CS237697B1

CS237697B1 - Bridge modulator connection

Info

Publication number: CS237697B1
Application number: CS916983A
Authority: CS
Inventors: Jaromir Skopal
Original assignee: Jaromir Skopal
Priority date: 1983-12-07
Filing date: 1983-12-07
Publication date: 1985-09-17

Abstract

Zapojení můstkového modulátoru vysokofrekvenčního signálu opatřeného symetrickým vstupem vysokofrekvenčního signálu a nejméně jedním modulačním vstupem řeší problém zajištění kvalitní modulace výkonů, s nízkým zkreslením a malým obsahem nežádoucích produktů, s vysokou stabilitou parametru. Podstata řešení spočívá v tom, že nejméně jedna dvojice sousedících ramen můstku, spojená s modulačním vstupem j5, je v obou ramenech opatřena shodně polarizovanými varikapy Dl, D2, přičemž druhá dvojice ramen můšTUku-Je opatřena v každém ramenu kondenzátorem Cl, C2 stejné hodnoty a obě dvojice ramen mUstku jsou spojeny se symetrickým vstupem 1, 2 vysokofrekvenčního signálu. Jsou-li“obě dvojice ramen můstku opatřeny shodně polarizovanými varikapy Dl, « 2 a D£, D4, je jedna dvojice ramen musEu svým společným bodem připojena na jeden modulační vstup 2 & druha dvojice ramen můstku je svým společným bodem připojena na druhý modulační vstup (4). Řešení lze s výhodou uplatnit ve všech zařízeních komunikační a záznamové technikyThe connection of a bridge modulator of a high-frequency signal provided with a symmetrical input of a high-frequency signal and at least one modulation input solves the problem of ensuring high-quality modulation of powers, with low distortion and a small content of unwanted products, with high parameter stability. The essence of the solution lies in the fact that at least one pair of adjacent arms of the bridge, connected to the modulation input j5, is provided in both arms with identically polarized varicaps Dl, D2, while the second pair of arms of the bridge-J is provided in each arm with a capacitor Cl, C2 of the same value and both pairs of arms of the bridge are connected to the symmetrical input 1, 2 of the high-frequency signal. If both pairs of bridge arms are equipped with identically polarized varicaps D1, « 2 and D£, D4, one pair of arms must be connected by its common point to one modulation input 2 & the other pair of bridge arms must be connected by its common point to the second modulation input (4). The solution can be advantageously applied in all communication and recording equipment

Description

Vynález se týká zapojení můstkového modulátoru vysokofrekvenčního signálu určeného především pro zařízení komunikační a záznamové techniky*BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention

Je známo, že zapojení můstkových modulátorů vysokofrekvenčního signálu se používá v zařízeních komunikační a záznamové techniky s použitím dvou spínacích diod ve dvou sousedících ramenech můstku, přičemž zbývající dvě ramena můstku jsou opatřena buď odporovými, nebo kapacitními, případně induktivními prvky. Modulační vstup je přitom připojen mezi obě ramena se spínacími diodami a symetrický vstup vf signálu je připojen paralelně k dvojici ramen se spínacími diodami.It is known that the circuitry of high-frequency bridge signal modulators is used in communication and recording devices using two switching diodes in two adjacent bridge arms, the remaining two bridge arms being provided with either resistive or capacitive or inductive elements. The modulating input is connected between the two switching diode arms and the symmetrical RF signal input is connected in parallel to the switching diode arm pair.

Nevýhodou můstkových modulátorů se spínacími diodami je nutnost výběru dvojice diod s dostatečně shodnými parametry, Které se zjišíují poměrně náročným měřením při kmitočtu, při kterém jsou v můstku za provozu využívány. Přes uvedený výběr je nastavování můstku při jeho výrobě v důsledku zbytkového fázového nevyvážení časově náročné. Teplotní stabilita parametrů spínacích diod je poměrně malá v důsledKu čehož se parametry můstkového modulátoru při změnách okolní teploty mění.A disadvantage of bridge modulators with switching diodes is the necessity to select a pair of diodes with sufficiently identical parameters, which are detected by relatively demanding measurements at the frequency at which they are used in the bridge during operation. Despite this selection, adjusting the bridge during its manufacture is time-consuming due to residual phase imbalance. The temperature stability of the switching diode parameters is relatively low as a result of which the parameters of the bridge modulator vary as ambient temperature changes.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zapojení můstkového modulátoru vysokofrekvenčního signálu podle vynálezu určeného především pro zařízení komunikační a záznamové techniky, opatřeného symetrickým vstupem vysokofrekvenčního signálu a nejméně jedním modulačním vstupem. Podstata vynálezu spočívá v tom, že nejméně jedna dvojice sousedících ramen můstku, spojená s modulačním vstupem je v obouThe above-mentioned drawbacks are eliminated by the connection of a bridge modulator of the high-frequency signal according to the invention intended especially for communication and recording technology devices, provided with a symmetrical high-frequency signal input and at least one modulation input. The principle of the invention is that at least one pair of adjacent bridge arms connected to the modulation input is in both

237 697 — 2 ramenech opatřena shodně polarizovanými varikapy, přičemž druhá dvojice ramen můstku je opatřena v každém ramenu kondenzátorem stejné hodnoty a obě dvojice ramen můstku jsou spojeny se symetrickým vstupem vysokofrekvenčního signálu.237 697 - 2 arms are provided with uniformly polarized kappa, the second pair of bridge arms is provided in each arm with the same capacitor and both pairs of bridge arms are connected to a symmetrical high-frequency signal input.

Obě ramena v obou dvojicích ramen můstku mohou být opatřena shodně .polarizovanými varikapy, přičemž jedna dvojice ramen můstku je svým společným bodem připojena na jeden modulační vstup a druhá dvojice ramen můstku je svým společným bodem připojena na druhý modulační vstup»Both booms in both bridge arm pairs can be provided with the same polarized variators, one bridge arm pair being connected to one modulation input at its common point and the other bridge arm pair connected to the other modulating input at its common point »

Výhody zapojení můstkového modulátoru s varikapy spočívají v tom, že výběr dvojic varikapů není omezen podmínkami, nutnými pro výběr dvojic spínacích diod, v důsledku čehož je možno použít dvojice varikapů tak, jak jsou dodávány výrobcem. Vzhledem k tomu, že můstkový modulátor s varikapy obsahuje pouze prv*y s téměř čistě jalovým charakterem impedance, kdy sériový reálný odpor varikapů se uplatňuje jen nepatrně, snižují se obtíže s fázovým vyvážením můstku na minimum, takže časová náročnost nastavování modulačních můstků při jejich výrobě je minimální. Teplotní závislost kapacity varikapů je podstatně menší, než teplotní závislost parametrů spínacích diod v důsledku čehož je teplotní stabilita parametrů modulačního můstku s varikapy minimálně o jeden řád vyšší, než u provedení se spínacími diodami» Mimoto, vzhledem k vysokému odporu modulačního vstupu je požadovaný modulační příkon nepatrný, což se může projevit úsporou zesilovacího stupně, což vede k zjednodušení při aplikaci modulačního můstku u různých zapojení. Další výhodou je skutečnost, že při použiti dvouvstupového modulačního můstku v případě modulace vysokofrekvenčního signálu současně dvěma různými modulačními signály, jako například v televizní technice, se výrazně potlačí rušivé zázněje, vznikající nežádoucím smísením obou modulačních signálů.The advantages of connecting the bridged modulator to the varicapters are that the selection of the varicapper pairs is not limited by the conditions necessary for the selection of the switching diode pairs, which makes it possible to use the varicapper pairs as supplied by the manufacturer. Since the varcap bridge modulator contains only the first-of-its-kind reactive impedance character, with the serial real-life varistor resistance being applied only slightly, the phase balancing difficulties of the bridge are reduced to a minimum, so the time required to set up the modulation bridges is minimal. The temperature dependence of the capacity of the variators is considerably less than the temperature dependence of the switching diode parameters, which results in a temperature stability of the modulating bridge with variators of at least one order of magnitude higher than that of switching diodes » This can lead to simplification in the application of the modulation bridge in various circuits. Another advantage is that when using a two-input modulation bridge in the case of modulating a high-frequency signal simultaneously with two different modulation signals, such as in television technology, the disturbing sounds generated by undesired mixing of the two modulation signals are greatly suppressed.

Zapojení můstkového modulátoru podle vynálezu bude následovně blíže popsáno v příkladovém provedení s pomocí připojených vyobrazení, kdeThe wiring of the bridge modulator according to the invention will be described in more detail below in the exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings in which

- 3 237 697 obr. 1 znázorňuje můstkový modulátor se dvěma varikapy v jedné dvojici ramen můstku s jedním modulačním vstupem , obr. 2 znázorňuje můstkový modulátor s varikapy v obou dvojicích ramen můstku se dvěma modulačními vstupy, obr. 3 znázorňuje příklad aplikace jednovslupového modulačního můstku podle obr. 1, a obr. 4 znázorňuje příklad aplikace dvouvstupového modulačního můstku podle obr. 2.Fig. 1 shows a bridge modulator with two variocaps in one pair of bridge arms with one modulation input, Fig. 2 shows a bridge modulator with variocaps in both pairs of bridge arms with two modulation inputs, Fig. 3 shows an example of application of single-column modulation bridge 1 and 4 illustrate an example of the application of the two-input modulation bridge of FIG. 2.

Jednovstupový můstkový modulátor podle obr. 1 obsahuje v prvé dvojici ramen dvojici varikapů Dl - D2, přičemž varikap Dl je anodou připojen ke svorce 3 modulačního vstupu můstku a katodou ke svorce 1 symetrického vstupu vysokofrekvenčního signálu, varikap D2 je anodou připojen ke svorce 2 symetrického vstupu vysokofrekvenčního signálu a katodou ke svorce 3 modulačního vstupu můstku. Můstkový modulátor obsahuje dále v druhé dvojici ramen dva symetrizační kondenzátory Cl a C2, jejichž společný bod je vyveden na symetrizační bod 4* můstku. Obě uvedené dvojice ramen jsou připojeny mezi svorky 1 a 2 symetrického vstupu vysokofrekvenčního signálu.The single-input bridge modulator of FIG. 1 comprises a pair of D1-D2 variators in the first pair of arms, wherein D1 is connected by anode to terminal 3 of the modulation bridge input and cathode to terminal 1 of high frequency signal input; the RF signal and cathode to terminal 3 of the bridge modulation input. The bridge modulator further comprises in the second pair of arms two symmetrization capacitors C1 and C2, the common point of which is brought to the symmetrization point 4 * of the bridge. Both said pair of arms are connected between terminals 1 and 2 of the symmetrical RF signal input.

Na svorky 1 a 2 vstupu vysokofrekvenčního signálu je současně připojen přívod stejnosměrného polarizačního napětí, přičemž kladný pól je připojen ke svorce 1 a záporný ke svorce 2 symetrického vstupu vysokofrekvenčního signálu. Symetrizační bod 4 * můstku je spojen s kostrou a na svorku 3 modulačního vstupu můstku pro přívod modulačního napětí a odběr modulovaného vysokofrekvenčního napětí. Spolu s přívodem modulačního napětí je na svorku modulačního vstupu připojen také přívod kladného stejnosměrného napětí, které by odpovídalo vyváženému můstku a to podle požadované polarity modulační obálky vstupního, vysokofrekvenčního napětí.At the same time, the polarity voltage supply is connected to terminals 1 and 2 of the RF signal input, the positive pole being connected to terminal 1 and negative to terminal 2 of the symmetrical RF signal input. The bridge symmetry point 4 * is coupled to ground and to the bridge modulation input terminal 3 for supplying the modulation voltage and taking the modulated RF voltage. Along with the modulation voltage supply, a positive DC voltage supply is also connected to the modulation input terminal, which would correspond to a balanced bridge according to the required polarity of the modulation input, high frequency voltage.

Pro vzájemné oddělení jednotlivých stejnosm. ěrných a střídavých napětí se při praktické aplikaci zapojení můstkového modulátoru používají tlumivky a kondenzátory.For mutual separation of individual DCs. In the practical application of the bridge modulator wiring, chokes and capacitors are used.

237 697237 697

Dvouvstupový mňstkový modulátor podle obr,, 2 obsahuje v obou dvojicích ramen můstku dvě dvojice varikapů Dl - D2 a D3 - D4, přičemž varikap Dl je připojen anodou ke svorce 3 prvního modulačního vstupu můstku a katodou ke svorce 1 symetrického vstupu vysokofrekvenčního signálu. Varikap D2 je připojen anodou ke svorce 2 symetrie kého vstupu vysokofrekvenčního signálu a katodou ke svorce 2 prvního modulačního vstupu můstku. Varikap D3 je připojen anodou ke svorce druhého modulačního vstupu můstku a katodou ke svorce 1 symetrického vstupu vysokofrekvenčního signálu. Varikap D4 je připojen anodou ke svorce _2 symetrického vstupu vy sokofreKvenčriího signálu a katodou ke svorce 4 druhého modulačního vstupu můstku.The two-input bridge modulator of FIG. 2 comprises two pairs of D1-D2 and D3-D4 variants in both bridge arm pairs, wherein D1 is connected by anode to terminal 3 of the first bridge modulation input and cathode to terminal 1 of the high frequency signal input. Variocap D2 is connected by anode to terminal 2 of the high-frequency signal input and by cathode to terminal 2 of the first bridge modulation input. Variocap D3 is connected by anode to terminal of the second bridge modulation input and cathode to terminal 1 of symmetrical high-frequency signal input. Variocap D4 is connected by anode to terminal 2 of the symmetrical high-frequency signal input and cathode to terminal 4 of the second bridge modulation input.

Svorky 1 a 2 symetrického vstupu vysokofrekvenčního signálu slouží také pro přívod stejnosměrného polarizačního napětí, přičemž kladný pól je připojen ke svorce 1 a záporný pól ke svorce 2 symetrického vstupu vysokofrekvenčního signálu. Druhý modulační vstup 4 můstku je pro vysokofrekvenční napětí blokován na kostru a je určen také pro přívod modulačního napětí, jakož i kladného stejnosměrného symetrického napětí, které je při funkci zapojení rovno polovině polarizačního napětí mezi body 1 a 2 symetrického vstupu vysokofrekvenčního signálu. První modulační vstup 2 slouží pro přívod druhého modulačního napětí a pro odběr modulovaného vysokofrekvenčního napětí, jakož i pro přívod kladného stejnosměrného napětí, které se při funkci zapojení volí buS přiměřeně větší, nebo menší, než je stejnosměrné napětí odpovídající vyváženému můstku a to podle požadované polarity modulační obálky výstupního vysokofrekvenčního napětí. Pro vzájemné oddělení jednotlivých stejnosměrných a střídavých napětí se při praktické aplikaci zapojení můstkového modulátoru používají tlumivky a kondenzétory.Terminals 1 and 2 of the high-frequency signal input also serve to supply a DC polarization voltage, the positive pole being connected to terminal 1 and the negative pole to the high-frequency input terminal 2. The second bridge modulation input 4 is blocked to ground for high frequency voltage and is also intended to supply a modulation voltage as well as a positive DC symmetrical voltage equal to half of the polarization voltage between points 1 and 2 of the high frequency signal symmetrical input. The first modulation input 2 serves for supplying the second modulation voltage and for taking the modulated RF voltage, as well as for supplying a positive DC voltage which is selected to be reasonably greater or lesser than the DC voltage corresponding to the balanced bridge according to the polarity required. modulating envelopes of the output high-frequency voltage. Chokes and capacitors are used to isolate the individual DC and AC voltages from one another in the practical application of the bridge modulator wiring.

Při aplikaci jednovstupového můstkového modulátoru podle obr. 1 je možno volit základní zapojení podle obr. 3, kde je mezi svorky 1, 2 symetrického vstupu vysokofrekvenčního signálu přiváděno vysokofrekvenční napětí přes oddělovací kondenzátor C3 z vazební smyčky LI, induktivně vázané á indukčností L2 vysokofrekvenčního transformátoru 11. L2. Současně je na svorky 1, 2 symetrického vstupu vysokofrekvenčního signálu přiváděno stejnosměrné na- 5 ~When using the single-input bridge modulator according to FIG. 1, the basic circuit according to FIG. 3 can be selected, where a high-frequency voltage is applied between terminals 1, 2 of the high-frequency signal input via a decoupling capacitor C3 from the coupling loop L1 inductively coupled with the inductance L2 of the high-frequency transformer 11. L2. At the same time, DC is applied to terminals 1, 2 of the balanced RF input.

237 697 pěti z děliče PÍ přes oddělovací odpor Rl, jednak modulační napětí přes oddělovací kondenzátor C4. Přes oddělovací kondenzátor G6 je z prvního modulačního vstupu 3 můstku odebíráno modulované vysokofrekvenční napětí. Kondenzátor G5 blokuje zbytkový vysokofrekvenční proud tekoucí vysokofrekvenční tlumivkou L4.237 697 of five of the divider P1 through the decoupling resistor R1 and the modulating voltage through the decoupling capacitor C4. The modulated RF voltage is taken from the first modulation input 3 of the bridge via a decoupling capacitor G6. Capacitor G5 blocks residual high-frequency current by flowing high-frequency choke L4.

•Při aplikaci dvouvstupového můstkového modulátoru podle obr. 2 je možno volit základní zapojení znázorněné na obr. 4, kde je mezi body 1, 2 vstupu symetrického vysokofrekvenčního signálu přiváděno vysokofrekvenční napětí přes oddělovací kondenzátor Cl z vazební smyčky LI, induktivně vázané s indukčností L2 vysokofrekvenčního transformátoru LI, L2· Současně je na svorky 1, 2 symetrického vstupu vysokofrekvenčního signálu přiváděno stejnosměrné polarizační napětí Up přes oddělovací tlumivky L3 a L5«,When the two-input bridge modulator of Fig. 2 is applied, the basic circuit shown in Fig. 4 can be selected, where high-frequency voltage is applied between points 1, 2 of the symmetrical high-frequency signal input via a decoupling capacitor C1 from the coupling loop L1 inductively coupled to the high-frequency inductance L2. transformer L1, L2 · At the same time, the DC polarization voltage Up is applied to terminals 1, 2 of the high-frequency signal input via the decoupling chokes L3 and L5 «,

Druhý modulační vstup 4 druhé dvojice ramen můstku je pro vysokofrekvenční napětí blokován na kostru kondenzátore® C2 a přes oddělovací vysokofrekvenční tlumivku se na něj přivádí jednak stejnosměrné symetrizační napětí z děliče R2 - R3 jednak jedno z modulačních napětí přes oddělovací kondenzátor 06. Na první modulační vstup 3 první dvojice ramen můstku se přes oddělovací vysokofrekvenční tlumivku L4 přivádí jednak stejnosměrné napětí přes oddělovací odpor Rl z děliče Pl, jednak druhé z obou modulačních napětí přes oddělovací kondenzátor C3. Přes oddělovací kondenzátor C5 je ze svorky J prvního modulačního vstupu můstku odebíráno modulované vysokofrekvenční napětí.The second modulation input 4 of the other bridge arm pair is blocked for high frequency voltage to the capacitor® C2 ground and a DC symmetric voltage from the R2 - R3 splitter is applied to it via the decoupling choke and one of the modulation voltages via the decoupling capacitor 06. 3, the first pair of bridge arms is fed via a decoupling choke L4, on the one hand, with a direct voltage through the decoupling resistor R1 from the divider P1, and on the other with the two modulating voltages via the decoupling capacitor C3. The modulated RF voltage is taken from terminal J of the first modulation input of the bridge via a decoupling capacitor C5.

Protože při použití vhodného typu varikapů pro daný vysokofrekvenční kmitočet a při volbě vhodně velkého polarizačního napětí budou sériové reálné složky impedancí ve všech ramenech modulačního můstku, určené v převážné míře sériovými ztrátovými odpory varikapů až o dva řády nižší, než složkyjalové, nemohou případné rozdíly těchto reálných složek v jednotlivých ramenech modulačního můstku způsobit podstatné fázové rozvážení můstku, takže pokud je zabráněno pronikání vysokofrekvenčního napětí obecné fáze do vlastního můstku parasitními cestami, nevznikají při nastavování můstku během jejich výroby žádné potíže s korekcí fázového nevyvážení.Because when using a suitable type of variators for a given high frequency frequency and selecting a suitably large polarizing voltage, the serial real components of the impedances in all modulator bridge arms, determined predominantly by the serial loss capacitors of the variators, will be up to two orders of magnitude lower. of the components in the individual arms of the modulation bridge cause substantial phase balancing of the bridge, so that if the high-frequency general phase voltage is prevented from entering the bridge itself via parasitic paths, there is no difficulty in adjusting the phase unbalance during the bridge setup.

237 697237 697

- 6 Z téhož důvodu zcela odpadá nutnost třídění, to je párování varikapů, takže můstkové modulátory je možno osazovat dvojicemi varikapů tak, jak byly dodávány od výrobce, který podle příslušných technických podmínek zaručuje maximální toleranci podle typů varikapů v rozmezí - 1,5 až - 3,0 Tato tolerance je pak při výrobě korigována nastavením vhodného stejnosměrného napětí prvého modulačního vstupu 3«.- 6 For the same reason, there is no need for sorting, that is to say pairing of the varapters, so that the bridge modulators can be fitted with pairs of varapters as supplied by the manufacturer, which guarantees maximum tolerance according to the variatap types 3.0 This tolerance is then corrected at the factory by setting the appropriate DC voltage of the first modulation input 3..

Protože teplotní součinitel kapacity varikapů je relativně velmi nízký - cca 4.10~^ / °C nemohou rozdíly teplotních součinitelů varikapů v jednotlivých ramenech můstku způsobit při změně teploty okolí podstatnou změnu hloubky modulace, nebo podstatný vzrůst fázového rozvážení můstku_o Since the temperature coefficient of varactor capacity is relatively low - about 4.10 ~ ^ / ° C temperature coefficients are not differences in the individual varactor to cause the bridge arms out at ambient temperature a substantial change in the modulation depth, or a substantial increase of phase unbalance _of the bridge

Protože při. použití dvouvstupového můstkového modulátoru v pří pádě modulace vysokofrekvenčního napětí současně dvěma modulačními kmitočty, případně dvěma modulačními spektry kmitočtů, jako je tomu například v televizní technice, se obě modulační napětí nestýkají na téže nelineární impedanci, nedochází v samotném modulačním můstku k podstatnému vzniku rušivých interferencí, to je záznějů*Because when. the use of a double-input bridge modulator in the case of high-frequency voltage modulation simultaneously by two modulation frequencies or two modulation frequency spectra, as in television, for example, both modulation voltages do not meet the same non-linear impedance, no significant interference interference occurs in the modulation bridge it is the beatings *

Zapojení můstkového modulátoru vysokofrekvenčního napětí je využitelné v zařízeních komunikační a záznamové techniky všeho druhuoThe connection of the RF bridge bridge modulator can be used in all kinds of communication and recording equipment

Claims

Connection of a high-frequency bridge signal modulator intended primarily for communication and recording equipment, provided with a symmetrical high-frequency signal input and at least one modulation input, characterized in that at least one pair of adjacent bridge arms connected to the modulation input (3) is provided identically in both arms polarized variocaps (D1, D2), wherein a second pair of bridge arms is provided in each arm with a capacitor (C1, C2) of the same value and both pairs of bridge arms are connected to a symmetrical input (1, 2) of the RF signal

Bridge RF modulator circuit according to clause 1, characterized in that both arms in both bridge arm pairs are provided with uniformly polarized variators (D1, D2 and D3, D4), where one bridge arm pair is connected to one modulation input by its common point (3) and the second pair is connected by its common point to the second modulation input (4) o