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Schaltung zum Empfangen und Demodulieren frequenzmodulierter Schwingungen
Bei den üblichen Schaltungen zum Empfangen und Demodulieren frequenzmodulierter Schwingungen werden diese Schwingungen nach Mischung einem Begrenzer zugeführt, in dem unerwünschte Amplitudenmodulationen dieser Schwingungen beseitigt werden, worauf die begrenzten, nur frequenzmodulierten Schwingungen mittels eines Frequenzdemodulators demoduliert und die demodulierten Schwingungen der Niederfrequenzstufe des Empfängers zugeführt werden.
Ein Nachteil dieser Schaltungen gegenüber einer Schaltung zum Empfangen und Demodulieren amplitudenmodulierter Schwingungen ist der, dass mindestens eine zusätzliche Röhre, namentlich die Begrenzerröhre, häufig jedoch ausserdem noch eine zusätzliche Verstärkerröhre erforderlich ist, da in der Begrenzerröhre ein wesentlicher Verlust an Verstärkung auftritt.
Bei einer bekannten Schaltung, bei der die Begrenzerröhre entfallen kann, werden die gleichzurichtenden Schwingungen gemeinsam mit von emem örtlichen Oszillator erzeugten Schwingungen einem Amplitudendemodulator zugeführt, dessen Ausgangsspannung in der Weise den frequenzbestimmenden Kreis des örtlichen
Oszillators steuert, dass die Frequenz der von diesem Oszillator erzeugten Schwingungen in jedem Augenblick nahezu gleich der Augen- blicksfrequenz der gleichzurichtenden Schwin- gungen ist. Da die Amplitude den vom örtlichen
Oszillator erzeugten Schwingungen gleichbleibend ist, können die dem Frequenzmodulator zuzu- führenden Schwingungen ihnen entnommen wer- den.
Auch diese Schaltung enthält noch eine bedeutend grössere Anzahl von Schaltelementen, nämlich mehr Röhren, als eine Schaltung zum
Empfangen und Demodulieren amplitudenmodu- lierter Schwingungen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Empfangen und Demodulieren frequenz- modulierter Schwingungen, bei der die Ampli- tudenmodulation dieser Schwingungen unwirk- sam ist, so dass die Begrenzerröhre entfallen kann, und im Unterschied gegenüber dem
Bekannten die erfindungsgemässe Schaltung kaum mehr Schaltelemente braucht als eine Schaltung zum Empfang amplitudenmodulierter Schwin- gungen.
Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung kann auf einfache Weise ein Empfänger gebaut werden, der unter Zuhilfenahme sehr wenig zusätzlicher Schaltelemente, sowohl zum Demodulizren frequenzmodulierter als auch amplitudenmodulierter Schwingungen benützt werden kann.
Zu diesem Zweck werden, gemäss der Erfindung, bei einer, wenigstens einen Modulator und einen Frequenzdetektor enthaltenden Empfangsschaltung für frequenzmodulierte Schwingungen die gleichzurichtenden Schwingungen im Modulator moduliert und darauf dem Frequenzdetektor zugeführt. In dessen Ausgangskreis wird eine Spannung erzeugt, die beim Fehlen der Modulation im erwähnten Modulator, von der Augenblicksfrequenz und auch von der Amplitude der zu demodulierenden Schwingungen abhängig ist und die, gegebenenfalls nach Verstärkung, als Modulationsspannung dem erwähnten Modulator zugeführt wird.
Die Einrichtung ist hiebei derart getroffen, dass die unerwunschte Amplitudenmodulation der zu demodulierenden Schwingungen verringert wird, und die gleichgerichteten
Schwingungen durch Gleichrichtung einer, mit der im Eingangskreis des Frequenzdetektors erzeugten Spannung proportionalen Spannung entnommen werden.
Die Erfindung wird an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei Fig. 1 sich auf eine Schaltung für einen auch als Modulator dienenden Zwischenfrequenzverstärker und für einen. Mischdetektor eines Frequenzmodulations-Empfangsgerätes be- zieht, während Fig. 2 eine Schaltung zum Empfang sowohl frequenz-als auch amplituden- modulierter Schwingungen darstellt.
Nach Fig. l werden die fiequenzmodulierten
Schwingungen über einen Eingangstransforma- tor 1 dem Steuergitter einer Zwischenfrequenz- verstärkerröhre 2 zugeführt. Die im Anodenkreis dieser Röhre erzeugten Schwingungen werden einem Diskriminatometzwerk zugeführt, das z. B. aus zwei gekoppelten Kreisen 3 und 4 bestehen kann. Im Betriebe entstehen an diesen beiden Kreisen Spannungsabfälle, die den beiden
Steuergittem 5 und 6 einer als Mischdemodulator geschalteten Mischröhrf 7 zugeführt werden.
Die Phasenverschiebung zwischen den erwähnten
Spannungen ist dabei von der Augenblicks-
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frequenz der Eingangsschwingungen abhängig und beträgt z. B. für die mittlere Frequenz dieser Schwingungen 900. Auf diese Weise wird im Anodenkreis der Röhre 7 eine Spannung erzeugt, die in eine Komponente mit einer Frequenz gleich der Frequenz der Eingangsschwingungen, in andere Komponenten mit einer Frequenz gleich einer höheren Harmonischen der Frequenz der Eingangsschwingungen und schliesslich in eine Niederfrequenzkomponente zerlegt werden kann. Die Amplitude dieser Zwischenfrequenzkomponenten bzw. die Grösse der Niederfrequenzkomponente hängt, bei Wegfall der nachstehend zu erörternden Modulation, sowohl von der Augenblicksfrequenz als auch von der Amplitude der Eingangsschwingungen ab.
Der Erfindung liegt folgende Erkenntnis zugrunde : Wenn eine Spannung erzeugt wird, deren Grösse proportional mit der Amplitude einer der erwähnten Zwischenfrequenzkomponenten ist, die als Modulationsspannung die Verstärkung einer der vorangehenden Röhren bzw. der Mischröhre selbst regelt, wird dies zur Folge haben, dass die Amplitude dieser Zwischenfrequenzkomponente nahezu konstant bleibt, da eine geringe Vergrösserung dieser Amplitude zu einer grösseren Modulationsspannung und somit zu einer geringeren Verstärkung führt, so dass die zuerst erwähnte Vergrösserung hintangehalten wird.
Eine ähnliche Wirkung entsteht, wenn eine Modulationsspannung erzeugt wird, deren Grösse proportional der Grösse der erwähnten Niederfrequenzkomponente ist. Infolge dieser Modulation wird dann diese Niederfrequenzkomponente unterdrückt.
In diesem Fall müssen jedoch dem Eingangskreis des Mischdemodulators 7 Schwingungen zugeführt werden, deren Amplitudenmodulation derart proportional mit dem Frequenzhub ist, dass diese Wirkung eintritt.
Diese Einrichtung ist an Hand der Vektordiagramme nach Fig. l a und l b erläutert.
In Fig. 1 a bezeichnen 5 und 5'die dem Gitter 5, 6 und 6'die dem Gitter 6 zugeführte Spannung für zwei verschiedene Werte der Augenblicksfrequenz der Eingangsschwingungen. Die Niederfrequenzkomponente der Anodenspannung ist dann, beim Fehlen der erwähnten Modulation, in erster Annäherung proportional der Längenzunahme des Summenvektors 7, also dem Unterschied zwischen den Vektoren 7'und 7. Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise ist das Vektordreieck 5', 6', 7'in die Lage 5", 6", 7" gedreht, so dass sich der Vektor 7'mit dem Vektor 7 deckt.
Infolge der erwähnten Modulation der Röhre 2 wird nun die Länge des Vektors 7 konstant gehalten werden. Das entsprechende Vektordiagramm ist in Fig. 1 b dargestellt. Da das Verhältnis der Vektoren 5", 6"und 7"konstant ist, wird der Vektor S"in Fig. 1 b eine Amplitudenmodulation aufweisen, die mit dem Vektor 7" in Fig. 1 a im umgekehrten Verhältnis und somit, in erster Annäherung proportional mit dem Frequenzhub der Fingangsschwingungen, jedoch unabhängig von der Amplitudenmodulation dieser Schwingungen ist.
Bei der Schaltung nach Fig. 1 ist diese Erkenntnis wie folgt angewendet. Die Niederfrequenzkomponente der Anodenspannung der Röhre 7, die ohne Regelung infolge des Frequenzhubs der Eingangsschwingungen sich in einem Niederfrequenzrhythmus ändert, wrd über den Trennkondensator 8 und das für die Zwischenfrequenzschwingungen nicht durchlässige Filter 9 als Modulationsspannung derart im Gitterkreis der Röhre 2 wirksam gemacht, dass die Verstärkung und besonders die Steilheit dieser Röhre geändert wird. Infolge dieser Modulation wird die Amplitude der im Ausgangskreis der Röhre 2 erzeugten Schwingungen in solcher Weise von dem Augenblickswert der Frequenz der Eingangsschwingungen abhängen müssen, dass die Niederfrequenzkomponente der Anodenspannung der Röhre 7 nahezu Null ist.
Gemäss Vorstehendem ist die Amplitude der erwähnten Schwingungen annähernd unabhängig von der Amplitudenmodulation der Eingangsschwingungen, da, wenn bei einer bestimmten Frequenz die Amplitude dieser im Anodenkreis der Röhre 2 erzeugten Schwingungen eine geringe Vergrosserung erfahren würde, dies zu einer Steigerung der Regelspannung und so zu einer Verringerung der Verstärkung der Röhre 2 führen würde.
Die in den gemeinsamen Kreisen der beiden Schirmgitter 10 und 11 der Röhre 7 erzeugte Niederfrequenzspannung ist nahezu ausschliesslich von der dem Gitter 5 der Röhre 7 zugeführten Spannung abhängig, u. zw. linear abhängig von der Amphtude dieser Spannung, wenn ein Kondensator 14 vorgesehen wird, der eine kleine Impedanz für die Frequenz der Zwischenfrequenzschwingungen, jedoch eine hohe Impedanz für Hörfrequenzen darstellt. Diese Schirmgitterspannung wird über den Trennkondensator 12 der Niederfrequenzstufe 13 der Empfangsschaltung zugeführt.
Nach vorstehenden Betrachtungen ist es selbstverständlich, dass die Modulationsspannung auch z. B. durch Demodulation der im Anodenkreis der Röhre 7 erzeugie-i Zwischenfrequenz- spannung entnommen werden kann bzw., dass die der Niederfrequenzftufe 13 zuzuführende Spannung durch Demodulieren der im gemeinsamen Kreis der beiden Schirmgitter erzeugten Zwischenfrequenzspannung entnommen werden kann, usw.
Bei der Schaltung nach Fig. 2 ist eine Hochfrequenzmischröhre 15 mit Oszillatorteil 16 und eine Zwischenfrequenzverstärkerröhre 17 einer Empfangsschaltung für frequenz-und amplitudenmodulierte Schwingungen dargestellt, wobei diese Schaltung für beide Modulationsarten die gleiche Anzahl von Röhren enthält.
Wenn der Schalter 18 die Lage AM einnimmt, werden die im Anodenkreis der Mischröhre 7F
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erzeugten Zwischenfrequenzschwingungen über die auf die Zwischenfrequenz der Amplitudenmodulation (z. B. 475 kHz) abgestimmten Kreise 19 und 20 dem Steuergitter der Zwischen- frequenzverstärkerröhre 17 zugeführt, in dieser Röhre verstärkt und darauf über die gleichfalls auf diese Frequenz abgestimmten Kreise 21 und 22 dem Amplitudenmodulator 23 mit Siebfilter 24 zugeführt. In dieser Lage des Schalters werden also dem Eingangstransformator zugeführte, amplitudenmodulierte Hochfrequenzschwingungen in üblicher Weise verstärkt und gleichgerichtet.
Nimmt der Schalter 18 die Lage FM ein, so werden die im Anodenkreis der Mischröhre 15 erzeugten Zwischenfrequenzschwingungen über die auf die Zwischenfrequenz für Frequenzmodulation (z. B. 2 MHz) abgestimmten Kreise 25 und 26, die ein breiteres Frequenzband durchlassen als die Kreise 19 und 20, dem Steuergitter der Zwischenfrequenzverstärkerröhre 17 zugeführt, in dieser Röhre verstärkt und darauf über das Diskriminatometzwerk 3, 4 dem
Demodulator 27 mit Siebfilter 28 zugeführt.
Ohne die nachstehend zu erörternde Modulation ist die an diesem Siebfilter 28 erzeugte Spannung proportional dem Frequenzhub der Eingangs- schwingungen. Diese Spannung wird, ähnlich wie die vorstehend erörterten Zwischenfrequenz- schwingungen dem Steuergitter der Röhre 17 zugeführt und in dieser Röhre niederfrequenz- mässig verstärkt, worauf die verstärkte Spannung über den Trennkondensator 8 dem Eingangs- kreis der Röhre 15 zugeführt wird und die
Steilheit und damit die Verstärkung dieser
Rohre bestimmt.
Infolgedessen werden in dieser
Lage des Schalters 18 die dem Eingangstrans- formator zugeführten, frequeuzmodulierten Schwingungen, gemäss den vorstehenden Betrachtungen, verstärkte, amptitudenmodulierte Zwischenfrequenzschwingungen im Kreis 3 erzeugen, deren Amplitudenmodulation mit dem Frequenzhub der empfangenen Schwingungen proportional, jedoch unabhängig von der Am- plitudenmodulation dieser Schwingungen ist.
Die amplitudenmodulierten Schwingungen werden unter Zuhilfenahme des Demodulators 23 mit Siebfilter 24 gleichgerichtet und der Niederfrequenzstufe 13 zugeführt.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele. Es können z. B. die Röhren 15 und 17 nach Fig. 2 auch z. B. die Funktion zweier kaskadengeschalteter Zwischenfrequenzverstärkerröhren bzw. einer Zwischenfrequenzverstärkerröhre und eines Mischdemodulators erfüllen. Weiter kann die Regelung der Verstärkung der Röhren 2 oder 15 auch bewerkstelligt werden, indem das Gitter dieser Röhren im Gitterstromgebiet ausgesteuert wird. Auch können mehrere richtig bemessen-, frequenzabhängige Impedanzen in die Schaltungen eingefügt werden, z. B. zwecks Erzeugung einer besseren Linearität zwischen dem Frequenz- hub und dem gleichgerichteten Signal.
Werden z. B. bei der Schaltung nach Fig. 2 die mit dem Frequenzhub proportionalen, amplitudenmodulierten Schwingungen über ein zweites Diskriminatometzwerk 3, 4' (nicht dargestellt) dem Anodenstrom der Röhre 17 entnommen, so wird ein zweifach grösseres, demoduliertes Signal erzeugt. Es ist dabei möglich, ausserdem die Vorteile eines Gegentaktdemodulators zu erzielen, indem die am Filter 28 erzeugte Spannung von der am Filter 24 erzeugten Spannung in Abzug gebracht wird.
Schliesslich kann die noch restliche Abhängigkeit der Amplitudendemodulation der Eingangsschwingungen mittels irgendeines Ausgleich-
EMI3.1
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltung zum Empfangen und Demodulieren frequenzmodulierter Schwingungen, welche wenigstens einen Amplitudenmodulator und einen Frequenzdetektor enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die zu demodulierenden Schwingungen im Amplitudenmodulator mit einer Hilfsschwingung moduliert werden, welche im Ausgangskreis des Frequenzdetektors erzeugt wird, dem die Ausgangsschwingungen des Amplitudenmodulators zugeführt werden, so dass im Eingangskreis des Frequenzdetektors eine Schwingung mit einer Amplitudenmodulation hervorgerufen wird, die praktisch proportional zur Frequenzausweichung der in Frequenz zu demodulierenden Schwingungen ist, welche Eingangsschwingung des Frequenzdetektors mittels Amplitudendemodulation die in Frequenz demodulierte Schwingung liefert.