УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИНЫ МОДУЛЯЦИИ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ТОКОВ Советский патент 1928 года по МПК G01R29/06 

Одним из важных факторов для суждения о достоинствах радиотелефонного передатчика, наряду с мощностью его и качеством (ясностью, чистотой и художественностью) передачи, является так называемая глубина модуляции. Эта величина, приводимая в % и определяемая обыкновенно как

где А_mах - максимальное значение тока или напряжения передатчика, a A_min - минимальное значение этой величины, обусловливает действительно использованную при передаче мощность, а следовательно, и интенсивность самой передачи. Поэтому значение этой величины важно не только при лабораторных изысканиях, но и в условиях практической работы, например, при установке и отрегулировке радиотелефонного передатчика. Наиболее полное суждение о всех изменениях амплитуды тока или напряжения передатчика, а следовательно, и о глубине модуляции, можно получить из осциллограмм, сделанных, например, при помощи трубки Брауна. Однако, получение осциллограмм как этим, так и другими способами требует специальной, довольно сложной, аппаратуры и мало пригодно для целей практики. Мало пригодны для этих целей и другие способы, предложенные для измерения глубины модуляции. Кроме того, как эти способы, так и осциллографические методы не дают искомой величины непосредственно; для получения ее необходимо всякий раз произвести некоторые - хотя правда и несложные - вычисления. Предлагаемое устройство для определения глубины модуляции высокочастотных токов имеет целью получить возможность непосредственно определять эту величину.

Как известно, модулированный ток в своей простейшей форме получается при изменении амплитуды синусоидального высокочастотного тока тоже по закону гармонической функции. Практически такой модулированный ток можно осуществить, воздействуя, например, на микрофон хорошо отрегулированного радиотелефонного передатчика чистым акустическим тоном. Графически такой ток представляется переменным током, огибающая амплитуда которого есть синусоида.

Аналитически его можно представить, например, в виде

т.-е. как косинусоиду cosωt (ω есть циклическая частота высокопеременного тока), амплитуда которой А меняется синусоидально с циклической частотой акустического тона. Так как максимальная величина тока выразится через А_max=А(1+K), а А_min=-А(А-K), то глубина модуляции для рассматриваемого случая получится равной:

Для того, чтобы найти K, а следовательно, в данном случае и непосредственно µ, можно поступить следующим образом. Находят i_maх и одновременно определяют i_eif. Тогда i_max=А(1+K), а

Отношение

зависит исключительно от K (или µ), т.-е. от глубины модуляции, и может служить для определения K.

К вполне аналогичным соотношениям можно притти также, рассматривая, вместо токов, значения электрического напряжения между некоторыми двумя точками высокочастотной цепи модулированного тока. Таким образом, прибор, показания которого зависят только от отношения максимальной величины тока или напряжения к эффективной величине того же тока или напряжения, является в то же самое время прибором, показания которого суть функции только величины K (или µ), а следовательно, могут быть непосредственно проградуированы в величинах, измеряющих глубину модуляции. Показания такого прибора, в частности, не зависят ни от частоты радиотелефонных токов, ни от частоты акустического тона, ни, наконец, от абсолютной величины амплитуды высокочастотного тока, а зависят исключительно от формы тока. Действительно в формулу для отношения не входят ни ω, ни Ω, ни A, а только K. Полученный результат можно распространить и на случай более сложной модуляции. Этот принцип измерения отношения максимальной величины тока или напряжения к эффективной величине того же тока или напряжения лежит в основе предлагаемого устройства.

На фиг. 1, 2 и 3 чертежа изображены схемы, поясняющие предлагаемое устройство.

На схеме, согласно фиг. 1, с частью АВ цепи передатчика, по которой проходит модулированный высокочастотный ток, связана индуктивно катушка S, концы которой соединены с одной стороны непосредственно с статическим вольтметром Е₁, а с другой стороны через термоэлектронный выпрямитель (кенотрон) K с статическим вольтметром Е₂. Тогда, в то время, как напряжение у Е₁ будет изменяться соответственно индуктированному модулированному напряжению, напряжение у E₂ будет существенно постоянным и равным максимальному значению этого напряжения. Таким образом, на подвижную систему вольтметра E₁ будет под влиянием напряжения у E₁ действовать некоторая механическая сила F, пропорциональная квадрату эффективной величины напряжения у Е₁, при чем коэффициент пропорциональности z₁, будет зависеть от взаимного положения подвижных и неподвижных частей вольтметра. Можно поэтому принять

Соответственно, на подвижную систему статического вольтметра E₂ будет действовать механическая сила F₂, пропорциональная квадрату максимальной величины напряжения у С₁, так что можно принять: где a₂ зависит от взаимного положения подвижных и неподвижных частей второго вольтметра. Если теперь соединить подвижные системы обоих вольтметров друг с другом так, чтобы в то время, когда механическая сила F₁ стремится повернуть общую систему в одну сторону, сила F₂ стремилась ее повернуть в другую сторону, то (при условии отсутствия каких-либо иных сил, кроме вышеупомянутых, действующих на подвижную систему, как-то сила тяжести, упругие силы подвеса или специальной пружины и т.д.) подвижная система придет в равновесие при таком положении ее относительно подвижных частей прибора, при котором будет иметь место равенство: F₁=F₂, или

Отсюда получают

Так как зависит, для данного прибора, только от взаимного положения подвижных частей к неподвижным, т.-е. только от показания прибора, то такой комбинированный вольтметр измеряет отношения эффективных значений напряжений, а в рассматриваемой схеме отношение максимального значения напряжения к его эффективному значению. Показания такого прибора, в частности, не зависят от величины связи между катушкой S и цепью модулированного тока. Таким образом, показания прибора, состоящего из специального комбинированного статического вольтметра, включенного по описанной выше схеме, суть функция только формы модулированного тока, и, следовательно, этот прибор можно проградуировать непосредственно в величинах, измеряющих глубину модуляции. В указанной выше схеме (фиг. 1) можно при осуществлении способа измерения глубины модуляции приключить параллельно к Е₁ или Е₂ или к каждому из них некоторые емкости С₁ и С₂. Целесообразно также параллельно кенотрону или E₂, включить большое омическое или индуктивное сопротивление соответствующей величины.

Специальный комбинированный вольтметр или электрометр, состоящий из двух соответственным образом механически связанных электрометров с одним общим указателем: (стрелкой) без особой направляющей силы можно заменить двумя электрометрами соответственно конструированными и монтированными по известному принципу непосредственно показывающего волномера Ферье, стрелки (указатели) которых имеют одну общую специально проградуированную скалу. Для получения возможно более равномерной и большой скалы целесообразно придать подвижным пластинкам электрометров специальную форму.

Согласно схемы фиг. 2, ток i, индуктированный в контуре, связанном с частью AB цепи модулированного тока и образованном катушкой связи S, омическим сопротивлением R и катушкой S₁ электродинамометра, действует на подвижную катушку (на фиг. 2 представлен индукционный динамометр с замкнутой накоротко подвижной катушкой) динамометра с силой где β₁ зависит от констант (размеров катушек, числа витков и т.д.) динамометра и от взаимного положения подвижной катушки и неподвижной. Напряжение V₂, действующее на электрометр Е₂, соединенный через кенотрон K с концами омического сопротивления R будет существенно постоянным и равным максимальному значению напряжения между концами R, т.-е. V₂=R·i_max. Таким образом, на подвижную систему N₂ электрометра будет действовать сила , где зависит, кроме R, только от констант электрометра и взаимного положения подвижных и неподвижных частей его. При отсутствии специальной направляющей силы и иных сил, кроме F₁ и F₂, действующих на подвижные части электрометра и динамометра, и при соответственном механическом соединении их получают и в этом случае, как выше, для положения равновесия условие: F₁=F₂, откуда , где зависит только от констант прибора и от показания его.

Таким образом, прибор, состоящий из комбинации электрометра и электродинамометра с механически связанными подвижными системами без особой направляющей силы и с одним общим указателем и включенный по указанной схеме (фиг. 2), позволяет измерять отношения максимального значения силы модулированного тока к его эффективному значению, а следовательно, дает возможность осуществить, как выше изложено, предложенный способ измерения глубины модуляции. И в данном случае, вместо только что описанной комбинации электрометра с динамометром без особой направляющей силы и с одним общим указателем, можно применить комбинацию динамометра с электрометром вводном приборе по уже упомянутому выше принципу волномера Ферье.

Предлагаемое устройство для измерения глубины модуляции может быть осуществлено при помощи двух тепловых или иных приборов, измеряющих эффективные значения токов и комбинированных по принципу волномера Ферье (фиг. 3). Для этой цели один из этих приборов следует включить в рассмотренной выше схеме (фиг. 2) на место катушки S₁ динамометра (на фиг. 3 этот прибор схематически изображен через A₁), тогда как второй прибор А₂ включается последовательно с большим сопротивлением параллельно конденсатору С₂, к которому подводится через кенотрон K напряжение, действующее между концами R. Тогда как прибор А₁ измеряет величину, пропорциональную , прибор А₂ дает показания пропорциональные , так как напряжение у С₂ и в этом случае, как в выше рассмотренном случае (фиг. 2), будет при достаточно большом r существенно равно Ri_mах.

Устройство для определения глубины модуляции высокочастотных токов, характеризующееся тем, что при помощи специальных приборов измеряется отношение квадрата максимальной величины высокочастотного тока или напряжения к квадрату эффективной величины либо того же тока или напряжения, либо тока или напряжения подобной формы, для каковой цели либо напряжение, либо ток, созданные модулированным током в специальном контуре, связанном каким-либо образом с цепью модулированного тока, воздействуют, с одной стороны, на подвижную систему прибора через цепь, содержащую кенотрон, в результате чего возникает в приборе направляющая сила, пропорциональная квадрату напряжения или силы тока, и, с другой стороны, на ту же подвижную систему прибора непосредственно (фиг. 1) или через катушку электродинамометра (фиг. 2) или же через систему теплового прибора (фиг. 3), в результате чего возникает направляющая сила, пропорциональная квадрату эффективного значения тока или напряжения, и прибор при положении, соответствующем равенству направляющих сил, дает требуемое отношение.