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Anordnung zur Amplitudenmodulation Die Erfindung bezieht sich auf
eine Anordnung zur Arnplitudenmodulation, bei welcher der Differenzwert zweier Wechselströme
gleicher Frequenz gebildet und ein oder beide Teilströme durch Beeinflussung des
Verstärkungsgrades eines gesteuerten Entladungsgefäßes von einer oder mehreren Modulationsspannungen
um einen mittleren Wert herum verändert werden. Derartige Modulationsschaltungen,
die man auch als Röhrenbrückenschaltungen bezeichnen kann, sind bekannt und haben
sich bisher im Betrieb als außerordentlich instabil erwiesen. - Man hat daher in
der Praxis von der Verwendung derartiger Röhrenbrücken für Modulationszwecke stets
abgesehen und sich mit anderen Modulationsanordnungen beholfen. Die Erfindung geht
von der Erkenntnis aus, daß die Ursache der bisher bei Röhrenbrückenschaltungen
beobachteten Instabilität in den Verstärkerröhren selbst zu suchen ist und sich
vermutlich auf Schwankungen der Emission der Röhrenkathoden zurückführen läßt. Diese
Schwankungen sind zwar, an der mittleren Emissionsstromstärke der Kathode gemessen,
nur gering. Sie treten aber bei Röhrenbrücken deshalb störend in Erscheinung, weil
der Differenzstrom der Brücke, auf den es in der Modulationsanordnung ankommt, prozentual
sehr viel stärker durch die erwähnten Emissionsschwankungen beeinflußt wird, da
sich nämlich die Anodenwechselströme praktisch zum großen Teil aufheben. Von dieser
Erkenntnis ausgehend, wird vorgeschlagen, bei Brückenschaltungen, die für Modulationszwecke
verwendet werden, die Ausgangsspannung der Brücke zu verstärken, gleichzurichten
und von den Modulationsspannungen zu befreien und die erhaltene Gleichspannung einer
die Verstärkung der Teilwechselströme beeinflussenden Elektrode eines oder beider
gesteuerten Entladungsgefäße der Modulationsanordnung zuzuführen: Einige Ausführungsformen
der Erfindung, die zugleich einige weitere Verbesserungen und Ergänzungen erkennen
lassen, werden im folgenden beschrieben.
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In der Abb. i bedeuten io und ii zwei Tetroden, 12 einen Transformator
und 13 bis 16 Gleichspannungsquellen. Im gemeinsamen
Anodenkreis
beider Röhren liegt ein Parallelresonanzkreis, der auf die Trägerfrequenz, die der
Primärwicklung des Transformators 12, zugeführt wird, abgestimmt ist. Mit 17 ist
ein Hochfrequenzverstärker bezeichnet, wel cher das gesamte Band verstärkt und an
welchem über einen Transformator 18 ein Gleich richter ig angekoppelt ist. In dem
Gleichrichterkreis liegt ein Widerstand 2o, ein Kondensator 2.1 sowie eine weitere
zur Ausfilterung der Modulationsspannungen dienende Einrichtung, die aus einem Kondensator
22 und einem Widerstand 23 besteht. Der Punkt P dieser Anordnung ist über eine Kompensationsspannungsquelle
2¢ an das Steuergitter i der Tetrode i i angeschlossen.
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Die Anordnung nach Abb. i arbeitet in der Weise, daß dem Steuergitter
i der Tetrode io die der Bildpunkthelligkeit entsprechenden Modulationsfreqüenzen,
die beispielsweise von einem Kathodenstrahlbildabtaster abgenommen werden können,
zugeführt werden. An den beiden der Anode zunächst gelegenen Steuergittern 2 liegen
gegenphasige Wechselspannungen, welche von den beiden Endpunkten der Sekundärwicklung
des Transformators 12 abgenommen werden. Die dargestellte Anordnung wirkt, wenn
man zunächst von der gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Regelwirkung absieht und
demgemäß annimmt, däß das Gitter i der Röhre i i auf konstantem Potential gegenüber
der Kathode liegen möge, in der Weise, daß die Anodenwechselströme wegen der Gegenphasigkeit
der an den beiden Gittern 2 liegenden Spannungen sich im gemeinsamen Anodenstromzweig
aufheben, sofern an den beiden Gittern i gleiche Spannungen liegen: Tritt jedoch
beispielsweise am Gitter i der Röhre i i eine höhere positive Spannung auf, als
am Gitter i der Röhre io, -so überwiegt im gemeinsamen Anodenstromzweig der von
der Röhre i i gelieferte Anodenwechselstrom, und am Parallelresonanzkreis tritt
daher eine Spannung von der Trägerfrequenz auf, deren Amplitude von dem Spannungsunterschied
der beiden Gitter i abhängt. Dieselbe Wirkung kann auch dadurch eintreten, daß durch
Veränderung der Emission der Glühkathode der einen der beiden Röhren sich die Charakteristik
der einen Röhre verschiebt. Die übrige in Abb. i dargestellte Schaltung arbeitet
nun derart, däß solche Emissionsschwankungen der einen Röhre durch entsprechende
Potentialverlagerung des Gitters i der Röhre i i unwirksam gemacht werden. In dem
Hochfrequenzveratärker 17 wird die am Parallelresonanzkreis auftretende Spannung
verstärkt, durch die Einrichtung ig bis 23 gleichgerichtet sowie von den Modulationsfrequenzen
befreit. Das im Punkte P auftretenden Potential ändert sich also entsprechend der
veränderlichen Emission der beiden Röhren. Dieses Poten--@. fial liegt über eine
Kompensationsstromquelle --4 an dem Gitter i der Röhre ii und beeinßt somit die
Verstärkung dieser Röhre der-""ärt; daß die.durch Emissionsänderung hervorgerufene
Schwankung der Eingangsspannung des Verstärkers 17 wieder nahezu aufgehoben wird.
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Im einzelnen kann man sich die Wirkungsweise der Schaltung nach' Abb.
i auch an Hand der Kennlinien in Abb. 2 veranschaulichen. Dort ist in Abhängigkeit
von der Spannung ei am Gitter i der Röhre i i die Eingangsspannung e2 des Höchfrequenzverstärkers
17 dargestellt. Bei dem Wertei am Gitter der Röhre z i möge die Brücke sich völlig
im Gleichgewicht befinden. Die am Parallelresonanzkres entstehende Trägerfrequenzspannung
ist also Null. Für kleinere und größere Werte von ei ist das Brückengleichgewicht
gestört, so daß, also eine Trägerfrequenz von einer Amplitude am Parallelresonanzkreis
entsteht, welche durch die Ordinate des Linienzuges a, b, c gegeben ist. Dabei entspricht
der rechte Ast b, c des V-förmigen Linienzuges a, b, c einem Überwiegen des
Anodenstromes der Röhre i i und der linke Eist a, b einem Überwiegen des Anodenstromes
der Röhre io. Im Punkte b sind beide Anodenströme einander gleich. Bei einem anderen
Emissionsstrom der einen der beiden Röhren sind andere Werte von ei notwendig, um
das Brückengleichgewicht herzustellen, nämlich die Werte ei" hzw. ei"', dementsprechend
gilt für die Brücke der Linienzug ä', b", c' bzw. a', b', c"'.
Wenn man annimmt, daß die Spannung am Gitter i der Röhre fr dauernd den Wert Ei
haben würde entsprechend einer Ausgangsspannung e2', so würde bei einer Emissionsschwankung
der einen Röhre die Trägerfrequenzamplitude am Eingang des Verstärkers 17, d. h.
die Span- i nung e2 zwischen den Werten -," und e,"', schwanken, wenn jedoch, wie
es durch die Erfindung vorgeschlagen wird, dem Gitter i der Röhre i i eine Spannung
zugeführt wird; die aus der Differenz der Kompensations- i spannung ek sowie der
Spannung es im Punkte P besteht, so tritt nur eine ungleich kleinere Schwankung
der Spannung e, auf, nämlich der zwischen den Werten d" und d'. Man kann dies leicht
erkennen, wenn man die Spannung es ebenfalls auf der Abszisse der Abb. 2 aufträgt,
der etg des Winkels B
entspricht dann dem Verhältnis zwischen der Spannung
es und der Spannung e,.
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Die Einstellung des Brückengleichgewichts bzw. die Einstellung des
Arbeitspunktes auf der Brückenlinie läßt sich auch in einfacher
Weise
durch Veränderung der Größe der Kompensationsspannung ekt bewerkstelligen. Die Abb.
2 zeigt, daß bei Verkleinerung des Wertes ekz der Arbeitspunkt auf dem rechten Ast
der Brückencharakteristik sinkt und bei Vergrößerung von ek steigt.
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Bei der Anwendung der beschriebenen Modulationsanordnung in einem
Fernsehsender ist es zweckmäßig, dem Gitter i der Röhre io nur eine Modulationsspannung
zuzuführen, welche der Wechselkomponente der Bildhelligkeit entspricht, und die
Kompensationsspannung ek entsprechend der mittleren Bildhelligkeit zu verändern.
Dieses läßt sich dadurch erreichen, daß man an Stelle der Kompensationsspannungsquelle
24 in Abb. i die in Abb.3 dargestellte Schaltung einfügt. In dieser bedeutet 25
eine Photozelle, auf welche das ganz zu übertragende Bild projiziert wird, 26 eine
Gleichspannungsquelle und 27 einen Widerstand. Die Photozelle 25 integriert somit
die Helligkeitswerte des ganzen Bildes, und der Spannungsabfall am Widerstand 27
entspricht daher der mittleren Bildhelligkeit.
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Eine Brückenanordnung der beschriebenen Art erlaubt es, auch in besonders
einfacher Weise andere Signale als diejenigen, welche den Bildpunkthelligkeiten
entsprechen, also beispielsweise Zeilen- und Bildwechselsignale, zu übertragen.
Wenn man nämlich die Zeilen- und Bildwechselimpulse durch kürzere oder längere vollständige
Unterbrechung der Trägerwelle zu geben wünscht, braucht man nur dafür zu sorgen,
daß zur Übertragung vollkommen schwarzer Bildpunkte die Brückenanordnung nicht bis
zu dem Werte e2 = Null duschmoduliert wird, und man braucht zur Aussendung dieser
besonders zusätzlichen Signale, also beispielsweise der Synchronisierimpulse, lediglich
die Hochfrequenzspeisung von der Brücke abzuschalten.
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Dies kann beispielsweise mit der in Abb. 4 dargestellten Schaltung
geschehen. In dieser ist die Röhrenbrücke mit 28, ein Trägerwellengenerator mit
29 und eine Taststufe, die beispielsweise aus einer Hexode, deren Gitter 3 die Tastspannung
zugeführt wird, bestehen kann, mit 3o bezeichnet. 31 ist ein Generator für
die Synchronisierimpulse, und 32, 33 sind die Sägezahngeneratoren eines Kathodenstrahlbildabtasters
34. Die von diesem gelieferten Ströme werden gegebenenfalls über einen Verstärker
35 dem Gitter i der Röhre io in Abb. i in der Brücke zugeführt. Die Regelanordnung
für die laufende Einstellung des Brückenarbeitspunktes ist in Abb.4 der Einfachheit
halber fortgelassen.
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Die durch die Erfindung vorgeschlagene Modulationsanordnung kann auch
für die Zwecke der sog. Sparmodulation angewendet werden. Darunter wird ein Modulationsverfahren
verstanden, bei dem zum Zwecke der Ersparung von Sonderenergie die Hochfrequenzamplitude
stets nur auf einen der Mo-_dulationsspannungsamplitude etwa proportionalen Wert
eingeregelt wird. Bei einer geringeren Modulationsspannung ist die Trägerfrequenzamplitude
also gering und umgekehrt. Zu diesem Zwecke ist die Kompensationsspannung und damit
die Trägerfrequenzamplitude von der Amplitude der Modulationsspannung abhängig zu
machen. Eine entsprechende Anordnung ist in Abb. 5 veranschaulicht. In dieser bedeutet,
ebenso wie in Abb. 4, 28 die Brückeriänordnung und, ebenso wie in Abb. i, 17 den
Hochfrequenzverstärker sowie 19 bis 23 die Gleichrichteranordnung. Außerdem ist
in Abb. 5 noch ein weiterer Gleichrichter 36 enthalten, welcher die Modulationsspannung
gleichrichtet, und dessen Ausgangsklemmen an einen Widerstand 37 geführt sind, an
welchem die Kompensationsspannung auftritt.