DE1130866B

DE1130866B - Demodulator for amplitude-modulated high-frequency voltages

Info

Publication number: DE1130866B
Application number: DES71305A
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Tropper
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1960-11-18
Filing date: 1960-11-18
Publication date: 1962-06-07

Description

Demodulator für amplitudenmodulierte Hochfrequenzspannungen Die Erfindung betrifft einen Demodulator für amplitudenmodulierte Hochfrequenzspannungen mit einem Gleichrichter, bei dem der Abgriff für die demodulierte Spannung an einer zum Gleichrichter in Serie geschalteten Reihenschaltung aus einem Widerstand und einem weiteren Gleichrichterelement liegt.Demodulator for amplitude-modulated high-frequency voltages The invention relates to a demodulator for amplitude-modulated high-frequency voltages with a Rectifier in which the tap for the demodulated voltage is connected to a rectifier Series connection of a resistor and a further rectifier element lies.

Die üblichen Gleichrichter, z. B. Richtleiter oder Vakuumdioden, haben bekanntlich wegen ihrer Abweichung von einem idealen Gleichrichter eine nichtlineare Demodulationskennlinie. Diese Nichtlinearität der Demodulationskennlinie wirkt sich störend auf die verzerrungsfreie Demodulation einer amplitudenmodulierten Hochfrequenzspannung aus. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit der die Krümmung der Demodulationskennlinie eines Demodulators kompensiert werden kann. Eine solche Schaltungsanordnung wird besonders für einen Zweiseitenbandempfänger für das Fernsehband 4 und 5 benötigt.The usual rectifiers, e.g. B. directional conductors or vacuum diodes have known to be a non-linear rectifier because of its deviation from an ideal rectifier Demodulation characteristic. This non-linearity of the demodulation characteristic has an effect interfering with the distortion-free demodulation of an amplitude-modulated high-frequency voltage the end. The invention is based on the object of creating a circuit arrangement with which the curvature of the demodulation characteristic of a demodulator can be compensated can. Such a circuit arrangement is particularly useful for a double sideband receiver required for TV band 4 and 5.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung bekannt, mit der die störende Wirkung der Nichtlinearität der Demodulationskennlinie eines Demodulators behoben werden soll. Bei dieser Schaltung ist hinter den die Demodulation bewirkenden Gleichrichter in Serie zu einem Widerstand ein weiteres. Gleichrichterelement geschaltet. Die gleichgerichtete Spannung wird an der Reihenschaltung aus dem Widerstand und dem weiteren Gleichrichterelement abgegriffen.A circuit arrangement is already known with which the disruptive Fixed the effect of the non-linearity of the demodulation characteristic of a demodulator shall be. In this circuit there is the rectifier behind the demodulation in series to a resistor another. Rectifier element switched. the rectified voltage is applied to the series circuit of the resistor and the further rectifier element tapped.

Es hat sich gezeigt, daß bei dem beschriebenen bekannten Demodulator die Krümmung der Demodulationskennlinie nicht hinreichend kompensiert werden kann. Um die Wirksamkeit der Kompensation bei einem Demodulator für amplitudenmodulierte Hochfrequenzspannung mit einem Gleichrichter, bei dem der Abgriff für die demodulierte Spannung an einer zum Gleichrichter in Serie geschalteten Reihenschaltung aus einem Widerstand und einem weiteren Gleichrichterelement liegt, zu erhöhen, wird nach der Erfindung zwischen dem Gleichrichter (G1) und der Reihenschaltung aus dem Widerstand (R1) und dem weiteren Gleichrichterelement (G2) ein Widerstand (R2) geschaltet.It has been shown that in the known demodulator described the curvature of the demodulation characteristic cannot be sufficiently compensated. To the effectiveness of the compensation in a demodulator for amplitude modulated High frequency voltage with a rectifier in which the tap for the demodulated Voltage at a series circuit connected in series with the rectifier Resistance and another rectifier element is to increase, is after of the invention between the rectifier (G1) and the series connection of the resistor (R1) and the further rectifier element (G2) a resistor (R2) connected.

An Hand der Figuren der Zeichnung, soll die Erfindung nachstehend näher erläutert werden.With reference to the figures of the drawing, the invention is intended below are explained in more detail.

Eine amplitudenmodulierte Hochfrequenzspannung habe die Form 110 = (U. COS OJ,nI -I- Uh) COS (Oht, wobei U",<< U,, u,). G< cul" U./U", = const. Diese Spannung lfo soll im Demodulator eines Empfängers demoduliert werden; so daß sich eine Niederfrequenzspannung der Form U1 = U, cos lt).t ergibt. Fig. 1 zeigt die Demodulationskennlinie 1 eines idealen und die Demodulationskennlinie 2 eines gebräuchlichen Demodulators. Die Abszisse gibt dabei die Amplitude der Hochfrequenzspannung U,, und die Ordinate die Amplitude der demodulierten Spannung Ui an.An amplitude-modulated high-frequency voltage has the form 110 = (U. COS OJ, nI -I- Uh) COS (Oht, where U ", << U ,, u,). G <cul" U./U ", = const. this voltage lfo to be demodulated in the demodulator of a receiver, so that a low-frequency voltage of the form U1 = U, cos lt) .t results in Figure 1 1 shows the demodulation characteristic of an ideal and the demodulation characteristic 2 of a conventional demodulator, the abscissa indicates it... the amplitude of the high-frequency voltage U ,, and the ordinate the amplitude of the demodulated voltage Ui.

Man erkennt aus Fig. 1, daß die Demodulationskennlinie 2 eines gebräuchlichen Demodulators von der Geraden abweicht. Diese Abweichung wird noch deutlicher sichtbar, wenn man die Steilheit S = d U1 h der Demodulationskennlinie in Abhängigkeit von der Hochfrequenzspannung U,, aufträgt. In Fig. 2 ist für verschiedene Fälle die Steilheit der Demodulationskennlinie aufgezeichnet. Die Gerade 3 gibt den Verlauf der Steilheit eines idealen Gleichrichters entsprechend der Demodulationskennlinie 1 in Fig. 1 an. Der Steilheit der Demodulationskennlinie 2 in Fig. 1 entspricht die Kurve 4. Die Abweichung der Kurve 4 von der Geraden 3 ist dabei beachtlich. Eine bessere Annäherung an die Gerade 3 stellt die Kurve 5 dar, die die Steilheit der Demodulationskennlinie einer bekannten, in Fig.3 dargestellten Demodulationsschaltung wiedergibt.It can be seen from Fig. 1 that the demodulation characteristic 2 of a conventional demodulator deviates from the straight line. This deviation becomes even more clearly visible if the slope S = d U1 h of the demodulation characteristic curve is plotted as a function of the high-frequency voltage U i. In FIG. 2, the steepness of the demodulation characteristic is plotted for various cases. The straight line 3 indicates the course of the steepness of an ideal rectifier corresponding to the demodulation characteristic curve 1 in FIG. 1. Curve 4 corresponds to the steepness of demodulation characteristic curve 2 in FIG. 1. The deviation of curve 4 from straight line 3 is considerable. A better approximation of straight line 3 is curve 5, which shows the steepness of the demodulation characteristic of a known demodulation circuit shown in FIG.

Die bekannte Demodulatorschaltung nach Fig. 3, von der die Erfindung ausgeht, wirkt folgendermaßen: Für kleine Spannungen Uh ist der Durchlaßwiderstand des Gleichrichters G1 höher als für große Spannungen von Uo. In gleicher Weise ist auch der Innenwiderstand R12 des Gleichrichters G2 -von der Spannung 1,C0 abhängig. Die Spannung Ui kann deshalb durch den Gleichrichter G2 von (R=1 ist der Innenwiderstand des Gleichrichters GI) mit einem Innenwiderstand Ri2 : 0; bei großen Werten der Spannungen lt. auf mit einem Innenwiderstand R12 -> (o, bei sehr kleinen Werten der Spannungen 1,C0 angehoben -werden. Für kleine Werte von U,, ergibt sich also eine Anhebung der Spannung Ui, so daß die Krümmung der Demodulationskennlinie des Gleichrichters G1 weniger ins Gewicht fällt. Der Kondensator C dient als Speicherkondensator.The known demodulator circuit according to FIG. 3, on which the invention is based, works as follows: For small voltages Uh, the forward resistance of rectifier G1 is higher than for large voltages of Uo. In the same way, the internal resistance R12 of the rectifier G2 is also dependent on the voltage 1, C0. The voltage Ui can therefore by the rectifier G2 from (R = 1 is the internal resistance of the rectifier GI) with an internal resistance Ri2: 0; with high values of the voltages according to with an internal resistance R12 -> (o, with very low values of the voltages 1, C0 -be increased. For small values of U 1, there is thus an increase in the voltage U i, so that the curvature of the demodulation characteristic of the rectifier G1 is less important. The capacitor C serves as a storage capacitor.

Die Kompensationsstärke der Demodulatorschaltung nach Fig. 3 kann erfindungsgemäß wesentlich dadurch erhöht werden, daß zwischen den Gleichrichter G1 und den Widerstand R1 ein Widerstand R2 geschaltet ist. Eine °entsprechende Schaltungsanordnung ist in Fig. 4 dargestellt. Durch die Spannungsteilung am Widerstand R2 kann nunmehr die Spannung Ui maximal von einem Betrag auf den Betrag angehoben werden.According to the invention, the compensation strength of the demodulator circuit according to FIG. 3 can be increased significantly by connecting a resistor R2 between the rectifier G1 and the resistor R1. A corresponding circuit arrangement is shown in FIG. As a result of the voltage division at the resistor R2, the voltage Ui can now have a maximum value on the amount be raised.

Aus Fig. 5 ist die Verbesserung der Kompensationsstärke durch die erfindungsgemäße Schaltung ersichtlich. Die Kurve 6 gibt die Steilheit der Demodulationskennlinie für einen Widerstand R2.@R1/2 an. Zum Vergleich ist die Kurve 7 für einen Widerstand R2 = 0 gezeichnet.From Fig. 5 is the improvement in the compensation strength by the circuit according to the invention can be seen. Curve 6 shows the steepness of the demodulation characteristic for a resistor R2. @ R1 / 2. For comparison, curve 7 is for a resistor R2 = 0 drawn.

Das Maximum der Steilheitskurve (und auch der Kompensation) kann durch einen Widerstand Rp parallel zu G2 abgeflacht werden; dadurch wird auch die Frequenzabhängigkeit der Modulationsspannung nach der Demodulation der HF-Spannung verringert. Fig. 6 zeigt eine derartige Schaltung. Fig. 7 zeigt den Steilheitsverlauf der Demodulationskennlinie der Schaltung nach Fig6 für verschiedene Werte von Rp. Dabei gilt die Kurve 8 für Rp =0 und die Kurve 9 für Rp = co. Für endliche Werte von R, ergeben sich Steilheitskurven, die zwischen denKurven 8 und 9, wie z. B. durch die Kurven 10 und 11 dargestellt, liegen. In Fig. 4 und 6 werden im allgemeinen die beiden Gleichrichter G1 und G2 nicht im günstigsten Arbeitspunkt betrieben. Günstiger ist es, wenn der Gleichrichter G2 in Sperrichtung und der Gleichrichter G1 in Durchlaßrichtung-mit einer Spannung in der Größenordnung von einigen zehntel Volt vorgespannt sind. Fig. 8 zeigt eine entsprechende Schaltung. Die Vorspannung für den Gleichrichter G2 wird am Potentiometer P2 abgegriffen, das zwischen dem negativen Pol einer Gleichspannungsquelle U2 und dem gemeinsamen Fußpunkt des Kondensators C und des Gleichrichters G2 geschaltet ist. R, ist wiederum ein Parallelwiderstand zum Gleichrichter G2. Die Vorspannung für den Gleichrichter G1 wird am Potentiometer P1 abgenommen, das mit dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle U3 verbunden ist (PI, P2 G< R"). Die Spule L1 in der Abgriffsleitung des Potentiometers PI soll einen Kurzschluß der Hochfrequenzspannung verhindern. Mit C ist ein Blockkondensator bezeichnet. Die beiden Spannungen U2 und U3 wirken nicht völlig getrennt auf die Gleichrichter G2 und G1. Die Spannungsquelle U2 gibt unter Umständen bereits eine genügend hohe Vorspannung an den Gleichrichter G1 ab, so daß in vielen Fällen auf die Spannungsquelle U2 verzichtet werden kann.The maximum of the steepness curve (and also of the compensation) can go through a resistor Rp parallel to G2 is flattened; this also increases the frequency dependence the modulation voltage is reduced after the demodulation of the RF voltage. Fig. 6 shows such a circuit. 7 shows the gradient of the demodulation characteristic of the circuit according to FIG. 6 for different values of Rp. Here, curve 8 applies to Rp = 0 and curve 9 for Rp = co. For finite values of R, there are steepness curves, between the curves 8 and 9, e.g. B. represented by curves 10 and 11, lie. In Figs. 4 and 6, in general, the two rectifiers G1 and G2 not operated in the most favorable operating point. It is cheaper if the rectifier G2 in the reverse direction and the rectifier G1 in the forward direction - with a voltage are biased on the order of a few tenths of a volt. Fig. 8 shows a corresponding circuit. The bias voltage for the rectifier G2 is set on the potentiometer P2 tapped between the negative pole of a DC voltage source U2 and connected to the common base of the capacitor C and the rectifier G2 is. R, is in turn a parallel resistor to the rectifier G2. The bias for the rectifier G1 is taken from the potentiometer P1, the one with the positive Pole of the DC voltage source U3 is connected (PI, P2 G <R "). The coil L1 in the tap line of the potentiometer PI should short-circuit the high-frequency voltage impede. A blocking capacitor is designated by C. The two voltages U2 and U3 do not act completely separately on rectifiers G2 and G1. The voltage source U2 may already give the rectifier a sufficiently high bias voltage G1 from, so that in many cases the voltage source U2 can be dispensed with.

Durch eine parallel zum Gleichrichter G2 z. B. in den Abgriffszweig des Potentiometers P2 geschaltete Spule L, kann die bei höheren Modulationsfrequenzen auftretende Frequenzabhängigkeit der Demodulationskennlinie weitgehend beseitigt werden: Fig. 9 zeigt eine entsprechende Schaltung. Dabei müssen die Werte der einzelnen Schaltelemente so gewählt sein, daß sie die Bedingung Rp+Rl+R2Z<1/a)C * erfüllen, wobei mit C=°° die Gesamtkapazität der Demodulatorschaltung bezeichnet ist und R2 << (Rl+Rp) ist. Ein praktischer Fall wurde für C * 10 pF, R2 =1000 9 , R1 = 600 Q, R" = 2500 62,L = 80 1,Hy mit gutem Erfolg erprobt. Die Demodulationskennlinie für 0,5 und 4 MHz weichen praktisch nicht mehr voneinander ab.By a parallel to the rectifier G2 z. B. the coil L connected to the tap branch of the potentiometer P2, the frequency dependency of the demodulation characteristic that occurs at higher modulation frequencies can be largely eliminated: FIG. 9 shows a corresponding circuit. The values of the individual switching elements must be selected so that they meet the condition Rp + Rl + R2Z <1 / a) C *, where C = °° denotes the total capacitance of the demodulator circuit and R2 << (Rl + Rp) is. A practical case was tested with good success for C * 10 pF, R2 = 1000 9 , R1 = 600 Q, R "= 2500 62, L = 80 1, Hy. The demodulation characteristics for 0.5 and 4 MHz practically no longer deviate from each other.

Fig. 10 zeigt die Steilheitskurven einer Schaltungsanordnung nach Fig. 8 oder Fig. 9 für verschiedene Vorspannungen U1 am Gleichrichter G.. Man sieht, daß durch eine solche Vorspannung der Knick der Kennlinie zu kleineren Eingangsspannungen Ui verschoben werden kann.10 shows the slope curves of a circuit arrangement according to FIG Fig. 8 or Fig. 9 for different bias voltages U1 at the rectifier G .. It can be seen that by such a bias the kink of the characteristic curve to lower input voltages Ui can be moved.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht darin, daß die Forderungen des Pflichtenheftes für Fernseh-Bildsender-Überwachungsgeräte Nr. 5/22 erfüllt werden können, die bei einem Zweiseitenbandempfänger lauten: Die Demodulationskennlinie darf zwischen O und 8,1/o des Endwertes nicht mehr als ± 3 %, zwischen 8 und 100,1/o höchstens um ± 1% des Endwertes von der Linearen abweichen.A major advantage of the circuit arrangement according to the invention is that the requirements of the specification for television picture transmitter monitoring devices No. 5/22 can be fulfilled, which reads for a double sideband receiver: The Demodulation characteristic must not be more than ± between 0 and 8.1 / o of the final value 3%, between 8 and 100.1 / o deviate from the linear by a maximum of ± 1% of the final value.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Demodulator for amplitude-modulated high-frequency voltages with a rectifier, in which the tap for the demodulated voltage at a Series connection of a resistor and connected in series to the rectifier another rectifier element, characterized in that between the rectifier (G1) and the series connection of the resistor (R1) and the other Rectifier element (G2) a resistor (R2) is connected.

2. Demodulator after Claim 1, characterized in that a parallel resistor to the rectifier element (G2) (Rp) is switched.

3. Demodulator according to claim 1, characterized in that the rectifier element (G2) in the forward direction with a negative potential is biased on the order of a few tenths of a volt.

4. Demodulator according to claim 3, characterized in that the rectifier (G ) is biased in the forward direction with a positive potential of the order of a few tenths of a volt.

5. Demodulator according to claim 3 or 4, characterized in that the biases for the two rectifiers (G1, G2) tapped on two potentiometers (P1, P2) each between the pole of a voltage source and the common base point a storage capacitor (C) and the rectifier element (G2) are connected, and that in the tap branches of the two potentiometers (P1, P2) each a coil (L1, L2) is connected.

6. Demodulator according to claim 5, characterized in that that in the tap branch of the potentiometer (P2) for the rectifier element (G2) the coil (L2) is connected in series with the parallel resistor (RP). Into consideration drawn pamphlets: U.S. Patent No. 2,679,584.