DE1005137B

DE1005137B - Modulator mit steuerbaren Reaktanzen in Brueckenanordnung

Info

Publication number: DE1005137B
Application number: DEL23131A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Fritz Steiner
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1955-10-07
Filing date: 1955-10-07
Publication date: 1957-03-28

Description

DEUTSCHES

In verschiedenen Gebieten der HF-Technik tritt öfters das Problem auf, eine hochfrequente Wechselspannung mit genau definiertem Modulationsgrad zu modulieren!, so daß dieser Modulationsgrad zur exakten Übertragung irgendwelcher Meßwerte verwendet werden kann. Insbesondere ist dies in den Fällen von Bedeutung, in denen durch Quotientenbildung aus zwei Modulationsgraden, z. B. Winkelwerte übertragen werden sollen. Bei Verwendung von Röhren als Modulatoren wird mit Alterung der Röhre eine Veränderung des Modulationsgrades eintreten. Auch ist eine Röhre ungeeignet zur Verarbeitung von Eingangsspannungen von wenigen μν bis zu einigen V, da sich im ersteren Fall das Eigenrauschen der Röhre, in letzterem die Übersteuerung störend bemerkbar macht. Ähnliche Nachteile treten auf, wenn als Modulatoren Röhren- oder Kristalldioden verwendet werden.

Es ist bereits bekannt, z. B. aus der USA.-Patentschrift 2 555 959, Drosseln, deren Induktivität durch Magnetisierung geändert wird, oder Kondensatoren, deren Kapazität sich in Abhängigkeit von der Größe der angelegten Gleichspannung ändert, in Brückenschaltungen zur Modulation zu verwenden. In diesen Schaltungen ist jedoch die auftretende Dämpfung abhängig von der Größe der Modulationsspannung und zwar in dem Sinn, daß bei Fehlen der Modulationsspannung die Dämpfung für die Trägerwelle klein ist. Bei einer anderen Modulationsschaltung sind die in einer Brückenschaltung angeordneten Kondensatoren so groß gewählt und mit Widerständen überbrückt, daß die Ubertragungsdämpfung für andere als die gewünschte Trägerfrequenz extrem hoch wird. Diese Anordnung hat weiterhin den Nachteil, daß bei kleinen Eingangsspannungen das Verhältnis von Nutz- zu Rauschspannung in ungünstiger Weise verändert wird. Die Verwendung des Modulationssystems für ein breites Frequenzband ist daher nicht möglich.

Die Erfindung besteht gegenüber den bekannten Schaltungsanordnungen darin, daß unter Ausnutzung aller bekannten Vorteile der steuerbaren Blindwiderstände in B rücken schaltungen die Grunddämpfung durch besondere Anpassungsmaßnahmen klein gehalten oder beseitigt wird. Das wird dadurch erreicht, daß die Blindwiderstände, sowohl Kapazitäten als auch Induktivitäten, zu Parallel- und Serienreisonanzkreisen zusammengeschaltet sind, so daß durch deren gleichzeitiges Wirksammachen die ganze Anordnung Breitbandcharakter annimmt. Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung werden die Reaktanzen so gesteuert, daß jeweils zwei der in Brückenschaltung liegenden vier Reaktanzen ihre Selbstinduktion bzw. Kapazität vergrößern, während gleichzeitig die im Modulator mit steuerbaren Reaktanzen
in Brückenanordnung

Anmelder:

C. Lorenz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Zuffenhausen,
Hellmuth-Hirth-Str. 42

Dipl.-Ing. Dr. Fritz Steiner, Pforzheim,
ist als Erfinder genannt worden

anderen Brückenzweig liegenden verkleinert werden, oder umgekehrt.

Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform des Erfindungsgedankens. Hier sind I^s und V> zwei Drosselspulen, deren Selbstinduktion durch ein äußeres Magnetfeld gleichzeitig geändert, z. B. gegenüber einem Ruhezustand vergrößert wird, während die Selbstinduktion von 2^a und 2^b gleichzeitig in anderer Weise geändert, z. B. verringert wird. Durch dien Parallekondensator 3 und die beiden Reihenkondensatoren 4 und 5 kann man nun bei entsprechender Dimensionierung über einen gewissen Frequenzbereich erreicht werden, daß ein an die Klemmen 6 und 7 angeschlossener ohmscher Widerstand auch an den Klemmen 8 und 9 als solcher erscheint, wodurch bei Verwendung dämpfungsarmer Bauelemente¹ die Grunddämpfung des Modulators sehr klein gehalten werden kann. Die erreichte Breitbandanpassung kann in der Weise erklärt werden, daß die Brückenschaltung der vier Selbstinduktionen nach Fig. 1 durch eine L-Schaltung von zwei Selbstinduktionen ersetzt werden kann, Es kann dann die Ouerinduktivität durch einen parallel geschalteten Kondensator zu einem Parallelresonanzkreis, die Längsinduktivität durch einen in Serie geschalteten Kondensator zu einem Serienresonanzkreis ergänzt werden. Da die Blindwiderstände dieser beiden Kreise sich bei Frequenzänderung mit entgegengesetztem Vorzeichen ändern, läßt sich eine Breitbandanpassung erreichen.

609 866/298

Eine analoge Wirkung· ist auch mit einer Anordnung nach Fig. 2 möglich. Hier werden als steuerbare Reaktanzen die Kondensatoren l^c, l^d, 2° und 2^d verwendet, während die Breitbandanpaissutig durch die Drosselspulen 3°, 4^a und 5° erfolgt.

An Stelle der vollständigen Brückenschaltung in Fig. 1 und 2 kann auch eine halbierte Brückenschaltung nach Fig. 3 unter Verwendung eines Übertragers 12 mit einer sekundärseitigen Anzapfung verwendet werden.

Entsprechend der Dimensionierung der einzelnen Reaktanzen und der Wahl ihrer Aussteuerung kann man mit den beschriebenen Anordnungen jeden beliebigen Modulationsgrad erreichen. Auch Modulationsgrade über 100% bis zur vollständigen Unterdrükkung des Trägers sind leicht möglich. In den Anordnungen nach Fig. 1 und 2 wird man hierzu die Reaktanzen 1" und V> im Ruhezustand gleich den Reaktanzen 2^a und 2^b machen bzw. l^c und l^d gleich 2^C und 2^d und auch ihre Aussteuerung mit entgegengesetztem Vorzeichen gleichmachen. In Fig. 3 wird hierzu eine Anzapfung 0 des Übertragers 12 in der Mitte der Sekundärwicklung vorgesehen und im übrigen wie bei den Anordnungen nach Fig. 1 und 2 verfahren.

Die obenerwähnte Anpassung läßt sich bei großen Modulationsgraden, insbesondere auch bei trägerloser Modulation jeweils nur an einem bestimmten Punkt der Moduilationskurve erreichen.

Für die anderen Punkte dieser Kurve wird eine mehr oder weniger große Fehlanpassung auftreten, wodurch die Hüllkurve der Modulation vom Belastungswiderstand abhängig wird. Erfindungsgemäß kann man die Anpassung für den größten vorkommenden Modulationsgrad durchführen und die im anderen Teil der Modulationskurve auftretende Fehlanpassung dadurch kompensieren, daß man einen zweiten gleichen Modulator mit seinen Ausgangsklemmen mit dem ersten parallel schaltet. An die Eingangsklemmen dieses zweiten Modulators wird ein Widerstand gelegt, der gleich dem Innenwiderstand des Generators gemacht wird, der die zu modulierende Spannung liefert. Die Steuerung dieses zweiten Modulators erfolgt dann mit einer entsprechend phasenverschobenen Wechselspannung.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsfo-rm des Erfindungsgedankens. Hier sind Ml und M2 zwei Modulatoren der oben beschriebenen Art, Gl und G2 zwei Spannungsquellen, z. B. gleicher Frequenz und Phase, jedoch verschiedener Amplitude, Rl und R2 die beiden Innenwiderstände dieser beiden Generatoren, die gleich angenommen, werden. Die beiden Modulatoren werden so eingestellt, daß sie den Träger unterdrücken. An den Klemmen £1 und E 2 wird nun eine Wechselspannung zugeführt, die so gewählt wird, daß die Durchgangsdämpfung des. Modulators bei maximaler Amplitude verschwindet. Den Klemmen E 3 und jB4 wird eine um 90° phasenverschobene Wechselspannung der gleichen Amplitude zugeführt. An den Ausgangsklemmen A1 und A 2 kann dann bei annähernd konstantem Innenwiderstand ein trägerlos modulierte Ausgangsspannung abgenommen werden, wobei die Lage der Nulldurchgänge der Modulationshüllkurve im Vergleich zu. einer der modulierten Spannungen ein Maß für das Amplitudenverhältnis der beiden Eingangsspannungen ist.

Daß bei allen beschriebenen Modulatoren eine gewisse Vormagnetisierung bzw. eine angelegte Gleichspannung notwendig ist, da die Änderung der Reaktanz zunächst nicht vom Vorzeichen der Wechselspannung abhängig ist, ist einzusehen. Bei steuerbaren Selbstinduktionen wird dies in bekannter Weise durch eigene Magnetisierungswicklungen, die vorteilhafterweise von der Wechselstromwicklung entkoppelt werden, oder durch Dauermagnete erreicht, die zur Einstellung des Arbeitspunktes verstellbar angeordnet werden.

Um die bei größerer Aussteuerung auftretende Nichtlinearität der Modulation zu kompensieren, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen^ in Reihe und/ oder parallel mit den Magnetisierungswicklungen spannungsabhängige Widerstände, z. B. Varistoren oder Gleichrichter, zu schalten.

Claims

Patentansprüche:

1. Modulator mit in Brückenschaltung angeordneten steuerbaren Reaktanzen (Drosselspulen oder Kondensatoren), dessen DurcMaßdämpfung für ein breites Frequenzband extrem klein gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die am Eingang der Brücke liegenden steuerbaren Reaktanzen durch eine Reaktanz der entgegengesetzten Art zu einem Parallelresonanzkreis und die am Ausgang liegenden steuerbaren Reaktanzen durch je eine Reaktanz der entgegengesetzten Art zu Serienresonanzkreisen ergänzt wird.

2. Modulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Reaktanzen derart erfolgt, daß die Blindwiderstände zweier in der Brücke gegenüberliegenden Reaktanzen vergrößert, während gleichzeitig die der anderen sich gegenüberliegenden verkleinert sind, und umgekehrt.

3. Modulator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Sekundärseite eines Transformators mit Mittelanzapfung zwei steuerbare Drosselspulen liegen und daß parallel zum Ein- oder Ausgang oder parallel zur Sekundärseite des Übertragers ein Kondensator und in Serie zum Aus- oder Eingang oder zwischen Übertrager und Drossel ein oder zwei Kondensatoren geschaltet sind.

4. Modulator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei steuerbare Kondensatoren an der Sekundärseite eines Transformators mit Mittelanzapfung liegen, und daß parallel zum Ein- oder Ausgang des Übertragers eine Drosselspule und in Serie zum Aus- oder Eingang oder zwischen Übertrager und Drossel ein oder zwei Drosselspulen geschaltet sind.

5. Modulator nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Selbstinduktion des Übertragers so gewählt ist, daß sich die Parallelschaltung einer besonderen Drossel erübrigt.

6. Modulator nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Modulatoren mit den Ausgangsklemmen miteinander verbunden sind^ wobei die modulierenden Spannungen untereinander phasenverschoben sind.

7. Modulator nach Anspruch 1, 2, 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitspunkteinstellung durch Vormagnetisierung durch vorzugsweise entkoppelte Magnetisierungswicklungen oder verstellbare Dauermagnete erfolgt.

8. Modulator nach Anspruch 1, 2, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitspunkteinstellung durch entkoppelt zugeführte Gleichspannungen erfolgt.

9. Modulator nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die bei größerer Aussteuerung auftretende Nichtlinearität der Modulation durch in Reihe und/oder parallel zu den Magnetisierungswicklungen spannungsabhängige Widerstände,

z. B. Varistoren siert ist.

oder Gleichrichter, kompen-

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 555 959.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen