskizze eines eine beispielsweise Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Amplitudenbegrenzers enthaltenden Empfängers zum Empfang frequenzmodulierter Trägerwellenzeichen,
und Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Amplitudenbegrenzers.
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Der Empfänger gemäß Fig. i enthält eine an die Antennenanordnung 11,
12 angeschlossene Mischstufe io, einen Zwischenfrequenzverstärker 13, einen Amplitudenbegrenzer
14, einen Frequenzdemodulator 15 mit einem Gleichrichter 16, einen Niederfrequenzverstärker
17 und einen Lautsprecher 18. Eine sich im Amplitudenbegrenzer 14 ergebende Regelspannung
wird zwecks Herbeiführung einer selbsttätigen Empfindlichkeitsregelung Tiber die
Leitung 52 einer oder mehreren Röhren der Mischstufe io und des Zwischenfrequenzverstärkers
13 zugeführt. Die genannten Vorrichtungen sind, mit Ausnahme des Amplitudenbegrenzers
14, üblicher Art und bedürfen daher keiner näheren Erläuterung.
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Der Amplitudenbegrenzer 14 enthält zwei gleiche Begrenzerstufen 20
und 20'. Die Stufe 2o besteht aus einem auf die Mittelfrequenz des Frequenzbandes
der zwischenfrequenten Schwingungen abgestimmten, aus der Sekundärspule 22 des den
Aniplitudenbegrenzer mit dem Zwischenfrequenzverstärker 13 verbindenden Transformators
23 und dem Kondensator 24 zusammengesetzten Parallelresonanzkreis 21. Die Bestandteile
dieses Kreises sind so ausgebildet, daß sie geringe Verluste verursachen, so daß
also die Dämpfung des Kreises nur einige Prozente der kritischen Dämpfung beträgt,
da der das Verhältnis zwischen dem Blindwiderstand und dein Wirkwiderstand ausdrückende
Gütefaktor Q des Kreises beispielsweise den Wert ioo haben kann.
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In Nebenschluß zum I'arallelresonanzkreis 21 liegt ein mit einem Kondensator
27 in Reihe geschalteter Gleichrichter 2.5. Dieser kann aus einer gewöhnlichen
Diode bestehen, deren in der Durchlaßrichtung gemessener Durchgangswiderstand weniger
als iooo Ohm beträgt. An Stelle der Diode kann man auch einen einen ebenso geringen
Widerstand aufweisenden Kristallgleichrichter verNvenden, z. B. einen Gleichrichter,
dessen eine Elektrode aus Germaniumkristall besteht. Der bei der obengenannten Mittelfrequenz
des Frequenzbandes der zwischenfrequenten Schwingungen in der Durchlaßrichtung des
Gleichrichters gemessene Widerstand des Nebenschlußkreises ist nur ein Bruchteil
des Widerstandes des Parallelresonatizkreises 21.
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Zum Kondensator 27 ist ein Widerstand 28 parallel geschaltet, dessen
Größe diejenige des genannten Widerstandes des Nebenschlußkreises in einem zur Herbeiführung
einer Spitzengleichrichtung des zwischenfrequenten Zeichens ausreichenden Maße übersteigt,
jedoch um so viel kleiner als der Widerstand des Resonanzkreises 21 ist, daß die
durch den Widerstand 28 bewirkte Belastung des Gleichrichters 25 eine ebenfalls
nur einige Prozente der kritischen Dämpfung des Resonanzkreises ausmachende Erhöhung
der Dämpfung dieses Kreises herbeiführt. Anstatt den Widerstand 28 zum Kondensator
27 parallel zu schalten, kann man ihn auch zum Gleichrichter 25 parallel schalten,
da er über die Spule 22 des Parallelresonatizkreises auch hierbei zum Kondensator
27 parallel geschaltet bleibt. Der Kondensator 27 ist so bemessen, daß die Zeitkonstante
des aus ihm und dem Widerstand 28 gebildeten Kreises größer als die größte Periodendauer
der durch den Begrenzer zu beseitigenden Amplitudenmodulation ist. Die am Kondensator
27 infolge der Gleichrichtung erzeugte Vorspannttng ändert sich mit der Durchschnittsamplitude
der Zwischenfrequenzzeichen und ruft daher eine ebensolche Änderung des Grenzwertes
der Amplitudenbegrenzung hervor, bleibt aber hinsichtlich der zu beseitigenden Amplitudenmodulation
hinreichend konstant, um eine Begrenzung der Amplitude des zwischenfrequenten Zeichens
auf diesen Grenzwert herbeizuführen und dadurch die Amplitudenmodulation zu beseitigen.
Die an dem Kondensator 27 erzeugte Vorspannung dient auch als Regelspannung für
die selbsttätige Empfindlichkeitsregelung des Empfängers.
| -Mit dem Parallelresonatizkreis 21 ist über einen |
| Kondensator 34 das über den Widerstand 30 ge- |
| erdete Steuergitter 32 einer X'erstiirl<errölire 33 ver- |
| bunden, an deren Ausgangskreis die Stufe 20' des |
| Amplitudenbegrenzers angeschlossen ist. Diese ist |
| ebenso ausgebildet wie die Stufe 20, mit dem Unter- |
| schied, daß die Spule des Parallelresonanzkreises |
| 21' die Primärspule 35 eines Transformators 36 ist, |
| der mittels der Kondensatoren 39, 4o auf zu beiden |
| Seiten der :Mittelfrequenz des Frequenzbandes der |
| zwischenfrequenten Schwingungen gelegene Fre- |
| quenzen abgestimmte zwei Selcund:irshtllen 37 und |
38 hat. Die die Uinformerstufe des Frequenzdemodulators bildenden
Resonanzkreise 37, 39 und 38, 40 sind an je einen Gleichrichterkreis der Gleichrichterstufe
16 angeschlossen.
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D 1 ie 1 %l-al)azit-it ( ler Kondensatoren 24 und 2.
tnuß ausreichend groß sein, damit die sich in den Resonanzkreisen 21 und 21@ ergebenden
Zeichenspannungen auch bei der erhöhten Dämpfung dieser Kreise durch den den Gleichrichter
enthaltenden Nebensclilußkreis sinusförtnig bleiben.
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Die Wirkungsweise des Amplitudenbegrenzers ist wie folgt: Infolge
der im Gleichrichter 25 erfolgenden Spitzengleichrichtung der sich im Resonanzkreis
21 ergebenden Zeichenspannung entsteht am Kondensator 27 eine Vorspannung, deren
Größe sich finit der Durchschnittsamplitude des empfangenen Zeichens ändert. Diese
Spitzengleichrichtung ergibt einen durchschnittlichen Leitwert des den Gleichrichter
und den Kondensator umfassenden Nebenschlußkreises, welcher den Resonanzkreis 21
zusätzlich dämpft. Die Größe dieser Dämpfung hängt von der Energiemenge ab, welche
aus den Spitzen der gleichgerichteten Schwingung während jeder Periode dieser Schwingung
abgenommen wird. Dies hängt wiederum von der Energiemenge ab, welche während jeder
Periode infolge der Entladung des Kondensators 27 durch den Widerstand 28 fließt.
Zur Spitzengleichrichtung ist erforderlich, daß der aus dem Gleichrichter 25, dem
Kondensator 27 und dem Kondensator 24 bestehende Serienkreis keinen zur Verminderung
des den Gleichrichter 25 während seiner leitenden Perioden durchfließenden Spitzenstromes
ausreichenden zusätzlichen Widerstand enthält. Da der Resonanzkreis 21 an sich eine
kleine Dämpfung hat und die Kapazität des Kondensators 24 ziemlich groß ist, kann
die Spitzengleichrichtung des empfangenen Zeichens die Dämpfung des Resonanzkreises
auf etwa das Zehnfache ihres ursprünglichen Wertes erhöhen. Diese erhöhte Dämpfung
bleibt immer noch weit unterhalb der kritischen Dämpfung, so daß die sich im Resonanzkreis
21 ergebende Zeichenspannung immer noch angenähert sinusförmig ist, während ihre
Größe entsprechend vermindert wird.
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Bei dem oben angegebenen Wert der Kapazität des Kondensators 27 und
der Größe des Widerstandes 28 wächst und sinkt also die sich im Resonanzkreis 21
ergebende Zeichenspannung langsam mit der Änderung der Durchschnittsstärke des empfangenen
Zeichens. Während langsamer Änderungen der Zeichenstärke hat der Kondensator also
Zeit, sich langsam zu laden oder zu entladen. Dagegen kann die Ladung und Entladung
des Kondensators der Amplitudenmodulation des empfangenen Zeichens nicht folgen,
weil die Zeitkonstante dieser beiden Elemente, wie vorher erwähnt, größer als die
größte Periodendauer der zu beseitigenden Amplitudenmodulation ist. Hinsichtlich
der Amplitudenmodulation wirkt also der Kondensator 27 wie eine feste Vorspannung.
Infolge dieser Verhältnisse ändert die sich am Kondensator 27 ergebende Vorspannung
den Grenzwert des Amplitudenbegrenzers entsprechend der durchschnittlichen Zeichenstärke,
dagegen bleibt diese Vorspannung hinsichtlich der Amplitudenmodulation des empfangenen
Zeichens hinreichend konstant, um eine Begrenzung der Amplitude der zwischenfrequenten
Schwingungen auf diesen veränderlichen Grenzwert herbeizuführen und dadurch die
unerwünschte Amplitudenmodulation der Zeichen zu beseitigen.
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Die in ihrer Amplitude derart begrenzte zwischenfrequente Zeichenspannung
gelangt dann über die Verstärkerröhre 33 in die zweite Begrenzerstufe 20', deren
Wirkung derjenigen der Begrenzerstufe 2o gleicht. Diese zweite Stufe beseitigt die
etwa noch vorhandene restliche Amplitudenmodulation des Zeichens. Infolge der durch
die Röhre 33 vorgenommenen Verstärkung des zwischenfrequenten Zeichens arbeitet
diese Stufe auf einem höheren Amplitudenniveau als die erste Begrenzerstufe, und
sie ist daher noch wirkungsvoller als jene. Natürlich kann diese zweite Stufe gegebenenfalls
weggelassen werden, andererseits können aber auch eine oder mehrere Begrenzerstufen
in jeder Stufe des Zwischenfrequenzverstärkers 13 verwendet werden.
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In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Amplitudenbegrenzers 20"
ist die Diode 25 durch einen Kristallgleichrichter
25" ersetzt und der diesen Gleichrichter sowie den Kondensator 27 und den Widerstand
28 umfassende Kreis ist mittels einer Transformatorspule 42 an einen aus einer abstimmbaren
Transformatorspule 43 und einem Kondensator 44 bestehenden Parallelresonanzkreis
angekoppelt. Der Kondensator ist gestrichelt gezeichnet, da er ganz oder zum Teil
von der Eigenkapazität des Ausgangskreises der Verstärkerröhre 33 gebildet sein
kann.
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Die Transformatorspule 43 bildet einen Teil eines zum Frequenzdemodulator
15" gehörigen Transformators, dessen einen Teil eines Parallelresonanzkreises 45
bildende Spule 46 mittels des beweglichen Abstimmkernes 47 mit der Transformatorspule
48 gekoppelt ist. Diese Spule bildet zusammen mit dem an ihre Anzapfung 49 angeschlossenen
Parallelresonanzkreis 5o, dessen abstimmbare Spule 5 1 außerdem induktiv mit der
Spule 46 gekoppelt ist, die Umformerstufe des Frequenzdemodulators. Mittels des
Abstimmkernes 47 kann der Resonanzkreis 45 durch Änderung der Induktivität der Spule
46 abgestimmt werden, ohne daß diese Abstimmung eine schädliche Änderung der Kopplung
zwischen den Spulen 46 und 48 zur Folge hätte.
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Die Amplitudenbegrenzerstufe 2ö' wirkt ebenso wie die Begrenzerstufe
20 in Fig. i, d. 1i. sie ruft eine der Änderung der Durchschnittsstärke der empfangenen
Zeichen entsprechende Änderung des Grenzwertes der Amplitudenbegrenzung im Resonanzkreis
43, 44 hervor. Infolge der Amplitudenbegrenzung ergibt sich im Parallelresonanzkreis
43, 44 eine annähernd konstante "Leichenspannung, welche dein Parallelresonanzkreis
45 zugeführt wird. Die genannten Resonanzkreise und der Resonanzkreis 5o sind auf
die ?Mittelfrequenz des Zwischenfrequenzzeichens abgestimmt, so daß den beiden Gleichrichterkreisen
der Gleichrichterstufe 16 Zeichen zugeführt werden, deren Amplitude sich
in
Abhängigkeit von der Frequenzabweichung des empfangenen Zeichens von seiner Mittelfrequenz
im entgegengesetzten Sinne ändert. Die Gleichrichterstufe liefert dann die Modulationskomponenten
der Zeichen an den Niederfrequenzverstärker 17.
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Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Amplitudenbegrenzers
besteht darin, daß er auch beim Empfang schwacher Zeichen eine zufriedenstellende
Amplitudenbegrenzung bewirkt, ohne die starken Zeichen zu unterdrücken. Ein weiterer
Vor= teil des erfindungsgemäßen Begrenzers liegt in seiner Einfachheit und Billigkeit,
sowie darin, daß er die Abstimmung des Empfängers wesentlich erleichtert, da infolge
seiner Wirkung die hörbare .Ausgangsleistung des Empfängers bei der richtigen Abstimmung
am größten ist und bei Änderung der Abstimmung nach beiden Seiten abnimmt. '