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Sechspolnetzwerk mit aktiven Schaltelementen
Es sind Sechspolnetzwerke bekannt, bei denen durch Anlegen einer Spannung an ein Klemmenpaar die Übertragungseigenschaften zwischen den beiden ändern Klemmenpaaren geändert werden. So wird z. B. bei einem Modulator in Abhängigkeit von einer an einem Klemmenpaar liegenden Trägerwechsel- spannung der Übertragungsweg zwischen den andern Klemmenpaaren abwechselnd durchlässig geschaltet und gesperrt. Bei Ringmodulatoren mit passiven nichtlinearen Schaltelementen wird die Durchlassrichtung des Übertragungsweges periodisch umgekehrt.
Bei bekannten, mit aktiven Schaltelementen, z. B. Transistoren, bestückten Modulatoren ist eine
Umkehrung der Übertragungsrichtung im allgemeinen nicht möglich. Es ist bereits ein Modulator mit Tran- sistoren vorgeschlagen worden, bei dem die Übertragungsrichtung in Abhängigkeitvon der angelegten Trä- gerwelle periodisch umgekehrt wird. Bei dieser Schaltung werden alle drei Klemmenpaare mit Übertragern angeschlossen, und die verwendeten Transistoren müssen symmetrisch sein, um eine Verstärkung in bei- den Richtungen abwechselnd zu erzielen. Eine Anwendungsmöglichkeit eines Sechspolnetzwerkes mit aktiven Schaltelementen besteht bei der Zweirichtungsverstärkung auf einer Zweidrahtleitung. Es ist bereits vorgeschlagen worden, Eingang und Ausgang eines Vejstärkerelementes, z.
B. einer Röhre oder eines Transistors, mit Hilfe einer an das eine Klemmenpaar angelegten Wechselspannung periodisch wechselweise mit den beiden übrigen Klemmenpaaren zu verbinden. Für diese Umpolung sind jedoch nichtlineare Schaltelemente- z. B. Dioden, erforderlich, die zusätzliche nichtlineare Verzerrungen der verstärkter. Si- gnale hervorrufen können.
Es ist auch ein elektronischer Schalter bekanntgeworden, der die selektive Sperrung oder gleichzeitige Übertragung von zwei Kanälen gestattet. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung werden die zu übertragenden Signale mittels Übertrager ein-bzw. ausgekoppelt, was relativ aufwendig ist und bei gro- ssemEingangspegel zu nichtlinearen Verzerrungen führt.
Das erfindungsgemässe Sechspolnetzwerk mit aktiven Schaltelementen ist sowohl als Modulator als auch als Zweirichtungsverstärker verwendbar. Bei der Verwendung als Modulator ergeben sich besondere Vorteile bezüglich der Verstärkung des Modulationsproduktes und der Entkopplung zwischen den am Eingang und am Ausgang anzuschliessenden Schaltungsanordnungen.
Bei einem Sechspolnetzwerk mit aktiven Schaltelementen, insbesonders Transistoren, dessen Übertragungsrichtung zwischen zwei Klemmenpaaren in Abhängigkeit von einer an dem dritten Klemmenpaar liegenden Wechselspannung periodisch umgekehrt wird, sind erfindungsgemäss zwischen den beiden ersten Klemmenpaaren zwei parallel geschaltete Verstärker entgegengesetzter Durchlassrichtung angeordnet, und die Arbeitspunkte der Verstärkerelemente beider Verstärker werden in Abhängigkeit von der Polarität der Steuerwechselspannung derart eingestellt, dass der eine Verstärker durchlässig ist, während der andere sperrt
Bei der Verwendung des erfindungsgemässen Sechspolnetzwerkes als Modulator wird die Trägerfrequenz als Steuerwechselspannung an das dritte Klemmenpaar gelegt.
Die zu modulierende Nachrichtenspannung liegt an einem der ändern beiden Klemmenpaare, und an diesen Klemmenpaaren erscheinen dann die Modulationsprodukte und die niederfrequente Nachrichtenspannung. Während bei einem Modulator mit passiven Schaltelementen immer ein Leistungsverlust in der Übertragungsrichtung auftritt, können die Arbeitspunkte der aktiven Schaltelemente bei der erfindungsgemässen Anordnung so eingestellt werde ?, dass die Verstärkung in der Übertragungsrichtung mindestens eins ist. Da immer einer der beiden Verstärker ge-
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sperrt ist, wenn der andere durchlässig ist, kann keine gegenseitige Beeinflussung der Modulator-Abschluss- netzwerke entstehen. Ausgangs- und Eingangswiderstand von Einrichtungsverstärkem sind bekanntlich ge- geneinander entkoppelt.
Gegenüber bekannten Modulatoren hat das erfindungsgemässe Netzwerk daher den besonderen Vorteil der leichten Anpassungsmöglichkeit der Abschlusswiderstände.
Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn an den Ausgang des Modulators ein oder mehrere Filter ge- schaltet werden sollen, wie es zur Unterdrückung unerwünschter Seitenbänder üblich ist.
Wird das erfindungsgemässe Sechspolnetzwerk als Zweirichtungsverstärker verwendet, so muss die Fre- quenz der an dem dritten Klemmenpaar liegenden Steuerwechselspannung mindestens doppelt so hoch sein wie die höchste zu übertragende Nachrichtenfrequenz. Die Steuerwechselspannung kann sowohl sinus-als auch impulsförmig sein. Bei der Einschaltung des Verstärkers in eine symmetrische Leitung ist es zweck- mässig, beide Einwegverstärker derart aufzubauen, dass Eingang und Ausgang des Sechspolnetzwerkes sym- metrisch sind. In diesem Falle können die verwendeten Transistoren sowohl gleichen als auch entgegen- gesetzten Leitfähigkeitstyps sein.
Die Erfindung soll nun an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläu- tert werden. Es sind dargestellt in Fig. l ein Sechspolnetzwerk mit zwei Verstärkern, Fig. 2 ein Sechspol- netzwerk mit zwei Verstärkern in symmetrischer Schaltung.
Das in Fig. l dargestellte Netzwerk hat drei Klemmenpaare 1, 2, 3, 4 und 5,6. An den Klemmen 1, 2 und 3,4 wird das zu übertragende bzw. zu modulierende Nachrichtenband gelegt. Die Transistoren Tsl und Ts2 erhalten Vorspannungen aus einer 24 V-Batterie B 1. Die Transistoren sind von p-n-p-Typ und erhalten über die, Widerstände Rl bzw. R4 negative Kollektor-Spannung. In den Basiszuleitungen liegen die Vorwiderstände R2 bzw. R5. Die Vorspannung für die Emitter und damit der jeweilige Arbeitspunkt der
Transistoren ändert sich in Abhängigkeitvon der an den Klemmen 5,6 angelegten Wechselspannung. Bei einer positiven Halbwelle der Wechselspannung erhält z. B. der Transistor Tsl eine positive Vorspannung und verstärkt ein an den Klemmen 3, 4 liegendes Signal, das über den Kondensator C2 zwischen Basis und
Emitter eingekoppelt wird.
Gleichzeitig ist die Emittervorspannung des Transistors Ts2 negativ, so dass dieser gesperrt ist.
Während dernegativen Halbwellewird derTransistorTs2 geöffnet und kann ein an den Klemmen 1, 2 liegendes, über den Kondensator Cl zwischen Basis und Emitter eingekoppeltes Signal verstärken. Die
Kondensatoren C3 und C4 dienen der gleichstromfreien Auskopplung der Signale.
Zur Verschiebung der Transistor-Arbeitspunkte in einen für die Sperrung und Entsperrung der beiden Übertragungswege besonders günstigen Bereich der Kennlinie ist es zweckmässig, der Steuerwechselspan- nung eine Gleichspannung zu überlagern. Dies kann z. B. durch die in der Zeichnung gestrichelt angedeu- tete Gleichstromquelle B2 erfolgen.
Die an den Klemmen'5, 6liegendeWechselspannung bewirkta. lsozwischen den Klemmen 1, 2 und 3, 4 in beiden Richtungen eine ihrer Frequenz entsprechende periodische Unterbrechung der Nachrichtenspan- nung, die ihrerseits in beiden Verstärkern verstärkt sein kann. An den Klemmen 1, 2 und 3,4 entsteht daher eine modulierte Wechselspannung. Das angelegte, nicht umgesetzte Nachrichtenband ist ebenfalls an beiden Klemmenpaaren vorhanden. Je nach dem Verwendungszweck können die nicht gewünschten Frequenzbereiche am Ausgang durch Filter oder Gabelschaltungen unterdrückt werden. Bei der Verwen- dung als Modulator kann das nicht umgesetzte Nachrichtenband infolge von Reflue ? ionen zur Selbsterregung der Anordnung führen, da die Nachrichtenspannung höher ist als die der Modulatio. lsprodukte.
Zur
Vermeidung dieses Nachteils kann einer der beiden Koppelkondensatoren durch Siebmittel in Form von Filtern oder Gabelschaltungen ersetzt werden. In diesem Falle ist das Netzwerk für die-niedrige-Nachrichtenspannung nur in einer Richtung, für die Modulationsprodukte jedoch in beiden Richtungen durchlässig. Der Eingangspegel kann erheblich höher sein als beim Ringmodulator, ohne dass zusätzliche nichtlineare Verzerrungen entstehen. Da keine Übertrager an den Klemmen l, 2 und 3,4 benötigt werden, ist der Aufwand der erfindungsgemässen Schaltung geringer als bei. bekannten Modulatoren oder Zweirich- tungs-Verstärkern.
Die Funktion der Schaltung nach Fig. 2 entspricht im Prinzip der Anordnung nach Fig. 1. Die beiden Verstärkerenthalten jezwei Transistoren Tsl, Ts3 bzw. Ts2, Ts4 in symmetrischer Schaltung. Es werden daher zusätzliche Vorwiderstände Rl'bis R6'. und zusätzliche Koppelkondensatoren Cl'und C2'benötigt.
Die Eingänge 1. 2 bzw. 3, 4 sind erdsymmetrisch, so dass sich diese Schaltung besonders für symmetrische Leitungen oder bei sonstigen Symmetrieforderungen eignet. Ähnlich wie beim Ringmodulator ist bei dieser Schaltung an den Klemmen I, 2 und 3,4 die Trägerfrequenz nicht bzw. stark gedämpft enthalten..
Wird an den Ausgang des Netzwerkes ein Filter geschaltet, das eingangsseitig eine Spule im Querzweig enthält, so kann diese Spule als Übertrager ausgebildet sein, dessen Primärwicklungen an Stelle der Wi-
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derstände R4, R4'in die Schaltung eingefügt werden. Der Ausgang ist dann gleichstromfrei und kann durch entsprechende Wahl des Übersetzungsverhältnisses des Übertragers an den Eingangswiderstand des anschlie- ssenden Filters gut angepasst werden. Auf die Koppelkondensatoren C4, C4'kann in diesem Falle natürlich verzichtet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Sechspolnetzwerk mit aktiven Schaltelementen, insbesondere Transistoren, dessen Übertragungsrichtung zwischen zwei Klemmenpaaren (1, 2 und 3, 4) in Abhängigkeit von einer an dem dritten Klemmenpaar (5, 6) liegenden Wechselspannung periodisch umgekehrt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden ersten Klemmenpaaren (l, 2- und 3,4) zwei parallel geschaltete Verstärker entgegengesetzter Durchlassrichtung angeordnet sind und dass die Arbeitspunkte der Verstärkerelemente (Tsl, Ts2) beider Verstärker in Abhängigkeit von der Polarität der Steuerwechselspannung derart eingestellt werden, dass der eine Verstärker durchlässig ist, während der andere sperrt.