DE853011C - Verfahren zur Phasen- oder Frequenzmodulation einer ultrakurzen Traegerwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Phasenoder Frequenzmodulation einer ultrakurzen Trägerwelle.

In einem reinen Phasenmodulationssystem ist es notwendig, daß die Phase der Trägerwelle eine Kreisfunktion der Zeit ist, deren Periode für jeden Augenblick bestimmt ist durch die Frequenz der Modulation, die augenblicklich zu übertragen ist. Die Frequenzmodulation ist ein spezieller Fall der ίο Phasenmodulation, bei der die Phase der Trägerwelle direkt proportional der Amplitude der Frequenzmodulation und umgekehrt proportional der Schwankung dieser letzteren ist.

Die vorliegende Erfindung hat ein neues Verfahren zur Phasen- oder Frequenzmodulation zum Gegenstand, das ganz besonders im Gebiet der Dezimeter- und Zentimeterwellen anwendbar ist.

In Übereinstimmung mit der Erfindung wird die Phasen- oder Frequenzmodulation der Trägerwelle von Ultrahochfrequenz dadurch erreicht, daß man eine Übertragungsleitung anwendet, die von einem elektrischen Strom in Form eines Elektronenbündels durchflossen wird und die nachstehenden Eigenschaften besitzt:

Die elektromagnetische Welle, die sich längs der Leitung fortpflanzt, besitzt eine Geschwindigkeitskomponente in Richtung des Elektronenstrahls und von etwa gleichem Betrage wie die Geschwindigkeit der Elektronen.

Der elektrische Vektor der vorgenannten elektromagnetischen Welle ist in Richtung des Elektronenstrahls dirigiert.

Unter diesen Bedingungen findet ein Übergang von Leistung zwischen dem Elektronenstrahl und

853 Oil

der elektromagnetischen Welle statt, und umgekehrt Der Übergang der wattlosen Leistungskomponente hat eine Veränderung in der Phasengeschwindigkeit der Welle zur Folge. Daraus folgt, daß jeder Änderung der Geschwindigkeit der Elektronen eine Änderung der übertragenen wattlosen Leistung der elektromagnetischen Welle entspricht und infolgedessen eine Variation der Phasengeschwindigkeit dieser Welle, d. h. der Phase, und damit der Trägerl.o welle.

Die Erfindung wird besser dargelegt an Hand der Zeichnungen und der Beschreibung, die sich hierauf beziehen und die als mehrere Ausführungsbeispiele zu werten sind und keinerlei Beschränkung darstellen.

Abb. ι zeigt die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung auf eine Wanderfeldröhre;

Abb. 2 stellt die Änderung der Phase einer Trägerwelle und der Wattleistung als Funktion der Modulationsspannung dar;

Abb. 3 stellt eine Anwendung des Verfahrens auf Hohlrohrleiter im senkrechten Schnitt dar;

Abb. 4 zeigt eine Abänderung der Erfindung für den Fall, daß der Hohlrohrleiter gekröpft ist. Die Abb. 1 stellt eine Wanderfeldröhre dar, die eine Elektronenquelle ο und eine Wendel 1 enthält, welche zur Leitung der elektromagnetischen Welle dient und in deren Innerm sich der Elektronenstrahl 2 in Richtung der Achse bewegt. Am Ende ihres Weges werden die Elektronen durch die Auffangelektrode 3 aufgefangen. Die Trägerwelle wird am Eingang der Röhre durch eine Hohlrohrleitung oder eine koaxiale Leitung 4 eingeführt. Die Wendel 1 besitzt die Gleichspannung V₀, über welche sich die Modulationsspannung V_s mit der Frequenz oj_s überlagert. Man erhält alsdann in der Hohlrohrleitung oder der Leitung 5, die an den Ausgang der Röhre gekoppelt ist, eine Ultrahochfrequenzwelle, die in der Phase moduliert ist. Die Abb. 2, welche mit 1 die Variationen der Phase als Funktion der Modulationsspannung darstellt, zeigt, daß es für eine Spannung V_s, die z. B. zwischen —150 und + 150 Volt variiert, möglich ist, die Phase im Umlauf eines Modulationszyklus von +4« bis —4« zu variieren. Um jede Verzerrung zu vermeiden, ist es notwendig, daß die Variation der Phase als Funktion der Modulationsspannung linear ist. Die Kurve 1 zeigt, daß dieses Resultat zu erreichen ist, wenn man für V_s z. B. eine Variation zwischen —100 und +100 Volt innehält.

Die Änderungen der Leistung als Funktion der Modulationsspannung sind durch die Kurve 2 der Abb. ι dargestellt. Sie entsprechen einer Störmodulation der Trägerwelle in der Amplitude, deren Wirkungen in einem Empfänger durch einen Amplitudenbegrenzer unterdrückt werden können, wie es wohlbekannt ist. Die Form der Kurve 2 zeigt andererseits, daß, wenn man für die Modulationsspannung V_s einen hinreichend engen Variationsbereich wählt, z. B. — 50 bis + 50 Volt, die Leistung sich sehr wenig beim Umlauf der Modulation ändert.

Die Abb. 3 stellt eine Hohlrohrleitung 1 dar, in deren Innerm die elektromagnetische Welle durch eine gewisse Anzahl von Querwänden 6 verzögert ist. Der Elektronenstrahl 2 durchsetzt die Leitung in Richtung ihrer Achse. Die Trägerwelle wird am Eingang 4 zugeführt, die in der Phase modulierte Welle wird am Ausgang 5 der Hohlrohrleitung abgenommen.

Die Modulation der Phase wird gemäß der Erfindung erhalten, indem die Geschwindigkeit der Elektronen mittels der Modulationsspannung V_s variiert wird, die der kontinuierlichen Spannung V₀ überlagert wird.

Eine weitere Abänderung ist in der Abb. 4.gezeigt. Eine Welle H₁, die einen elektrischen Vektor senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung besitzt, durchläuft eine gekröpfte Hohlrohrleitung 1, die von dem Elektronenstrahl 2 durchflossen wird. Die Zeit des Durchgangs der Welle zwischen zwei Punkten, wie etwa A und B, kann durch zweckentsprechende Wahl der Speisespannungen annähernd gleichgemacht werden derjenigen der Elektronen. Die Überlagerung der Modulationsspannung hat dann wie in den voranstehenden Beispielen eine Phasenmodulation am Ausgang der Hohlrohrleitung zur Folge.

Die beschriebenen Verfahren zur Modulation sind nur anwendbar auf relativ kleine Ausgangsleistungen.

Für den Fall hoher Leistungen kann man Wanderfeldröhren mit transversalem magnetischem Feld verwenden, die sich von der durch die Abbildungen dargestellten, durch die Verwendung einerseits eines konstanten elektrischen Feldes zwischen den Leitern der Hohlrohrleitung, welche durch den Elektronenstrahl durchsetzt wird, und andererseits eines konstanten magnetischen Feldes, welches senkrecht zu dem vorgenannten und zur Fortpflanzungsrichtung des Elektronenstrahls ist, unterscheidet. In derartigen Röhren ändert sich die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Welle mit der des Elektronenstrahls. Es ist also möglich, eine Modulation der Phase am Ausgang dieser Röhren zu erhalten, wenn man die Geschwindigkeit der Elektronen variiert. Die beschriebenen Verfahren sind ohne Abänderung auf die Frequenzmodulation anwendbar. Es genügt, die periodische Zeitfunktion, welche die Spannungsmodulation darstellt, entsprechend zu wählen und dann die Aufgabe mittels eines bekannten Verfahrens zu behandeln.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: "5

   i. Verfahren zur Phasen- oder Frequenzmodulation einer ultrakurzen Trägerwelle, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Modulationsspannung die Geschwindigkeit eines Elektronenbündels beeinflußt wird, welches eine Verzögerungsleitung durchsetzt, in der sich die zu modulierende Welle in gleicher Richtung und mit etwa der gleichen Geschwindigkeit wie der Elektronenstrahl fortpflanzt, und daß die zu modulierende Welle der Verzögerungs-

   853 Oil

   leitung an ihrem der Elektronenquelle näheren Ende zugeführt und die modulierte Welle am entgegengesetzten Ende entnommen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationsspannung der Vorspannung, die die Verzögerungsleitung gegenüber der Elektronenquelle aufweist, überlagert wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung die Form einer Wendel hat.
4. 4. Verfahren nach Anspruch τ und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung die Form einer Hohlrohrleitung mit Querwänden hat.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung in Form einer Serpentine gekröpft ist.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein magnetisches Feld senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung des Elektronenstrahls steht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 5423 10.52