DE897722C - Frequenzdiskriminator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Frequenzdiskriminator für die Ableitung eines amplitudenmodulierten Signals aus einer frequenzmodulierten Welle. Es sind Frequenzdiskriminatoren bekannt, die in ihrer Wirkungsweise von der Phasenverschiebung zwischen gekoppelten Resonanzkreisen abhängen. Die Eingangswelle, welche gewöhnlich aus einer frequenzmodulierten Zwischenfrequenzwelle besteht, wird sowohl an die Primärwicklung eines Transformators wie auch an den Mittelpunkt der Sekundärwicklung angelegt. Die Primärwicklung und die Sekundärwicklung sind dabei auf die Mittenfrequenz der Eingangswelle abgestimmt. Die resultierenden Wellen in der Sekundärwicklung werden gemäß der Frequenzmodulation gegeneinander phasenverschoben und dann durch Gleichrichter gleichgerichtet, um eine amplitudenmodulierte Welle zu erzeugen.

Für gewisse Verwendungszwecke ist die oben beschriebene Anordnung unbefriedigend. Es ist z. B, wünschenswert, die Primärwicklung und die Sekundärwicklung einzeln abzustimmen, da die Primärabstimmung hauptsächlich die Form der Charakteristikkurve des Diskriminators bestimmt, während die Abstimmung der Sekundärwicklung hauptsächlich die Mittenfrequenz bestimmt. Zu diesem Zweck ist eine Permeabilitätsabstimmung vorgeschlagen worden. Bei Breitbanddiskriminatoren im Frequenzbereich von z. B. 10 bis 120 MHz wird es notwendig, die Primär- und Sekundärwicklung fest zu koppeln, um die Breitbandcharakteristik zu erhalten. Dies verhindert jedoch eine gewünschte individuelle Permeabilitätsabstimmung der Wicklungen oder macht sie mindestens sehr schwierig.

In einem anderen Fall, wo die Anordnung für ein sehr enges Frequenzband bei niederen Frequenzen für z. B. 100 kHz verwendet werden soll, sind Primär- und Sekundärinduktanzen mit einem relativ hohen Q-Wett und nur eine kleine magnetische Kopplung

zwischen den Spulen erforderlich. Bei diesen Frequenzen können Induktanzen mit hohem Q entweder durch physikalisch große Spulen oder durch die Verwendung kleiner Toroidkerne aus Hochfrequenzeisen hoher Permeabilität geschaffen werden. Der Nachteil von Toroiden besteht darin, daß das magnetische Feld fast vollkommen im Kern verläuft, so daß selbst in enger Nachbarschaft zwischen den Kernen praktisch keine Kopplung besteht. Andererseits können die ίο Primärwicklung und die Sekundärwicklung nicht auf einen gemeinsamen Kern aufgebrächt werden, da dann die Kopplung praktisch ι betragen .würde.

Es ist ein Ziel der Erfindung, einen verbesserten Frequenzdiskriminator zu schaffen, der einmal für ein breites Band geeignet ist und bei welchem die Einstellung der Abstimmung erleichtert ist, und ferner einen Frequenzdiskriminator für ein sehr enges Band bei niederen Frequenzen in der Größenordnung von 100 kHz zu schaffen.

Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung werden die magnetisch gekoppelten Primär- und Sekundärwicklungen des obengenannten Diskriminators durch ein gleichwertiges Netzwerk, vorzugsweise ein T- oder π-Netzwerk ersetzt, bei welchem die Elemente desselben praktisch nicht magnetisch miteinander gekoppelt sind.sondern nur durch eine Impedanzkopplung Dieses Ersatznetzwerk erlaubt'die Einstellung von j edem Element mit genügender Freiheit gegenüber einer gegenseitigen Beeinflussung mit anderen Elementen und erlaubt so eine befriedigende und schnelle Einstellung des Diskriminatornetzwerkes. Es erlaubt in gleicher Weise eine leichte Nachbildung des gewünschten gegenseitigen Kopplungsbetrages. In den Fällen jedoch, wo der Ausgang der vorhergehenden Stufe, gewöhnlich ein Begrenzer, unsymmetrisch bezüglich Erde ist, hegt ein Pol der Primärwicklung bei der bekannten Schaltung an Erde. In diesem Fall tritt bei Verwendung des erfindungsgemäßen Netzwerkes eine Schwierigkeit auf. Diese Schwierigkeit 4.0 wird durch Kopplung des Netzwerkes mit einem Transformator mit einem Kopplungsverhältnis nahezu ι beseitigt, bei welchem die Primär- und Sekundärwicklung z. B. auf einem gemeinsamen Kern verschachtelt gewickelt sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung näher dargestellt.

Fig. ι ist eine schematische Schaltung eines Frequenzdiskriminators gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist eine schematische Schaltung einer Abänderung des Teiles von Fig. 1, der zwischen den Linien A-A, B-B liegt.

Die frequenzmodulierten Wellen werden von einer Quelle 1 vorzugsweise über einen Begrenzer 2 an das Frequenzdiskriminatornetzwerk 3 angelegt. Das Fr&- quenzdiskriminatornetzwerk besteht, aus. einem eng gekoppelten Transformator 4 mit dem Kopplungsverhältnis praktisch 1, dessen Primärwicklung 5 mit seiner Sekundärwicklung 6 ineinander verschachtelt gewickelt ist und der durch einen veränderlichen Permeabilitätskern 7 abstimmbar ist. Die Sekundärwicklung des Transformators 4 ist mit einem Netzwerk 8 verbunden, welches den Ersatz für den Transformator bei dem bekannten, oben beschriebenen Diskriminator darstellt. Die Eigenschaften dieses Netzwerkes 8, z. B. eines dreipoligen Netzwerkes, werden nicht durch eine gegenseitige magnetische Kopplung zwischen seinen Elementen erreicht.

Das dreipolige Netzwerk 8 besteht aus zwei Kreisen, die impedanzgekoppelt sind und die praktisch auf die Mittenfrequenz abgestimmt sind. Abweichungen der frequenzmodulierten Welle von ihrer Mittenfrequenz erzeugen eine Phasenverschiebung der Spannungen in den genannten Kreisen in gleicher Weise wie beim bekannten Diskriminator mit Transformator.

Das dreipolige Netzwerk ist vorzugsweise ein T- oder ein π-Netzwerk. In Fig. 1 ist ein Γ-Netzwerk dargestellt. Dieses Netzwerk besteht aus den Serieinduktanzen 9 und 10 und einer Shuntinduktanz 11; 12, 13 und 14 sind die Anschlußklemmen des Netzwerkes. Die Anschlüsse 13 und 14 sind durch einen Shuntkreis, bestehend aus zwei gleichen Seriekondensatoren 15 und 16, verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen beiden Kondensatoren ist mit der .Quelle 1 verbunden, die auch über den Transformator 4 mit dem T-Netzwerk verbunden ist.

Durch das T-Netzwerk werden zwei abgestimmte Kreise x8^A und i8^B geschaffen. Der abgestimmte Kreis 18^ besteht aus der Induktanz des Transformators 4, der Induktanz 9 und der Induktanz 11 und der Ausgangskapazität der Quelle 1 und anderer Streukapazitäten, während der abgestimmte Kreis i8^B aus der Induktanz 10, den Kondensatoren 15 und 16 und der Induktanz 11 und verschiedenen Streukapazitäten besteht. Der Kopplungsgrad zwischen den Kreisen ΐδ*⁴ und i8^B hängt von dem Wert der Impedanz des Shuntelementes des Γ-Netzwerkes ab. Dieses Shuntelement wird durch die Reaktanz der Induktanz 11 bestimmt. Die Abstimmung des Kreises 18^ wird durch Abstimmung des Transformators 4 mittels Einstellung seines Kernes 7 bewirkt. Die Abstimmung des Kreises 18^s wird durch Abstimmung der Impedanz 10 erreicht. Die Abstimmung des Kreises x8^A bestimmt hauptsächlich die Symmetrie oder Linearität der Charakteristik des Diskriminators. Die Abstimmung des Kreises i8^B bestimmt die Induktanz des Shuntelementes des T-Netzwerkes, die effektive Kopplung der abgestimmten Kreise und bewirkt eine leichte Steuerung der Bandbreite des Diskriminators.

Der Anschlußpunkt 13 ist mit der Anode einer Diode 19 verbunden, die durch einen Belastungswiderstand 20 überbrückt ist, während der Anschlußpunkt 14 mit der Anode einer gleichen Diode 21 verbunden ist, die durch einen Belastungswiderstand 22 überbrückt ist. Die Kathode vom Gleichrichter 21 ist direkt mit Erde verbunden, während die Kathode vom Gleichrichter 19 über einen Kondensator 23 mit Erde verbunden ist. Die Kathoden der Dioden 19 und 21 sind über Ausgangswiderstände 24 und 25 mit einem Nutzkreis 26 verbunden, der z. B. ein Tonverstärker sein kann.

Die Induktanz 9 des Diskriminatornetzwerkes kann unter Umständen durch die Streuinduktivität des Transformators 4 ersetzt werden, so daß die Induktanz 9 weggelassen werden kann. Die Induktanzen 9, und 11 sind nicht magnetisch gekoppelt und ihre Wirkungsweise ist nicht von irgendeiner magnetischen

Kopplung abhängig. In gleicher Weise sind die Spulen vom Transformator 4 nicht mit den Spulen des dreipoligen Netzwerkes magnetisch gekoppelt, und um dies anzuzeigen, ist bei 27 schematisch eine Abschirmung gezeigt. Selbstverständlich ist eine Abschirmung nicht erforderlich, ausgenommen, wenn die Möglichkeit einer unerwünschten magnetischen Kopplung besteht.
Aus dem Vorangehenden ist ersichtlich, daß das Diskriminatornetzwerk einen Primär- und Sekundärkreis aufweist, analog dem Primär- und Sekundärkreis des üblichen Transformatordiskriminators, wobei alle Kreise auf die Mittenfrequenz abgestimmt sind, und daß die übliche magnetische Kopplung des Transformators durch eine Impedanzkopplung ersetzt ist. Die allgemeine Theorie der Wirkungsweise des üblichen Transformatordiskriminatornetzwerkes ist in gleicher Weise auf das erfindungsgemäße Diskriminatornetzwerk anwendbar und wird ohne weitere Erläuterung verständlich sein.

In Fig. 2 ist ein π-Netzwerk an Stelle des T-Netzwerkes von Fig. 1 dargestellt. Der Transformator 4 bildet die Eingangsinduktanz des π-Netzwerkes und entspricht der Serieninduktanz 9 von Fig. 1. Die Ausgangsinduktanz des π-Netzwerkes, welches durch die Ziffer 10' bezeichnet ist, entspricht der Serieninduktanz 10 von Fig. i. Den einen abgestimmten Kreis bilden der Transformator 4 und die Kapazitäten darüber, welche die Ausgangskapazität der Quelle 1 wie auch verschiedene Streukapazitäten einschließen. Den zweiten abgestimmten Kreis bilden die Induktanz 10' und die verschiedenen Kapazitäten darüber, wie z. B. die Kondensatoren 15 und 16 und verschiedene Streukapazitäten. Beide abgestimmten Kreise werden auf die Mittenfrequenz abgestimmt. Die Kopplung zwischen den abgestimmten Kreisen wird durch die Induktanz ii' bestimmt, welche dieselbe allgemeine Funktion hat wie die Induktanz 11 in Fig. i, nämlich die Funktion einer Impedanzkopplung, wobei jedoch die Impedanz 11 eine Shuntinduktanz ist, während die Induktanz 11' in Serie zwischen den zwei abgestimmten Kreisen liegt.

An Stelle des gezeigten T- oder π-Netzwerkes können selbstverständlich auch verschiedene äquivalente Kreuzgliedernetzwerke verwendet werden wie auch symmetrische T- oder symmetrische π-Netzwerke.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   I. Frequenzdiskriminatorfürfrequenzmodulierte Wellen, gekennzeichnet durch ein Netzwerk mit mindestens einem ersten, einem zweiten und einem dritten Anschluß, welches zwei Stromkreise einschließt, von denen jeder auf die Mittenfrequenz der frequenzmodulierten Wellen abgestimmt ist, Verbindungen für die Anlegung einer frequenzmodulierten Welle an den ersten und zweiten Anschluß des Netzwerkes und Verbindungen für die Anlegung der Welle an den elektrischen Mittelpunkt zwischen dem zweiten und dritten Anschluß und mit dem zweiten und dritten Anschlußpunkt gekoppelte Gleichrichter, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente von jedem der genannten Stromkreise nicht magnetisch mit den Elementen des anderen Stromkreises gekoppelt sind und daß die Stromkreise durch eine Impedanz miteinander gekoppelt sind.
2. 2. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk ein dreipoliges Netzwerk ist.
3. 3. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen für die Anlegung der frequenzmodulierten Welle an den ersten und zweiten Anschluß des Netzwerkes einen fest gekoppelten Transformator einschließen, der ein Kopplungsverhältnis von annähernd 1 hat.
4. 4. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung für die Anlegung der frequenzmodulierten Welle an den Mittelpunkt zwischen dem zweiten und dritten Anschlußpunkt ein Paar reaktive Elemente aufweist, die in Serie zwischen den zweiten und dritten Anschlußpunkt geschaltet sind, und daß die frequenzmodulierte Welle an den Verbindungspunkt der genannten reaktiven Elemente angelegt ist.
5. 5. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die reaktiven Elemente aus Kondensatoren gleichen Wertes bestehen.
6. 6. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk ein dreipoliges Γ-Netzwerk ist.
7. 7. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk nicht magnetisch miteinander gekoppelte Induktanzen aufweist.
8. 8. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk ein dreipoliges π-Netzwerk ist.

   Angezogene Druckschriften:

   Pitsch, Lehrbuch der Funkempfangstechnik, 1948, S. 194.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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