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Empfänger für amplituden- und phasenmodulierte Schwingungen Die Erfindung
betrifft einen Empfänger, der sowohl amplitudenmodulierte als auch phasenmodulierte
Schwingungen aufnehmen und demodulieren kann. Verschiedene Modulationsarten können
einerseits bereits bei den verschiedenen Sendern vorhanden sein. Aber auch ursprünglich
rein amplitudenmodulierte Schwingungen nehmen z. B. durch Vorgänge bei der Ausbreitung
in der Atmosphäre häufig am Empfänger den Charakter einer vorwiegend phasenmodulierten
Schwingung an. Dies äußert sich in den üblichen Empfängern, die für die Aufnahme
amplituden.modulierter Schwingungen geeignet sind, in starken Verzerrungen. - Natürlich
kann sich auch umgekehrt eine ursprünglich phasenmodulierte Schwingung in ihrer
Modulation so verändern, daß sie zeitweise mehr den Charakter einer amplitudenmodulierten
Schwingung annimmt.
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Da die bisher bekannten Empfänger nur zum Empfang jeweils einer Modulationsart
geeignet sind, erhält man, wenn sich nun aus irgendeinem Grunde, z. B. infolge Schwunderscheinungen,
die Modulationsart ändert, mit einem solchen Empfänger einen völlig verzerrten Empfang.
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Erfindungsgemäß ist der Empfänger mit einer Umschaltvorrichtung ausgerüstet,
durch die er mit einer über der Hörb-arkeitsgrenze liegenden Frequenz abwechselnd
auf den Empfang von phasenmodulierten Schwingungen und auf den Empfang von amplitudenmoduli.erten
Schwingungen umgeschaltet wird.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Empfänger, ohne daß
irgendeine von dem Bedienenden vorzunehmende Umschaltung notwendig ist, sowohl Schwingungen,
die ganz oder vorwiegend den Charakter einer amplitudenmodulierten Schwingung; als
auch solche Schwingungen, die ganz oder vorwiegend den Charakter einer phasenmodulierten
Schwingung besitzen, empfangen kann. Natürlich können auch alle Zwischenstufen der
Modulationsart empfangen werden, da man eine .derart modulierte Schwingung stets
in einen Anteil zerlegen kann, der eine reine amplitudenmodulierte Schwingung darstellt,
und in einen zweiten Anteil, der eine reine phasenmodulierte Schwingung darstellt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Abb. i. An die Antenne
i ist ein Überlagerungsempfänger a angeschlossen, der die zwischenfrequente Schwingung
den beiden Doppelleitungen 3 und 4,aufdrückt. Ein Teil der zwischenfrequenten Spannung
wird über die Doppelleitung q. der Primärwicklung eines Transformators io-zugeführt.
Die Sekundärwicklung
dieses Transformators führt die in ihr erzeugte
Energie gleichphasig den Steuergittern der Gleichrichterröhren i i und z2 zu.
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Ein anderer Teil der zwischenfrequenten Schwingung -wird über die
Doppelleitung 3 einer Einheit 5 zugeführt, die etwa ein Quarzfilter und einen Amplitudenbegrenzer
oder eine Einrichtung zur selbsttätigen Verstärkungsregelung enthält. Die in ihrer
Frequenz und ihrer Amplitude begrenzte Schwingung wird von 5 einem Phasenregler
6 und von dort einem Phasenmodulator 7 zugeführt. Die Phase der Schwingung in 7
wird durch Schwingungen von der Quelle 8 mit einer überhörbaren Frequenz moduliert.
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DieAusgangsschwingung des Phasenmodulators 7 wird der Primärwicklung
eines Transformators 9 zugeführt, dessen Sekundärwicklung die Schwingung gegenphasig
den Steuergittern der Gleichrichter i i und 12 zuführt. Auf diese Weise wird die
Schwingung, die gleichphasig durch den Transformator io zugeführt wird, mit derjenigen
Energie vereinigt, die gegenphasig durch den Transformator 9 zugeführt wird. Die
Ausgangselektroden von i i und 12 sind an die Primärwicklung eines Transformators
13 angeschlossen, dessen Sekundärwicklung mit einer Klinke 14 verbunden ist, an
die die Anzeigevorrichtung angeschlossen werden kann.
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Der Phasenmodulator 7 mit seiner Duelle 8 kann auch durch eine andere
Einrichtung ersetzt werden, durch die die Phase der Energie in 7 mit einer überhörbaren
Frequenz um etwa 9o° verschoben werden kann.
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Die Ausführungsform gemäß -Abb. 2 enthält zwei getrennte Demodulatoren,
von denen der .eine nur amplitudenmodulierte und der andere nur phasenmodulierte
Schwingungen empfangen kann. Die Signale werden wieder über die Antenne i von dem
ÜberIagerungsempfänger 2 aufgenommen und den Doppelleitungen 3 und 4 zugeführt.
Ein Teil der Schwingung wird über die Doppelleitung 3 dem Filter und Amplitudenbegrenzer
5 zugeführt, und es wird dann die in ihrer Frequenz und Amplitude begrenzte Schwingung
von dem Ausgang von 5 einem Phasenregler 15 zugeführt, der aus einer Kette besteht,
welche als Längsglieder induktive Blindwiderstände und als Querglieder kapazitive
Blindwiderstände sowie eine Abschlußimpedanz enthält. Die Schwingungen werden mit
den gewünschten Phasenverschiebungen durch Leitungen abgenommen, die an die verschiebbaren
Abgriffe der Spule 15 angeschlossen sind, und dann den Steuergittern der Modülatorröhren
16 und 17 zugeführt. Diese sind als Schirmgitterröhren ausgebildet, deren Schirmgitter
mit der Sekundärwicklung eines Transformators 18 verbunden sind, dessen Primärwicklung
mit einer Quelle 19 für die überhörfrequente Mödulations.schwi.ngung verbunden ist.
S stellt die Gleichspannungsquelle für die Schirmgitter dar. Anode und Kathode der
Röhre 16 sind durch die Primärwicklung eines Transformators T und eine Spannungsquelle
S1 verbunden, ebenso Anode und Kathode der Röhre 17 durch die Primärwicklung eines
Transformators T1 und die Spannungsquelle Si. Die Sekundärwicklung von T verbindet
die Steuergitter zweier Gleichrichterröhren 2o und 2o' in Gegentaktschaltung, die
Sekundärwicklung von T1 die Steuergitter eines zweiten Gleichrichterpaares 21 und
2i' ebenfalls in Gegentakt. Die nicht gefilterte Zwischenfrequenz wird von dem Überlagerungsempfänger
durch die Doppelleitung 4 den Primärwicklungen der Transformatoren 28 und 29 zugeführt.
Die Sekundärwicklung von 28 führt diese Energie gleichphasig den Steuergittern von
2o und 2o' zu, ebenso die Sekundärwicklung von 29 gleichphasig den Steuergittern
von 21 und 21': Die Anoden von 2o und 2o' sind durch die Primärwicklung eines Transformators
22 und die Anoden von 21 und 21' durch die Primärwicklung eines Transformators 23
in Gegentakt geschaltet. Die Ausgänge beider Gleichrichterpaare werden durch Verbindung
der Sekundärwicklungen der Transformatoren 22 und 23 miteinander vereinigt und dann
über die Klinke 14 der Anzeigevorrichtung zugeführt.
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Bei der Ausführungsform gemäß Abb.3 sind die Gleichrichterpaare der
Schaltung gemäß Abb.2 durch Mehrgitterröhren ersetzt. Das Signal wird nach Umwandlung
in Zwischenfrequenz über die Doppelleitung 4 der Primärwicklung eines Transformators
30 zugeführt, dessen Sekundärwicklung mit den Steuergittern der Röhren 26
und 27 so verbunden ist, daß die Energie diesen gleichphasig zugeführt wird. Ein
zweiter Teil der Zwischenfrequenz wird über den Filterkreis und Amplitudenbegrenzer
5 einer Leitung 31 zugeführt, die reit den Eingängen zweier Phasenregler 24 und
25 verbunden ist. Die Ausgangsspannungen dieser Phasenregler sind über Transformatoren
34 und 33 an die Bremsgitter der Röhren 26 und 27 gelegt. Ein Generator 36 für die
überhörfrequente Modulationsschwingung ist über den Transformator 35 mit den Schirmgittern
der Röhren 26 und 27 verbunden und moduliert die Spannungen an diesen Schirmgittern
gegenphasig mit einer überhörbaren Frequenz. Die Anoden der Röhren 26 und 27 sind
über Widerstände und Kapazitäten mit den Steuergittern der Verstärkerröhren 40 und
41 verbunden, deren Anoden durch die Primärwicklung eines Transformators 43 in Gegentakt
geschaltet sind. Die Sekundärwicklung dieses Transformators
ist
über eine Klinke 14 mit dem Anzeigegerät verbunden. Die Phasenregler 24 und 25 können
von beliebiger Bauart, z. B. nach Art des Kettenleiters 15 in Abb. z, ausgebildet
sein.
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Bei der Ausführungsform gemäß Abb.4 wird die Schwingung des Zwischenfrequenzverstärker
s über die Doppelleitung 44 einem Filter 35 für das obere Seitenband (und dadurch
gleichzeitig einem Teil des Trägers) und über die Doppelleitung 45 einem Filter
36 für das untere Seitenband (und dadurch wiederum gleichzeitig einem Teil des Trägers)
zugeführt. An diese Filter sind die Steuergitter der Gleichrichter 46 bzw. 47 angeschlossen.
Die entstehenden niederfrequenten Schwingungen werden von dem Ausgang des Gleichrichters
46 über einen Transformator 49 einer Kopplungsröhre 51 zugeführt. Die niederfrequenteAusgangsspannung
des Gleichrichters 47 wird der Primärwicklung eines Transformators 52 zugeführt,
dessen Sekundärwicklung in Gegentaktschaltung mit den Steuergittern der Kopplungsröhren
54 und 55 verbunden ist. Die Schirmgitter dieser Röhren sind gegenphasig mit der
Sekundärwicklung eines Transformators 57 verbunden, dessen Primärwicklung mit der
Quelle 56 für die überhörfr equenten Modulationsschwingungen verbunden ist. Diese
Modulationsschwingungen werden gegenphasig der Gleichspannung überlagert, die den
Schirmgittern von 54 und 55 von der Quelle 58 geliefert wird. Diese überlagerten
Üodulationsschwingungen regeln die Verstärkung der Röhren 54 und 55 derart, daß
sie im überhörfrequenten Rhythmus abwechselnd ihren Ausgangskreisen Schwingungsenergie
liefern. Die Anode von 51 und die Anoden von 54 und 55 sind parallel zu der Primärwicklung
eines Transformators 59 geschaltet, dessen Sekundärwicklung wieder mit der Klinke
14 verbunden ist.
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Die Arbeitsweise eines Empfängers gemäß der Erfindung soll zuerst
an Hand von Abb. i beschrieben werden. Das Signal wird in 5 gefiltert, so daß die
Modulationsseitenbänder entfernt werden; nach Begrenzung der Amplitude wird der
gefilterte Träger mit dem ungefilterten Signal vereinigt, welches den Steuerelektroden
von ii und 12 in richtigem Phasenverhältnis zugeführt ist. Für Empfang von Phasenmodulation
muß der Zusatzträger um 9o° gegenüber dem Träger der ungefilterten Schwingung, die
durch die Leitungen 4 der Primärwicklung des Transformators io und von dort in Phase
den Steuergittern von ii und 12 zugeführt wird, verschoben sein. Diese mit 9o° Phasenverschiebung
erfolgte Vereinigung der begrenzten gefilterten und der ungefilterten Signalenergie
erzeugt eine Amplitudennrodulation, die der Phasenmodulation der ungefilterten Schwingung
entspricht. Für Empfang von Amplitudemnodulation muß der den Steuergittern von i
i und i2 zugeführte Zusatzträger entweder gleichphasig oder um i8o° gegenüber dem
Träger der ungefilterten Schwingung; die die Steuergitter von ii und 12, über die
Leitung 4 erreicht, verschoben sein. Der Empfänger wird demgemäß sowohl auf phasenmodulierte
als auch auf amplitudenmodulierte Wellen ansprechen, wenn eine Einrichtung vorgesehen
ist, welche die Phase des gefilterten Trägers, der die Steuergitter der Gleichrichter
erreicht, so verschiebt, daß dieser Zusatzträger in dem einen Augenblick gegenüber
dem Träger der ungefilterten Schwingung um 9o° verschöben ist und in dem nächsten
Augenblick mit ihm in Phase oder gegen ihn um i8o° phasenverschoben ist. Damit die
Phase des Zusatzträgers selbsttätig zwischen diesen beiden Werten von o (oder i
8o) und 9o° schwankt, und zwar im überhörfrequenten Rhythmus, ist in der Leitung
zwischen dem Trägerfilter 5 und den Demodulatoren i i und 12 einerseits der Phasenschieber
6, der eine feste Phasenverschiebung erzeugt, und andererseits der Phasenmodulator
7 eingeschaltet, der in der Lage ist, den Träger über einen Bereich von 9o° in der
Phase zu modulieren. Die Modulationsfrequenz bestimmt sich durch den Ultratongenerator
8, der vorzugsweise Spannungen von rechteckiger Kurvenform und solcher Amplitude
erzeugen soll; daß in dem Modulator 7 die Phase des Trägers von + 45 auf -45° verschoben
wird, wie in Abb.5 dargestellt ist. Bei -f- 45° wird der Empfänger dann für Phasenmodulation
und bei -45° für Amplitudenmodulation eingestellt sein, wenn die konstante Phasenverschiebung,
die durch den Phasenschieber 6 erzeugt wird, -j-45° beträgt. Der Empfänger wird
also durch den Phasenmodulator so umgeschaltet, daß er abwechselnd Phasenmodulation
und Amplitudenmodulation empfängt, und zwar in gleichen Zeitintervallen, deren Länge
durch die Frequenz der durch den Generator 8 erzeugten Schwingungen bestimmt wird.
Da die Schaltfrequenz überhörbar ist, stört die diesbezügliche Modulation nicht.
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Bei der Schaltung gemäß Abb. 2 werden, wie bereits erwähnt, zwei Demodulatoranordnungen
verwendet, von denen die eine zum Empfang phasenmodulierter Schwingungen und die
andere zum Empfang amplitudenmoduliertcr Schwingungen eingestellt wird. Die ungefilterte
Schwingung wird von der Doppelleitung 4 den Steuergittern des Gleichrichterpaares
2o und 20' mit einer Phasenverschiebung von 9o° gegenüber dem gefilterten Träger
zugeführt, der den Steuergittern von 20 und 20' von den Modulatorröhren
16
und 17 zugeführt wird. Entsprechend wird der ungefilterte Träger den Steuergittern
des Gleichrichterpaares 2,1 und 21' gleichphasig oder um 18o° verschoben gegenüber
dem gefilterten Träger zugeführt. Die Röhren 16 und 17 werden an ihren Schirmgittern
derart moduliert, daß zuerst das eine und dann das andereGleichrichterpaarTrägerenergieerhält:
Die Ausgangsspannungen dieser beiden Gleichrichterpaarewerden so vereinigt, daß
das gerade eingeschaltete Gleichrichterpaar der Klinke 14 einen Signalschwingungs-Impuls
liefert. Infolgedessen ist der Empfänger abwechselnd auf Empfang von Phasenmodulation
und von Amplitudenmodulation eingestellt, weil die beiden Gleichrichterpaare jeweils
bei fehlendem Zusatzträger keineAusgangsenergie liefern. Der Generator r9 kann wieder
quadratische Wellenform haben,. so daß der Zeitraum, während dessen beide Empfangszweige
gleichzeitig unwirksam sind, kurz ist, während der Zeitraum, während dessen einer
der Empfangszweige wirksam ist, verhältnismäßig lang ist.
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Die Schaltung gemäß Abb. 3 unterscheidet sich von der gemäß Abb. 2
im wesentlichen dadurch, daß die Demodulatoranordnungen als Mehrgitterröhren ausgebildet
sind. Diese werden dadurch abwechselnd wirksam und unwirksam gemacht, daß die Schirmgitter
im Gegentakt moduliert werden, indem ihnen von der Modulationsspannungsquelle Spannungen
über den Transformator 35 zugeführt werden. Der Phasenregler 24 kann so eingestellt
werden, daß die Röhre 26 Phasenmodulierte Wellen demoduliert, während der Phasenregler
25 so eingestellt werden kann, daß der Demodulator 27 amplitudenmodulierte Wellen
demoduliert. Nach einer solchen Einstellung wird, wenn abwechselnd die eine und
dann die andere Mehrgitterröhre im Takte der Modulationsfrequenz wirksam gemacht
wird, der Empfänger beide Modulationsarten empfangen können. Die an den Anoden der
beiden Mehrgitterröhren auftretenden niederfrequenten Spannungen werden über die
Verstärker 4o und 41 dem Anzeigegerät zugeführt. Auch hier besitzt der Tongenerator
vorzugsweise eine quadratische Wellenform und arbeitet mit überhörbarer Frequenz.
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Bei der Schaltung gemäß Abb. 4 wird das obere Seitenband der Zwischenfrequenz
ausgefiltert und einem Gleichrichter 46 und ebenso das untere Seitenband ausgefiltert
und einem Gleichrichter 47 zugeführt. Damit eine Demodulation der einzelnen Seitenbänder
stattfindet, muß natürlich in jedem Falle auch ein Teil der Trägerschwingung an
den Gleichrichter gelängen. Wenn die Ausgangsenergie dieser Gleichrichter gleichphasig
vereinigt wird, kann der Empfänger amplitudenmodülierte Schwingungen empfangen.
Wenn dagegen die Ausgangsenergie der Gleichrichter 46 und ¢7 gegenphasig vereinigt
wird, kann der Empfänger phasenmodulierte Schwingungen empfangen. Infolgedessen
wird,. wenn die Modulationseinrichtung 56, 57, 58, die mit den Steuergittern der
Verstärkerröhren 51, 54 und 55 verbunden ist, abwechselnd von einer gleichphasigen
auf eine gegenphasige Kombination umschaltet, der Empfänger auf beide Modulationsarten
ansprechen. Die Modülationseinrichtung koppelt mit Hilfe der Röhre 51 sowie der
in Gegentakt geschalteten und abwechselnd wirksam gemachten Röhren 54 und 55 dieAusgangsspannungen
der beiden Gleichrichter 46 und 47 abwechselnd gleichphasig und gegenphasig zusammen.
Wenn die Ausgangsspannungen der Kopplungsröhren 5r und 54 vereinigt werden, ergibt
sich eine gleichphasige Kombination, so däß der Empfänger auf amplitudenmodulierte
Wellen anspricht. Wenn dagegen die Ausgangsspannungen der Röhren 5 1 und
55 vereinigt werden, ergibt sich eine gegenphasige Kombination, so daß der Empfänger
auf phasenmodulierte Wellen anspricht. Durch Gegentaktmodulation der Röhren 54 und
55 in der Weise, daß zuerst die eine und dann die andere Röhre unwirksam ist, erhält
man die gewünschte Umschaltung, und der Empfänger spricht sowohl auf phasenmodulierte
wie auf amplitudenmodulierte Wellen an.
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Jede der eben beschriebenen Schaltungen kann noch mit einer Einrichtung
zur selbsttätigen Frequenzregelung beliebiger Art versehen werden.
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Die vorliegende Erfindung ist auch ausführbar bei Empfang mit mehreren
Antennen mit verschiedenen Schwundeigenschaften.
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Bei der Schaltung gemäß Abb.2 kann auch die Signalenergie anstatt
der Trägerenergie gegenphasig auf die beiden Demodulatoren geschaltet werden. In
diesem Falle werden die Modulatorröhren 16 und 17 in die Doppelleitung 4 gelegt,
die die ungefilterte Signalschwingung den Demodulatoren zuführen, anstatt in die
Doppelleitung 3; die die Trägerschwingung überträgt.