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Frequenzmodulator Anordnungen, die es ermöglichen, elektrische Schwingungen
in ihrer Frequenz zu modulieren, finden sowohl in der Rundfunktechnik als auch in
der Meßteehnik Anwendung.
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Im Bereiche des Ultrakurzwellenrundfunks ist die FM ausschließlich
gebräuchlich. Hierbei wird in der Regel dem frequenzbestimmenden Glied des Schwingungserzeugers,
dem Schwingkreis, eine als veränderliche Induktivität oder Kapazität wirkende Regelröhre,
an deren Steuergitter die Modulationsspannung liegt, parallel geschaltet.
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In der Meßtechnik wird die FM da angewendet, wo es erforderlich ist,
den Frequenzgang frequenzabhängiger Geräte oder Schaltmittel (Schwingkreissysteme,
Breitbandverstärker od. ä.) zu untersuchen bzw. in Braunschen Röhren zur Darstellung
zu bringen. Auch hierbei ist die, Verwendung einer Blindwiderstandsröhre üblich.
Der Frequenzmodulation vermittels gesteuerter Blindwiderstandsröhre haften jedoch
verschiedene Nachteile an. Einmal belastet siel den Schwingkreis zusätzlich, und
zum anderen ist nur ein geringer Frequenzhub möglich. Aus letzterem Grunde wird
daher in der Meßtechnik auch vielfach eine Anordnung bevorzugt, bei der ein mechanisch
rotierender Drehkondensator dem Schwingkreis parallel geschaltet ist und so die
Frequenz kontinuierlich zwischen zwei Grenzfrequenzen verändert. Den Hub bestimmt
die Grölte des Drehkondensators.
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Im Bereiche niederer Frequenzen unter etwa zoo kHz haben die genannten
Modulationsarten wegen des geringen Frequenzhubes kaum Bedeutung. Hier wird vorzüglich
das Überlagerungsprinzip angewendet, derart, daß zwei Schwingungen höherer Frequenz,
von denen eine auf bekannte Weise, frequenzmoduliert ist, einander überlagert
werden
und so durch Differenzbildung ein breites Band niederer Frequenz erzeugen. Die Anordnung
erfordert jedoch einen großen Aufwand und ist nicht seiht stabil.
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Um die angegebenem Nachteile auszuschalten, wird daher erfindungsgemäß
vorgeschlagen, die Rückkopplungsspannung eines, Röhrengenerators in zwei gegeneinander
phasenverschobene Teilspannungen aufzuteilen und nach Amplitudenmodulation wenigstens
einer der Teilspannungen diese wieder zusammenzuführen (Abt. i).
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Die Erfindung geht, von der Tatsache aus, daß sich in einem rückgekoppelten
Röhrengenerator nur die Schwingung aufrechterhalten läßt, für die zwischen Ein-
und Ausgang der Röhre eine Phasenverschiebung von i8o' besteht.
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AA Hand der Abb.2 mag dies erläutert wein: T1 ist ebne, Triode in
gebräuchlicher Rückkopplungsschaltung. Die Röhrenkapazitäten gehen in die Absbimmkapazität
des Schwingkreises S ein. Für die, Resonanzfrequenz fr wirkt S wie, ein Ohmscher
Widerstand. Über die in den Schwingkreis einbezogene Koppelspule K erhält. das Steuergitter
eine um i8o' zur Spannung an der Anode phasenverschobene Spannung. Der Generator
schwingt demnach praktisch mit der Resonanzfrequenz des Schwingkreises S. Voraussetzung
ist allerdings, daß das RC-Glied für diel Resonanzfrequenz keine wesentliche Phasendrehung
aufweist. Sei nun angenommen, daß Cv vergrößert wird, so stellt sich naturgemäß
eine neue niedereres Frequenz fr2 ein. Für die zuerst eingestellte Frequenz
fr ist der Schwingungskreis nun nicht mehr rein ohmisch, sondern er weist
eine Spannungsnacheilung auf. Wird nun das RC-Glied so verändert., daß an ihm eine
kompensierende Spannung evoreilung entsteht, so wird der Röhrengenerator nicht mehr
mit der Frequenz fr2, sondern mit der ursprünglichen Frequenz fr schwingen.
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Abb. 3 zeigt eine Ausführungsform des Erfindungsgedankens: T11, T12
ist eine Doppelpentode. Das Glied Cl_ R1 ist so bemessen, daß gegenüber der Resonanzfrequenz
von S eine um beispielsweise 45° vorauseilende Phase der Rückkopplungsspannung gegeben
ist, während das Glied C2 R2 eine Nacheilung von 45° bewirkt, wobei die Phasenverschiebung
durch CR vernachlässigbar klein ist. Ist die Verstärkung beider Pentoden gleich,
so heben sich in dehn gemeinsamen Anodenkreis die Phasenverschiebungen von plus
zu minus 45° zu o° auf und es wird sich die Resonanzfrequenz von S einstellen. Ist
dagegen die Verstärkung der Pentode T11 Null und die der Pentode V2 groß, so wind
sich eine. von der Resonanzfrequenz abweichende höhereFrequenz einstellen. Ist das
Verstärkungsverhältnis der Röhren umgekehrt, so stellt sich eine niederereFrcquenz
ein. Wird nun an die Punkte i, 2 und 3 eine Gegentakt-Wechselspannung angeschlossen,
so wird die Frequenz des Generators im Rhythmus dieser Wechselspannungsampliiude
schwanken, da die vektorielle Addition der Amplituden für jedes Verstärkungsverhältnis
von T11 zu. T12 eines andere Phasendrehung ergibt. Selbstverständlich genügt es,
nur eine der beiden Röhren zu steuern. Anstatt Regelpentoden können auch Trioden
Verwendung finden. Die Röhren arbeiten dabei zweckmäßig als C-Verstärker.
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Die Anwendung des Erfindungsgedankens auf RC-Generatoren ist möglilch.
Abb.4 zeigt ein Schaltbeispiel: Die Phasendrehbrücke Pks" ist so aufgebaut, daß
für eine angenommene mittlere Frequenz über die CR-Glieder (rechte Seite) eine Voreilung
um z35° und über die RC-Glieder (linke Seite) eine Nacheiilung um denselben Betrag
gegeben ist. Bei Verstärkungsgleichheit der Röhren T11, T12 schwingt der Generator
mit der angenommenem mittleren Frequenz. Ist T11 Null und T12 groß, so schwingt
der Generator mit der Frequenz, für die die, RC-Glieder eitle Nacheilung um i8o'
bewirken. Ist T72 Null und T11 groß, dann ergibt sich die Frequenz, für die an den
CR-Gliedern eine Vorauseilung um i8o' besteht.
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Werden in der Schaltung etwa nach Abb. 4 die Punkte r, z und 3 kurzgeschlossen
und der Rückkopplungsgrad in einer der beiden Röhren T11 oder T12 so bemessen, daß
Überrückkopplung auftritt, dann ergibt sich eine FM-Modulation im Rhythmus der Pendelfrequenz.
Diese Schaltung erübrigt für Meßzwecke einem getrennten AM-Modulator.
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Erhält die Röhre T11, T12 gemäß Abb. 5 einen Kathodenwiderstand und
werden die beiden Gitterableitwiderstände an je eines der beiden Enden des Kathodenwiderstandes
gelegt, so schwingen die Röhren wechselseitig im Rhythmus # der Pendelfrequenz.
Diese selbstmodulierende Anordnung entspricht der bei dem Abb. 3 und 4 angenommenen
Gegentaktfremdmodulation.