DE908628C

DE908628C - Vorrichtung zur Frequenzmodulation

Info

Publication number: DE908628C
Application number: DES17756A
Authority: DE
Inventors: Georg Bosse; Dr-Ing Herbert Holzwarth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1950-07-20
Filing date: 1950-07-20
Publication date: 1954-04-08

Description

Vorrichtung zur Frequenzmodulation Bei einem relativ zur Trägerfrequenz großen Frequenzhub bereitet es Schwierigkeiten, eine ausreichende Linearität zu erzielen. Üblicherweise wird daher bei einer relativ niedrigen Frequenz mit kleinem relativen Frequenzhub (z. B. i o/oo) frequenzmoduliert und der gewünschte absolute Frequenzhub durch entsprechende Frequenzvervielfachung erreicht.
Die Erfindung ermöglicht es, einen relativ großen Frequenzhub, z. B. ± io o/o, mit genügender Linearität unmittelbar zu erzielen. Man kann dann die zahlreichen Vervielfacherstufen sparen und durch einfache Frequenzumsetzung in die Endfrequenz die gewünschte Modulation erhalten.
Besondere Bedeutung hat die Erfindung für Vielkanalfunksysteme. Hohe Kanalzahlen (z. B. 6o) werden über ein Funksystem häufig mit Hilfe der Frequenzmodulation übertragen. Man verwendet dabei zweckmäßig einen Frequenzhub, der größer ist als die Modulationsbandbreite. Bei einer Modulationsbandbreite von a5o kHz verwendet man beispielsweise einen Frequenzhub von 5oo kHz. Um das Nebensprechen zwischen den Kanälen klein zu halten, ist hierbei eine sehr lineare Modulationskennlinie erforderlich, was durch die Erfindung in ausreichendem Maße erzielt werden kann.
Zur unmittelbaren Erzeugung eines relativ großen Frequenzhubes kann man einen Multivibrator benutzen. Die Eigenfrequenz eines Multivibrators ist durch Kondensatorwiderstandsglieder und durch die Stromversorgungsspannung bestimmt. Es ist möglich, durch Änderung der Gittervorspannung der beiden Multivibratorröhren diese Eigenfrequenz in sehr weiten Grenzen zu ändern, z. B. im Verhältnis i :5. Wird der Vorspannung eine Modulationsschwingung überlagert, so ergibt sich bekanntlich eine Frequenzmodulation der Multivibratorschwingung.
Zur Verbesserung der Frequenzstabilität und der Linearität der Modulationskennlinie werden gemäß der Erfindung eine starke Gleichstromgegenkopplung der Multivibratorröhren benutzt und vom Gitterstrom unabhängige Begrenzungsmittel angewandt. Hierdurch läßt sich eine fast lineare Änderung der Frequenz ohne Änderung der Schwingamplitude in einem sehr großen Bereich erzielen.
Die Erfindung wird an Hand der Figur noch näher erläutert und dabei auf weitere Einzelheiten der Erfindung eingegangen.
Die Figur. zeigt einen Multivibr ator mit den beiden %Iultivibratorröhren L'1 und Y2, der gegenüber üblichen Multivibratorschaltungen noch besondere Eigenheiten aufweist, durch die die Frequenzstabilität und die Linearität .der Modulationskennlinie verbessert werden. Der Einfluß der Röhreneigenschaften und der Anoden- und Schirmgitterspannungen wird durch eine starke Gleichstromgegenkopplung über die großen kapazitiv überbrückten Kathodenwiderstände R1 und R@ und besondere Begrenzungsmittel, insbesondere Dioden D1 und D2, vermindert. Die beiden Dioden können in einer Duodiode vereint sein. Sie liegen an einer festen positiven Vorspannung, die Röhren h1 und V2 arbeiten gitterstromfrei. Der Anodenstrom ist im eingeschalteten Zustand infolge der Gegenkopplung praktisch durch die Kathodenwiderstände und die Diodenvorspannung erzwungen.
Die Frequenz kann durch die Vorspannung Ui der Gitterableitwiderstände fast linear geändert werden. Die Schwingamplitude ändert sich dabei praktisch nicht. Zur Frequenzmodulation wird die Modulationsspannung z. B. über den Übertrager L;' einer festen mittleren Vorspannung überlagert. Eine Änderung der Diodenvorspannung U2 ändert die Schwingamplitude und damit ebenfalls die Frequenz. Diese Frequenzänderung läuft aber im entgegengesetzten Sinn zu der von Ui verursachten Änderung. Es ist daher möglich, eine Kompensation zu erzielen, wenn man beide Spannungen aus der gleichen Spannungsquelle entnimmt, sie also z. B. durch Spannungsteilung aus der Anodenspannung gewinnt. Man erreicht dabei eine Kompensation von mehr als 1 :1o. Bei einer Konstanz der Spannungsquelle von i % ist es möglich, eine Konstanz der Mittenfrequenz von i%o zu erzielen. Durch Einfügen kleiner Widerstände R3 und R4 in die Kathodenleitungen läßt sich die Modulationskennlinie noch weiter linearisieren. Man kann so über einen Frequenzbereich 1 : 3 die Abweichungen vom linearen Verlauf auf einige Promille verringern.
Zum Aufbau eines mit Frequenzmodulation arbeitenden Funksystems hat man durch die Erfindung die Möglichkeit, mit den in üblicher Weise trägerfrequent gebündelten Kanälen eine relativ niedrige Frequenz (z. B. ro MHz) mit dem Frequenzhub zu modulieren, den auch die Sendefrequenz haben soll. In einem oder mehreren Umsetzern wird dieses modulierte Frequenzband in die gewünschte Frequenzlage umgesetzt und verstärkt der Antenne zugeleitet. Will man z. B. Zentimeterwellen frequenzmodulieren, so kann die Umsetzurig in zwei Stufen durchgeführt werden (z. B. Zoo MHz und 2ooo MHz). Man hat dabei den Vorteil, daß der Höchstfrequenzsender selbst nicht frequenzmoduliert zu werden braucht; die Umsetzeroszillatoren sind urimodulierte Oszillatoren, die nur eine ausreichende Frequenzkonstanz besitzen müssen.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auch bei doppelter Frequenzmodulation mit Vorteil verwendet werden. Beispielsweise wird der Ausgang der Frequenzmodulationsvorrichtung in eine tiefere Frequenzlage umgesetzt, verstärkt und damit die Ausgangsspannung des Hochfrequenz-Senders frequenzmoduliert. Für alle praktisch vorkommenden Fälle kann also immer dieselbe Frequenzmodulationsvorrichtung benutzt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zur Frequenzmodulation unter Verwendung eines Multivibrators, dessen Gitterkreisen die Modulationsspannung zugeführt wird, gekennzeichnet durch eine starke Gleichstromgegenkopplung der :@Iultivibratorröhren und durch vom Gitterstrom unabhängige Begrenzungsmittel.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch in den Gitterkreisen angeordnete Dioden mit fester positiver Vorspannung.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungen der Dioden und die Gittervorspannungen der gleichen Spannungsquelle, insbesondere der Anodenspannungsquelle, entnommen sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzmödulation bei einer relativ niedrigen Frequenz erfolgt und zur Umsetzung in die verlangte Frequenzlage eine oder mehrere Umsetzerstufen vorgesehen sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche i bis 3, gekennzeichnet durch die Anwendung bei mit doppelter Frequenzmodulation arbeitenden Funksystemen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgang der Frequenzmodulationsvorrichtung ein Umsetzer zur Umsetzung in eine tiefere Frequenzlage vorgesehen ist, mit dessen Ausgangsspannung, eventuell nach Verstärkung, die Ausgangsspannung des Hochfrequenzsenders frequenzmoduliert wird.
7. Anwendung ,einer Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen in Mehrkanalsystemen. Angezogene Druckschriften: O. S. Puckle, Time Bases, London 1943, S. 27 bis 29; schweizerische Patentschrift Nr. 253 844; USA.-Patentschrift Nr. 2 4a6 996; britische Patentschriften N1. 565 403, 633 884, 599 080; H. Richter, Elektrische Kippschwingungen, Leipzig 1940, S. 101; österreichische Patentschrift Nr. 158 18o.