DE977298C

DE977298C - Demodulator for frequency-modulated electrical oscillations

Info

Publication number: DE977298C
Application number: DEK24821A
Authority: DE
Inventors: Guenther Gassmann
Original assignee: KOERTING RADIO WERKE GmbH
Current assignee: KOERTING RADIO WERKE GmbH
Priority date: 1955-02-09
Filing date: 1955-02-09
Publication date: 1965-10-28

Description

AUSGEGEBEN AM 28. OKTOBER 1965ISSUED OCTOBER 28, 1965

K 24821 IXdI21 a*K 24821 IXdI21 a *

Die Erfindung betrifft einen Demodulator für frequenzmodulierte elektrische Schwingungen mit einem vorgeschalteten mehrkreisigen Filter, welches so an die beiden Steuergitter einer Doppel-The invention relates to a demodulator for frequency-modulated electrical oscillations with an upstream multi-circuit filter, which is connected to the two control grids of a double

S steuerröhre angeschlossen ist, daß im Anodenstromkreis der Doppelsteuerröhre das demodulierte Signal erscheint und bei dem den beiden Steuergittern der Doppelsteuerröhre eine feste Vorspannung erteilt wird, derart, daß bei einem Ansteuersignal, dessen Scheitelwert größer als die Vorspannung ist, eine Begrenzung durch Gitterstrom des ersten Gitters erreicht wird.S control tube is connected to that in the anode circuit the demodulated signal appears on the double control tube and on the two control grids the double control tube is given a fixed bias voltage so that when a control signal, whose peak value is greater than the bias, a limitation due to the grid current of the first grid is reached.

In der deutschen Patentschrift 843 559 wird ein Demodulator für frequenzmodulierte Schwingungen beschrieben, der in der Literatur als Phasendetektor bezeichnet wird. Er hat eine weitgehend lineare Demodulationskennlinie und bei ausreichend großer Ansteuerspannung eine gute Begrenzung. Der wesentliche Nachteil der Schaltung ist die relativ große Ansteuerspannung, die sie benötigt. Wird diese Ansteuerspannung unterschritten, so ist die Begrenzung relativ schlecht, weil eine exakte Symmetrie der Steuerkennlinie nie erreicht wird. Darüber hinaus hat sie den Nachteil, daß eine Spezialröhre mit Raumladegitter benötigt wird.In the German patent 843 559 a demodulator for frequency-modulated oscillations described, which is referred to in the literature as a phase detector. He has one largely linear demodulation characteristic and a good limitation with a sufficiently high control voltage. The main disadvantage of the circuit is the relatively large control voltage that it requires. If this control voltage is not reached, the limitation is relatively bad because it is exact Symmetry of the control characteristic is never achieved. In addition, it has the disadvantage that a special tube with space loading grille is required.

Die USA.-Patentschrift 2280525 befaßt sich mit einem Demodulator für frequenzmodulierte Schwingungen, bei dem ein Oszillator verwendet wird, der auf einer festen Frequenz in der Mitte des von der Frequenzmodulation überstrichenen Frequenzbereiches schwingt. Auch dieser Demodulator hat nur dann eine gute Begrenzung, wenn dieU.S. Patent 2280525 is concerned with a demodulator for frequency-modulated oscillations in which an oscillator is used which is on a fixed frequency in the middle of the swept by the frequency modulation Frequency range oscillates. This demodulator also only has a good limitation if the

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ganze Kennlinie des ^weiten Steuergitters der Doppelsteuerröhre voll durchgesteuert wird, so daß auch hier eine relativ große Ansteuerspannung benötigt wird.entire characteristic of the ^ wide control grid of the Double control tube is fully controlled, so that a relatively large control voltage is required here too will.

Es sind auch Mitnahmeoszillatoren mit Trioden bekannt, die im Gegensatz dazu bei kleinen Ansteuerspannungen eine gute Begrenzung bewirken. Bei großen Ansteüerspannungen geht jedoch die gute Begrenzung wieder verloren. Eine solche ίο Schaltung benötigt deshalb einen Vorbegrenzer, der so bemessen ist, daß die Ansteuerspannung für den Mitnahmeoszillator klein bleibt. Derartige Mitnahmeoszillatoren mit Trioden sind aber nur Begrenzer. Eine Demodulation der frequenzmodulierten Schwingungen erfolgt in einem nachfolgenden separaten Demodulator.Driving oscillators with triodes are also known, which, in contrast, operate with low control voltages cause a good limitation. In the case of high control voltages, however, the good limitation is lost again. Such ίο The circuit therefore requires a pre-limiter, which is dimensioned so that the control voltage for the driving oscillator remains low. Such Driving oscillators with triodes are only limiters. A demodulation of the frequency-modulated Vibrations take place in a subsequent separate demodulator.

In der deutschen Patentanmeldung G580 Villa/ 21a⁴ wird ein Demodulator für frequenzmodulierte Schwingungen beschrieben, bei dem am Eingang ein mehrkreisiges Filter liegt, das durch die Röhre zu ungedämpften, durch die zu demodulierende Schwingung synchronisierten Schwingungen erregt wird und so an die beiden Steuergitter einer Doppelsteuerröhre angeschlossen ist, daß im Anoden-Stromkreis der Doppelsteuerröhre die Demodulation erfolgt. Bei dieser. Schaltung wird auch ein Mitnahmeoszillator verwendet, so daß, sie bei kleinen Ansteuerspannungen eine gute Begrenzung hat. Bei größer werdender Ansteuerspannung wird sie jedoch immer schlechter. Das liegt bei dieser Schaltung daran, daß vor dem Steuergitter, dem das zu demodulierende Signal zugeführt wird, ein RC-Qlied zur Erzeugung der Gittervorspannung liegt. Dieses i?C-Glied~muß relativ hochohmig sein, damit der Schwingkreis' nicht zu stark bedämpft wird. Die Begrenzung wird durch dieses i?C-Glied bei großen Ansteuerspatmuhgen schlecht, weil bei schwankender Amplitude der Ansteuerspannung die an dem RC-Glied sich bildende Vorspannung und damit der Arbeitspunkt der Röhre sehr stark im Rhythmus der Amplitudenmodulation schwankt. Will man diesen Nachteil beheben, so muß man auch vor diese Schaltung einen zusätzlichen Vorbegrenzer schalten, was mit entsprechendem Mehr-45· aufwand verbunden ist.In the German patent application G580 Villa / 21a ⁴ , a demodulator for frequency-modulated oscillations is described in which there is a multi-circuit filter at the input, which is excited by the tube to undamped oscillations synchronized by the oscillation to be demodulated and thus to the two control grids of a double control tube is connected that the demodulation takes place in the anode circuit of the double control tube. At this. A driving oscillator is also used in the circuit, so that it has a good limit at low control voltages. However, as the control voltage increases, it gets worse and worse. In this circuit, this is due to the fact that in front of the control grid, to which the signal to be demodulated is fed, there is an RC-Q element for generating the grid bias. This i? C element must have a relatively high resistance so that the resonant circuit is not dampened too much. The limitation is bad with this IC element with large Ansteuerspatmuhgen, because with fluctuating amplitude of the control voltage, the bias voltage formed on the RC element and thus the operating point of the tube fluctuates very strongly in the rhythm of the amplitude modulation. If this disadvantage is to be remedied, an additional pre-limiter must also be connected in front of this circuit, which is associated with a corresponding additional effort.

Beim »Bradley-Oszillator« wird der Versuch unternommen, die Vorbegrenzung der Signalspannung mit derselben Röhre durchzuführen, indem dazu die Kennlinie des zweiten Steuergitters der Röhre verwendet wird, dem die Signalspannung zugeführt wird. Diese: Maßnahme führt jedoch nicht zum gewünschten Erfolg, weil auch hier wieder die Symmetrie der Kennlinie des zweiten Steuergitters für eine:.gute Begrenzung vorausgesetzt wird. Dies ist aber eine Bedingung, die von einer normalen Röhre nicht und von einer eigens dafür entwickelten Röhre nur unvollkommen erreicht wird. Ein weiterer Nachteil des Bradley-Oszillators ist, daß eine Speziairöhre mit besonders kleiner Kapazität zwischen dem ersten und zweiten Steuergitter benötigt -wird, weil sonst eine unzulässig große Komponente der am ersten Steuergitter stehenden Oszillatorspannung zum zweiten Steuergitter gelangt/ wodurch die Demodulation beeinträchtigt wird. Zur weiteren Herabsetzung dieser Rückwirkung auf das zweite Steuergitter muß die Signalspannungsquelle relativ niederohmig sein, was wiederum mit einem Verstärkungsverlust der vorhergehenden Verstärkerstufe erkauft werden muß.With the "Bradley oscillator" an attempt is made to pre-limit the signal voltage to be carried out with the same tube by using the characteristic curve of the second control grid of the Tube is used to which the signal voltage is fed. This: measure leads however not to the desired success, because here, too, the symmetry of the characteristic curve of the second Control grid for a: .good limitation is assumed. But this is a condition that a normal tube and only incompletely achieved by a specially developed tube will. Another disadvantage of the Bradley oscillator is that a special tube with special A small capacity between the first and second control grid is required, because otherwise one is not permitted large component of the oscillator voltage at the first control grid to the second Control grid arrives / whereby the demodulation is impaired. To further reduce this reaction on the second control grid, the signal voltage source must have a relatively low resistance be, which in turn are paid for with a gain loss of the previous amplifier stage got to.

Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, mit geringem Aufwand, ohne Vorbegrenzung, einen Demodulator für frequenzmodulierte Schwingungen zu realisieren, der sowohl bei kleinen, als auch bei großen Ansteuerspannungen eine sehr große Begrenzung und zusätzlich eine hohe Verstärkung für das demodulierte Niederfrequenzsignal hat.The invention now has the task of creating one with little effort, without pre-limitation To realize demodulator for frequency-modulated oscillations, both for small, as well as with high control voltages, a very large limitation and, in addition, a high gain for the demodulated low frequency signal.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem einleitend genannten Demodulator dadurch erreicht, daß bei einer Ansteuerspannung, deren Scheitelwert kleiner als die Gittervorspannung ist, der Demodulator infolge einer Rückkopplung in Selbsterregung übergeht, derart, daß am ersten Steuergitter zusätzlich zur Ansteuerspannung eine mit der Ansteuerspannung synchronisierte Oszillatorspannung entsteht und die aus den beiden Spannungen gebildete Summenspannung durch die feste Vorspannung und den Gitterstrom begrenzt wird.According to the invention this is achieved in a demodulator mentioned in the introduction in that at a drive voltage, the peak value of which is smaller than the grid bias, the demodulator as a result of a feedback passes into self-excitation, in such a way that the first control grid also for the control voltage, an oscillator voltage synchronized with the control voltage arises and the total voltage formed from the two voltages by the fixed bias and the grid current is limited.

Die erfindungsgemäße Demodulatorschaltung hat die angestrebten Vorteile, nämlich hohe Begrenzung bei kleinen und bei großen Ansteuerspannungen, obwohl der Aufwand nicht größer als bei einem gewöhnlichen Phasendetektor ist und an die Eigenschaften der Röhre keine besonderen Bedingungen gestellt zu werden brauchen. Die Kapazität zwischen den beiden Steuergittern braucht nicht besonders klein zu sein, weil der am zweiten Steuergitter angeschlossene Schwingkreis sowieso mit dem Schwingkreis am ersten Steuergitter gekoppelt ist. Die erfindungsgemäße Schaltung arbeitet bei großen Ansteuerspannungen wie ein Phasendetektor mit einer Begrenzung durch Anwendung einer festen Vorspannung in Verbindung mit Gitterstrom. Durch diesen Gitterstrom bei großen Ansteuerspannungen ist der Schwingkreis am ersten Steuergitter so gedämpft, daß die Rückkopplungsbedingungen nicht erfüllt sind und keine Oszillatorschwingungen entstehen. Bei einer Ansteuerspannung, deren Scheitelwert kleiner als die feste Vorspannung ist, kann von dieser allein kein Gitterstrom erzeugt werden. Dadurch wird der Schwingkreis nicht mehr durch den bei großem Gitterstrom auftretenden niedrigen Eingangswiderstand der Röhre gedämpft, so daß die Rückkopplungsbedingung erfüllt wird und am ersten Steuergitter eine Oszillatorspannung entsteht, die so groß ist, daß sie zusammen mit der Ansteuerspannung eine Summenspannung bildet, deren Scheitelwert die Vorspannung überschreitet, so daß auch bei kleiner Ansteuerspannung Gitterstrom fließt und iao die Begrenzung unverändert gut ist. Die Oszillatorspannung ist dabei mit der Ansteuerspannung synchronisiert. Bei kleiner Ansteuerspannung arbeitet die Schaltung somit als Mitnahmeoszillator mit relativ großem Mitnahmebereich. Der relativ große Mitnahmebereich entsteht dadurch, daß mit demThe demodulator circuit according to the invention has the desired advantages, namely high limitation for small and large control voltages, although the effort is not greater than for an ordinary phase detector and the properties of the tube are not subject to any special conditions need to be asked. The capacity between the two control grids is not needed to be particularly small, because the resonant circuit connected to the second control grid is anyway is coupled to the resonant circuit on the first control grid. The circuit according to the invention works like a phase detector with high control voltages with a limitation due to the application a fixed bias in connection with grid current. Through this grid current at high control voltages, the resonant circuit at the first control grid is damped so that the feedback conditions are not fulfilled and no oscillator oscillations arise. With a control voltage, whose peak value is smaller than the fixed preload, none of this alone can Grid current can be generated. As a result, the oscillating circuit is no longer affected by the large Grid current occurring low input resistance attenuated on the tube so that the feedback condition is met and on the first control grid an oscillator voltage is created which is so large that it is combined with the control voltage forms a total voltage, the peak value of which exceeds the bias voltage, so that also at lower control voltage grid current flows and generally the limitation remains good. The oscillator voltage is synchronized with the control voltage. If the control voltage is low, the circuit works as a driving oscillator relatively large take-away area. The relatively large driving area arises from the fact that with the

für die Demodulation erforderlichen Schwingkreis am zweiten Steuergitter zusätzlich der Phasengang des Oszillators geebnet wird. Als Schwingnetzwerk liegt nämlich ein Bandfilter vor, dessen Eingangs-S widerstand bei kritisch angekoppeltem zweitem kreis 2, 3, 4 transformiert wird. Der Kondensator 4 wird der Oszillator bezüglich seiner Schwingfrequenz labil und läßt sich gut in einem größeren Bereich mitziehen.The resonant circuit required for demodulation on the second control grid also includes the phase response of the oscillator is leveled. This is because a band filter is used as the oscillating network, the input S resistance is transformed when the second circuit 2, 3, 4 is critically coupled. The capacitor 4 the oscillator becomes unstable with respect to its oscillation frequency and can be easily integrated into a larger one Drag area.

In der Figur wird ein Schaltungsbeispiel gemäß der Erfindung gezeigt. Darin ist 1 die Wicklung, mit der die Ansteuerspannung in den Schwingkreis 2, 3, 4 transformiert wird. Der Kondensator 4 ist so bemessen, daß bei fehlender Ansteuerspannung die Röhre 8 als Schirmgitteroszillator arbeitet. Mit den Widerständen S und 6 wird eine feste Vorspannung erzeugt. Sie dämpfen zusätzlich den Schwingkreis 2,3,4, der mit dem ersten Steuergitter der Röhre 8 verbunden ist, wodurchIn the figure, an example circuit according to the invention is shown. In this 1 is the winding, with which the control voltage is transformed into the oscillating circuit 2, 3, 4. The capacitor 4 is dimensioned so that when there is no control voltage, the tube 8 works as a screen grid oscillator. With the resistors S and 6 a fixed bias voltage is generated. They also dampen the resonant circuit 2,3,4, which is connected to the first control grid of the tube 8, whereby

ao ein vergrößerter Mitnahmebereich erzielt wird. Mit dem Schwingkreis 2, 3,4 ist der Schwingkreis 7 nahezu kritisch gekoppelt, so daß eine Demodulation nach dem Prinzip des Phasendetektors ermöglicht wird und zusätzlich der Phasengang des Oszillators geebnet wird, wodurch der Mitnahmebereich zusätzlich vergrößert wird. Bei großer Ansteuerspannung, die größer als die Vorspannung ist, wird diese durch Gitterstrom begrenzt. Bei kleiner Ansteuerspannung schwingt die Schaltung zusätzlich als Mitnahmeoszillator, so daß die Größe der am Schwingkreis 2,3,4 stehenden Wechselspannung unverändert groß bleibt und nach wie vor Gitterstrom fließt, so daß die Begrenzung unverändert gut bleibt. Am Anodenwiderstand 9 entsteht eine so große Niederfrequenzspannung, daß mit ihr unmittelbar die Endstufe 10 über ein Lautstärkepotentiometer angesteuert werden kann.ao an enlarged driving area is achieved. With the resonant circuit 7 is almost critically coupled to the resonant circuit 2, 3, 4, so that a demodulation is made possible according to the principle of the phase detector and additionally the phase response of the Oscillator is leveled, whereby the driving area is additionally enlarged. With high control voltage, which is greater than the bias, this is limited by the grid current. If the control voltage is low, the circuit oscillates additionally as a driving oscillator, so that the size of the AC voltage on the oscillating circuit 2,3,4 remains unchanged and grid current continues to flow, so that the limitation remains unchanged stays good. At the anode resistor 9 there is such a large low-frequency voltage that with her directly the output stage 10 via a volume potentiometer can be controlled.

Claims

Claim:

Demodulator for frequency-modulated electrical Vibrations with an upstream multi-circuit filter, which is connected to the two control grids of a double control tube is that the demodulated signal appears in the anode circuit of the double control tube and the two control grids of the double control tube have a fixed bias is issued in such a way that, in the case of a drive signal, its peak value is greater than the bias voltage is, a limitation is achieved by the grid current of the first grid, thereby characterized in that at a drive voltage, the peak value of which is smaller than the grid bias is, the demodulator passes into self-excitation as a result of a feedback, such that on the first control grid in addition for the control voltage, an oscillator voltage synchronized with the control voltage arises and the total voltage formed from the two voltages by the fixed Bias and the grid current is limited.

Considered publications:
German Patent No. 843 559;

German patent application G 580 VIII a / 21 a * (published on May 25, 1950);
U.S. Patent No. 2,280,525;
Novak-Schilling: "From Dipole to Loudspeaker", 1950, pp. 246, 247;

Bergtold: "The Great VHF Fibel", 1953, pp. 116 to 121;

Electronics, August 1944, p. 108, October 1946, pp. 88 to 91.

1 sheet of drawings

Θ 509 656/109 1.56 (509 691/2 10.65)Θ 509 656/109 1.56 (509 691/2 10.65)