DE853013C

DE853013C - Ultra short wave receiver for low-noise reception of time-modulated pulses

Info

Publication number: DE853013C
Application number: DEP28954A
Authority: DE
Inventors: Hans Jakob Von Dr Phys Baeyer
Original assignee: Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Current assignee: Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Priority date: 1947-02-17
Filing date: 1949-01-01
Publication date: 1952-10-20

Description

Ultrakurzwellenempfänger für den rauscharmen Empfang zeitmodulierter Impulse Nachrichtenübertragungen mit zeitmodulierten Impulsen, und zwar phasen- oder breitemodulierten Impulsen, können bekanntlich weitgehend dem EinfluB von Rauschspannungen dadurch entzogen werden, daß die gleichgerichteten Impulse einerseits eine Spannungswelle überschreiten müssen und andererseits nach oben begrenzt werden, worauf sie zu der die Phasen- oder Breitenmodulation in Niederfrequenz umsetzenden Stufe gelangen. Fig. r zeigt den von der Zeit t abhängigen Spannungsverlauf zweier Impulse in ungestörter Form (gestrichelte Kurve) sowie die durch. Rauschspannungen verzerrten Impulse (ausgezogene Kurve). Die unterhalb der Spannungsschwelle a liegenden Rauschspannungen werden völlig unterdrückt, wodurch cüe Übertragung während der Impulspausen von jeglichen Störungen, deren Ursprung vor der Spannungs@%-elle liegt, frei wird. Während der Impulsdauer werden die über der Impulsbegrenzung b liegenden Rauschspannungen ebenfalls unterdrückt, und vor der Spannungsschwelle entstehende Störungen können nur noch durch Fälschungen des Zeitpunktes der Schwellenüberschreitung Übertragungsverzerrungen erzeugen. In Fig. r entsprechen t1 und t2 den Zeitpunkten der Schwellenüberschreitung durch die - gestörten Impulse; t,' und t2 entsprechen den Zeitpunkten der Schwellenüberschreitung 'durch die ungestörten Impulse. Rauschen während der Impulsdauer wird somit, abgesehen von Störungen, die hinter der Spannungsschwelle entstehen, nur noch durch die Zeitdifferenz tl'-ti bzw. t2, -t2 allein bedingt, wobei diese Zeitdifferenz bei Wahl der Schwellenlage in etwa halber Impulshöhe zufolge der großen Impulsflankensteilheit minimal wird. Liegt die Schwelle a in ungefähr halber Impulshöhe, so dürfen die Rauschspannungen, die, bezogen auf den ungestörten Impulsverlauf, positiv oder negativ sein können, nahezu bis zur Hälfte der Impulshöhe anwachsen, ohne daß dabei von unten oder von oben die Schwelle a bzw. die Begrenzung b überschritten wird.Ultra-short wave receiver for low-noise reception of time-modulated Impulse Message transmissions with time-modulated impulses, namely phase or broadly modulated pulses, as is well known, can be largely influenced by noise voltages are withdrawn in that the rectified pulses on the one hand a voltage wave must exceed and on the other hand be limited upwards, whereupon they to the the phase or width modulation in the low-frequency converting stage. Fig. R shows the time t-dependent voltage curve of two pulses in undisturbed Shape (dashed curve) as well as the through. Noise voltages distorted pulses (solid Curve). The noise voltages lying below the voltage threshold a are completely suppressed, thus cüe transmission during the pulse pauses of any Faults, the origin of which lies before the voltage @% - elle, become free. During the The noise voltages above the pulse limit b are also pulse duration suppressed, and disturbances occurring before the voltage threshold can only transmission distortions through falsification of the point in time at which the threshold is exceeded produce. In FIG. R, t1 and t2 correspond to the times at which the threshold is exceeded by the - disturbed impulses; t, 'and t2 correspond to the times exceeding the threshold 'due to the undisturbed impulses. Noise during the Pulse duration is thus, apart from disturbances, behind the voltage threshold arise, only due to the time difference tl'-ti or t2, -t2, this time difference resulting from the selection of the threshold position at approximately half the pulse height the large pulse edge steepness is minimal. Is the threshold a approximately half the pulse height, the noise voltages, based on the undisturbed Pulse progression, positive or negative, can be almost up to half the pulse height grow without the threshold a or the limitation from below or from above b is exceeded.

Gemäß bekannten Vorschlägen erfahren die Impulse hinter dem hochfrequenten Teil des Empfängers vorerst eine Gleichrichtung, worauf die entstehenden Gleichstromimpulse nach Verstärkung eine Spannungsschwelle überschreiten müssen und der verbleibende Teil nach oben begrenzt wird.According to known proposals, the impulses experience behind the high frequency Part of the receiver is initially rectified, whereupon the resulting direct current pulses must exceed a voltage threshold after amplification and the remaining one Part is limited at the top.

Die zeitmodulierten Impulse bedingen aber ein sehr breites Frequenzband und somit äußerst kurzwellige Trägerfrequenzen, was einerseits die Verstärkung stark erschwert und andererseits den Wirkungsgrad des Gleichrichters bedeutend reduziert. Der im hochfrequenten Teil des Empfängers gewonnene Verstärkungsgrad wird im Gleichrichter weitgehend aufgehoben, so daß vor Überschreitung der Spannungsschwelle eine neuerliche Verstärkung der gleichgerichteten Impulse erforderlich wird, wobei der Gleichstromimpulsverstärker zufolge des großen Frequenzinhaltes der Impulse bei Mehrkanalübertragungen leicht Übersprecherscheinungen verursacht.The time-modulated pulses, however, require a very broad frequency band and thus extremely short-wave carrier frequencies, which on the one hand greatly increases the amplification difficult and on the other hand significantly reduced the efficiency of the rectifier. The gain obtained in the high-frequency part of the receiver is used in the rectifier largely canceled, so that a new one before the voltage threshold is exceeded Amplification of the rectified pulses is required, using the DC pulse amplifier easy due to the large frequency content of the pulses in multi-channel transmissions Causes crosstalk phenomena.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ultrakurzwellenempfänger für den rauscharmen Empfang zeitmodulierter Impulse, in welchem die Impulse einerseits durch eine Spannungsschwelle und andererseits durch einen Spannungsbegrenzer beschnitten werden, wobei erfindungsgemäß die im hochfrequenten Teil des Empfängers verstärkten Impulse unmittelbar vom Ausgang dieses Teils über einen vorgespannten Gleichrichterkreis an den Eingang des Begrenzers gelangen.The present invention relates to an ultra-short wave receiver for the low-noise reception of time-modulated pulses, in which the pulses on the one hand cut by a voltage threshold and on the other hand by a voltage limiter are, according to the invention, the amplified in the high-frequency part of the receiver Pulses directly from the output of this part via a biased rectifier circuit get to the entrance of the limiter.

Dadurch, daß erfindungsgemäß die im hochfrequenten Teil des Empfängers verstärkten Impulse unmittelbar einem vorgespannten Gleichrichterkreis zugeführt werden, lassen sich die durch den schlechten Wirkungsgrad des Gleichrichters bedingten obenerwähnten Nachteile vermeiden.Because, according to the invention, the high-frequency part of the receiver amplified pulses are fed directly to a biased rectifier circuit can be caused by the poor efficiency of the rectifier Avoid the disadvantages mentioned above.

Der in Fig.2 beispielsweise als Hüllkurve der Zwischenfrequenzschwingung gestrichelt dargestellte zeitliche Verlauf der Zwischenfrequenzimpulsspannung h erfährt oberhalb der Spannungsschwelle a durch die Verluste im.Gleichrichter eine Abflachung, so daß die gleichgerichtete Impulsspannung ungefähr den durch die ausgezogene Kurve angedeuteten Verlauf zeigt, bedingt d_i-ch die Tatsache, daß erst oberhalb der Schwelle a ein Strom durch den vorgespannten Gleichrichter fließt. Diese Abflachung ist aber nun ohne Bedeutung, da die Schwelle a bereits überschritten ist und die verbleibende Impulshöhe ausreicht, um die von der Schwelle a nur wenig entfernte Grenze b sicher zu erreichen. Die zeitliche Breite der schraffierten Impulsreste ist dabei proportional zur Modulationsspannung der zu übertragenden Nachricht. Im erfindungsgemäßen Empfänger, gleichgültig, ob es sich um einen Überlagerungsempfänger oder einen Geradeausempfänger handelt, kann somit auf den bisher nötigen Gleichstrpmimpulsverstärker verzichtet werden, und der Wirkungsgrad des Gleichrichters ist von untergeordneter Bedeutung. Die Verstärkung der Impulse kann nun nach Belieben im hochfrequenten Teil des Empfängers, im Spezialfall des Überlagerungsempfängers in der Hochfrequenzstufe, in der Zwischenfrequenzstufe oder nacheinander in diesen beiden Stufen erfolgen.The one in FIG. 2, for example, as the envelope curve of the intermediate frequency oscillation Time course of the intermediate frequency pulse voltage h shown in dashed lines experiences above the voltage threshold a due to the losses in the rectifier a Flattening so that the rectified pulse voltage is roughly that drawn by the Curve shows the course indicated, d_i-ch causes the fact that only above the threshold a a current flows through the biased rectifier. This flattening is now irrelevant, since the threshold a has already been exceeded and the remaining pulse height is sufficient to the only slightly removed from the threshold a To reach limit b safely. The temporal width of the hatched pulse remainders is proportional to the modulation voltage of the message to be transmitted. in the receiver according to the invention, regardless of whether it is a heterodyne receiver or a straight-ahead receiver, you can use the DC pulse amplifier that was previously required can be dispensed with, and the efficiency of the rectifier is of subordinate Meaning. The amplification of the impulses can now be done at will in the high frequency Part of the receiver, in the special case of the heterodyne receiver in the high-frequency stage, take place in the intermediate frequency stage or in succession in these two stages.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht zudem, durch äußerst einfache Mittel die Vorspannung des Gleichrichterkreises automatisch einem Bruchteil, z. B. der Hälfte, der Impulsspitzenspannung anzupassen. Die Vorspannung kann auch gleichzeitig zur Regelung des Verstärkungsgrades des vor dem Gleichrichterkreis liegenden Impulsverstärkers dienen.The arrangement according to the invention also enables extremely simple Means the bias of the rectifier circuit automatically to a fraction, e.g. B. half to adjust the pulse peak voltage. The preload can also be carried out at the same time to regulate the gain of the pulse amplifier upstream of the rectifier circuit to serve.

Die Erfindung sei nun an Hand von Ausführungsbeispielen und mit Hilfe der Fig. 3 und q. erläutert.The invention is now based on exemplary embodiments and with the aid of Figs. 3 and q. explained.

In Fig. 3 entspricht die Röhre 21 beispielsweise der letzten Stufe des Zwischenfrequenzverstärkers, an deren Ausgang der Gleichrichterkreis G (innerhalb der gestrichelten Umrandung) gekoppelt ist, wobei durch die Kapazität 22 die Anodengleichspannung vom Gleichrichterkreis und den folgenden Schaltelementen ferngehalten wird. Der Gleichrichterkreis G setzt .sich z. B. aus dem durch den Widerstand 23 gedämpften Schwingkreis 24 und dem Gleichrichter 25 zusammen. Als Gleichrichter 25 kann beispielsweise eine Diode oder ein Kristallgleichrichter verwendet werden. Der eine Ausgang Al des GleichrichterkreisesG liegt an Erde, und der andere Ausgang A2 ist übenden Widerstand 26 und die zum Widerstand 27 parallel geschaltete Kapazität 28 ebenfalls an Erde gelegt.In Fig. 3, the tube 21 corresponds, for example, to the last stage of the intermediate frequency amplifier, to the output of which the rectifier circuit G is coupled (within the dashed border), the anode DC voltage being kept away from the rectifier circuit and the following switching elements by the capacitance 22. The rectifier circuit G sets .sich z. B. from the resonant circuit 24 damped by the resistor 23 and the rectifier 25 together. A diode or a crystal rectifier, for example, can be used as the rectifier 25. One output A1 of the rectifier circuit G is connected to earth, and the other output A2 is connected to the resistor 26 and the capacitor 28 connected in parallel with the resistor 27 is also connected to earth.

Der Gleichrichterkreis wird durch den sich bei Eintreffen der Impulse aufladenden Kondensator 28 vorgespannt. Der Kondensator 28 und der Widerstand 27 sind dabei so gewählt, daß die Zeitkonstante dieses Schaltgliedes eine gegenüber der Periodendauer der tiefsten in der Impulsreihe vorkommenden Impulsfrequenz große Zeitkonstante besitzt.The rectifier circuit is activated when the impulses arrive charging capacitor 28 biased. The capacitor 28 and the resistor 27 are chosen so that the time constant of this switching element is opposite the period of the lowest pulse frequency occurring in the pulse series Owns time constant.

Durch Veränderung des Widerstandes 27 wird es möglich, den Gleichrichterkreis G entsprechend der Schwelle a in Fig. i oder 2 bei konstantem Testverhältnis der Impulse auf einen beliebig festlegbaren Bruchteil der Impulsspitzenspannung vorzuspannen. Vorteilhaft wird dabei der Widerstand 27 so gewählt, daß die Spannungsschwelle der halben Höhe der Impulsspitzenspannung entspricht. Kleinere Schwankungen der Impulsspitzenspannung haben eine automatische Anpassung der Schwellenhöhe an den gewählten Bruchteil der Impulssl)itz:nspannung zurFolge, bedingt durch die Änderung des Stromflusses durch den Gleichrichter und die damit verbundene Änderung des Ladungszustandes des Kondensators 28.By changing the resistor 27, it is possible to adjust the rectifier circuit G corresponding to the threshold a in Fig. I or 2 with a constant test ratio of Pre-tensioning pulses to an arbitrarily definable fraction of the pulse peak voltage. Advantageously, the resistor 27 is chosen so that the voltage threshold of the half the height of the peak pulse voltage. Smaller fluctuations in the peak pulse voltage have an automatic adjustment of the threshold height to the selected fraction of the Pulse frequency: nvoltage as a result, due to the change in the current flow through the rectifier and the associated change in the state of charge of the capacitor 28.

Die am Widerstand 27 auftretende Schwellenspannung kann mit Vorteil zur automatischen Regelung des Verstärkungsgrades der vor dem Gleichrichterkreis G liegenden Verstärkerstufen dienen, wodurch sich auch große Schwankungen der Impuls.spitzenspannungen ausgleichen lassen. Die am Widerstand 26 auftretenden Gleichstromimpulse sind proportional zu den in Fig. 2 über der Schwelle a dargestellten Impulskuppen. Zur Begrenzung dieser Impulskuppen entsprechend der Grenze b in Fig. 2 werden beispielsweise die Impulse mit negativer Polarität dem Steuergitter der Röhre 29 zugeführt, deren Arbeitsbedingungen so gewählt sind, daß der Aussteuerbereich höchstens etwa einem Viertel der die Schwelle a überschreitenden Impulsspannungen entspricht. Am Widerstand 3o der Röhre 29 erscheinen dann Impulse konstanter Amplitude und variabler Dauer gemäß den schraffierten Gebieten der Fig. 2, welche in einer am Ausgang 3i folgenden Stufe, die nicht mehr gezeichnet ist, in niederfrequente Schwingungen umgewandelt werden.The threshold voltage occurring across resistor 27 can be advantageous for automatic regulation of the gain in front of the rectifier circuit G amplifier stages are used, which also results in large fluctuations in the pulse peak voltages get compensated. The DC pulses appearing across resistor 26 are proportional to the pulse peaks shown in Fig. 2 above the threshold a. To the limit these pulse peaks corresponding to the boundary b in FIG. 2 are, for example, the Pulses of negative polarity fed to the control grid of the tube 29, their working conditions are chosen so that the modulation range is at most about a quarter of the threshold corresponds to exceeding pulse voltages. Appear at the resistor 3o of the tube 29 then pulses of constant amplitude and variable duration according to the hatched areas of FIG. 2, which is no longer drawn in a stage following at the output 3i is to be converted into low-frequency vibrations.

Es ist natürlich auch möglich, die erfindungsgemäße Anordnung gemäß Fig.3 dadurch abzuändern, daß unter Beachtung der Polaritätsverhältnisse das Schaltglied, bestehend aus Kondensator 28 und \\"iderstand 27, zwischen Erde und dem Ausgang AI des Gleichrichterkreises G gelegt wird. Der Ausgang A2 ist dann über den Widerstand 26 allein an Erde zu schalten, und das R-C-Koppelglied, bestehend aus Kondensator 32 und Widerstand 33, zur Röhre 29 kann weggelassen werden.It is of course also possible to modify the arrangement according to the invention according to FIG. 3 by placing the switching element, consisting of capacitor 28 and resistor 27, between ground and output AI of rectifier circuit G, taking into account the polarity relationships. Output A2 must then be connected to earth via resistor 26 alone, and the RC coupling element, consisting of capacitor 32 and resistor 33, to tube 29 can be omitted.

Speziell vorteilhaft ist eine Anordnung mit Gegentaktschwelle gemäß Fig. :4, da mit einer solchen Anordnung der Zeitpunkt der Schwellenüberschreitung t,, t2 (in Fig. i) weniger von der Phasenlage der Zwischenfrequenzspannung abhängt, als dies bei der Anordnung gemäß Fig. 3 der Fall ist.An arrangement with a push-pull threshold according to FIG Fig.: 4, since with such an arrangement the time at which the threshold is exceeded t ,, t2 (in Fig. i) depends less on the phase position of the intermediate frequency voltage, than is the case with the arrangement according to FIG.

Die Elemente der Fig. 3 und 4, die sich entsprechen, tragen die gleichen Bezugszeichen. Der Gleichrichterkreis G enthält wiederum einen Schwingkreis 24, der durch den Widerstand 34 gedämpft wird, sowie die beiden Gleichrichter 35, in Gegentakt geschaltet. Der Gleichrichterkreis ist über die Spulen 36 mit dem Ausgang des Zwischenfrequenzverstärkers, angedeutet durch die Röhre 21 der letzten Stufe, gekoppelt.The elements of FIGS. 3 and 4 which correspond to each other carry the same Reference number. The rectifier circuit G in turn contains an oscillating circuit 24, which is damped by the resistor 34, as well as the two rectifiers 35, in Push-pull switched. The rectifier circuit is via the coils 36 with the output of the intermediate frequency amplifier, indicated by the tube 21 of the last stage, coupled.

Der Ausgang A1 ist über die mit dem Widerstand 27 parallel geschaltete Kapazität 28 mit der Erde verbunden, und der Ausgang A, liegt über dem Widerstand 26 an Erde. Bezüglich Dimensionierung und Wirkungsweise der Elemente 27 und 28 gilt das oben bei Fig.3 Gesagte. Selbstverständlich kann auch in diesem Ausführungsbeispiel der Ausgang A, direkt an Erde liegen, wobei dann der Ausgang über die Elemente 26, 27 und 28 zu erden, wie in Fig. 3 dargestellt, und wiederum das ft-C-Glied 32, 33 der Fig.3 zwischen den Ausgang .-f2 und das Gitter der Röhre 29 zu legen ist. Die Arbeitsweise der Röhre 29 bleibt genau dieselbe, wie in Fig. 3 beschrieben.The output A1 is connected to the resistor 27 in parallel via the Capacitance 28 connected to ground and output A, is across the resistor 26 on earth. With regard to the dimensioning and mode of operation of the elements 27 and 28, the following applies what was said above in Fig. 3. It goes without saying that in this exemplary embodiment the output A, are directly connected to earth, in which case the output is via the elements 26, 27 and 28 to ground, as shown in Figure 3, and again the ft-C member 32, 33 3 between the output.-f2 and the grid of the tube 29 is to be placed. the The operation of the tube 29 remains exactly the same as described in FIG.

In allen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist darauf zu achten, daß die Quelle der dem Schwellwertgleichrichter zugeführten Spannung, also z. B. der Schwingkreis 24 in Fig. 3, für die die Schwelle überschreitenden und somit gleichgerichteten Impulse eine sehr kleine Impedanz darstellt und zudem die Kopplung dieser Quelle mit der Vorröhre 21 noch eine reine Hoch- bzw. Zwischenfrequenzkopplung ist.In all embodiments according to the invention, care must be taken that that the source of the voltage supplied to the threshold rectifier, so z. B. the resonant circuit 24 in FIG. 3, for those which exceed the threshold and are thus rectified Impulse represents a very small impedance and also the coupling of this source with the pre-tube 21 is still a pure high or intermediate frequency coupling.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Ultra-short wave receiver for the low-noise reception of time-modulated pulses, in which the pulses are cut on the one hand by a voltage threshold and on the other hand by a voltage limiter, characterized in that the pulses amplified in the high or intermediate frequency part of the receiver directly from the output of this part via a biased rectifier circuit reach the entrance of the limiter.

2. Ultra short wave receiver according to claim i, characterized in that one output of the rectifier circuit is direct is connected to earth and between the other output and earth is a resistance as well a capacitor lying parallel to a resistor are connected in series.

3. Ultra-short wave receiver according to Claim 2, characterized in that the time constant of the switching element, consisting of capacitance and resistance connected in parallel, at least as long as the period of the lowest occurring in the pulse series Modulation frequency is selected.

4. Ultra short wave receiver according to claim 3, characterized characterized in that the time constant is so large that the resulting at the capacitance The rectifier bias corresponds to half the peak pulse voltage.

5. Ultra short wave receiver nachAnspruch3 or .I, characterized in that the Bias voltage that automatically adjusts to the pulse height to regulate the degree of amplification the amplifier stages at the input of the rectifier circuit are used.

6. Ultra short wave receiver according to claim i, characterized in that one output of the rectifier circuit is connected to earth via a capacitance that is parallel to a resistor and between the other output and the earth a resistor is switched on.

7. Ultra short wave receiver according to claim i or the following, characterized in that the rectifier circuit contains two rectifiers connected in push-pull. Ultra short wave receiver according to claim i or following, characterized in that as a voltage limiter a tube is used whose dynamic range is at most a quarter of the height of the Voltage threshold, and that the polarity of the The rectifier circuit is chosen so that the grid of the voltage-limiting The pulses supplied to the tube have negative polarity.