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Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung einer frequenzmodulierten
Wechselspannung Die Technik der Übertragung von Zeichen durch Modulation einer Folge
periodischer Vorgänge, etwa durch Modulation von ungedämpften Hochfrequenzwellen
oder Modulation von Impulsen, ist einer fortgesetzten Weiterentwicklung und Abwandlung
unterworfen.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Frequenzmodulationsanordnung, die
die Erzielung eines Frequenzhubes von der Größenordnung der zu modulierenden Frequenz
ermöglicht, eines Fre qu.enzhubes also z. B. vom halben Betrag der zu modulierenden
Frequenz.
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Der Ausgangspunkt für die Entwicklung der neuen, weiter unten näher
gekennzeichnetem und erläuterten Schaltung ist die übliche Frequenzmodulationsanordnung
gewesen, die aus einem Rährenoszillator und einem andessenSchwingungskreis angeschlossenen
Reaktanzrohr besteht. Die neue. Aufgabe hätte vorn Bekannten ausgehend in der Weise
gelöst werden können., daß eineLeistungsrähre als Reaktanzrohr verwendet worden
wäre; zur erforderlichen Aussteuerung dieses Leistungsrohres hätte dann unter Umständen
eine Verstärkerstufe der Reaktanzrähre vorgeschaltet werden müssen.
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Die erfindungsgemäße Schaltung isst von dem Nachteil eines solchen.
Aufwands und eines solchen kompliziertem. Aufbaues frei. Ihr Merkmail besteht
darin,
daß, die Klemmenspannung des Oszillatorkreises einerseits so gering und die gleichfrequente
Steuerspannung der Reaktanzröhre anderseits so groß bemessen ist, daß eine Modulation
um eine Frequenzdifferenz (Frequenzhub) von der Größenordnung der mittleren Oszi:llatorfrequenz
möglich ist. Die neue Aufgabe wird alsodadurch gelöst, daß der O-szil!latorschwingungskreis
in ganz außerordentlich schwache Selbsterregung versetzt wird, auf der anderen Seite
aber die Reaktanzröhre üblicher Ausführung ganz. ausgesteuert wird.
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Dieser Lehre zufolge entstehen eine Reihe von Einzelaufgaben, deren
zweckmäßige und vorteilhafte Lösung ebenfalls Gegenstand der vorliegenden. Erfindüag
ist.
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Um einen: Oszillatonschwingungskreis, in möglichst schwache Selbs:.terregüng
zu versetzen, die im übrigen aber einen unbedingt zuverlässigen Betrieb gewährleistet,
ist es zweckmäßig, von der bei Frequenzmodulationsschaltungen am häufigsten gebrauchten
Oszillatorpentode abzugehen und das die Selbsterregung herbeiführende Verstärkersys.te;m
als Triode zu wählen. Dieses: schließt nicht aus, daß eine Pentode verwendet wird;
letztgenannte mu.ß jedoch als Triode wirksam sein. Die Verwendung einer Pentode
bzw. Schirmgitterröhre ist sogar sehr vorteilhaft, w-erm die dies Röhre als Ozz:il;I:ato.rtriöide
verwendet wird und die frequenzmodulierteAusgangsspannung der Oszillatorstufe an
der Anode der genannten Röhre abgegriffen wird. Auf diese Weise wird. der an und
für sich nebensächliche Nachteil der er-°findungsgemäßen Schaltung, daß die Klemmenspannung
dies: Oszillatorkreises, sehr klein ist, wieder aufgewogen, denn die an der Anode
abgegriffene Spannung ist naturgemäß gegenüber der Schirmgi.tterspannung verstärkt.
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Eine günstige Schaltungsbesonderheit zur Herbeiführung -einer betriebssicheren
schwachen Selbsterregung eines Oszill:latörschwingungs:kreises besteht im Übrigen
darin, den Schwingungskreis über einen Ohmschen Widerstand von der Größenordnung
seines Resonanzwiderstandes mit der als Triodenanode wirksamen Röhrenelektrode zu
verbinden.
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Die Modulation um eine Frequenz.differen@z von der Größenordnung der
zu modulierenden Frequenz, also der mittleren Oszillatorfrequenz,, bedeutet, daß
in- einer halben Periode-:des Modulatiö:nsrvorganges der durch die Reaktanzröhre
fließende, Blindstrom sehr klein und in der anderen halben Periode sehr groß ist.
Diese Voraussetzung hat bei einem Röhrenas-zillator bekanntlich zur Folge, daß die
Amplitude der "Oszillatorspannung in der erstgenannten Halbperiode größer ist als
in der zweitgenannten, Dieser nachteilige Umstand, der ja nichts anderes bedeutet
als das Auftreten einer unerwünschten Amplitüdenmodulation neben der Frequenzmodulationä
wird gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß die Reaktnnz:rö:hre in an sich bekannter
Weise als negativer Widerstand verwendet wird; und zwar wird sie als ein solcher
negativer Widerstand. verwendet, dessen Wirkbetrag abhängig ist von der Augenblicksfrequenz
der Oszillatorspannung. Die Frequenzabhängigkeit muß sinngemäß derart sein, daß
die unerwünschte Amplitudenmodulation kompensiert wird, d. h. die Reaktanzröhre
muß als negativerWideratand um so: mehr zusätzlich eSchwingleistung an denOsiz.illato@rkreis
abgeben., je größer der augenblickliche Effektivwert des Blindstromes ist. Diese
Wirkung wird dadurch erreicht, daß die Phasenschiebenden Eigenschaften. des Netz"#verlces.,
das die Oszillaters:pannung ans. Steuergitter der Reaktanzrähre leitet, derart frequenzabh"ängig
bemessen werden, daß der Wirkbetrag, des negativen Widerstandes, den die Reaktanzröhre
dairstellt, in. dem gekennzeichneten Sinn von der Augenblicksfrequenz der Oszillatorsp:annung
abhängig ist.
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Um :ein möglichst großes Verhältnis zwischen dem maximalen Blindstrom,
der durch das Reaktanzrohrfließt, und:,derOszilläto:rklemmenspannung zu erhalten,
wird gemäß einem weiteren. Teil der Erfindung die Steuergitter-,vechselspannung
des Reaktanzrohres derart groß bemessen, daß Gitterstronmfluß auftritt.
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Die neue Schaltungsanordnung eignet sieh im besonderen Maße dazu;
eine verhältnismäßig niedrige Frequenz, beispielsweise ro oder 15 kHz, zu modulieren.
Der Reaktanzrohrkreis muß demzufolge bestimmte elektrische Bedingungen für diese
niedrige Oszillatorfrequenz erfüllen. Nun muß:zurDurchführung derModulation imRealztanzrohrkreis
auch die Modulationsspannung wirksam werden. Um einerseits die Mödulätionsspannungsquelle
an. den Steuergitterkreis das Reaktanzröhres anschließen zu können, anderseits aber
die elektrischen Eigenschaften des Reaktaü,zroh:rlcrei@ses nicht zu beeinflussen,
wird gemäß der Erfindung die Modulationsspan,nungsquelle über eine Ver= stärkerröhre
und Widerstandskapiazitätskopplung an das Reaktanzrohrsteuergitter angeschlossen
und die Verstärkerstufe anodenseitig hochohmig gegenüber dem Reaktanzrohrkreis ausgeführt.
Die Vers:tärkerröhre stellt dann eine Sperre dar, die die Modulatiänsspannüngsqu:elle
von dem Reaktänzrohrkrei.s trennt. Der hochohmige Anodenkreis der Verstärkerröhre
-geht nur wenig in die phasenverschiebendem Eigenschaften des Steuergitterkreises,
der Reaktanzröhre ein und gewährlleistet im übrigen definierte alel<trische Bedingungen
für die Bemessung des phasenverschiebenden Netzwerkes.; :das. an das Reaktänzrohrgitter
angeschlossen ist.
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Zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Modulationsschaltung sei deren
Wirkungsweise an dem dargestellten Schaltbild eines Ausfübrungsbei'piel@s näher
dargelegt.
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Die Oszillatorröhre r ist eine Pentode, jedoch ist nur deren, Schirmgitter-Kathoden-Strecke
als Versüärkersys:temi zur Selbsterregung des Oszillato-rschwingungtskreisesi 2
ausgenutzt. Die Schaltung ist ähnlich der Dreipunktschaltung ausgeführt. Mit 3 ist
die im Gitterkreis liegende Rückkopplungsspule bezeichnet. Die Arbeitsbedingungen
für die Röhre sind so gewählt; daß nur eine schwache: Selbsterregung
des
Kreises 2 eintritt. Zur Erzielung ausreichender Betriebssicherheit und eines besonders
schwachen Schwingens ist die: eine Klem@rne des Schwingungskreises 2 über den Widerstand
4 mit dem als. Anode wirksamen Schirmgitter verbunden,.
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Die Reaktanzröhre ist mit 5 bezeichnet; das phasenschiebende Netzwerk,
das die Klemmenspannung des Oszillatorsch:wingkreises 2 an das Steuergitter der
Reaktanzröhre leitet, ist als Spannungsteiler ausgeführt, der aus dem Kondensator
6 einerseits und den Widerständen 7 und 8 anderseits besteht. Parallel zu dem Widerstand
8 liegt die Selbistinduktionsspwle 9, die so, bemessen ist, daß die Reaktanzröhre
als frequenzabhängiger negativer Widerstand zusätzliche Schwingleistung an den Oszillatorkreis
2 abgibt. Die Wirkung der Selbstinduktionsspule 9 .ist im wesentlichen die, daß
eine von 9d11 etwas verschiedene Phasendifferenz zwischen der Kleimmenspannung des
Kreises 2 und der Stenergitterspannung der Reaktanzröhre 5 erzeugt wird, und zwar
weicht die Phasenverschiebung um so, mehr von 9ö11' ab, je niedriger die Augenblicksfrequenz
des Oszillato@rkrei,s,es 2 bzw. je größer der durch die Röhre 5 fließende Blindstrom
ist. Im gleichen Maße ist die Wirkung der Reaktanzröhre als negativer Widerstand
größer und somit der Schwingleistungsbetrag, den die Reaktanzröhre aufbringt. Durch
diesen Vorgang wird das Absinken; der Amplitude der Klemmenspannung des Oszillatorkreises
2 bei niedrigen Augenblicksfrequenzen ausgeglichen; mit anderen Worten, es wird
auf diese Weise eine sonst unvermeidliche Amplitudenmodulation der Oszillatorspannung
unterbunden.
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Die nicht dargestellte Modulatiomsspannungsquelle ist über die Verstärkerröhre
i i an den Reaktanzrohrkreis angeschlossen. Der Anodenkreis der Röhre i i besteht
aus dem hochohrnigen Widerstand 12; der Kopplungskondensator 13 überträgt die Anodenwechselspannung
der Röhre i i auf das Steuergitter der Reaktanzröhre. Die Verstärkerstufe ist hochohmig
gegen das Netzwerk 6, 7, 8 und beei@nflußt somit die phasenschiebenden Eigenschaften
des letztgenannten nur unwesentlich und stellt im übrigen, eine definierte elektrische
Randbedingung für die Bemessung des Netzwerkes dar.
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Die Verhältnisse sind so gewählt, daß beim :auftreten großer Modulationsspannungsamplituidem
die Reaktanzröhre derart stark ausgeistenert wird., da.ß Gitterstromfluß einsetzt.
Wie dargestellt, ist die Selbstinduktionsspule g über den Kondensator 1o angeschlossen.
Dieser verhindert, da.ß derWiderstand 8 für niedrige Modulationsfrequenzen durch
die Selbs@tinduktanz 9 kurzgeschlossen wird, was beim Auftreten eines Gitterstromflusses
eine störende Belastung des Oszillato.rschwingun,-skreises bedeuten würde.
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Die übrigen dargestellten Schaltelemente, erfüllen den an sich bekannten
Zweck. Die Blockkondensatoren 14 und 16 dienen der Sperrung von Gleichströmen; der
Widerstand 15 ist Anodenaußenwiderstand des Oszillator-Trioden-Systems, 17 ist der
Gitterableitwiders:tand. Die modulierte Oszillatorspanmung selbst wird durch die
Röhre i noch verstärkt und als solche über die Leitung 1g an der Anode abgegriffe:n.
Der Anodenaußenwiderstand ist mit 18. bezeichnet.
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Wie eingangs erwähnt, ist die neue Schaltungsanordnung geeignet zur
Durchführung neuartiger Verfahren zur Übertragung vom Signalen. Die erfindungsgemäße
Anordnung erlaubt beispielsweise die Erzeugung einer frequenzmodulierten Impulsreihe,
indem nämlich vom, der über die Leitung 1g abgegriffenen frequenzmodu,lierten Oszi:ll,aborspannung
gleichfrequente Impulse abgeleitet werden. Es. besteht dann die Möglichkeit, aus
dem Einzelimpuls eine Impulsgruppe: zu bilden. Die erfindungsgemäße Schaltung bildet
dann die Mo-dulationsanordnung zur Erzeugung einer frequenzmodulierten Reihe bzw.
Folge von Impulsgruppen.