DE1086762B - Senderschaltung mit Mitteln zur Frequenzmodulation und mit schwach gedaempftem Antennenkreis - Google Patents

Description

DEUTSCHES

In S ender anordnungen mit schwach gedämpftem Antennenkreis, bei welchen also im Antennenkreis eine im Verhältnis zur abgestrahlten Leistung hohe Blindleistung schwingt, ergeben sich Schwierigkeiten bei der Modulation mit dem zu übertragenden Signal. Die große Speicherwirkung des Kreises erschwert schnelle Änderungen der Schwingungsamplitude, denn zur Vergrößerung dieser Amplitude muß dem Kreis nicht nur die während der Hochtastzeit abgestrahlte Energie, sondern auch die zu speichernde schwingende Leistung als elektrische Arbeit zugeführt werden, während diese gespeicherte Arbeit während der Austastzeit nachklingt und so bei Telegraphiesendern zu Zeichenzerrungen, bei sprachmodulierten Sendern zu einer Beschneidung des übertragbaren Frequenzbandes führt. Man ist *5 infolgedessen bestrebt, die Dämpfung des Antennenkreises möglichst weit zu erhöhen. Dies kann durch' Einschalten Ohmscher Widerstände geschehen, wodurch jedoch der Wirkungsgrad der Antenne, also das Verhältnis der abgestrahlten Leistung zur vom Sender zügeführten Leistung, wesentlich herabgesetzt. wird. Man kann jedoch auch durch eine geeignete Kopplungsschaltung zwischen Antennenkreis und Senderendstufe den Innenwiderstand der Senderendröhren im Antennenkreis in geeigneter Weise wirksam machen und hierdurch das gewünschte schnellere An- und Abklingen erreichen. Dies bedeutet jedoch eine höhere Belastung für die Röhre, da diese während der Zeit der Hochtastung der Schwingung im Antennenkreis wesentliche Mehrleistung liefern muß und diese Leistung während der Zeit der Herabsetzung der Schwingungsamplitude teilweise wieder zurücknimmt und in Anodenverlustleistung umsetzt. Die Tastgeschwindigkeit von A1 -getasteten Telegraphiesendern und die Modulationsfähigkeit von sprachmodulierten Telephoniesendern wird auf diese Weise wesentlich verbessert, ohne daß der Dauerstrichwirkungsgrad der Antenne dadurch herabgesetzt wird.

Bekannt ist ferner, die geschilderte Wirkung noch dadurch zu steigern, daß die Hochfrequenz-Endstufe *o mit Spannungsgegenkopplung betrieben wird, durch welche ihr Innenwiderstand herabgesetzt und die erwähnte Wirkung unterstützt wird. Bekannt ist es auch, eine Amplitudenmodulation dadurch zu bewirken, daß bei loser Ankopplung des Senderausgangskreises an den Antennenkreis in dem letzteren ein Nebenschluß zur Kopplungsspule im Takte der Modulation geändert wird. In ähnlicher Weise werden bei einer bekannten, Schaltung für Frequenzumtastung dem Antennenkreis über getrennte induktive Kopplungen zwei Schwingungen verschiedener Frequenz zugeführt. Jeweils eine davon wird durch einen induktiven, der zugehörigen Antennenkopplungsspule parallel liegenden Nebenschluß unwirksam gemacht, indem die Nebenschluß-Sendersdialtung

mit Mitteln zur Frequenzmodulation
und mit schwach gedämpftem ■■
Antennenkreis

Anmelder:

Telefunken G.m.b.H., _;
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71

Dr.-Ing. Alfred Ruhrcnann, Berlin-Teinpelhöf,
ist als Erfinder genannt worden

induktivitäten durch Änderung der Vormagnetisierung ihrer Eisenkerne im Takte der Tastung gegenläufig geändert werden.

Während bei Amplitudenmodulation bzw. Amplitudentastung trotz schwach gedämpfter Antennenkreise' durch eine der angegebenen Möglichkeiten relativ befriedigende Lösungen erreichbar sind, bringen diese keine wesentliche Erleichterung bei Frequenzmodu-, lationbzw. Frequenzumtastung. Bei Frequenzumtastung ist die (Dauerstrich-)Betriebsfrequenz des" Senders während des Pausenschritts um einen bestimmten Betrag nach der einen Seite ,und während des Zeichenschritts um den gleichen Betrag nach der anderen Seite von der Resonanzfrequenz der Antenne verschoben, so daß unvermeidlich Blmdkoniponenten in der Hochfrequenz-Endstüfe wirksam werden, welche den Wirkungsgrad derselben wesentlich reduzieren. Auch hier ist es möglich, durch Kompensationsschaltungen (Breitbandanpassung; Bandpaßschaltungen) die Wirkung zu verbessern, doch läßt sich der Bereich nach einem allgemeinen Grundsatz der Siebschaltungstheorie nicht wesentlich über den Frequenzbereich hinaus aus-

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dehnen, bei welchem ohne diese Mittel eine Phasenverschiebung von etwa 45° nach beiden Seiten auftritt. Die so erreichbaren Frequenzbereiche sind trotz großen Aufwandes bei Langwellensendern, also Sendern mit Betriebswellen über z.B. 1000 m Länge, noch zu klein, so daß die Schwierigkeiten mittels dieser Verfahren noch nicht als behoben gelten können.

In einer bekannten Anordnung (Electronics, 1954, Heft 12, S. 148 bis 151) wird Abhilfe durch einen verhältnismäßig großen Aufwand an zusätzlichen Schaltungsteilen versucht. In den Antennenkreis wird eine Spule mit ferromagnetischem Kern eingeschaltet, welcher über eine besondere Wicklung mittels eines dem Verlauf der Tastzeichen entsprechend geänderten Gleichstroms vormagnetisiert wird. Dadurch wird die Induktivität der Spule variiert und die Resonanzfrequenz des Antennenkreises jeweils wenigstens näherungsweise mit der Momentanfrequenz der vom Sender gelieferten Schwingung in Übereinstimmung gebracht. Durch eine solche dem Tastzeichen entsprechende Nachstimmung des Antennenkreises läßt sich die erreichbare Tastgeschwindigkeit wesentlich vergrößern und der S ender wirkungsgrad steigern. Außer dem erhöhten Schaltungsaufwand für die beiden in Gleichlauf zu betreibenden Frequenzänderungsvorgänge treten hierbei auch Schwierigkeiten funktioneller Art auf. Es ist nämlich nicht ohne weiteres möglich, den exakten Gleichlauf zwischen der S ender frequenz und der Abstimmfrequenz des Antennenkreises herzustellen, weil die für beide Funktionen anzuwendenden Mittel grundsätzlich voneinander verschieden sind — schon hinsichtlich ihrer Größe — und entsprechend verschiedene Wirkungskennlinien aufweisen. Bei Gleichlauffehlern, also bei Abweichungen der Resonanzfrequenz des Antennenkreises von der Senderfrequenz, die hierbei unvermeidlich sind, treten überaus störende Phasenänderungen und Einschwingvorgänge auf, welche die Wirkungsweise unsicher und die Verhältnisse sehr unübersichtlich gestalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Senderschaltung zu schaffen, welche in ihrem Aufbau einfach und übersichtlich und von den erwähnten Mängeln der bekannten Schaltung frei ist. In einer Senderschaltung mit Mitteln zur Frequenzmodulation und mit schwach gedämpftem Antennenkreis, beispielsweise in einer Langwellen-Senderschaltung, ist erfindungsgemäß der Antennenkreis selbst oder die mit dem Antennenkreis fest gekoppelte Endröhrenstufe dergestalt in die zur Schwingungserzeugung vorgesehene Rückkopplungsschleife einbezogen, daß der Antennenkreis infolge seines im Verhältnis zu den Blindleistungsverhältnissen aller übrigen in die Rückkopplungsschleife einbezogenen Schwingungskreise hohen Blindleistungsverhältnisses die sich erregende Frequenz zu einem wesentlichen Teil mitbestimmt, und die Mittel zur Frequenzmodulation sind als resonanzbestimmende Teile am oder im Antennenkreis ausgebildet.

Eine nach der Erfindung ausgebildete Senderschaltung ist wesentlich einfacher im Aufbau als die erwähnte bekannte Senderanordnung mit Frequenzmodulation, weil es nur noch erforderlich ist, die Resonanzfrequenz des Antennenkreises im Rhythmus der zu übertragenden Signale zu verändern. Die ausgestrahlte Frequenz entspricht dann in jedem Augenblick dieser Resonanzfrequenz. Der Sender arbeitet also immer mit einem auf Resonanz mit der sich erregenden Schwingung abgestimmten Antennenkreis, d.h., sein Belastungswiderstand hat stets den Charakter eines Ohtnschen Widerstandes. Der Wirkungsgrad des Senders ist infolgedessen immer gleich gut und hoch, und störende Einschwingvorgänge wie bei der bekannten Senderanordnung treten nicht auf.

Die Änderung der Resonanzfrequenz des Antennenkreises kann wie bei der bekannten Anordnung durch eine Spulenanordnung steuerbarer Induktivität (mit ferromagnetischem Kern) erfolgen, oder sie kann auch dadurch bewirkt werden, daß in den Antennenkreis eine Kondensatoranordriimg mit elektrisch veränderbarer Kapazität, z. B. mit ferroelektrischem Dielektrikum, eingeschaltet wird, deren Kapazität mittels einer dem Zeichenverlauf folgenden Spannung geändert wird.

Da bei der erfindungsgemäß ausgeführten Senderschaltung der Antennenkreis im wesentlichen allein frequenzbestimmend ist, wirken sich alle unerwünschten Einflüsse frequenzändernd aus. Solche unerwünschten Frequenzänderungen können beispielsweise durch Schwankungen der Antennenleiter im Wind, durch Eisbildung auf den Leitern und ähnliche unvermeidliche Einflüsse verursacht werden. Es ist deshalb vorteilhaft, zur Stabilisierung der mittleren Betriebsfrequenz eine Einrichtung zur Frequenzregelung vorzusehen. Diese läßt sich leicht mit der erfindungsgemäßen Anordnung kombinieren. Erforderlich ist eine Anordnung, welche eine mit der erzeugten Frequenz veränderliche elektrische Regelgröße, vorzugsweise eine Regelspannung, abgibt, die zusammen mit der der Signalschwingung entsprechenden elektrischen Größe auf den die Resonanzfrequenz des Antennenkreises steuernden Teil der Anordnung zur Wirkung gebracht wird. Derartige Anordnungen sind grundsätzlich bekannt (Frequenz- oder Phasendiskriminatoren mit oder ohne Quarze, mit oder ohne vorherige Frequenzumsetzung, mit oder ohne Vergleichs-[Normal-] Frequenz). Bei F3-Modulation, also sprachmodulierter Frequenzmodulation, lassen sich, wie bei UKW-FM-S endern üblich, Anordnungen anwenden, weiche integrierend wirken und nur auf die mittlere Frequenz (zeitlicher linearer Mittelwert) reagieren und diesen Wert konstant halten. Bei getasteten Sendern (F 1-Monoplex- bzw. Duoplex-Betrieb) lassen sich für jede einzelne Frequenz oder für einzelne derselben ähnliche Schaltungen verwenden, die z. B. mit den ankommenden Tastzeichen umgeschaltet werden und somit jeweils dann wirksam sind, -wenn die betreffende Frequenz ausgestrahlt werden soll. Die geschilderten Anordnungen können schnell arbeiten, also mit rein elektrischen Mitteln, um schnelle Schwankungen der Mittenfrequenz auszugleichen, z.B. solche, die durch Windbeeinflussung verursacht sind, oder sie können langsam, d. h. mittels motorischer Verstellung frequenzbestimmender Bauteile, arbeiten und auf diese Weise langsame Veränderungen ausgleichen, z.B. solche, die durch die Vereisung der Antennenleiter gegeben sind.

Die Erfindung sei an Hand der beiden Schaltbilder erläutert.

Fig. 1 zeigt eine einfache eigenerregte Röhrenschaltung mit frequenzbestimmendem Antennenkreis und zugehöriger Regelschaltung zur Konstantregelung der beiden Frequenzen bei Frequenzumtastbetrieb;

Fig. 2 zeigt eine über mehrere Stufen rückgekoppelte eigenerregte Röhrenschaltung ohne zusätzliche Regelgeräte.

In Fig. 1 ist 1 eine Senderöhre, welche in an sich bekannter Weise mittels ihres Anodenkreises 2 mit dem schwach, gedämpften Antennenkreis 3 und 4 verbunden ist. Die Antennenspule 3 bewirkt im wesentlichen die Abstimmung der Kapazität der Antenne 4 und liegt in Reihe mit den beiden Wicklungen 6 und 7 einer mittels der Wicklung 8 in ihrem Induktivitätswert ferro-

magnetisch beeinflußbaren Spulenanordnung 5. Der Anodenkreis 2 ist mit der Antennenspule 3 so fest gekoppelt und so dimensioniert, daß die Blindleistung im Anodenkreis 2 klein ist gegen die des Antennenkreises, so daß der Antennenkreis allein frequenzbestimmend ist. Zur Umtastung der Frequenz der Senderanordnung dient die Taste 9, bei deren Betätigung aus der Gleichstromquelle 10 ein mittels des Potentiometerwiderstandes 11 einstellbarer Strom fließt. Die am Potentiometer 11 abgegriffene Spannung liegt mit einer weiteren am Potentiometer 13 mittels des Schleifers 14 abgegriffenen aus der Stromquelle 12 gelieferten Spannung in Reihe am Eingang des (Gleichstrom-) Verstärkers 15, welcher die Magnetisierungswicklung 8 auf der Spulenanordnung 5 speist. Am Eingang des Gleich-Stromverstärkers 15 liegt auf diese Weise die von der Taste gegebene Zeichenspannung und die am Potentiometerwiderstand 13 abgenommene, die Ruhefrequenz des Senders bestimmende Vorspannung, deren Größe nur durch die Einstellung des Schleifers 14 dieses Potentiometers mittels der Regeleinrichtung beeinflußt wird. Zur Frequenzregelung sind zwei Diskriminatoranordnungen gleicher Bauart vorgesehen, welche an den Antennenkreis mit Hilfe der Koppelspule 16 angekoppelt sind. Diese Spule 16 speist die Eingangsspule 17 und 18 der beiden Frequenzdiskriminatoren. Die Sekundärkreise der Diskriminatoren mit den Spulen 19 und 20 und den Kondensatoren 21 und 22 bzw. 23 und 24 sind jeweils auf die Zeichen- und die Pausenfrequenz abgestimmt. Die Gleichrichteranordnungen 25 und 26 richten die an den Klemmen des Sekundärkreises entstehenden Spannungen gleich. Diese Spannungen sind jeweils untereinander gleich, wenn die Frequenz des Senders mit der Eigenfrequenz des Sekundärkreises des Diskriminators übereinstimmt, so daß an den Ausgangen 27 und 28 der Diskriminatorschaltungen keine Regelspannungen entstehen. Bei Abweichungen von den beiden Sollwerten nach der einen oder anderen Richtung treten jedoch positive oder negative Spannungen auf. Parallel zum Potentiometer 11 des Tastkreises liegt die Wicklung des Relais 29, welches den Zweck hat, die Regeleinrichtung entsprechend dem Zeichenverlauf auf die eine oder die andere der beiden Diskriminatorschaltungen umzuschalten. In der gezeichneten Stellung ist die Taste geöffnet, die Wicklung des Relais 29 stromlos und der Ruhekontakt 30 a des Relais 29 geschlossen. Die Wicklung des polarisierten Relais 31 ist über den Ruhekontakt 30 α an den Ausgang der Diskriminatorschaltung geschaltet, welche der Pausenfrequenz des Senders zugeordnet ist. Weicht diese Pausenfrequenz von der durch die Diskriminatorschaltung festgelegten Sollfrequenz ab, so tritt am Ausgang 28 der Diskriminatorschaltung eine Regelspannung auf, welche das polarisierte Relais 31 betätigt und den Kontakt 32 in die Stellung α oder b bringt, wodurch der Motor 33 auf Rechtslauf oder Linkslauf geschaltet wird und über die mittels des Magneten 40 umsteuerbare magnetische Kupplung 39 den Schleifer 14 des Potentiometers 13 in dem Sinne verstellt, daß die Abweichung der Senderfrequenz von der Sollfrequenz des Diskriminators verringert wird. Wird die Taste 9 geschlossen, so zieht das Relais 29 an und schaltet das polarisierte Relais 31 auf den Ausgang 27 der der Zeichenfrequenz entsprechenden Diskriminatorschaltung, so daß jetzt der Vergleich der S ender frequenz ⁶S mit der durch die zweite Diskriminatorschaltung festgelegten Sollfrequenz erfolgt. Der Motor 33 arbeitet in diesem Fall über die nun umgeschaltete Kupplung 39 auf den Schleifer des Potentiometers 11. Die Kupplung 39 wird mittels ihres S teuer magneten 40, dessen Wicklung an die Enden des Widerstandes 11 angeschlossen ist, im gleichen Rhythmus umgeschaltet wie das Relais 29.

In Fig. 2 ist eine mehrstufige Senderschaltung dargestellt. 1 und 1' sind die Endröhren des Senders, deren Anodenkreis 2 fest mit dem Antennenkreis, der aus der Antenne 4, der Antennenabstimmspule 3 und der elektrisch beeinflußbaren Spule 5 besteht, gekoppelt ist. Aus dem Antennenkreis wird mittels der Koppelspule eine rückkoppelnde Spannung abgenommen, welche über die Leitung 36 dem Eingang des Vorverstärkers zugeführt wird und verstärkt am Gitter der Endstufenröhren wirksam wird. Auch hier läßt sich die Bemessung sehr leicht so vornehmen, daß die im Antennenkreis 3, 4, 5 schwingende Blindleistung groß ist gegen die des Anodenkreises 2, so daß der Antennenkreis allein frequenzbestimmend ist. Die Phasenverhältnisse im Rückkopplungskreis sind bei Langwellensendern leicht zu übersehen und machen keine Schwierigkeiten. Gegebenenfalls sind Kompensationsmöglichkeiten in großem Umfang anwendbar.

Claims (5)

1. Patentanspruchε-1. Senderschaltung mit Mitteln zur Frequenzmodulation und mit schwach gedämpftem Antennenkreis, beispielsweise Langwellen-Senderschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß der Antennenkreis selbst oder die mit dem Antennenkreis fest gekoppelte Endröhrenstufe dergestalt in die zur Schwingungserzeugung vorgesehene Rückkopplungsschleife einbezogen ist, daß der Antennenkreis infolge seines im Verhältnis zu den Blindleistungsverhältnissen aller übrigen in die Rückkopplungsschileif e einbezogenen Schwingungskreise hohen Blindleistungsverhältnisses die sich erregende Frequenz zu einem wesentlichen Teil mitbestimmt, und daß die Mittel zur Frequenzmodulation als resonanzfrequenzbestimmende Teile am oder im Antennenkreis ausgebildet sind.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Antennenkreis, vorzugsweise in Reihe mit der Induktivität (3) oder parallel zu einem Teil desselben, eine Spulenanordnung (5) veränderbarer Induktivität mit einem ferromagnetischen Kern vorgesehen ist, dessen Vormagnetisierung durch einen mit dem Zeichenverlauf veränderlichen Strom geändert wird.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Antennenkreis, vorzugsweise in Reihe mit der Induktivität oder parallel zu einem Teil derselben, eine Kondensatoranordnung veränderbarer Kapazität mit ferroelektrischem Dielektrikum vorgesehen ist, deren Kapazitätswert durch eine mit dem Zeichenverlauf veränderliche Spannung geändert wird.
4. 4. Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Frequenzregelung vorgesehen ist, welche eine mit der erzeugten Frequenz oder mit deren zeitlichem Mittelwert veränderliche elektrische Regelgröße, vorzugsweise Regelspannung, abgibt, die zusammen mit der der Signalschwingung entsprechenden elektrischen Größe auf einen der resonanzfrequenzbestimmenden Teile des Antennenkreises zur Einwirkung gebracht ist.
5. 5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei frequenzgetasteten Sendern die Zeichenfrequenz oder die Pausen-

   frequenz für sich, oder beide Frequenzen mit zugeordneten Frequenznormälen (z. B. Diskriminatoren) verglichen werden und daß die entstehenden elektrischen Regelgrößen über einen oder mehrere Motoren Stellglieder in einer solchen Richtung in Bewegung setzen, daß unerwünschte

   Frequenzabweichungen von den Sollwerten aus-. geglichen werden.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 196 062; USA-Patentschrift Nr. 1 648 711.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   ©009 570/288 8.60