DEN0009610MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 18. Oktober 1954 Bekanntgemacht am: 8. September 1955

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Demodulieren unerwünschte Amplitudenmodulation aufweisender, frequenzmodulierter Eingang.sschwingungen, welche Schaltung einen Amplitudenbegrenzer und danach einen Gegentakt-Frequenzdemodiulator mit zwei Resonanzkreisen, zwei Gleichrichtern, denen diesen Kreisen entnommene Spannungen gleichphasig und im Gegentakt zugeführt werden, und ein für diese

ίο Gleichrichter gemeinsames Ausgangsfilter enthält, an dem das demodulierte Signal erzeugt wird. Man erhält eine Schaltungsanordnung, bei der das erzeugte, demodulierte Signal in hohem Maße unempfindlich gegen die unerwünschte Amplitudenmodulation der Eingangsschwingungen ist, wenn gemäß der Erfindung durch einen Begrenzer eine solche Verzerrung der den Gleichrichtern gleichphasig zugeführten Spannung 'herbeigeführt wird — wobei die den Gleichrichtern im Gegentakt zugeführten Spannungen nahezu unverzerrt bleiben —, daß die entsprechende, unerwünschte Amplitudenmodulation der jedem dieser Gleichrichter Z'Ugeführten, resultierenden Spannungen wenigstens innerhalb des Wirkungsbereichs des Demodulators praktisch unabhängig von der Frequenz der Eingangsschwingungen ist. ,

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der

Fig. ι eine praktische Ausführungsform, die
Fig. 2 und 5 Vektordiagramme, die Fig. 3 uind 6 Spannungs-Frequenzdiagramme und Fig. 4 ein Spannungs-Zeitdiagramm zur Er-

509 55 1/47

N 9610 VIII a/21 a*

l;iul<Tui)}j; der Schaltungsanordnung nach F" ig. ι Zeigen.

In Fig. ι werden die in dem Ausgangskreis <'ines Zwiselienfrequenzvcrstärkers ι erzeugten, freciueii/.inodiilierlen Fingangsschwingungen über <ί'ικίι Begrenzer J einem Gegentakt-Frequenzdeiiiodulalor 3 zugeführt, der einen Priniärresnnanzkreis .|, einen Sekundärresonanzkreis 5, zwei Gleichrichter ό und 7 und ein Ausgangsfiher 8 eiil'liiilt, über dein auf bekannte Weise das deniodulicrle Signal erzeugt wird, indem die Spannung über dem I 'rimärkieis 4 über eine mit diesem fest gekoppelte Tertiärwiekluiig 9 gleichphasig und die Spannung über dem Sekundärkreis 5 in Gegcn-

ifl takt den (ileiclirirhtern G bzw. 7 zugeführt werden.

1''Ur die zentrale Frequenz /₍₁ der Eingangsschwingiingcii, bei der die erwähnten gleichphasigen und (iegeiitaktspaniiungen einen I'hascn-

Äi) unterschied von 90" untereinander aufweisen, ist das demndiilierte Signal iVull, also unempfindlich gegen die unerwünschte Amplitudenmodulation der Eingaiigsschwingungen ; bei einer Frequenzabweichung der Eingangssc'hwingungen ändert sich

as jedoch das erzeugte, deinodulierte Signal bei üblichen Schaltungen proportional mit (Kt Amplitudenmodulation der Kiiigangssehwingungen. weshalb bisher diese Amplitudenmodulation vorher mittels des Begrenzers möglichst unterdrückt wurde.

Fig. _' zeigt das zugehörige Vektordiagramm, wobei /' die Spannung über der Tertiärwickhmg 9 und .S', bzw. .S'., die Spannungen über der einen bzw. der anderen Hälfte d-es Sekundärkreises 5 bezeichnen. Wenn infolge Amplitudenmodulation der Kingangsschwinguiigcii die Spannung /' um einen Wert /» zunimmt, wodurch auch die Spannungen -V₁ bzw. ,S'., um proportionale Werte S₁ bzw. s., zunehmen, so werden die Spannungen ./ bzw. II, die den (ileie'hrichtcrn G bzw. 7 zugeführt werden. auch um proportionale Werte« bzw. b bis zu den Werten .■/' bzw. IV zunehmen.

Fig. 3 zeigt die Fängen der Vektoren -' bzw. Il und .·/' bzw. II' in vergrößertem Maßstab als Funktion der F.ingangsfrequeiiz f. Die Amplitudenmodulation der Spannungen.·/ bzw. Il kann also durch die bei reffenden schraffierten Gebiete wiedergegeben werden. Ober dem AiisgangsiiUer (S wird dann eine demodulierte Spannung gleich dem Unterschied .11! bzw. A'-IV dieser Spannungen erzeugt, so dal.i diese deinodulierte Spannung die in Fig. 3 durch Schraffierung angegel>enc Empfindlichkeit gegen die unerwünschte Amplitudenmodulation beibehält.

Der Erfindung liegt die Frkenntnis zugrunde, daß bei geänderter ISemessuug der Schaltelemente mittels der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung z. I!. ein 60- bis /ofacher Unterdrückungsfaktor für die unerwünschte Amplitudenmodulation erzielt werden kann, d.h. ein Faktor, der wesentlich 'höher ist als der Unterdrückungsfaktor von z. B. 5 bis 10, den der Begrenzer 2 an sich herbei führt. Dabei wird z. B. ein an sich bekannter Typ eines Begrenzers 2 verwendet, der aus einem Gleichrichter 10 in Reihe mit einem RC-Filter 11 mit einer Zeitkonstante größer als die Periodendaucr der niedrigsten Modulationsfrequenz und nötigenfalls in Reihe mit einem Widerstand 12 besteht. Ein solcher Begrenzer veranlaßt eine von der Amplitudenmodulation der Eingangsschwingungen abhängige Verzerrung der Spannung' am Kreis 4 \r/.\\. der Spannung über der Wicklung 9.

Fig. 4 zeigt als Funktion der Zeit / diese verzerrte Spannung /■" bzw. /■" über der Wicklung 9 für verschiedene Werte der Eingangsamplitude gegenüber der Phase der praktisch unverzerrten Spannungen S_s und S., bzw. S₁' und S.,' über dem Kreis 5. Bei einer verhältnismäßig kleinen Eingangsamplitude ist die Spannung P na'hezu sinusförmig (volle Linie). In dem Maße wie die Eingangsamplitude zunimmt, wird die Spitze, bei der der Gleichrichter 10 leitend wird (im dargestellten Fall die positive Spitze) immer mehr abgedacht (Strichpunktliuie /"). Da jedoch die Oberfläche oberhalb und unterhalb der Zeitachse für eine reine Wechselspannung stets konstant ist, weist die Kurve/'¹' die Gestalt eines abgeflachten Sinus auf, der gegenüber der Zeitachse dermaßen hcraufgeschoben ist, daß die infolge der Abflachung vcrloreiie Oberfläche (schraffiert angegeben) ausgeglichen wird. Es ist dann ersichtlich, daß die Vorderflanke der abgeflachten Sinuskurve /-" gegenüber der I'hase der Spannung .S'/ bzw. .S'.,' eher, die Rückflanke hingegen später auftritt als die der ursprünglichen, nicht abgeflachten Sinuskurve gegenüber der Phase der Spannung S₁ bzw. .S'.,.

Im Vektordiagramm nach Fig. 2, das in Fig. 5 wieder dargestellt ist, geht dies darauf hinaus, daß

im Moment, in dem die Spannung A' = P' + .SY den Maximalwert passiert und der als Spitzcndemodulator geschaltete Gleichrichter 6 mit entsprechender Durchlaßrichtung kurzzeitig leitend wird, der Vektor/³' anscheinend etwas voreilt (/"Y) gegenüber dem Vektor P, während im Moment, in dem die Spannung IV = /'' + S.,' den Maximalwert passiert und der als Spitzendemodulator geschaltete Gleichrichter 7 leitend wird, der Vektor P' etwas nadheilt (/V) gegenüber dem \'ektor P. Infolge dieser Wirkung wird somit die Amplitudenmodulation A'-A bzw. W-B der Vektoren A und B noch vergrößert, und zwar, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, ist die Amplitudenmodulation A'-A des kleineren Vektors A mehr vergrößert als die (B'-B) des größeren Vektors B.

Fig. 6 zeigt wieder, wie Fig. 3, die Länge der Vektoren A und B bzw. A' und B' als Funktion der Fre(iuenz /, wobei wieder die schraffierten Gebiete den Amplitudenmodulationen der betreffenden Vektoren entsprechen. Es hat sich nun wenigstens innerhalb des Wirkungsbereiches des Frequenzmodulators als möglich erwiesen, die infolge der Verzerrung der Spannung· P' der Fig. 4 zusätzlich herbeigeführte Amplitudenmodulation a'

551/47

N 9610 VIIIal21a*

bzw. b'', die praktisch nur von dieser Verzerrung, d. h. von dem Unterdrückungsfaktor des Begrenzers 2 und andererseits von dem Winkel zwischen den Vektoren A bzw. B und dem Vektor P, d. h. von dem Verhältnis SIP abhängt, derart einzustellen, daß die Gesamtamplitudenmodulation A'-A bzw. B'-B der Vektoren A bzw. B praktisch unabhängig von der Frequenz / wird. Ist dabei A'-A = B'-B, so wird das demodulierte

ίο Signal A-B = A'-B' unabhängig von der unerwünschten Amplitudenmodulation.

Es ist dabei wichtig, die Kondensatoren des Filters 8 klein zu wählen, da sonst Phasenverschiebung für die höchsten Modulationsfrequenzen zwischen den Modulationen A'-A und B'-B entsteht, wodurch unvollständiger Ausgleich eintritt.

In der Praxis ergibt es sich, daß die Einstellung, bei der A'-A und B'-B unabhängig von der Frequenz / ,sind, erhalten wird, wenn der Unterdrückungsfaktor α des Begrenzers 2 annähernd der Formel a = 6 PIS entspricht, wobei P wieder die Spannung über der Wicklung 9 oder im allgemeinen die gleichphasig den Gleichrichtern, 6 und 7 zugeführte Spannung und 6* den mittleren Wert der über jeder der Hälften des Kreises 5 erzeugten Spannungen S₁ bzw. ^₂ oder im allgemeinen die in Gegentakt diesen Gleichrichtern 6 und 7 zugeführten Spannungen bezeichnen. Bei einem gegebenen Verhältnis .PAS kann dann α entsprechend dieser Praxisformel, z. B. durch Regelung des Widerstandes des Filters 11 bzw. des Widerstandes 12 bzw. der Dämpfung des Kreises 4, eingestellt werden. Diese Regelung ist gar nicht kritisch, so daß noch wesentliche Abweichungen von der vorerwähnten Formel zulässig sind, bevor wieder eine unzulässige große Empfindlichkeit des demodulierten Signals gegen die unerwünschte Amplitudendemodulation gefunden wird.

Da die Vorderflanke der Spannung P' in Fig. 4 im allgemeinen gegenüber der Spannung P mehr voreilt als ihre Rückflanke gegenüber P nacheilt, wird auch die dieser Vorderflanke entsprechende Spannung A eine höhere Amplitudenmodulationstiefe A'-AIA erhalten als die der Rückflanke von P' entsprechende Spannung B. Wird also derart eingestellt, daiß die Amplitudenmodulationen A'-A und B'-B unabhängig von der Frequenz f sind, so muß die Spannung A etwas, z. B. 20%, kleiner gewählt werden als die Spannung B, damit A'-A = B'-B sei. In der Praxis kann man dies dadurch erzielen, daß der Anzapfungspunkt 18 des Kreises 5 entsprechend asymmetrisch angebracht wird oder daß die beiden Hälften der Induktivität des Kreises 5 mittels eines verschiebbaren ferromagnetischen Kerns (nicht dargestellt) ungleich gemacht werden oder daß die Ausgangsklemme 20 an eine Anzapfung 21 des Ausgangsfilters 8 angeschlossen wird:, oder daß vorerwähnte Maßnahmen derart kombiniert werden, daß der der Vorderflanke entsprechende Gleichridhter 6 um einen kleineren Teil zu dem demoduMerten Signal beiträgt als der andere Gleichrichter 7.

Bei einer praktischen Ausführungsform hatten die Schaltungselemente nach Fig. 1 folgende Werte: 6, 7 und 10 = Kristallgleichrichter (Durchlaßwiderstand etwa 100 Ohm), 11 = 33 kOhm, 5 ,uF, = kurzgeschlossen, wobei a = 6; PIS = 1; = 2 X 68 kOhm und 2 X 56 pF; Anzapfung 21 auf 18 kOhm von oben her. Erzielter Unterdrückungsfaktor mehr als 50 und sehr wenig von den normalen Änderungen des Durchlaßwiderstandes der Gleichrichter abhängig.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Demodulieren unerwünschte Amplitudenmodulationen aufweisender, frequenzmodulierter Eingangsschwingungen mit einem Amplitudenbegrenzer, auf den ein Gegentakt-Frequenzdemodulator mit zwei Resonanzkreisen, zwei Gleichrichtern, denen von diesen Kreisen abgeleitete Spannungen gleichphasig und im Gegentakt zugeführt werden, und ein diesen Gleichrichtern gemeinsames Ausgangsfilter folgt, über dem das demodulierte Signal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzer (2) eine derartige Verzerrung der erwähnten gleichphasig den Gleichrichtern (6, 7) zugeführten Spannung (P) herbeiführt — wobei die den Gleichrichtern (6, 7) im Gegentakt zugeführten Spannungen (S₁, S₂) nahezu unverzerrt bleiben —, daß die entsprechenden, unerwünschten Amplitudenmodulationen der jedem .dieser Gleichrichter (6, 7) zugeführten, resultierenden Spannungen wenigstens innerhalb des Wirkungsbereiches des Demodulators praktisch un- 100' abhängig von der Frequenz der Eingangsschwingungen sind.

2. Schaltung nach Anspruch 1, bei der der Begrenzer eine Abflachung der ,sinusförmigen Eingangsschwingung 'herbeiführt, wobei die erwähnten, als Spitzendemodulatoren geschalteten Gleichrichter während der Phase, in der die Abflachung erfolgt, leitend werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Unterdrückungsfaktor (α) des Begrenzers, der erwähnten gleichphasigen Spannung (P) und der erwähnten Gegentaktspannung (S) etwa die Beziehung α = 6 PIS vorliegt.

3. Schaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein geringes Maß von Unsymmetrie des erwähnten Frequenzdemodulaitors, wobei der eine (6) der erwähnten Gleichrichter, der in einem Zeitpunkt gerade vor dem Anfang der vom Begrenzer herbeigeführten Abflachung leitend wird, um einen kleineren Teil zu dem demodulierten Signal· beiträgt als der andere (7) der erwähnten Gleichrichter.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen