DE839814C

DE839814C - Anordnung zur Phasenmodulation

Info

Publication number: DE839814C
Application number: DEA931A
Authority: DE
Inventors: Diethelm Dipl-Ing Zschokke
Original assignee: Autophon AG
Current assignee: Autophon AG
Priority date: 1946-04-15
Filing date: 1950-03-01
Publication date: 1952-05-26
Also published as: DE831271C; GB610951A; CH269002A; US2502557A

Description

Es sind Schaltungsanordnungen bekannt, welche gestatten, eine Wechselspannung in der Phase zu modulieren, wobei die momentane Phasenverschiebung bezüglich der unmodulierten Trägerschwingung, z. B. bei positiver Modulierspannung voreilend, bei negativer Modulierspannung nacheilend ist. Die gemäß der Modulierspannung sich ändernde Phasenverschiebung bewirkt eine Frequenzänderung.

Für Zwecke der Nachrichtenübermittlung ist es erwünscht, Phasenhübe von 8oo oder noch mehr Winkelgraden anzuwenden, d. h. die momentane Vor- oder Nacheilung der Phase soll mehrere Perioden ausmachen. Die bisher bekannten technischen Phasenmodulationsverfahren gestatten nicht, derart große Hübe direkt zu erzeugen. Die bekannten Phasenmodulationsschaltungen gestatten maximale Phasenhübe von + 45 oder ± 90⁰. Es sind auch Brückenschaltungen bekanntgeworden, die einen maximalen Phasenhub von ± i8o°, also eine ganze Periode umfassend, zu erzeugen gestatten. Um auf Phasenhübe von einigen 100 Winkelgraden zu gelangen, hilft man sich dadurch, daß man die Frequenz der Träger schwingung klein wählt und nach der Phasenmodulation vervielfacht, wobei sich der Phasenhub im gleichen Verhältnis vervielfacht. Bekannten Anordnungen zur Phasenmodulation haftet auch die Eigenschaft an, daß ihre Stromkreise nicht oder nur in ganz geringem Maße belastbar sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Phasenmodulation, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die in Betrag und Frequenz konstante Trägerspannung einem Schwingkreis zugeführt wird,

welcher mit zwei andern hintereinandergeschalteten Schwingkreisen gekoppelt ist, von welchen der eine eine veränderbare Reaktanz aufweist, welche durch die Modulierspannung gesteuert wird und welche die in diesem Schwingkreis induzierte Spannung in Funktion der Modulierspannung in Betrag und Phase variiert, und daß im andern Schwingkreis durch die Eingangsspannung eine derartige, ebenfalls in Betrag und Frequenz konstante Gegenspannung induziert wird, daß am Ausgang der Hintereinanderschaltung der beiden Schwingkreise eine resultierende Spannung auftritt, welche im Betrag konstant ist und deren Phasenverschiebung gegenüber der Eingangsspannung eine Funktion der Modulierspannung ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung, welche in

den Fig. 5 und 6 dargestellt sind, sind im folgenden

näher erläutert. _

Fig. ι zeigt die bekannte Anordnung zweier induktiv gekoppelter Schwingkreise, wobei der zweite mittels einer veränderlichen Reaktanz verstimmbar ist;

Fig. 2 zeigt das zugehörige Vektordiagramm der Spannungen;

F'g· 3 zeigt den Abgriff einer festen Gegenspannung in einer Anordnung nach Fig. 1;

Fig. 4 zeigt das Vektordiagramm der zusammengesetzten Spannungen für die bekannte Schaltung nach Fig. 3;

Fig. 5 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgernäßen Anordnung zur Phasenmodulation mit drei gekoppelten Schwingkreisen;

Fig. 6 zeigt die Kompensation einer gegenseitigen Beeinflussung der angekoppelten Schwingkreise nach Fig. 5 infolge einer Belastungsimpedanz;

Fig. 7 zeigt das Vektordiagramm bei verlustl >ehafteter Kopplung der Kreise.

In Fig. ι sind zwei induktiv gekoppelte Schwingkreise K ι und K 2 dargestellt. Dem festen Schwingkreis K 1 wird eine in Betrag und Frequenz konstante Spannung Ue zugeführt. Der Schwingkreis K 2 weist eine veränderbare Reaktanz auf.

Fig. 2 zeigt das zugehörige Vektordiagramm der Spannungen. Wird der Schwingkreis 2 auf Resonanzlage abgestimmt, so wird in ihm eine Spannung Uvo induziert, deren Phasenwinkel φ ο gegenüber der Eingangsspannung lie 90⁰ beträgt. Wird die Reaktanz des Schwingkreises K 2 verändert und dadurch der Schwingkreis verstimmt, so ändert die Spannung Uv im Betrage und der Phasenlage, und die Spitze des Spannungsvektors wandert in t>ekannter Weise auf einem Kreis. Ist die Reaktanz von —00 bis + 00 variierbar, so wird eine veränderbare Phasenverschiebung von ο bis i8o° gegenüber der Eingangsspannung H e ereicht. Damit man auf einen maximalen Phasenhub von ± 180° gelangt, wird die veränderbare Gegenspannung Uv mit einer festen Gegenspannung U/ kombiniert, wie das Fig. 4 angibt. Diese feste Gegenspannung weist gegenüber der veränderbaren Spannung bei Resonanz Uvo eine Phasenverschiebung von Π auf, und der Betrag der Spannung U/ ist gleich der Hälfte des Betrages der Spannung Uvo. Wird diese feste Gegenspannung U/, die in Gegenphase zur Spannung U vo ist, vektoriell zu dieser addiert, erhält man eine resultierende Spannung Ua, die nach Betrag konstant und gleich der Gegenspannung U/ ist. Bei Variation der SpannungUv dreht die Pfeilspitze des Vektors Ua auf einem vollen Kreisumfang.

In Fig. 3 ist eine Schaltung zum Abgriff einer Gegenspannung Uf in einer Anordnung nach Fig. ι dargestellt. Dem Schwingkreis K 1, dem die feste Eingangsspannung U e zugeführt wird, wird mittels eines Spannungsteilers über dem Widerstand R die Spannung U/ entnommen und der Widerstand mit dem Schwingkreis K 2 in Reihe geschaltet. Bei den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung wird die feste Gegenspannung U f einem Schwingkreis K 3 entnommen, welcher mit dem Schwingkreis K 1 gekoppelt ist, wobei die Schwingkreise K 2 und K 3 unter Beachtung der Phasenlage hintereinandergeschaltet sind. Die feste Eingangsspannung Ue wird vorzugsweise in bekannter Art mit einem Quarzgenerator erzeugt. Die Schwingkreise K 2 und K 3 sind mit dem Schwingkreis K ί derart gekoppelt, daß im Resonanzfall die in den Schwingkreisen K 2 und K 3 induzierten Spannungen in Quadratur zur erregenden Spannung Ue sind. Vorzugsweise wird im Schwingkreis K 2 die Kapazität von der Modulierspannung gesteuert. Insbesondere kann die Verstimmung des Schwingkreises mittels einer durch einen Röhrenkreis gebildeten steuerbaren Reaktanz erreicht werden, welcher die niederfrequente Modulierspannung zugeführt wird. Die steuerbare Reaktanz variiert dann die induzierte Spannung in Funktion der Modulierspannung.

Wird die Anordnung nach Fig. 6 am Ausgang mit einer Impedanz g α belastet, so findet durch diese Kopplung eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Schwingkreise statt. Diese Beeinflussung wird kompensiert, indem die Spannungsmitte der Selbstinduktion L 3 mit dem Schwingkreis K 2 verbunden ist und dem Schwingkreis eine zweite Impedanz Qa' zugeordnet wird, so daß durch O 3 und Qa, Qa' eine abgeglichene Brücke entsteht, an deren einem Diagonalklemmenpaar der Schwingkreis K 2 angeschaltet ist. Dadurch wird erreicht, daß die Anordnung in weiten Grenzen beliebig belastbar ist. Es hat sich als praktisch erwiesen, die Selbstinduktionsspulen der drei Schwingkreise auf einem Zylinder anzuordnen, wobei die Selbstinduktion L ι zwischen den beiden fest angeordneten Spulen L 2 und L 3 verschiebbar angeordnet ist. Dadurch wird eine sehr genaue Einstellung der Phasenlage zwischen der Gegenspannung des Schwingkreises K 3 und der Resonanzspannung Uvo im veränderbaren Schwingkreis K 2 erreicht.

Die Schwingkreise Ki, K 2 und K 3 können anstatt rein induktiv auch in anderer Weise zusammengekoppelt werden. Werden die Schwingkreise K 2 und K 3 beispielsweise über Impedanzen mit dem Schwingkreis K 1 gekoppelt, so wird der Pha-

senwinkel ijpo der Resonanzspannung UiO gegenüber der Eingangsspannung U e nicht mehr 90⁰¹, sondern kann einen beliebigen Winkel annehmen. Die Kopplung des Schwingkreises K 3 auf den Schwingkreis K 1 hat nun so zu erfolgen, daß die induzierte Spannung im Schwingkreis K 3 dieselbe Phasenlage Ixizüglich der Spannung U e einnimmt wie die Resonanzspannung UiO. Irgendeinen Einfluß oder eine nachteilige Wirkung auf die Phasenmodulation entsteht durch diese Phasenlage nicht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Anordnung zur Phasenmodulation, dadurch gekennzeichnet, daß die in Betrag und Frequenz konstante Eingangsspannung einem Schwingkreis zugeführt wird, welcher mit zwei andern bintereinandergeschalteten Schwingkreisen gekoppelt ist, von welchen der eine eine veränderbare Reaktanz aufweist, welche durch die Modulierspannung gesteuert wird und welche die in diesem Schwingkreis induzierte Spannung in Funktion der Modulierspannung in Betrag und Phase variiert, und daß im andern Schwingkreis durch die Eingangsspannung eine derartige, ebenfalls in Betrag und Frequenz konstante Gegenspannung induziert wird, daß am Ausgang der Hintereinanderschaltung der beiden Schwingkreise eine resultierende Spannung auftritt, welche im Betrag konstant ist und deren Phasenverschiebung gegenüber der Eingangsspannung eine Funktion der Modulierspannung ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Eingangsspannung induzierte, ebenfalls in Betrag und Frequenz konstante Gegenspannung im Betrag die Hälfte des Betrages der Resonanzspannung im veränderbaren Schwingkreis beträgt und dieser Resonanzspannung gegenüber in der Hintereinanderschaltung eine Phasenverschiebung von Π aufweist.
3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangskreis einstellbar induktiv mit den beiden andern Schwingkreisen gekoppelt ist, indem die Selbstinduktionsspule veränderbar zwischen den festen Spulen der beiden andern Schwingkreise angeordnet ist.
4. Anordnung nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Ausgang mit einer Impedanz belastet ist, die eine Kopplung der beiden hhitereinandergeschalteten Schwingkreise bewirkt, und daß zur Kompensierung der durch diese Kopplung erfolgten Verstimmung der Schwingkreise eine andere Impedanz zugeschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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