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Gegentakt-Modulator
Die Erfindung betrifft einen Gegentakt-Modulator mit einem Gegentaktverstärker, einer Trägerspannungsquelle und einer Modulationsspannungsquelle, die beide so an den Modulatorgeschaltet werden, dass sie voneinander entkoppelt sind, wobei die Modulationsspannungsquelle an den Eingang der Gegentaktschaltung angeschaltet ist, die aus einem Gegentaktverstärker aus mindestens zwei gleichen Transistoren besteht, deren Emitter mit einer Wicklung eines Gegentakt-Eingangstransformators verbunden sind, dessen Mittelanzapfung an einen Punkt festen Potentials geschaltet ist, wobei das Ende der Trägerspannungsquelle ebenfalls an den Punkt festen Potentials geführt ist, während das andere Ende mit den Basen der Transistoren verbunden ist.
Modulatoren dieser Art sind bereits bekannt, s. die franz. Patentschrift Nr. 1. 145. 796, M. Chalhoub.
Darüber hinaus ist auch vorgeschlagen worden, bei Röhrengegentaktmodulatoren, symmetrische Rück- kopplungswicklungen zu verwenden, s. die brit. Patentschrift Nr. 362. 252.
Bei den oben beschriebenen Modulatoren ist es wünschenswert, dass Schwankungen des Pegels der Trägerspannung einen möglichst geringen Einfluss auf die Verstärkung der Modulationsschaltung haben. Auch sollen die nichtlinearen Verzerrungen so klein wie möglich sein. Dies gilt auch für das Nebensprechen bezüglich der Trägerversorgung.
Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, den Vorteil des kleinen erforderlichen Trägerpegels hinsichtlich der bestmöglichen Stabilisierung der Trägerversorgung auszuwerten.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Modulator noch mehr von den Pegelschwan-
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h.hängigkeit der Trägerwelle zu vermeiden.
Erfindungsgemäss wird in an sich bekannter Weise eine Rückkopplungswicklung vorgesehen, indem der Ausgangstransformator mit einer symmetrischen Rückkopplungswicklung versehen wird, deren Mittelpunkt mit dem einen Ende der Trägerspannungsquelle verbunden ist, während die äusseren Enden der Rückkopplungswicklung an die Basen der Transistoren geschaltet sind und das eine Ende der Trägerspannungsquelle über einen Gleichrichter an einen Punkt festen Gleichspannungspotentials geschaltet und dieser Punkt für die Frequenz der Trägerspannungsquelle von Erde entkoppelt und der Gleichrichter so gepolt ist, dass er während der Halbperioden einer Polarität der Trägerwelle leitend wird, so dass bei leitendem Gleichrichter das feste Gleichspannungspotential als Vorspannung an dem Kreis mit hohem Eingangswiderstand liegt,
und der gemeinsame Punkt festen Potentials der beiden Spannungsquellen über eine Widerstands-Kondensator-Kombination mit dem Punkt festen Gleichspannungspotentials verbunden ist, so dass die Amplitude der an dem Kondensator liegenden Gleichspannung von dem Pegel der Eingangsträgerwelle abhängig ist.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert. Sie stellt einen Gegentakttransistordemodulator als Teil einer Kanal-Modulator-Demodulator-Einheit fürTrägerfrequenzübertragung dar. Die Eingangsklemmen Pi und P 2 sind mit der Primärwicklung eines symmetrischen Eingangstransformators TR verbunden. Parallel zu dieser Wicklung liegt der Abstimmkondensator Cl, so dass der Eingangskreis auf die Mittelfrequenz der ankommenden Signale abgestimmt ist, d. h. auf die Kreisfrequenz w r
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im Gegentakt arbeiten.
Die Kollektoren dieser beiden Transistoren sind je über eine der beiden Primärwicklungen des Gegentakt-Ausgangstransformators TR und je über eine der beiden Primärwicklungen eines weiteren symmetrischen Ausgangstransformators TR mit dem negativen Pol einer 48-Volt-Batterie verbunden. Jede Hälfte der Primärwicklung des Transformators TR ist mit Hilfe der Kondensatoren C-und C auf die mittlere Ausgangsfrequenz des niederen Sprechfrequenzseitenbandes abgestimmt, d. h. speziell auf die Kreisfrequenz rader Trägerwelle.
Die beiden Primärwicklungen des symmetrischen Ausgangstransformators TR sind mit Hilfe der Kondensatoren C6 und C7 auf eine Signalfrequenz abgestimmt, die eine höhere Frequenz als das Sprechfre-
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ausgang kann an eine Gabelschaltung und diese wieder an den Modulator (nicht gezeigt) geschaltet sein, und ausserdem dazu benutzt werden, den Modulator und Demodulator mit einem Zweidrahtkreis zu kop-
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aufweist, kann die genannte Gabelschaltung eine Widerstands-Gabelschaltung sein, die mit einem Verlust von 10,7 Dezibel, abstatt einem von 3 Dezibel wie bei einer Spulengabelschaltung, behaftet ist.
Der Gegentakt-Ausgangstransformator TR3 besitzt noch eine dritte Rückkopplungswicklung, deren Mittelanzapfung direkt mit dem ungeerdeten Ende der Sekundärwicklung des Transformators TR, verbun- den ist, und die äusseren Enden dieser Rückkopplungswicklung sind an die Basen der Transistoren Tl und Tz geschaltet.
Die Trägerspannung, die an den Klemmen P und P liegt, verursacht, dass die Basen der Transistoren T und T-entweder hinsichtlich der Emitterpotentiale negativ oder positiv werden, so dass beide Tran-
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und P, P eine sehr grosse Dämpfung.
Die Anordnung nach der Figur ist in Verbindung mit einem Kanal-Demodulator von besonderem Interesse. In einem solchen Fall ist die Frequenz der Trägerspannungsquelle ziemlich gross gegenüber der Sprechfrequenz-Bandbreite und das Spektrum des Sprechfrequenzbandes liegt nahe bei der Trägerfrequenz. Nach den Ausgangsklemmen P und P. wird das Sprechfrequenz-Seitenband ausgesiebt, das entweder von der Trägerfrequenz oder von einer Frequenz des oberen Seitenbandes sehr verschieden ist. Das bedeutet, dass bei einem mittels der Kondensatoren C2 und Cs auf das gewünschte Seitenband abgestimmten Ausgangskreis ein eventuell verbleibender Trägerrest ebenfalls automatisch reduziert wird.
Die Ausgangsklemmen Ps und P6 mögen - wie vorher erwähnt-mit einem Tiefpassfilter verbunden sein, das bei der Eingangsfrequenz-Bandbreite eine kleine Impedanz besitzt. Die Trägerfrequenz, die an den Klemmen und P liegt, ist automatisch in dem Eingangs-Frequenzband enthalten, wenn die Trägerfrequenz nahe bei dem Frequenzbereich der Eingangssignale liegt.
Bei der Demodulatoranordnung nach der Figur hingegen kann, während die Ausgangsimpedanz des Demodulators, ausgenommen für das gewünschte untere Sprechfrequenz-Seitenband, praktisch noch als null betrachtet werden kann, die Eingangsimpedanz näherungsweise nur hinsichtlich des gewünschten unteren Seitenbandes als Kurzschluss angenommen werden. Nimmt man z. B. an, dass die Eingangssignale in einem Kanal von 60 bis 64 kHz liegen, und dass der Kanalträger 64 kHz ist, so erhält man das untere Seitenband mit 0-4 kHz, während das obere Seitenband in der Frequenzlage 120 - 124 kHz erscheint. Bei einem auf 60 kHz abgestimmten Eingang kann dieser abgestimmte Eingangskreis für das obere Seitenband nicht mehr als Kurzschluss betrachtet werden, arbeitet aber als solcher hinsichtlich des unteren Seitenbandes.
Ein Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen R undR ist zwischen den negativen Pol der
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Die Basis-Emitter-StreckenderTransistoren Tl und T, arbeiten als ein Doppelweggleichrichter in Verbindung mit dem RC-Glied Rg/C-. Da die Transistoren vom PnP-Typ sind, wird der Kondensator C5 negativ aufgeladen und die Spannung an ihm wird negativer, wenn die Trägerspannung anwächst.
Da ander - seits die Basen der beiden Transistoren über die Rückkopplungswicklung des Transformators TR und den Gleichrichter GL an einen Punkt festen, vorbestimmten, negativen Potentials geführt sind, wird während der negativen Halbwellen der Trägerspannung das Potential an der Kathode des Gleichrichters GL niedri- ger als das negative Potential an dem Verbindungspunkt der Widerstände R und R, wodurch dieser Gleichrichter leitend und das Potential an der Mittelanzapfung der Rückkopplungswicklung des Transformators TR auf die Vorspannung an dem Verbindungspunkt von Ra und R begrenzt wird.
Ist der Gleichrichter leitend, liegt an der Sekundärwicklung des Träger-Transformators TR eine Schaltung, die aus der Impedanz des Gleichrichters in Serie mit der Parallelschaltung aus R, R und C, und der Parallelschaltung des Widerstandes 1\ und des Kondensators Cs besteht. Ein weiteres Anwachsen des Trägerpegels kann durch diese Schaltung (über dem Trägertransformator TR2) verhindert werden.
Der Normalpegel der Trägerspannung wird vorzugsweise so gewählt, dass er über der Schwelle liegt, bei der der Gleichrichter GL leitend wird, wodurch verursacht durch die an den Basen der Transistoren Tl und T liegenden Spannungen, die Transistoren gleichzeitig leitend werden, wobei die Spannung an den Basen während einer Halbwelle immer gleich dem vorbestimmten Maximalwert des an den Verbindungs-
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zerrungen auftreten und ein geringes Nebensprechen über der Trägerversorgung - wie schon erwähnt-vor- handen ist.
Es kann ein kleiner Einfluss der Trägerpegelschwankungen auf den Emitterstrom der Transistoren angenommen werden, da die Amplitude der Trägerwelle am Transformator TR, sehr viel kleiner ist als das Potential an dem Verbindungspunkt der Widerstände Ra und R, z. B. 0,5 Volt gegenüber-16 Volt.
Prozentual gesehen, sind die Schwankungen des Potentials an dem Widerstand 1\, die von den Pegelschwankungen des Trägers herrühren, viel kleiner, was auch sehr kleinen Änderungen des Emitterstromes der beiden Transistoren Tl und T, entspricht.
Die beschriebene Schaltung kann unter Zugrundelegung des Erfindungsgedankens mannigfach variiert werden. Z. B. können mehr als zwei Transistoren verwendet werden. Schaltet man je zwei Transistoren parallel, so kann man der Schaltung eine grössere Leistung entnehmen, schaltet man je zwei Transistoren in Kiskade, erhält man eine höhere Verstärkung. Wenn es erwünscht ist, irgendwelche Eingangsfrequenzen am Ausgang des Modulators zu unterdrücken, so ist es vorteilhaft, vier Transistoren Åanstatt der zwei in der Figur anzuordnen. Eine solche Unterdrückung bzw. irgendeine wesentliche Dämpfung der Eingangsfrequenzen am Modulatorausgang ist vorteilhaft, da hiedurch die Filteranordnungen am Ausgang wesentlich vereinfacht werden können.
Eine grössere Dämpfung der Eingangsfrequenzen erhält man durch Verwendung eines Ringmodulators.
Zu diesem Zweck kann man in der Figur zwei zusätzliche Transistoren einfügen, deren Emitter direkt mit den Emittern der entsprechenden Transistoren Tl und T2 verbunden sind, während die Kollektoren dieser beiden zusätzlichen Transistoren über Kreuz an die Kollektoren derTransistoren Tl und T2 geschÅaltetsind.
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ses Gegentakt-Trägertransformators geschaltet. Wünscht man die Vorteile der Begrenzeranordnung für die Trägerwelle auszunutzen, kann man zwei Gleichrichter anordnen, wobei diese beiden Gleichrichter über der symmetrischen Sekundärwicklung des Trägereingangstransformators liegen, u. zw. in Parallelschaltung, d. h., dass jeweils die Anode eines Gleichrichters mit dem Kondensator C verbunden ist.
Wenn der Leistungsausgangspegel keine grosse Bedeutung hat, kann man am Ausgang des Modulators eine passende Anpassungsimpedanz vorsehen, indem ein Widerstand zwischen die Kollektoren der Transistoren Tl und T eingefügt wird. In diesem Fall können die zusätzlichen Rückkopplungswicklungen des Ausgangstransformators entfallen.