-
Trägerfrequenzverstärker zur Verstärkung des einen Seitenbands eines
Zweis,eitenbandsignals Während die Verstärkung eines Frequenzbandes, das sich auf
beide Seiten einer Trägerfrequenz verteilt, prinzipiell keinerlei Schwierigkeiten
bietet, ist für die Verstärkung nur eines Seitenbandes (einschließlich Trägerfrequenz)
zunächst eine Umformung nötig, die eins der beiden Seitenbänder unterdrückt. Diese
Umformung erfordert im Übertrager bzw. im Verstärker Bedingungen, die im folgenden
erörtert werden sollen.
-
Die Frequenzcharakteristik des Verstärkers habe den in Abb. r schematisch
gezeichneten Verlauf: Die Amplituden sollen in einem bestimmten Frequenzbereich
konstant sein, die Kurve habe keine Einsattelung. Außerdem ist der praktisch stets
vorliegende Fall dargestellt, daß der Übergang zwischen Null und Maximalamplitude
nicht unstetig verläuft, sondern einen endlichen Frequenzbereich beansprucht. Zunächst
ist zu erörtern, an welche Stelle der oberen oder unteren Flanke die Trägerfrequenz
gelegt werden miß. Diese Frage ist deshalb wichtig, weil hier der allgemeine Fall
betrachtet werden soll, daß zwischen Träger- und kleinster
Seitenbandfrequenz
kein endlicher Abstand besteht, daß also das Seitenband alle Frequenzen von Null
bis zur obersten enthalten soll. Die Flanke der Frequenzcharakteristik erstreckt
sich von wo auf col. Dabei sei wf--wo mit cö bezeichnet: Läge die Trägerfrequenz
an der Stelle co, in Abh. i, dann ergäbe sich für alle Frequenzen ,zwischen co,
.-co' und uol+cü eine Zweiseitenbandverstärkung, und für die oberhalb co, + w' liegenden
Frequenzen eine Einseiten@bandverstärkung. -Diese Anordnung hätte zur Folge, daß
der Modulationsgrad für niedere Frequenzen (kleiner als w') doppelt so groß wäre
wie für hohe, wenn man voraussetzt, daß er bei der Zweiseitenbandübertragung für
alle Frequenzen gleich. groß war. Die Lage der Trägerfrequenz sehr nahe bei wo hätte
den umgekehrten Effekt, daß der Modulationsgrad für kleine Frequenzen viel kleiner
als für große Frequenzen wäre. Zwischen diesen beiden gibt es eine mittlere Lage
für die Trägerfrequenz, bei der der Modulationsgrad für alle Frequenzen gleich bleibt.
Sie ergibt sich, wenn die Trägerfrequenz dort liegt, wo, die Amplitudenkurve (Abb.
i) den Wert 1/2 hat, wobei der Verlauf zwischen Maximal- und Nua1wert um den Wert
1/2 symmetrisch sein muß. Es ist bekannt, aus diesen Gründen die Trägerfrequenz
in dieser Weise auf die Flankenmitte zu legen.
-
Neben dieser Bedingung für die Amplituden muß auch eine bestimmte
Phasenbeziehung erfüllt sein. Wenn man verlangt, daß ein aus mehreren Frequenzen
bestehendes Signal nach Durchlauden eines Netzwerkes in seiner Form- erhalten bleiben
soll, dann missen alle das Signal bildenden Wechselspannungen in dem Netzwerk
um den gleichen zeitlichen Betrag verzögert werden.
-
Wird beispielsweise die Phase der Grundwelle des Signals um c12 gedreht,
dann bedeutet die gleiche zeitliche Verzögerung bei der zweiten Oberwelle eine Drehung
um n, bei der dritten Oberwelle um 3z/2 usw. Die Phasendrehung muuß also proportional
der Frequenz linear anwachsen. Dies gilt auch für modulierte Wellen. In einem solchen
Fall ist der Absolutbetrag, um den die Phase selbst im Netzwerk verzögert wird,
an sich nebensächlich. Es muß nur ebenfalls die Bedingung erfüllt sein, daß alle
Seitenbandfrequenzen zeitlich um den gleichen Betrag wie die Trägerwelle selbst
verzögert werden, d. h. daß die Phasenverschiebung einer im Seitenband liegenden
Frequenz . zur Phasenverschiebung, die die Trägerwelle selbst erfährt, sich verhält
wie die Frequenz des Seitenbandes zu, der der Trägerwelle selbst. Diese Proportionalität
muß sich über das ganze zu, verstärkende Frequenzband erstrecken, also anzch über
die abfallenden Flanken der Amplitudenkutve in Abb. i.
-
Die Trägerfrequenzverstärkung bei Einseitenbandbetrieb erfordert also
ein Übertragungsglied, dessen Amplitudenkurve einen Verlauf nach Abb. i aufweist,
während seine Phasenkurve eine gerade Linie sein muß. Diese Bedingung ist deshalb
schwer zu erfüllen, weil erfahrungsgemäß bei den meisten Übertragern dort, wo der
Realteil des übertragungsmaßes starken Änderungen unterworfen ist (an den Flanken
in Abb. i), sich der Imaginärteil ebenso -stark ändert.
-
Ein von bekannten Übertragern völlig abweichendes Verhalten zeigt
der im Patent 9,36 99o beschriebene Verstärker, bei dem eine genauere Untersuchung
zeigt, daß seine Phasenkurve zumindest über eine Flanke der Amplitudenkuirve hinweg
genügend genau geradlinig verläuft. Beide Kurven des Verstärkers sind in Abb.2 gezeichnet;
der Abszissenmaßstand beider Kurven ist linear.
-
In der Phasenkurve der Abb. 2 sind A und B die Frequenzen,
zwischen denen die Amplibudenkurve anuf konstantem Maximalwert verläuft, bei C hat
die obere Flanke die halbe Maximalamplitude erreicht. Bei diesem speziellen Verlauf
der Phasenkurve ist also erfindungsgemäß der Träger auf die obere Flanke (Punkt
C) zu legen, da dann die zwischen C und A liegenden Modulationsfrequenzen in den
angenähert linearen Teil der Phasenkurve fallen. Der Frequenzbereich, den das zu
verstärkende Seitenband umfassen darf, ist also durch die Frequenzdifferenz C-A
gegeben.
-
Erfindungsgemäß wird daher ein Trägerfrequenzverstärker nach dem Hauptpatent
zur Verstärkung des einen Seitenbandes eines Zweiseitenbandsignals in der Weise
benutzt, daß die Trägerfrequenz auf die obere Flanke der Amplit'udenkurve des Verstärkers
fällt, an welcher die Phasenkurve eine geradlinige Verlängerung der Phasenkurve
im Durchlaßbereich des Verstärkers bildet, und daß die Trägerfrequenz in an sich
bekannter Weise mit derjenigen Frequenz zusammenfällt,, bei der die Amplitudenkurve
des Verstärkers den halben Maximalwert aufweist.
-
Die Phasenkurve eines einzigen Resonanzkreises zeigt den schematischen
Verlauf der Abb. 3, wobei die Abszissenachse logarithmisch geteilt ist. Wählt man
einen linearen Abszissenmäßstab, dann verzerrt sich die Kurve zum gestrichelten
Verlauf. Die Kurve ist zurr positiven Abszissenachse konkav gekrümmt. Ein Verstärker,
der gemäß -dem Hauptpatent aus - mehreren gegeneinander verstimmten Kreisen besteht,
weist eine Phasenkurve nach Abb. q. auf, deren Abszissenmaßstab wieder logarithmisch
ist. Diese Kurve verläuft, bevor sie in den waagerechten übergeht, sogar etwas konvex
zur Abszissenachse, was angenähert linearen Verlauf bei linearem Abszissenmaßstab
bedeutet. Nun gilt die Beziehung, daß die Phasenkurve um so gekrümmter ist, je weniger
Kreise ein Verstärker enthält. Es ist also möglich, durch eine bestimmte Anzahl
von Resonanzkreisen eine optimale Phasenkurve zu erzielen. Diese verschiedenen Kreise
müssen dann in ihren Resonanzfrequenz und Dämpfungen die Eigenschaften der Anordnung
besitzen, die im Hauptpatent beschrieben ist.