Способ амплитудной модуляции Советский патент 1945 года по МПК H03C1/00 

Предметом изобретения является способ амплитудной мод ляции, при котором амплитуда несущей ЕОЛНЫ поддерживается максимальной при (ггсутствии модуляции и уменьшается пропорционально ее среднему

огласно

п ред л а г.ае мо м у сп ос об у

Б случае 100-ироцентной модуляции амплитуда несущей ЕОЛНЫ уменьшается до половины €ВоегО НОрмальi-ioro значения, €оответст;вуюшего с-тсутстБию модуляции, и .модулируется с глубиной 100%, меньших коэфициен-тах модуляции ал:плит-уда несущей волны подде)у ашается между половинным и нормальным значениями и модулируется с меньшей глубино. Таким образом модуляционяая способность передатчика в периоды отсутствия мо:дуляции К установления максимальной амплитуды несущей волны :.0жет быть сделана почти равяой н л;о; в момент же наличия полной мод:уля1ции, модуляционная способность доходит до 100% при половинной величине несущей волны.

В известных системах амплитудHoii модуляции, с управлением ам1;литуды несущей, практически

удобным считалось поддержание иостоянкой 100-прОцентной модуляции « лзмеиекис напряжения несушей волны в соответствии с изменением модулирующего напряжения. Таким путем сильно снижался расход МОЩНОСТИ нссхщей волны в йюменты молчания п вообще мощность расходовалась только при наличии .модуляции. Благодаря прерывистому характеру большинства видов мод ляции, а также ввиду того, что колебания со ШО-процентной модуляцией усили.ваются со значительно больщ:м ,к. п. д., че.м при отсутствии мод)ляцин, такая система управления несуще ;волны дает возможность построить передатчик с большим к. п. д. Однако эта система имеет тот недостаток, что, вследствие отсутствия несуще11 волны в пер1юды дюлчания, .А1ехаиизм автоматической регулировки селективности приемника не работает.

Так как п моменты молчания напряжение несущей волны мало, то на .выходе приемника развиваются большие напряжения от помех, и сравнении- с которыми напряжение принимаемого сигнала становится

малым, и .потому вся система оказывается весьма чувствительной к помехам. В системе, .составляющей предмет иастоящего изобретения, регули1ровка «есущей волны имеет обратный характер. Напрял бние несущей волны максимально в периоды молчанИЯ и может быть иопользавано для работы автоматической регулировки селективности прие;м«ика. Больщое напряжение несущей волны способствует также у.мейьшению действия ломех. Эта систеaia обладает преимуществами и с точки зрения ,к. л. д. передачи . Со стороны передатчика «либолее эффеи тивное усиление требуется в периоды молчания, т. е. тогда, когда модуляционная способность передатчика снижена. Таким образОМ к. п. д. усилителя наиболее высок при отсутствии модуляции и снижается при возрастании средней величины модуляции. Такой режим требует меньщ их величин мощности, рассеиваемой нп аноде мощной усшштельноГ лампы, чем лри обычной системе амплитудной Модуляцйи. Благодаря этому при одних и тех же лампах можно получить болъщую мощность к. п. д. П , сравнению с обычной системой амплитудной Модуляции без управления алшлитуды несущей.

Со стороны прие.мника среднее усиление помех по напряжению колеблется :между норагальным и подови;Н1ны1м значениями нормальной вели:чи1ны усиления. Это происходит благодаря наличию двойной а мплитуды несущей полпы в периоды люлчаиия, так что в эти л оменты отйощенив напряжений сигнала и помехи удваи зается по сравнению с нормальным. Такио образом коэфициант усиления каа бы удвагивается. В периоды полной модуляции усиление помех нормальную велвч.вну, так как .а1мплитуда несущей водны уменьшается наполовину. Средняя величина усиления :п-омех зависит от средней глубкны 7 {одуляЦ|КИ. В (случае, если :ха|рактер передачи соответст1вует fсредней глубине модуляция в 30%, Средиее усиление будет колебаться не между единицей и половиной по

отношению к иор:мальному, а знаЧ ительно выше.

Описа Ние изобретения поясняется чертежом, на фиг. 1 которого изображена схема, модуляционной системы, в которой амплитуда несущей волны максимальна при отсутст|В(ии 1модули|рующих (напряжений и снижается при: наличии модуляции, на 1ФИГ. 3, 4, 5 и 6 ее видоизменения, а на фиг. 2 изображены кри вьг1е зависимости а мплитуды несущей и ее глубины модуляции модулирующего напряжения.

Изучение модуляции описываемого ти|на1 показало, что она сопровождается ра1сш«рение:м диапазона rpOMiKocTM, в передатчике. Это происходит благодаря тому, что при малой глубине модуляции модулируется несущая волна с большей аМплитудой, чем при большой глубиие .модуляций. Oбpaщ, к фж. 2 мы ВИ1ДИ1М, что кривая А показывает, как; 1меняется амплитуда несзщей воллы лри цриложез-ши модуляции. При коэфИЦиепте модуляции модулирующего напряжения, равн:;м 100%, амплитуда несущей волнь снижается до пОоТовины своего п1И1Ковог:о значения. Ина1Ч1е roiBoря, прИ1 бОнпроцентном уровне модулирующего напряжения алгплитуда несущей в 1,5 раза1 прейыщает а1лтлитуду несущей при 100процентнюм уровне модзлирующего напря жения. Следователыно, результирующая глубинна модуляции бу50дет равна-, или 33,3%. При 251,5

процентно.м уровне модулирующего напряжения а1мпл1итуда несущей будет 1,75 и р1 зультирующая глубинна

25 модуляции составит, или 14.,28%

, /1)

продолжив ЭТИ вычисления, мы получим кри-вую в фи/г. 2, дающую графическое гсредставление о зз нCHiMocTn результирующей глубины модуляцки oiT той глубины модуляции, которая вмела бьг место при отсутствии этой инверсной регулировки несущей. Кривая С показывает какому Закону.в идеальных условиях подчиняется изменение глубины модуляции в обычном случае При

отсутЧствии регулировки, а.мплитуды несущей. Сравнеиие кривых В С позволяет судить о расширении диалабона громкости, имеющего jMecTO в даиНОм случае.

Это расширение диапазона громкости может быть скомп еисировано прИ|менен.ие1М 1соответст1вук щ-ей компрессии IB усилителе ни1экой ча стоты лмбо на месте переда|чи, либо на м-есте приема.

На фиг. 1 показана схема устройст|ва, (работающего в соответ1ствИИ с настоящим изобретением. Источник напряжения несущей частоты 1 имеет выходную обмотку 11, Связаиную с настроенной обмоткой 13, в свою очередь, связанной с входнылги эле1ктродами 15, 16 модулируемой лампы 20, представляющей собой пентод с модуляцией на протнводиБатронную сетку. Мощный усилитель 23 Своим входом авязан с настроенной выходной индуктивностью 25, присоединенной к аиоду 25 лам:Пы 20. Усилитель 23 усиливает колебания, поступающие от .модулируемой ламлы, и подводит их к антенне 34. Модулирующее наюряжение подводится к гнезду 35 и через трансфор:матор 36 попадает на упра1вляющ},ю сетку 37 .модуляторной лампы 40. Последняя связана через емкость 38 с упра1вляюшей сеткой 4 усилителя 43. Анодная день усилителя 43 служит источником .модулирующего напряжения, непосредственно подающегося через трансформатор 48 на проти води1натронную сетку 19 лампы 20, и -напряжения, подающегося через трансформатор 50 на диодные выпрямители 52 и 53. Выпрямленное напряжение развивается на сопротивлении 57, блоачированно. для звукоБых частот конденсатором 58, емкость которого выбрана таким образом, что прИ: частотах ни же 50 герц блокирующее действие мало. Это выпрямленное напряжение является Частью на1пряжения смещения противодинатронной сетKHi 19 модулируе.мой лампы 20, так ЧТО при; 1возра(стани1И .модулирующего напряжения величина смещения проти1водинатрон;ной сеткИ возрастает и, в соответствии с кривой А

фиг. 2, напряжение несущей волны падает. Дстолните аьное (начальное) смещение на проти1води натронную сетку задается батареей 59. Цепь противодинатронной сеткИ содержит цепь 60, состоящую из е мкости С и сопротивления HI обеспечквающую определ€Н1ную постоянную времени.

Одновременно выпрямленное напря1женяе подается через цепь 60 на одну и1з Вспомогательных сеток 61 лампьг 40, так что усиление этой Снижается соответственно с ростом модулирующего напряжения. Это снижение у1снления обеспечивает сжатие диапазона громкости, ком1пенсирующее его расщИрение, хзрактеризуе.мое кривой В фиг. 2.

При ра зра ботке аписывае юй системы передачи с регулировкой а.МПлитуды несущей установлено, что И1меет Место склонность к перемодуляции при внезапном возрастании .л;од}л::;рзК)щего напряжения. Причина явления перемодуляции заключается в налиЧ.;|И некоторой постоянной времени в цепях диодов 52 и 53, вь5П|рямляющих модуляционное напряжение, а также в цепях 60 и 60. Ввиду наличия этих постоянных времени, лгодулирующее напряжение может дойти до ла:мпы 20 раньше, чем выпрямитель подаст необходимое смещение, сниж-ающее амплитуду несущей волны, усиливаемой лампой 20. ВсвЯЗИ с этим при TaiKOM возрастании модулирующего напряжения в течение некоторого пр01межутка -времени будет иметь место перемодулядия. Этот промежуток времени мал и. получающиеся искажения/малозаметны, однако, в тех случаях, КОгда действительно необходима высокока чественная характеристика верности передани, может быть применен один из методов (или их ко.мбинация), указанных на фиг. 3, 4 и 6, уничтожающих ЭТИ И1С1кажения.

На фит.: 3 дйЭДы 70 н 70 шунтируют сопротивления 60 н 60. Если при этом к проводникам 80, соответствующим точка.м X, Y на фиг. 1, внезапно подвести больщое напряжение звуковой частоты, то на сопротиБлении 57 и конденСЛТОре 58 появляется выпрямленное напряжеиие, которое прикладывается в по:следователвной цепи И13 коняенсатора С и сопротивления 60. В момент зарядки конденсатора С lece это напряжение падает иа сопротивлении 60 и диод 70 начинает проводить ток, шунтируя со:проти1вле ние 60. Такилг образом По:стоя«; а1я времена прохождения выпрямленного настрялчения .к ла:мпа1М 20 и 40 снижается и этим ла1мпы регулируются с большой скоростью, так как смешение на сетку 19 лаагпы 20 и ко1мпрсссирхтощее Напряжение «а сетку 61 40 подаются быстрее. Благодаря этому усилитель несуш,ей частоты быстро стг.йнтся в нсрлшльнып режим и В перовые же моменты внезапного возрастания ; одулируюшето напряжения противодействует перемодуляции. В цепь лТиода 70 включена батарея 82, создающая л.оторую зад р/кку шултлруюшего действия и, таким образо: 1, регулкруюшая величн 1у и скорость этого действия.

На фи1г. 4 изображена схе:ма, принцип действия которой почти таков же как и схемы, изображенной )ia фи1Г. 3, с Toii лишь разницей, что вместо диодоз 70 и 70 зилючены конденсаторы 90 и 90. Эти J-COHдемсаторы шу;гтируют соаротивления 60 в те моменты, когда скорость изменения нат1ряжения велика. Соотзетствен-но этому внезапно Л1еня1ощиеся папряжен-ия вызовут тол через ко-нденсаторы 90 и 90, а плагг-ньге «з гененИЯ напряжения создадут ток IB сопротивлениях 60.

lia фиг. 5 изображена са:мостоятелвная схема зсилителя с компрессией диапазона громкости, который южет применяться с системой, иэображетгной на фиг. 1, причелг модуляториа-я лампа 40 за1ме}{е1иа обычной усилитель)ной ла мтеой 40, присоединяемой к ла;мпе 20 и обеспечивающей паличие .модуляции. Модулирующее напряжение подается на зажимы 101 и попадает па зйжимы 103, нело:средст1ве1гко связаняые с 1вход:ной цепью модуляторной ла.мпы 40. Козфициент

усилеиия усилителя 105, использующего ла.мпу, аналО;ПИ/ч1ную ла1.М|Пе 40 ПО фиг. 1, уменьшается с sospaiCTaнием модулирующих напряжений. Это уменьш:ение усиления усилителя 105 пропорционально величине выпрямленного модулирующего папряжения, развивающегося на нагрузочном сопротивлении выпрямителя 106, вход которого подключен ; усилителю 100.

Постоянная времени выпрямителя 1С5 и цепи компенсируется по стояНной времени цепи 107, которая сообщает некоторую 3 адержку напряжению, питающему усилитель с мсаяющимся коэфициектсм усиления 105. Величина этой задержки вел:ИЧИне задержки, испытываемой регулирующими напряжепиями, развивающиМИся на. выходе выпрямителя 106 и цепи С. Выпрямитель 106 ,может также служить источником с.мещения в канале усиления несущей частоты.

Пссоход ли oTiMCT-iiij, что :смпрессорная схема по фит. 5 отлична от схсмы по фиг. 1. так к.ак в схел.-е фиг. 1 применяется обычная система автоматической регулировки громкости, в то врамя как в схеме (5иг. 5 имеется специальный канал выпрямления, питающее напряжение которого НС подвергается регу::ировке. Система регулировки по фк. 5 может быть отрегулирована в точном соответствии и с модзлирующнм на1пряже1;ием И поэтому 1.озни1кающее в схеме экспандирова.лие может быть точно ско мпенсир01вано. Однако более простая схема комнрессии по фиг. 1, использующая принцип 1втоматической peryjnipoiB:KH грО1м:кости, может быть во многих случаях 1вполне удовлетворительной.

Дальнейшим методом исключения пр о изво ль1н о го экспа нд иров аи и я, возникающего при этой системе модуляции, является применение отрицательной обратной связи. Отрицательная обратная связь -может быть осуществлена известным способам, зяклрочающимся в сыпрямлена и части моду;гирава,нного напряжения И1 этого напряжения в протшвофазе на вход канала усиле«ия низкой частоты. Такая обратная овязь обладает способностью уменьшать изменения в усилении, подобные тем, какие возникают при экапандирэвании. Цепи обратяой связи снабжены блок.И1рующи1МИ емкостями, исключающим возможность обратного воздействия при медленных изменениях амплитуды пасущей частоты, но не препятствующих такому воздействию при резких иэменениях, соответствую.:,кх Модуляционным частотам.

Фиг. 6 иллюспрнрует П|ри;менвние предлагаемого способа в схеме сеточной модуляции. Выход всточяика несущей частоты 120 овязаа- с номощью индуктиюностей 122 и 123 с сеткой 124 и катодом 125 ла1мпы

126,нейтрализуемой кондэнсаторо)

127.МодулИ)рующее Н апряжен1ие иод1водится к гнеаду 129 через тра.нсформатор 130. Батарея 132 обеспечивает псстояиное сл1ещение из сетке 124. Величина этого сме« вния такова:, что при отсутствии модулирующего Напряжения на заЖЧмах 129 лампа 126 отдает максимальную мощность несущей 1ю:тъ1.

ПаденКй на,Пряжвь Ия на солрот-йзлении R слулсит тем смещением, которое снижает амплитуду несущей частоты при пояВленаи модуляции. Когда модуляция отсутствует, часть смещения «а сетке 124 лампы 126 образуется за счет падения напряжения на сотпротнвлении R от начального сеточного тока. С появлением наттряжеиин модуляции сеточ ный ток растет, смещение также растет, а амплитуда несущей падает. Степень падения амплитуды несущей может регулироваться И3(Менением соотношения смещений, получаемых от батареи 132 и сопротивления. Конденсатор 135 сглаживает йульсации смещения, так что лишь пла.вные изменения, соответствующие изменению уро:вня модуляции, отражаются на величине смещения, а звуковые частоты отфильтровываются.

Весьма целесообразно вместо батареи 132 и сол-;ротивления применять выпрямитель перемен ного тока. Внутреннее сопротивление такого -выпрямителя заменяет сопротнвление.

П р е д ii е т патента

Способ амплитудной модуляции, отличающийся TQM, что при OTcyTCTBKiH ,одуляции делают алшлитуду несущей БОЛ.НЫ наибольщей, а при модуляции уменьщают ее в несясолько раз.

-№ 65158

-.0 ЮО

. 90

60

иг. 2

70

60

50 W

30

20

/О

G.O fft ---.

;:.. О IS 60 7080ЗОШ

Фиг. 3

5f4T f - /Ш

Фиг. 4

Фиг. б