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Vorrichtung für frequenzmodulierte Schwingungen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung für frequenzmodulierte Schwingungen, die zur Unterdrückung
oder wenigstens Herabsetzung der gegebenenfalls auftretenden Amplitudenänderungen
kräftig verstärkt über eine unter anderem Kristalldioden enthaltende Schaltungsanordnung
zur Begrenzung auf ein erwünschtes Niveau geführt werden.
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Es ist erwünscht, im Begrenzer Kristalldioden zu verwenden. Solche
Dioden haben jedoch die Eigenschaft, daß sie empfindlich sind gegen Temperaturänderungen,
die sich als Änderungen des Ausgangsniveaus und des Begrenzungsfaktors offenbaren.
Besonders Germaniumdioden, welche bei diesen Begrenzern aus verschiedenen Gründen,
unter anderem wegen des geringen Preises, vorzugsweise verwendet werden, zeigen
diese Temperaturempfindlichkeit in ziemlich hohem Maß. Zwar sind Siliziumdioden
weniger empfindlich gegen Temperaturänderungen, aber ihr Verhalten bei hohen Frequenzen
ist weniger günstig.
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Die Erfindung schafft ein Mittel, das es ermöglicht, Germaniumdioden
für den beabsichtigten Zweck zu verwenden, ohne daß Temperaturänderungen störend
wirken.
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Gemäß der Erfindung wird dies erreicht, wenn einem der Begrenzerschaltungsanordnung
folgenden Demodulator eine der Amplitude der Demodulator-Eingangsschwingungen proportionale
Regelspannung entnommen wird, die einer oder mehreren der Dioden als Vorspannung
zur Arbeitspunkteinstellung derart zugeführt wird, daß Änderungen des Ausgangsniveaus
und des Begrenzungsfaktors entgegengewirkt wird.
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Bei einer derartigen Vorrichtung sind die Begrenzerdioden in jeder
Periode der Trägerschwingung wirksam. In gleicher Weise ist auch die Vorspannung
für den Arbeitspunkt dauernd wirksam und bestimmt die Amplitude der Ausgangsschwingungen
des Begrenzers. Dadurch, daß durch die Regelspannung der Arbeitspunkt der Dioden
von der Ausgangsamplitude abhängig ist, läßt sich eine sehr genaue Stabilisierung
des Begrenzerniveaus erreichen, wobei sich Temperatureinflüsse u. dgl. nicht störend
bemerkbar machen.
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Es ist zwar an sich bekannt, zur Störbegrenzung die Vorspannung eines
Diodenbegrenzers in Abhängigkeit von der Ausgangsamplitude des Demodulators zu steuern,
derart, daß bei normalen Signalen eine Begrenzung nicht eintritt und nur kurze Störimpulse
mit einer Amplitude, die das normale Signalniveau wesentlich übersteigt, abgeschnitten
werden. Auch ist es an sich bekannt, eine der Amplitude der Eingangsschwingungen
eines FM-Diskriminators entsprechende Regelspannung einer folgenden Verstärkerstufe
zuzuführen, um Schwankungen der Eingangsamplitude des Diskriminators aus dem erhaltenen
Niederfrequenzsignal zu eliminieren. Eine exakte Stabilisierung des Ausgangspegels
ist bei den bekannten Anordnungen nicht beabsichtigt und wird auch nicht erreicht.
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Es sei bemerkt, daß es weiter bekannt ist, in einer Einrichtung zur
Beseitigung der von Störungen herrührenden Knackgeräuschen einen Begrenzer zu verwenden,
dessen Schwellwert selbsttätig durch die mittlere Trägeramplitude der zugeführten
zu begrenzenden Schwingungen eingestellt wird. Diese Vorspannung entspricht auch
weitgehend der Amplitude der entnommenen Schwingungen. Dabei wird die Vorspannung
und damit die Begrenzerschwelle größer, wenn die Amplitude der begrenzten Schwingungen
zunimmt; ein Ausgleich der Abweichungen von einem Begrenzer-Sollwert-wird damit
also gerade nicht erzielt und wird dort auch nicht erstrebt.
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Wenn bei einer Vorrichtung nach der Erfindung der Begrenzer Dioden
sowohl in einem Reihenzweig wie auch in einem oder mehreren Parallelzweigen enthält,
so wird nach einem weiteren Merkmal der
Erfmdung die genannte Regelspannung
nur einer oder mehreren der im Parallelzweig oder in den Parallelzweigen liegenden
Dioden zugeführt.
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Die Regelspannung kann dabei nach der Erfindung einem von einem Kondensator
überbrückten Widerstand entnommen werden, von dem die Enden über einen oder mehrere
Gleichrichter mit den Ausgangsklemmen des Diskriminatorgliedes des Demodulators
verbunden sind.
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Dabei kann zwischen den genannten Gleichrichtern und jeder der Ausgangsklemmen
des Diskriminatorgliedes des Demodulators eine Kathodenverstärkerröhre eingeschaltet
liegen.
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Schließlich kann parallel zu diesem von einem Kondensator überbrückten
Widerstand ein magnetischer Verstärker eingeschaltet sein, zwischen dessen Eingangsklemmen
die Regelspannung für die Dioden des Begrenzers entnommen wird.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
In dieser ist F i g. 1 ein Blockschema eines Frequenzmodulationsempfängers nach
der Erfindung, F i g. 2 ein Schaltbild einer Ausführungsform des Begrenzers und
F i g. 3 eine Ausführungsform des Diskriminators und des darauffolgenden Detektors
und Endverstärkers.
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Wie im Blockschema von F i g. 1 gezeigt wird, besteht die Vorrichtung
nach der Erfindung aus einem mit einer Antenne verbundenen Vorverstärker V l, mit
darauffolgendem Begrenzer B, Zwischenverstärker V2 , Diskriminator Dc, mit
darauffolgendem Detektor Dt und Verstärker V3.
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Die Ausgangsspannung kann dem Detektor Dt an den Klemmen 1 und 2 entnommen
werden, während vom Verstärker V 3 ein Rückkopplungskanal 3 zum Begrenzer B führt.
Letzterer wird im Detail schematisch in F i g. 2 gezeigt.
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Das vom Vorverstärker V 1 kräftig verstärkte, gegebenenfalls in der
Frequenz herabgesetzte Signal wird dem Begrenzer bei den Klemmen 4 und 5 zugeführt
und über einen Trennkondensator 6 einem Reihenzweig des Begrenzers zugeführt, der
aus zwei gegeneinandergeschalteten und zwischen zwei geerdeten Spulen 7 und 8 liegenden
Kristalldioden 9 und 10 besteht. Der Verbindungspunkt der beiden Dioden ist über
einen Widerstand 11 in Reihe mit einer Drosselspule 12 mit einem Punkt konstanten
Potentials verbunden, welches die Gleichrichter 9 und 10 in Vorwärtsrichtung einstellt.
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Der Reihenzweig des Begrenzers ist über einen weiteren Trennkondensator
13 mit einem Teil verbunden, der aus einem Verzögerungsnetzwerk mit einem aus Selbstinduktivitäten
14 bestehenden Reihenzweig und aus einer Anzahl kapazitiver Parallelzweige besteht.
Jeder dieser Parallelzweige enthält einen Regelkondensator 15 und parallel dazu
zwei gegeneinandergeschaltete Kristalldioden 16. Diesen Parallelzweigen kann, durch
geeignete Arbeitspunkteinstellung der Dioden 16 in der Weise wie in der deutschen
Patentschrift 1027 736 näher beschrieben, ein von dem Eingangs- zu den Ausgangsklemmen
des Netzwerkes steigender Impedanzwert gegeben werden.
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Für die Kristalldioden, sowohl für diejenige des Reihenteiles als
auch für diejenige des Parallelteiles, können Germaniumdioden vom Typ GEX 66 verwendet
werden. Der Begrenzer ist schließlich über einen dritten Trennkondensator 17 mit
dem Zwischenverstärker V 2 verbunden.
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Die nachteiligen Folgen der Temperaturempfindlichkeit der Dioden,
welche besonders bei Kristalldioden und insbesondere bei Germaniumdioden ziemlich
beträchtlich ist, werden bei der Vorrichtung nach der Erfindung dadurch ausgeglichen,
daß die Arbeitspunkte der in den Parallelzweigen liegenden Dioden mittels einer
Regelspannung verschoben werden, die dem Strom im Ausgangskreis des dem Begrenzer
folgenden Diskriminators entnommen wird. Dieser Strom ist ein genaues Maß für das
vom Begrenzer abgegebene Niveau. Diese Regelspannung wird dann; gegebenenfalls nach
Verstärkung, zur Arbeitspunkteinstellung an die betreffenden Dioden 16 gelegt. Wollte
man diesen Strom auch zur Arbeitspunkteinstellung der Dioden 9 und
10 verwenden, so wäre eine beträchtlich größere Steuerleistung erforderlich.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Regelspannung nicht direkt
dem Ausgangskreis des Diskriminators entnommen, sondern erst nach der Detektierung
und Verstärkung nacheinander im Detektor Dt und im Verstärker V3. Von
V 3 führt dann, wie in F i g. 1 gezeigt, ein Kanal 3 zum Begrenzer B zurück.
Dieser Kanal erreicht dann die Klemmen 18
und 19, die mit einer der Diagonalen
einer Brückenschaltung mit den Dioden 20 in den vier Zweigen verbunden sind. Die
von diesen Dioden gleichgerichtete Spannung wird über Glättungsspulen 21 und einen
Glättungskondensator 22 als Vorspannung an die Kristalldioden 16 in den Parallelzweigen
des Begrenzers gelegt, wobei Drosselspulen 23 unerwünschte gegenseitige Kopplung
zwischen den Querzweigen des Verzögerungsnetzwerkes verhüten. Die Kathoden der an
der Vorspannung liegenden Dioden 16 sind über Kondensatoren 60 für Wechselstrom
geerdet.
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Obwohl die Erfindung soweit an Hand eines Empfängers für in der Frequenz
modulierte Schwingungen beschrieben ist, kann das beschriebene Prinzip auch für
Sender für in der Frequenz modulierte Schwingungen verwendet werden.
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Die dem Zwischenverstärker V 2 folgenden drei Stufen des Empfängers,
nämlich der Diskriminator Dc, der Detektor Dt und der Verstärker V 3 sind,
je von einem gestrichelten Rechteck umgeben, nebeneinander und miteinander verbunden
schematisch in F i g. 3 gezeigt.
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Die links in dieser Figur bei 24 eintreffenden Schwingungen, die vom
Begrenzer B ganz oder im wesentlichen ganz von Amplitudenmodulation befreit sind
und vom Zwischenverstärker V 2 auf einen für die gute Wirkung des Diskriminators
erwünschte Pegel gebracht sind, wenn den Gittern zweier Röhren 25 und 26 aufgedrückt,
welche mit den Röhren 27 bzw. 28 in Kaskodeschaltung verbunden sind. Die zu diesen
Kaskodenstufen gehörenden Röhren sind deutlichkeitshalber in der Zeichnung mit gesonderten
Hüllen versehen. In der Praxis werden die beiden Röhren 25 und 28 bzw. die beiden
Röhren 26 und 27 je in einem gemeinsamen Kolben angeordnet, z: B. durch Verwendung
zweier Doppeltrioden vom Typ Philips E/182/CC, um den Einfluß parasitärer Kapazitäten
herabzusetzen. Durch die Verwendung von Kaskodenstufen im Diskriminator wird es
möglich; letzterem Schwingungen mit großer Amplitude zuzuführen, da die Anoden-
und Gitterkreise genügend voneinander getrennt- sind. Der gezeigte Diskrimi=
nator
ist übrigens vom bekannten, sogenannten Zweikanaltyp, der zwei hinsichtlich der
mittleren Frequenz der empfangenen Schwingungen gegenseitig verstimmte Kreise
50 bzw. 51 enthält, in Kombination mit einem dritten, auf diese mittlere
Frequenz abgestimmten Kreis 52.
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Die dem Diskriminator Dc entnommenen, in der Amplitude modulierten
Schwingungen werden dann über die Widerstände 29 und 30 zwei Röhren 31 bzw. 32 in
Kathodenverstärkerschaltung des Detektors Dt zugeführt. Die Kathoden dieser Röhren
sind über Hochpaßfilter mit zwei Sätzen zweier in Reihe geschalteten Kristalldioden
33, 34 bzw. 35, 36 verbunden. Die Ausgänge dieser Diodensätze sind über einen von
einem Kondensator 37 überbrückten Widerstand 38 miteinander verbunden. Einer dieser
Ausgänge führt über einen Trennkondensator 44 zu einer der beiden Ausgangsklemmen
1, 2, von denen die andere geerdet ist. Für die Dioden 33 bis 36 werden vorzugsweise
Siliziumdioden verwendet. Für die Detektion werden nämlich weniger hohe Anforderungen
an das Hochfrequenzverhalten dieser Dioden gestellt, so daß ihre bessere Stabilität
bei Temperaturänderungen vorteilhaft verwendet werden kann. Es hat sich gezeigt,
daß das paarweise in Reihe Schalten zweier (oder mehrerer) dieser Kristalldioden
merkwürdigerweise das Rauschen der Schaltung herabsetzt, obwohl durch die Verwendung
einer größeren Anzahl von Rauschquellen, in diesem Fall dieser Kristalldioden, eigentlich
das Gegenteil zu erwarten wäre.
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Das Einschalten der Kathodenverstärkerröhren 31 und 32 zwischen dem
Diskriminator und den Detektionsdioden bringt sowohl eine größere Empfindlichkeit
als auch eine größere Temperaturunabhängigkeit des Diskriminators mit sich, da letzterer
sowohl der belastenden, also dämpfenden Wirkung der Detektorkristalle als auch dem
Einfluß der Temperaturabhängigkeit ihres Innenwiderstandes entzogen ist.
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Die Zeitkonstante der vom Widerstand 38 und vom Kondensator 37 gebildeten
Impedanz wird für die Frequenz der detektierten Schwingungen (bei einem Fernsehempfänger
z. B. die Videofrequenz) groß gewählt, damit der Gleichstrom durch die Dioden 33
bis 36, im wesentlichen unabhängig von dieser Frequenz, praktisch konstant gehalten
wird, so daß eine gute Linearität der Schaltung beibehalten bleibt.
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Die an der Impedanz 37-38 auftretende Spannung wird über Widerstände
39 und 40 einem magnetischen Verstärker 41 zugeführt, der von einem beliebigen bekannten
Typ sein kann. Vom Ausgangskreis dieses Verstärkers wirrt diese Spannung über Klemmen
42 und 43 und über den Kanal 3 zu den Klemmen 18 und 19 geführt (F i g. 2).
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Die Verwendung eines magnetischen Verstärkers ist in diesem Fall zweckmäßig,
da doppelte Erdung des Detektionskreises durch diesen Verstärker verhütet wird.
Die gleiche Wirkung kann aber auch auf andere Weise, z. B. durch Verwendung von
zwei Röhren, erzielt werden.