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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 18. Oktober 1954 Bekanntgemacht am: 8. September 1955Registration date: October 18, 1954. Advertised on: September 8, 1955

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

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 dieseThe invention relates to a circuit arrangement for demodulating undesired Frequency-modulated input oscillations, which circuit an amplitude limiter and then a push-pull frequency demodiulator with two resonance circuits, two rectifiers, from which voltages taken from these circuits are in phase and im Push-pull are fed, and one for this

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. ,ίο rectifier contains common output filter, at which the demodulated signal is generated. A circuit arrangement is obtained in which the generated, demodulated signal to a high degree insensitive to the unwanted amplitude modulation of the input oscillations is if according to the invention by a limiter a such distortion of the voltage supplied in phase to the rectifiers' is brought about - The voltages fed to the rectifiers in push-pull mode are almost undistorted remain - that the corresponding, undesirable amplitude modulation of each of these rectifiers The resulting stresses carried out are at least within the effective range of the Demodulator is practically independent of the frequency of the input oscillations. ,

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in derThe invention is explained in more detail with reference to the drawing, in which

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-Fig. Ι a practical embodiment that
2 and 5 are vector diagrams, FIGS. 3 and 6 voltage-frequency diagrams, and FIG. 4 is a voltage-time diagram for generating

509 55 1/47509 55 1/47

N 9610 VIII a/21 a*N 9610 VIII a / 21 a *

l;iul<Tui)}j; der Schaltungsanordnung nach F" ig. ι Zeigen.l; iul <Tui)} j; the circuit arrangement according to FIG Show.

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-In Fig. Ι the in the output circuit <'ines Zwiselienfrequenzvcrstarkkers ι generated, freciueii / .inodiilierlen finger vibrations over <ί'ικίι limiter J a push-pull frequency divider 3 supplied, which has a primary resonance circuit. |, A secondary resonance circuit 5, two rectifiers ό and 7 and an output filter 8 eiil'liiilt, about your in a familiar way the deniodulicrle Signal is generated by the voltage across the I 'rimärkieis 4 via a with this tightly coupled tertiary like circuit 9 in phase and the voltage across the secondary circuit 5 in opposite

ifl takt den (ileiclirirhtern G bzw. 7 zugeführt werden.ifl takt to the (ileiclirhtern G or 7.

1''Ur die zentrale Frequenz /₍₁ der Eingangsschwingiingcii, bei der die erwähnten gleichphasigen und (iegeiitaktspaniiungen einen I'hascn-1``Ur the central frequency / _{(1 of} the input oscillation, at which the mentioned in-phase and

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 sichÄi) have a difference of 90 "from one another, is the divided signal iVull, i.e. insensitive against the undesired amplitude modulation of the input oscillations; in the event of a frequency deviation the input vibrations changes

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.As the generated, deinodulated signal contributes usual circuits proportional with (Kt amplitude modulation of the Kiiigangsse vibrations. why so far this amplitude modulation before was suppressed as far as possible by means of the limiter.

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. _ 'Shows the associated vector diagram, where /' denotes the voltage across the tertiary winding 9 and .S 'or .S', the voltages across one or the other half of the secondary circuit 5, respectively. If the voltage / 'increases by a value / »as a result of amplitude modulation of the kingang vibrations, whereby the voltages -V ₁ or, S', increase by proportional values S ₁ and s., Then the voltages ./ and II, which are fed to the (ileie'hrichtcrn G or 7. Also increase by proportional values or b up to the values / or IV .

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.Fig. 3 shows the clutches of the vectors - 'or Il and · /.' Or II f 'in an enlarged scale as a function of F.ingangsfrequeiiz The amplitude modulation of the voltages · / or II may thus by the hatched at reffenden.. Areas are reproduced. A demodulated voltage equal to the difference .11! Or A'-IV of these voltages is then generated above the output signal (S), so that this de-modulated voltage retains the sensitivity to the undesired amplitude modulation shown in FIG. 3 by hatching.

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.The invention is based on the knowledge that, if the ISemessuug of the switching elements is changed by means of the circuit arrangement shown in FIG. I !. a 60 to / of a suppression factor for the undesired amplitude modulation can be achieved, ie a factor which is significantly higher than the suppression factor of z. B. 5 to 10, which the limiter 2 brings about. It is z. B. a known type of limiter 2 is used, which consists of a rectifier 10 in series with an RC filter 11 with a time constant greater than the period of the lowest modulation frequency and, if necessary, in series with a resistor 12. Such a limiter causes a distortion of the voltage 'at circle 4 \ r /. \\, which is dependent on the amplitude modulation of the input oscillations. the voltage across the winding 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'.,.4 shows as a function of time / this distorted voltage / ■ "or / ■" across the winding 9 for different values of the input amplitude compared to the phase of the practically undistorted voltages S _s and S, or S ₁ ' and S. , ' above circle 5. With a relatively small input amplitude, the voltage P is almost sinusoidal (full line). As the input amplitude increases, the peak at which the rectifier 10 becomes conductive (in the case shown, the positive peak) is increasingly covered (dash-dot line / "). Since, however, the surface above and below the time axis for a pure alternating voltage is always is constant, the curve / ' ¹ ' has the shape of a flattened sine, which is shifted up with respect to the time axis to such an extent that the surface (indicated by hatching) due to the flattening is compensated. It can then be seen that the leading edge of the flattened sine curve / - "compared to the phase of the voltage .S '/ or .S'., 'rather, whereas the trailing edge occurs later than that of the original, non-flattened sinusoidal curve compared to the phase of the voltage S ₁ or .S'. ,.

Im Vektordiagramm nach Fig. 2, das in Fig. 5 wieder dargestellt ist, geht dies darauf hinaus, daßIn the vector diagram according to FIG. 2, which is shown again in FIG. 5, this implies that

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. at the moment when the voltage A ' = P' + .SY passes the maximum value and the rectifier 6, connected as a peak demodulator, becomes conductive for a short time with the corresponding forward direction, the vector / ³ 'apparently leads somewhat (/ "Y) compared to the vector P, while at the moment when the voltage IV = / '' + S., ' passes the maximum value and the rectifier 7 connected as a peak demodulator becomes conductive, the vector P' heals somewhat (/ V) compared to the \ 'ector P. As a result of this Effect is thus the amplitude modulation A'-A or WB of the vectors A and B is increased, namely, as can be seen from Fig. 5, the amplitude modulation A'-A of the smaller vector A is increased more than the (B'- B) of the larger vector 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' 6 again shows, like FIG. 3, the length of the vectors A and B or A ' and B' as a function of the frequency /, the hatched areas again corresponding to the amplitude modulations of the vectors concerned proved possible within the range of action of the frequency modulator, the amplitude modulation a 'additionally brought about as a result of the distortion of the voltage P' in FIG.

551/47551/47

N 9610 VIIIal21a*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 demodulierteor b '', which depends practically only on this distortion, ie on the suppression factor of the limiter 2 and on the other hand on the angle between the vectors A or B and the vector P, ie on the ratio SIP , so that the total amplitude modulation A'-A and B'-B of the vectors A and B are practically independent of the frequency. If A'-A = B'-B, it will be demodulated

ίο Signal A-B = A'-B' unabhängig von der unerwünschten Amplitudenmodulation.ίο Signal AB = A'-B ' regardless of the undesired amplitude modulation.

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.It is important to select the capacitors of the filter 8 to be small, since otherwise there will be a phase shift for the highest modulation frequencies between the modulations A'-A and B'-B , as a result of which incomplete compensation occurs.

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.In practice, it turns out that the setting in which A'-A and B'-B are independent of the frequency / i is obtained when the suppression factor α of the limiter 2 approximately corresponds to the formula a = 6 PIS, where P again the voltage across the winding 9 or in general the in-phase voltage fed to the rectifiers 6 and 7 and 6 * the mean value of the voltages S ₁ or ^ ₂ generated across each of the halves of the circle 5 or in general the push-pull voltages Rectifiers 6 and 7 denote voltages supplied. At a given ratio .PAS can then α according to this practical formula, z. B. by regulating the resistance of the filter 11 or the resistor 12 or the damping of the circuit 4 can be set. This regulation is not at all critical, so that substantial deviations from the aforementioned formula are still permissible before an inadmissibly high sensitivity of the demodulated signal to the undesired amplitude demodulation is found again.

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.Since the leading edge of voltage P ' in FIG. 4 generally leads more than voltage P than its trailing edge lags behind P , voltage A corresponding to this leading edge will also have a higher amplitude modulation depth A'-AIA than that corresponding to the trailing edge of P' Voltage B. If so adjusted that the amplitude modulations A'-A and B'-B are independent of the frequency f , the voltage A must be something, e.g. B. 20%, can be selected to be smaller than the voltage B, so that A'-A = B'-B . In practice, this can be achieved in that the tapping point 18 of the circuit 5 is appropriately asymmetrically attached or that the two halves of the inductance of the circuit 5 are made unequal by means of a movable ferromagnetic core (not shown) or that the output terminal 20 is connected to a tap 21 of the output filter 8 is connected: or that the above-mentioned measures are combined in such a way that the matching rectifier 6 corresponding to the leading edge contributes a smaller part to the demodulated signal than the other rectifier 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.In a practical embodiment, the circuit elements according to FIG. 1 had the following values: 6, 7 and 10 = crystal rectifier (forward resistance approximately 100 ohms), 11 = 33 kOhm, 5, uF, = short-circuited, where a = 6; PIS = 1; = 2 X 68 kohms and 2 X 56 pF; Tap 21 to 18 kOhm from above. Achieved suppression factor more than 50 and very little dependent on the normal changes in the forward resistance of the rectifiers.

Claims

Patent claims:

1.Circuit arrangement for demodulating unwanted amplitude modulations exhibiting, frequency-modulated input oscillations with an amplitude limiter followed by a push-pull frequency demodulator with two resonance circuits, two rectifiers, to which voltages derived from these circuits are fed in phase and push-pull, and an output filter common to these rectifiers the demodulated signal is generated, characterized in that the limiter (2), such a distortion of said in phase causes the rectifiers (6, 7) supplied voltage (P) - wherein the rectifiers (6, 7) supplied in push-pull voltages ( S ₁ , S ₂ ) remain almost undistorted - that the corresponding, undesired amplitude modulations of the resulting voltages supplied to each .Dieser rectifier (6, 7) at least within the effective range of the demodulator are practically independent of the frequency of the input oscillation are.

2. A circuit according to claim 1, in which the limiter flattens the 'sinusoidal input oscillation', the said rectifiers connected as peak demodulators being conductive during the phase in which the flattening takes place, characterized in that between the suppression factor (α ) of the limiter, the mentioned in-phase voltage (P) and the mentioned push-pull voltage (S) approximately the relationship α = 6 PIS exists.

3. A circuit according to claim 2, characterized by a low degree of asymmetry of the mentioned frequency demodulator, one (6) of the mentioned rectifier, the at a point in time just before the start of the flattening caused by the limiter becomes conductive in order to contribute a smaller part to the demodulated signal than the other (7) the mentioned rectifier.

1 sheet of drawings