DE1206496B - Schaltungsanordnung zur Frequenzumsetzung von Wechselstromsignalen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

H(WC

Deutsche KL: 21 a4-14/01

Nummer: 1206 496

Aktenzeichen: A 39120IX d/21 a4

Anmeldetag: 29. Dezember 1961

Auslegetag: 9. Dezember 1965

Die Erfindung bezieht sich auf Modulations- und Demodulations-Schaltungsanordnungen zur Frequenzumsetzung von Wechselstromsignalen und insbesondere auf solche Anordnungen, bei welchen das sogenannte Phasenverschiebungsverfahren bei Einseitenbanderzeugung und -empfang zur Anwendung gebracht wird.

Was die Modulations- und Demodulations-Schaltungsanordnungen im allgemeinen angeht, so ist ein in der Frequenz umzusetzendes Wechselstromsignal gewöhnlich ein Signal mit relativ großer Bandbreite, das aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Frequenzkomponenten (z. B. Frequenzkomponenten der Sprache) besteht und als die Summe solcher Komponenten dargestellt werden kann, wobei jede dieser Komponenten ihre individuelle bzw. eigene Amplitude, Frequenz und ihren eigenen Phasenwinkel hat. Es ist daher, genau genommen, nicht korrekt, wenn von Amplitude, Frequenz oder Phase des Signals als Ganzem die Rede ist. Jedoch sind bei den Schaltungsanordnungen, welche die vorliegende Erfindung betrifft, die Phasen- und Amplitudenbeziehungen dieser individuellen Frequenzkomponenten wichtig, so daß bei Anwendung einer ganz genauen Terminologie es notwendig sein würde, jedesmal von der Phase und Amplitude jeder Frequenzkomponente individuell zu sprechen. Demzufolge wird zur Vereinfachung der Beschreibung auf die Phase, Frequenz und Amplitude des Wechselstromsignals unter gewissen Umständen so Bezug genommen, als wenn das Signal nur eine einzige Frequenzkomponente enthielte. Es versteht sich jedoch von selbst, daß das tatsächliche Signal jede beliebige Anzahl solcher individueller Frequenzkomponenten innerhalb eines spezifizierten Bandes enthalten kann. Diese Vereinfachung ist insofern gerechtfertigt, als bei einem Modulationsoder einem Demodulationsvorgang, in welchen ein Wechselstromsignal und eine Trägerschwingung verwickelt sind, jede Frequenzkomponente des Wechselstromsignals in Wirklichkeit die Trägerschwingung individuell moduliert oder durch diese demoduliert wird. In gleicher Weise wird eine Trägerschwingung im nachfolgenden dafür angesehen, daß sie eine einzelne Trägerschwingung ist. Es versteht sich jedoch von selbst, daß in der Praxis die Trägerschwingung ebensogut andere Frequenzkomponenten enthalten kann, beispielsweise harmonische Komponenten der fundamentalen Trägerfrequenz, und der Ausdruck »Trägerschwingung« soll daher dementsprechend gedeutet werden.

Dem Grundsatz nach hat die Erzeugung eines Einseitenbandsignals durch das Phasenverschiebungs-Schaltungsanordnung zur Frequenzumsetzung
von Wechselstromsignalen

Anmelder:

Associated Electrical Industries Limited, London

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,

Siegen, Eisernerstr. 227

Als Erfinder benannt:

WoIj a Saraga,

Orpington, Kent (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 29. Dezember 1960 (44 605)

verfahren bisher zwei getrennte und gleichzeitige Modulations- oder Demodulationsvorgänge mit nachfolgender additiver oder subtraktiver Überlagerung der Modulationsprodukte umfaßt, um ein resultierendes Signal zu erzeugen, welches deren Summe oder Differenz, je nach Erfordernis, entspricht. Schaltungen, die eine solche additive oder subtraktive Überlagerung bewirken, sind bekannt, wobei diese beispielsweise Reihen- oder Parallelanordnungen sind, und zwar je nachdem, ob die Modulationsprodukte auf einer Strom- oder Spannungsbasis zu kombinieren sind, oder diese sind möglicherweise Gabelübertrager oder summierende Verstärker, wie sie in Analogrechenmaschinen verwendet werden. Betrachtet man beispielsweise das Phasenverschiebungsverfahren der Einseitenbanderzeugung, wie es bei einer zur Zeit bekannten Art von Phasenmodulationseinrichtungen zur Anwendung kommt, die bei Trägerfrequenz-Fernmeldeanlagen verwendet werden kann, so wird bei dieser Modulationseinrichtung ein Wechselstromsignal, das in der Frequenz umgesetzt werden soll, in zwei unterschiedlichen Phasen nach entsprechend angepaßten Modulatoren übermittelt und moduliert in diesen eine Trägerschwingung, die ebenfalls nach den beiden Modulatoren in unterschiedlichen entsprechenden Phasen übermittelt wird. Das Modulätionsprodukt jedes Modulators enthält sowohl obere als auch untere Seitenbandsignale mit Frequenzkomponenten, die bezüglich der Frequenz der Trägerschwingung symmetrischen Abstand voneinander

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haben, und im Idealfall haben die oberen und unteren gleicher Weise sowohl von den erwünschten als auch Seitenbandsignale, die vom einen Modulator erzeugt unerwünschten Frequenzkomponenten des empfanwerden, Komponenten, die zu denjenigen, die vom genen Wechselstromsignals herrühren. Die Hochanderen Modulator erzeugt werden, identische Fre- frequenzkomponenten in den beiden Modulatorquenzen haben. Jedoch werden die Amplituden und S Ausgangssignalen können, falls erwünscht oder erdie Phasendifferenz der beiden phasenverschobenen forderlich, mittels relativ einfacher Filter unterdrückt Wechselstromsignale einerseits sowie die Amplituden werden, und die übrigbleibenden Niederfrequenz- und die Phasendifferenz der beiden phasenverschobenen komponenten in den beiden Modulator-Ausgangs-Trägerschwingungen andererseits in entsprechende Signalen werden phasenverschoben, und zwar entBeziehung zueinander gebracht, so daß die entsprechen- ίο weder vor oder nach jeder derartigen Filterung, so den Seitenbandsignale in den beiden Modulations- daß ihre Frequenzkomponenten, die in der Frequenz produkten eine solche relative Phase mit Bezug auf- und Stärke im wesentlichen identisch sind, eine solche einander haben, daß die additive oder subtraktive relative Phase zueinander haben, daß eine additive Überlagerung der beiden Modulationsprodukte in oder subtraktive Kombination der beiden Signale einer hierfür geeigneten Schaltung die Aufhebung des 15 in einer Kombinierungsschaltung auf eine Beseitigung einen Seitenbandsignals und die Verstärkung des der unerwünschten übertragenen Frequenzkompoanderen zur Folge hat. Die Faktoren, die diese nenten hinausläuft, wobei die erwünschten überzugehörige Beziehung zwischen den Amplituden- und tragenen Frequenzkomponenten für die nachfolgende Phasendifferenzen der Wechselstromsignale und der Verwendung aufrechterhalten werden.
Trägerschwingungen bestimmen, sind bekannt. In 20 Aus dem Vorangegangenen geht hervor, daß bei der Praxis ist es gewöhnlich wünschenswert, wenn die diesen bekannten Modulations- und Demodulationsbeiden Wechselstromsignale — und in gleicher Weise einrichtungen, bei denen das Phasenverschiebungsverdie beiden Trägerschwingungen — eine 90 "-Phasen- fahren Anwendung findet, der Wirkungsgrad der differenz haben, jedoch kann, vorbehaltlich gewisser Unterdrückung des unerwünschten Seitenbandsignals Ausnahmen, eine Abweichung von dieser Phasen- 25 oder, je nachdem, des unerwünschten empfangenen beziehung zwischen den beiden Wechselstromsignalen Signals abhängig ist von der Genauigkeit der Ampliin entsprechender Weise dadurch ausgeglichen werden, tuden- und Phasenbeziehungen der Frequenzkompodaß die Amplitude der beiden Trägerschwingungen nenten in den Modulationsprodukten der beiden und die Phasendifferenz zwischen diesen abgeändert Modulatoren. Präzisionsaufbau und -einstellung und wird, oder umgekehrt. Ein Beispiel dafür wird im 3° ebenfalls langfristige Stabilität sind daher für die Verlauf der weiteren Beschreibung gegeben. beiden abgestimmten Modulatoren genauso wie für Eine entsprechende Demodulationseinrichtung, bei die beiden Phasenverschiebungsnetzwerke erforderweicher das Phasenverschiebungsverfahren Anwendung lieh.

findet, ist in gewisser Hinsicht ähnlich so und weist Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die

ebenfalls zwei angepaßte Modulatoren auf, welchen 35 Frequenzumsetzung eines Wechselstromsignals in

eine Trägerschwingung in zwei unterschiedlichen ent- einer solchen Weise zu bewirken, daß im Idealfall

sprechenden Phasen übermittelt wird. Wenn beispiels- kein unerwünschtes Seitenband erzeugt wird und daß,

weise angenommen wird, daß die Demodulationsein- soweit es nach Modulations- oder Demodulations-

richtung in Verbindung mit der oben umrissenen einrichtungen übermittelt wird, bei welchen das

Modulationseinrichtung über einen geeigneten Über- 40 Phasenverschiebungsverfahren Anwendung findet, die

tragungsweg, der die beiden Einrichtungen unter- Verwendung zweier abgestimmter Modulatoren in

einander verbindet, arbeitet, dann würde eine diesen Einrichtungen umgangen wird.

Trägerschwingung von der gleichen Frequenz Die Erfindung macht sich den Halleffekt zunutze,

bei jeder Einrichtung verwendet, und ein emp- d. h. den Effekt, durch welchen, wenn ein Leiter-

fangenes Wechselstromsignal würde Frequenzkom- 45 element Strom führt und einem Magnetfeld quer zur

ponenten enthalten, die die eine Seitenbandlage Richtung des Stromes ausgesetzt ist, eine Spannung

(obere oder untere) einnehmen, nämlich Frequenz- erzeugt wird, und zwar zwischen Punkten am Element,

komponenten, die denjenigen im oberen oder die entlang einer Linie liegen, welche sowohl zum

unteren Seitenband entsprechen, welches durch Strom als auch zum Feld quer verläuft, wobei die

die Modulationseinrichtung erzeugt wird. Jedoch 50 Stärke der Spannung im wesentlichen proportional

kann das empfangene Wechselstromsignal auch uner- dem Produkt der Komponenten des Feldes und

wünschte Frequenzkomponenten enthalten, welche Stromes im rechten Winkel zueinander und zu dieser

im anderen Seitenband liegen, z. B. Frequenzkompo- Linie ist. Ein Element, welches den Halleffekt hervor-

nenten, die durch eine andere Modulationseinrichtung bringt, wird im nachfolgenden als »Halleffektelement«

erzeugt werden, die ebenfalls mit dem Übertragungs- 55 bezeichnet.

weg verbunden ist, jedoch mit einer Trägerschwingung Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur von höherer oder niedrigerer Frequenz arbeitet, wie Frequenzumsetzung von Wechselstromsignalen unter es gerade der Fall sein mag, und daher muß die Unter- Ausnutzung des Halleffektes ist gekennzeichnet durch drückung dieser unerwünschten Frequenzkompo- eine Elektromagnetanordnung zur Erzeugung eines nenten durch die Demodulationseinrichtung bewirkt 60 magnetischen Drehfeldes in einem Halleffektelement werden. Zu diesem Zweck wird das Wechselstromsignal in Abhängigkeit von einem ersten Wechselstromsignal, gleichzeitig den beiden Modulatoren übermittelt, das mit mindestens zwei verschiedenen Phasen zu- und jeder Modulator erzeugt, als Folge davon, ein geführt wird, durch mindestens zwei Paare von komplexes Ausgangssignal, welches Hochfrequenz- Elektroden an diesem Element, die so angeordnet komponenten, die sowohl von den erwünschten als 65 sind, daß mit deren Hilfe bei Verwendung als Moduauch unerwünschten Frequenzkomponenten des emp- lator in Abhängigkeit von einem zweiten Wechselfangenen Wechselstromsignals herrühren, zusammen Stromsignal, das mit mindestens zwei verschiedenen mit Niederfrequenzkomponenten enthält, die in Phasen diesen Elektrodenpaaren zugeführt wird, ein

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elektrisches Drehfeld erzeugt wird, das in der gleichen diesem Falle ebenfalls die Verwendung der beiden Ebene wie das magnetische Drehfeld liegt, daß mit getrennten Modulatoren vermieden wird.
Hilfe dieser Elektroden bei Verwendung als Demodu- Die Erfindung wird an Hand der sie beispielsweise lator die Ausgangsspannung aus dem elektrischen wiedergebenden Zeichnungen ausführlicher beschrie-Drehfeld ausgekoppelt wird, ferner gekennzeichnet 5 ben, und zwar zeigt bzw. zeigen
durch ein weiteres Elektrodenpaar an dem Element, F i g. 1 ein Blockschaltbild einer zur Zeit bekannten welches entlang einer Linie quer zu der Ebene dieser Modulationseinrichtung bei Verwendung des Phasen-Drehfelder liegt, von dem bei Verwendung als Modu- Verschiebungsverfahrens,

lator die Ausgangsspanung abgenommen wird und F i g. 2 ein Blockschaltbild einer zur Zeit bekannten dem bei Verwendung als Demodulator das zweite io Demodulationseinrichtung bei Verwendung des Phasen-Eingangssignal zugeführt wird. Verschiebungsverfahrens,

Bei Verwendung der Anordnung als Modulator F i g. 3 ein Blockschaltbild einer erfindungsge-

wird an den beiden Ausgangselektroden entlang einer mäßen Modulationseinrichtung,

Linie quer zur Ebene der Drehfelder eine Ausgangs- F i g. 4 ein Blockschaltbild einer erfindungsge-

spannung erhalten, welche dem Vektorprodukt der 15 mäßen Demodulationseinrichtung, während

Vektoren des magentischen und des elektrischen F i g. 5 und 6 in schaubildlicher Darstellung

Drehfeldes im wesentlichen proportional ist und jeweils Ausführungsformen von Halleffektgeräten

Frequenzkomponenten enthält, die oberen oder wiedergeben, die für die Zwecke der vorliegenden

unteren Seitenbandfrequenzen des Modulationspro- Erfindung geeignet sind.

duktes der ersten und zweiten Wechselstromsignale 20 Die in F i g. 1 dargestellte Modulationseinrichtung

entsprechen. weist drei Phasenverschiebungsnetzwerke PSl, PS2

Wenn also in einer derartigen Modulationsschal- und PC, zwei Modulatoren Ml und Ml sowie eine tungsanordnung eine Trägerfrequenzspannung ent- Schaltung SPM zur additiven Überlagerung auf. Ein weder das erste oder das zweite Wechselstromsignal Wechselstromsignal S, welches Frequenzkomponenten darstellt, während das umzusetzende Wechselstrom- 25 f_x ... /„ enthält, wird gleichzeitig beiden Phasensignal das andere Signal bildet, ist offensichtlich, daß Verschiebungsnetzwerken PSl und PSl übermittelt, eine Einseitenbanderzeugung, wie im Falle der vor- die jeweils entsprechende phasenverschobene Ausstehend behandelten bekannten Modulationsschal- gangssignale Sl und Sl erzeugen. Unter der Antungsanordnung, erreicht wird, jedoch mit den Vor- nähme, daß die Netzwerke PSl und PSl so ausgelegt teilen, daß unter Idealbedingungen das unerwünschte 30 sind, daß alle Frequenzkomponenten der Signale Sl Seitenband nicht erzeugt wird und daß weder die und Sl in der Phase annähernd um 90° verschoben beiden abgestimmten Modulatoren noch die Kombi- sind, dann ist, wenn das Signal S in der üblichen nationsschaltung hierfür erforderlich sind. Weise durch

Bei der Verwendung der Anordnung als Demodu- _k^_n

lator wird wie bei der Verwendung als Modulator 35 s — 'V an cos (cos t + ßn)

mit Hilfe zweier Phasen eines ersten Wechselstrom- ^

signals ein elektromagnetisches Drehfeld im Hall- .

effektelement erzeugt, jedoch das zweite, durch das dargestellt wird,

erste Signal in der Frequenz umzusetzende Wechsel- _k=n

Stromsignal dem Elektrodenpaar an dem Element 4° Sl = "V α% cos (ω* t + ßh + Yk)

zugeführt, welches entlang der Linie quer zu dem *=i

magnetischen Drehfeld liegt. Dabei werden von dem .

Halleffektelement an den beiden Ausgangselektroden- _k=n , χ

paaren, welche in der Ebene des magnetischen Dreh- Sl= ]jv «it cosίω^ί + ßic + y* — — |

feldes liegen, Ausgangsspannungssignale erhalten, die 45 *⁼¹ \ 2 /

in zwei verschiedenen Phasen abgenommen werden _k__n

können. Diese sind im wesentlichen proportional _ "^ _{aje s}j_n (_{m]c t} _j_ ß_k _{_ -,λ ^

dem Vektorprodukt des Drehmagnetfeldvektors und jS
dem Vektor des elektrischen Feldes, welches durch

das zweite Wechselstromsignal erzeugt wird. Die 50 ,. , ι π\ ,. _nu ... . ,

Anordnung weist außerdem eine Vorrichtung zum ^wobei ^^und [Y* ~ j) die Phasenveranderungen sind,

Kombinieren der beiden Ausgangsspannungskompo- denen das Signal S jeweils durch die Netzwerke PSl

nenten verschiedener Phase zur Erzeugung eines bzw. PSl unterworfen wird,

resultierenden umgesetzten Signals auf. Das Signal 51 wird dem Modulator Ml zusammen

Wenn in einer derartigen Demodulatoranordnung 55 mit einer Trägerschwingung Cl der Frequenz /₀ entweder das erste oder das zweite Wechselstromsignal übermittelt, und das Signal Sl wird dem anderen von einer Trägerfrequenzschwingung gebildet wird, Modulator Ml zusammen mit einer Trägerschwinwährend das andere Signal aus einem zusammen- gung Cl, wie sie durch das Phasenverschiebungsnetzgesetzten Wechselstromsignal besteht, welches obere werk PC erzeugt wird, übermittelt, wobei
oder untere, durch Modulation einer ähnlichen Träger- 60

frequenzschwingung mit einem dritten Wechselstrom- C = C1 — C₀ sinco₀ 1 und Cl = C₀ cosω₀1
signal erhaltene Seitenbandfrequenzen enthält, dann

enthalten die Wechselausgangsspannungssignale alle ist, d. h., die Trägerschwingung Cl hat die gleiche

die Frequenzkomponenten des dritten Wechselstrom- Frequenz und Amplitude wie die Trägerschwingung

signals. Demzufolge wird durch diese Demodulations- 65 Cl, ist zu dieser jedoch um 90° verschoben,

schaltungsanordnung ein Einseitenbandempfang wie Wenn angenommen wird, daß die Modulatoren Ml

im Falle der vorstehend behandelten Demodulator- und Ml einfache Multiplikatoren sind, dann ist der

anordnung erreicht, aber mit dem Vorteil, daß in Ausgang von jedem dem Produkt aus dem über-

mittelten Signal (Sl oder Sl) und der Trägerschwin- Somit ist unter Vernachlässigung von Proportionali-

gung (Cl oder C2) proportional. (In der Praxis werden tätskonstanten das Ausgangssignal (7Ί) vom Modulaweitere Produkte höherer Ordnung erzeugt.) tor Ml her:

Tl = SlCl = C₀2-β*{«»η [(»o + «>*) t + ß_k + y_k] + sin [(a>₀ - co_k) t-ß_k-y_k]},
fc=i 2

und das Ausgangssignal (Tl) vom Modulator M2 her ist:

Tl = 5"2 C2 = C₀ J - a_k {sin [(ω₀ + β»*) t + ß_k + y_k] - sin [(ω₀ -m_k)t-ß_k- y_k]}.

k—l 2

Aus diesen beiden Gleichungen geht hervor, daß (/₀—Zi) · · · (f^—fn), so daß ein resultierendes Einbeide Ausgangssignale Tl und Tl beide Seitenbänder 15 seitenband-Ausgangssignal dadurch erzielt werden enthalten. Jedoch erscheinen die oberen Seitenbänder kann, daß die Ausgangssignale Tl und Γ2 in der Schalin Tl und Tl in Phase, während die unteren Seiten- rung SPM additiv oder subtraktiv überlagert werden, bänder in Gegenphase in Erscheinung treten. Daher Wenn das Signal Sl nach dem Modulator Ml

enthält die Summe der Ausgangssignale Tl und Tl anstatt nach dem Modulator Ml übermittelt wird, nur das obere Seitenband mit Frequenzkomponenten 20 das Signal 52 nach dem Modulator Ml anstatt nach (/0 + /1) · · · (/0 + fn), und die Differenz enthält dem Modulator M2 übermittelt wird, dann wird der nur das untere Seitenband mit Frequenzkomponenten Ausgang (Tl) vom Modulator Ml her:

Tl =52C1 = C₀2-öfc{-cos[(ß)₀ + co_k)t + ß_k + y_k] + cos [(ω_β - to_k) t - ß_k - y_k]}

k=l 2

und der Ausgang (Jl) vom Modulator M2 her wird:

Tl= SlCl = C₀ J)-β* {cos [(Co₀ + οι*) t + ßk + yk] + cos [(ω₀ - ω*) t - ß_k - yk]},

n=l 2

Somit enthalten, wie vorher, die Ausgangssignale Tl Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Frequenz-

und Tl beide Seitenbänder, jedoch enthält in diesem komponenten Zi ... f_n und die Frequenzkompnenten

Falle ihre Summe nur das untere Seitenband, und ihre 35 /1' ... fn ganz ohne Beziehung zueinander sind,

Differenz enthält nur das obere Seitenband. obwohl sie das gleiche Frequenzband belegen; somit

Die in F i g. 2 dargestellte Demodulationsanord- steht der Ausdruck cok in der Gleichung für Wu in

nung weist in ähnlicher Weise zwei Modulatoren AiI keiner Weise in Bezihung zum Ausdruck co_k in der

und Ml, drei Phasenverschiebungsnetzwerke PSl, Gleichung für Wl-

PSl und PC, eine Schaltung SPM zur additiven Über- 40 Wenn auch die Modulatoren Ml und M2 notlagerung und zusätzlich zwei Filter Fl und F2 auf. wendigerweise nichtlineare Elemente sind, ist es doch In diesem Falle wird angenommen, daß ein Eingangs- bekannt, daß solche Modulatoren auch als quasisignal, welches aus zwei unabhängigen Signalen Wu lineare Vorrichtungen behandelt werden können, und und Wi besteht, am Eingang der Einrichtung anwesend zwar in dem Sinne, daß die unabhängigen Signale Wu ist, wobei diese Signale Wu und Wl jeweils Frequenz- 45 und Wl, die das Eingangssignal bilden, separat komponenten betrachtet werden können, und daß das von der

if , /λ ,f , f\ „„j ,χ χi\ rf f i\ Demodulationseinrichtung erzeugte Ausgangssignal C/o t/J... (/0 + fn) und (/„-Λ ) ... CZ₀-Z,) _{die Summe der Ausgan}|_{ssignale ist)} die durch die

enthalten und wie folgt darzustellen sind: Signale Wu und Wl erzeugt werden.

_k=n 50 Wenn man zunächst das Signal Wu betrachtet, so

Wu = V a_£ cos [(CO₀ + c»k) t + «*] wird dieses Signal gleichzeitig den beiden Modulatoren

ί~Ξι Ml und M2 übermittelt, welchen auch entsprechende

und Trägerschwingungen Cl und C2 übermittelt werden.

>o r/- λ -t Wie bei der Modulationseinrichtung der F i g. 1

^w*· = 2/α* cos [(ω_β-ω* )i + «*], _{55 ist} Cl = C₀SmW₀? und C2 = C₀ cos t»_of, so daß,

~~ unter der Annahme wiederum, daß die Modulatoren

_{t r} Ml und M2 als reine Multiplikatoren wirksam sind, .. fn) und cok'= 2 Jt(Zi' · · · fn) ihre entsprechenden Ausgangssignale Nl und N2

ist. folgendermaßen dargestellt werden können:

Α— η -1 k-=n

Nl = Wu Cl = C₀ 2 ßfccos [(ω₀ -τ co_k) t + <x_k] sinco₀ ;= - C₀ ^ as {sin [(2 O)₀ + co_k) t + <x_k] — sin(w_fc t + «*)}

fc=l 2 k—l

N2 = WuC2 = C₀^ a_kcos[(co₀ + co_k)t + «_Ä]cosß)₀i= - C₀^^{cos[(2<w₀ + co_k)t + x_k] + cos(co_kt+tx_k)}.

k=l 2 fc=l

Die Ausdrücke in den Signalen JVl und JV2 mit (2 w_o+ß)jt) stellen Hochfrequenzkomponenten dar, die in den Filtern Fl und Fl unterdrückt werden, so daß, ungeachtet einer weiteren Phasen- und Amplitudenveränderung, die für JVl und Nl die gleiche ist, das Filter 1 ein Ausgangssignal

Λ k=n

NV- C₀ ^ ah sin (ω& t + Xk)

2 fc=i

erzeugt und das Filter Fl ein Ausgangssignal

NT =

— C₀

at cos (co*; t +

erzeugt.

Das Signal Nl' wird dem Phasenverschiebungsnetzwerk PSl übermittelt, welches eine Phasenverschiebung y* erzeugt. Das Signal NT wird dem Phasenverschiebungsnetzwerk PSl übermittelt, welches eine Phasenverschiebung y* —^- π erzeugt. So-

mit erzeugen die Netzwerke PSl folgende Signale Nl" und Nl":

2 und

PSl jeweils

= --C₀ § β* sin (a>*f
2 *=i

= — C₀
2

α*cos ω*ί + α* + \

= — C₀ "Σ ak sin (co_k t + Xk + Yk), 2 *Ti

und somit ist Nl" = -JV2".

Es soll nun das Signal Wl betrachtet werden. Formal besteht der einzige Unterschied zwischen Wu und Wl darin, daß der Wert (a>₀+cok) bei Wv den Wert(o)₀—cok) bei Wlannimmt. So bleiben die obigen Gleichungen für JVl und JV2 im allgemeinen die gleichen für Wl, wenn cok durch — cok ersetzt wird, und die Gleichungen für die Signale JVl' und JV2' können wie folgt geschrieben werden:

JVl' = + - C₀ V a_k sin (©*' t - ock) 2 t—\

JV2' = -C„|flicos(Wk' t - «*).

Daher werden die Signale JVl" und JV2" an den Ausgängen der Netzwerke PSl und PSl mit entsprechenden Phasenverschiebungen yj; und yj; — -^π:

JVl" =

JV2" =

+ - C₀

- C₀

a_k sin (ω*' r - ** + y*),

a_k cos f(ω*' / \

+ Yk - ~ 2

Somit ist für

k=n

^ aksm(coic' t —

JVl" = +JV2"

Die ersteren Gleichungen für die Signale JVl" und JV2" zeigen, daß die Differenz jener Signale nur Komponenten infolge Wu enthält, während die letzteren Gleichungen zeigen, daß ihre Summe nur Komponenten infolge Wl enthält. Folglich können aus dem Eingangssignal Wu+ Wl entweder die Frequenzkomponenten /i ... fn, die ihren Ursprung in Wu haben, oder die Frequenzkomponenten/!' ... f_n', die ihren Ursprung in Wl haben, dadurch erzielt werden, daß die Signale JVl" und JV2" in der Kombinierungsschaltung SPM subtraktiv oder additiv überlagert werden.

Bei Anwendung der Erfindung entspricht die in F i g. 3 dargestellte Modulationseinrichtung derjenigen der Fig. 1, mit der Ausnahme jedoch, daß, in Übereinstimmung mit der Erfindung, die beiden Modulatoren Ml und Ml und die Kombinierungsschaltung SPM durch ein einziges Modulationsgerät D ersetzt werden. Dieses Gerät D hat vier Eingänge, welche den vier Eingängen entsprechen, welchen die Signale Sl und Sl und die Trägerschwingungen Cl und C2 gemäß F i g. 1 übermittelt werden, und einen einzigen Ausgang, der dem Ausgang entspricht, aus dem das Einseitenband der Kombinierungsschaltung SPM entnommen wird. In ähnlicher Weise entspricht die in F i g. 4 dargestellte Demodulationseinrichtung derjenigen der F i g. 2, mit der Ausnahme jedoch, daß in diesem Falle nur die beiden Modulatoren Ml und Ml durch ein einziges Modulationsgerät D ersetzt werden, welches drei Eingänge hat, die den Modulatoreingängen entsprechen, und zwei Ausgänge hat, die deren Ausgängen entsprechen. Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Filter Fl und Fl in den F i g. 2 und 4 auf der anderen Seite der Phasenverschiebungsnetzwerke PSl und PSl gelegen sein könnten oder möglicherweise bei Einrichtungen, bei denen die Hochfrequenzkomponenten unwirksam sind, überhaupt nicht benötigt werden.

Das Modulationsgerät D, das gemäß den F i g. 3 und 4 verwendet wird, kann die in F i g. 5 dargestellte Ausführungsform haben. In dieser Figur ist ein Halleffektelement, welches ein quadratisches Prisma 1 aus Halbleitermaterial ist, so angeordnet, daß sein quadratischer Querschnitt in einer Ebene x-y liegt. Das Prisma 1 ist in der x-Richtung einem Magnetfeld, das durch Spulen Cx erzeugt wird, und in der j-Richtung einem Magnetfeld, das durch Spulen Cy erzeugt wird, ausgesetzt. Wenn somit der das Feld erzeugende Strom in den Spulen Cx die Trägerschwingung Cl ist, nämlich gleich C₀ sin co₀t, und der das Feld erzeugende Strom in den Spulen Cy die Trägerschwingung C2 ist, nämlich gleich C₀ cos co₀t, dann wird in der Ebene x-y ein rotierender Magnetfeldvektor

von der Stärke c₀ in einem Winkel von γπ — ω_οί zur

x-Richtung erzeugt.
Wie bei (a) in F i g. 5 dargestellt, werden in dem Falle, wo die Anordnung als Modulator verwendet wird, die Signale 51 und 52 dem Prisma 1 in der Ebene x-y in senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen übermittelt, und zwar zweckmäßigerweise über die Diagonalen dl bzw. dl des quadratischen Querschnitts. Da dl und dl senkrecht zueinander stehen und da alle Frequenzkomponenten der Signale 51 und 52 eine Phasendifferenz von 90° haben, wird für jede Frequenzkomponente ein rotierender elektrischer Feldvektor erzeugt, und zwar von einer Stärke ak und in einem Winkel von a>kt+ßic+Yk zur Richtung der Diogonalen dl. Infolge des Halleffektes des Prismas 1 wird eine Ausgangsspannung in einer Richtung senkrecht sowohl zum elektrischen Feld

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als auch zum Magnetfeld erzeugt. Der Ausgangs- Winkelgeschwindigkeit +_cok rotiert, erzeugt ein Aus-Spannungsvektor verläuft in der r-Richtung, und gangssignal, das dem Modulationsprodukt der Trägerseine Größe ist proportional den Größen der elek- schwingung C und entweder dem Signal Wv oder Wl irischen und magnetischen Feldvektoren (d. h. c₀ und entspricht. Die beiden Vorzeichen zeigen an, daß die ük) und ebenfalls dem Sinus des Winkels zwischen 5 Hall-Spannungsvektoren infolge Wu in entgegendiesen beiden Vektoren, wobei dieser Winkel, ab- gesetzter Richtung zu den Hall-Spannungsvektoren gesehen von den willkürlichen und konstanten Phasen- infolge von Wl rotieren.

werten, sin(co₀ ±ω*)ί beträgt. Das positive Vorzeichen Als Folge davon werden Hall-Spannungssignale Nl

der Formel trifft zu, wenn die Strom- und Magnetfeld- und Nl, die den Signalen Nl und Nl in der Einrichtung

vektoren in entgegengesetzten Richtungen rotieren, 10 der F i g. 2 entsprechen, durch das Modulationsgerät D

und das negative Vorzeichen trifft zu, wenn sie in der erzeugt. Diese Signale Nl und Nl können von den

gleichen Richtung rotieren. Diese Ausgangsspannung rotierenden Spannungsvektoren an Elektroden des

entspricht daher dem Einseitenbandausgang, der von Halbleiterprismas 1 erhalten werden, die in der

der Modulationsanordnung der F i g. 1 erzeugt wird. Ebene x-y liegen, und zwar zweckmäßigerweise an

Die Drehrichtung des Magnetfeldvektors kann da- 15 sich gegenüberliegenden Enden der beiden Diagonalen

durch umgekehrt werden, daß die Trägerschwingung dl und dl des quadratischen Querschnitts des Prismas.

Cl durch —Cl oder die Trägerschwingung C2 durch In diesem Falle haben alle Frequenzkomponenten

—C2 ersetzt wird. In gleicher Weise kann die Dreh- eine Phasendifferenz von ±90°, wobei das eine

richtung des elektrischen Feldvektors dadurch um- Vorzeichen für die Komponenten des Signals Wu

gekehrt werden, daß das Signal Sl durch —SI oder 20 gilt und das andere Vorzeichen für die Komponenten

das Signal Sl durch —52 ersetzt wird. des Signals Wl, wie es durch die Gleichungen für diese

In dem Falle, wo die Anordnung D zur Demodula- Signale Nl und Nl gefordert wird. In der gleichen

tion verwendet wird, wird das Eingangssignal Wu+ Wl Weise wie für die Einrichtung der F i g. 2 werden die

als Eingangsstrom in der r-Richtung, wie bei (b) in Hochfrequenzkomponenten in Nl und Nl durch die

F i g. 5 dargestellt, übermittelt. Man betrachte eine 25 Filter Fl und Fl unterdrückt, wobei Signale NY und

einzelne Frequenzkomponente von Wu+ Wl, nämlich NT übrigbleiben, die den Phasenverschiebungs-

„ „r.c ( ■ \t netzwerken P51 und P52 zum Zwecke der Phasen-

UfCOSlCJ_n ;+; COkJl , . , ... , , r,. . .....

verschiebung übermittelt werden, um Signale VVl

(wobei der Einfachheit halber vorausgesetzt wird, und Nl" zu erzeugen, wobei Nl" = -Nl" im Falle daß co_k' t durch cokt für Wl dargestellt werden kann 30 der Frequenzkomponenten infolge PF{/und./VT'=iv"2" und daß χ — 0 ist), zusammen mit den beiden Träger- im Falle der Frequenzkomponenten infolge Wl ist. schwingungen Cl und C2, die, wie im vorigen Falle, Die subtraktive oder additive Überlagerung der einen rotierenden Magnetfeldvektor erzeugen, und zwar Signale Nl" und Nl" in der Kombinierungsschaltung

voneinerStärkec₀undeinerWinkelstellung \π,-ο)₀ι f™ ^t daher entweder die Frequenzkomponenten ^{0 b} 2 35 (Λ ..·/») in. Wu oder die Frequenzkomponenten

(in bezug auf die .v-Richtung) in der Ebene x-y. In (Z₁' ... Jf_n') in Wl, die wie zuvor erhalten werden, diesem Falle muß der Hall-Spannungsvektor, der senk- zur Folge.

recht zum Magnetfeldvektor und zum Eingangsstrom- Es soll darauf hingewiesen werden, daß nur das

vektor verlaufen muß, auch in der Ebene x-y liegen grandlegende Prinzip der Erfindung beschrieben und muß mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit 40 worden ist. Die Mittel zum Erzeugen des erforderlichen rotieren wie der Magnetfeldvektor, und zwar im rechten rotierenden Magnetfeldes und der erforderlichen Winkel dazu. rotierenden Stromvektoren im Halbleiterprisma sowie

An dieser Stelle der Erläuterung ist es zweckmäßig, die Elektrodenanordnungen zum Zuführen der Eineine mit dem Magnetfeldvektor rotierende Ebene x-y gangsströme in das Halbleiterprisma hinein und zur als eine neue Bezugsebene einzuführen. Mit Bezug 45 Erzielung der erforderlichen Ausgangsspannungen auf diese neue Bezugsebene sind sowohl der Magnet- werden in Übereinstimmung mit der herkömmlichen feldvektor als auch der Hall-Spannungsvektor in Praxis ausgeführt, um eine Betriebsweise unter bestihrer Lage fixiert. Während jedoch der Magnetfeld- möglichen Bedingungen zu erzielen, vektor eine festliegende Stärke c₀ hat, so ist der Hall- In F i g. 5 ist das Halbleiterprisma so dargestellt

Spannungsvektor nicht nur c₀, sondern auch dem 50 worden, daß es einen quadratischen Querschnitt hat. Eingangsstrom _cos • ^_ \ _t In der Praxis können jedoch auch Prismen mit anderen

Querschnitten, insbesondere mit eieem kreisförmigen

proportional: Dieser pulsierende, jedoch nicht rotieren- Querschnitt, verwendet werden, solange sie die notde Hall-Spannungsvektor kann als die Summe von zwei wendige Symmetrie besitzen, um die Erzeugung der Vektoren, beispielsweise Hl und Hl, dargestellt werden, 55 erforderlichen rotierenden Felder zu gestatten, die in entgegengesetzten Richtungen mit einer Winkel- In der vorangegangenen Beschreibung, welche so-

geschwindigkeit («„ +_ «*■) rotieren. Wendet man sich wohl die Modulations- als auch die Demodulationsnun von der rotierenden Bezugsebene der ursprünglich einrichtung betrifft, bei welcher die Erfindung anfestgelegten Bezugsebene x-y zu, so ist ersichtlich, daß gewendet wird, werden die elektrischen und magnemit Bezug axif diese ursprüngliche Ebene einer der 60 tischen Drehfelder so beschrieben, daß sie in der Vektoren Hl und Hl mit einer Winkelgeschwindigkeit bekannten herkömmlichen Weise durch Übermittlung fco — ου ' co = ~> o) -^- Of. zweier Felder erzeugt werden, beispielsweise F_x, und F_y,

⁰ ~ ° ° ~~~ und zwar in Richtung der ,v-Achse bzw. der v-Achse,

und der andere mit einer Winkelgeschwindigkeit wobei F_x = coscoi und F_u = sin«i ist. Das resultierende

65 Feld F hat eine Stärke von

— O)_n = — COl-

rotiert. Einer dieser Vektoren erzeugt daher ein Hoch- ~~ \'^-^r + ^2/ — 1 >

frequenzsignal, und der andere Vektor, der mit der und für den Winkel Φ, der durch das Feld mit der

x-Achse gebildet wird, ist

= —- = tgfoi,

so daß Φ = ωί ist. In diesem Falle ist daher ein rotierendes Feld mit der Stärke 1 und der Winkelrichtung ωί (d. h. mit konstanter Winkelgeschwindigkeit rotierend) erzeugt worden.

Jedoch ist es bekannt, daß solche rotierende Felder auch durch Wechselfelder in zwei Richtungen, die nicht senkrecht zueinander verlaufen, erzeugt v/erden können. In diesem Falle wird die Abweichung vom Winkel "| wie oben angenommen, dadurch ausgeglichen, daß die Amplituden und Phasen der beiden erzeugenden Felder geändert werden, was nunmehr dargelegt werden soll.

Es wird angenommen, daß das eine Feld, Fl, wie vorher in Richtung der jc-Achse und daß ein anderes Feld Fl, in einer Richtung übermittelt wird, die einen

1171

Winkel Φ_ο mit der x-Achse bildet, wobei Φ_ο dz -^- ist

(wobei η jede beliebige ganze Zahl, einschließlich 0, ist). Wenn

Fl = — · sin (ω t — Φ_ο)

i0

und

F2 = ^ sin ω t

i£

ist, dann ist das Gesamtfeld in Richtung der x-Achse

x — sin (co t — Φ_ο) τ- cos Φ_ο sin ω t

sin Φ_ϋ sin Φ_ο

1 r -*. ■ -^. π COS Φη

[cos Φ_ο sin co t — sin Φ_ο cosco t] -\ -sincoi = + coscoi,

ύηΦ₀ βϊΦ

und das Gesamtfeld in Richtung der j-Achse ist entsprechende Phasen der Trägerschwingung (C) sind und zwar gleich

F_v' =

sin Φ_η

sin tot — + sin ω t.

35

Daher ist F_x' = F_x und Fy — Fy, so daß die Anwendung von Fl und Fl in zwei Richtungen, die nicht senkrecht zueinander verlaufen, äquivalent der Anwendung von F_x und Fy in Richtung der .v-Achse bzw. der j-Achse ist.

Es ist daher ersichtlich, daß diese alternative Art des Erzeugens der elektrischen und magnetischen Drehfelder einen zusätzlichen Grad von Freizügigkeit bei der Planung bzw. beim Aufbau eines Halleffektelementes bietet, welches als Modulations- oder Demodulationsgerät D verwendet werden soll. Beispielsweise ist, wie bereits erwähnt, daran gedacht, daß an Stelle eines Halbleiterprismas mit einem quadratischen Querschnitt mit Erfolg auch ein solches mit einem kreisförmigen bzw. runden Querschnitt möglich ist, welches die Symmetrie bieten würde, die notwendig ist, um die Erzeugung der erforderlichen Drehfelder aus solchen Feldern zu gestatten, die nicht senkrecht zueinander verlaufen.

Darüber hinaus kann entweder das elektrische oder das magnetische Drehfeld, oder können beide Felder, mittels mehr als zwei entsprechend phasenverschobener Felder erzeugt werden. Beispielsweise ist in F i g. 6 ein Halleffektelement dargestellt, das von einem Zylinder 1' mit rundem Querschnitt gebildet wird, welches in Richtung der x'-Richtung einem durch die Spulen Cx' erzeugten Magnetfeld, in der /-Richtung einem von den Spulen Cy' erzeugten Magnetfeld und in der z'-Richtung einem durch die Spulen Cz' erzeugten Magnetfeld ausgesetzt ist. Wenn somit die das Feld erzeugenden Ströme in diesen drei Wicklungen, die um 120° voneinander angeordnet sind, C₀COS(Ct)₀? + 240°), C₀ cos ω₀ /

C₀ cos (co₀ 1 + 120°),

dann wird, wie bei der Zweiphasenanordnung der Fig. 5, im Zylinder 1' ein rotierender Magnetfeldvektor von der Stärke C₀ erzeugt. Das rotierende elektrische Feld kann in gleicher Weise durch mehr als zwei Phasen des Eingangssignals (S) erzeugt werden, z. B. dadurch, daß drei Phasen desselben mit Phasendifferenzen von 120° jeweils nach Paaren von Eelektroden el, el', el, el' und e3, e3', übermittelt werden, die um den Mantel des Zylinders 1' einen Abstand von je 120° haben. Drei oder mehr Phasen der Trägerschwingung und/oder des modulierenden Signals können natürlich auch dort verwendet werden, wo das Halleffektprisma einen quadratischen oder anderen Querschnitt an Stelle eines runden Querschnitts hat. Umgekehrt können zwei Phasen der Trägerschwingung und/oder des modulierenden Signals auch dort verwendet werden, wo das Halleffektprisma einen runden Querschnitt hat. Die Phasenverschiebungsnetzwerke zum Erzeugen der drei oder mehr Phasen eines unter Umständen erforderlichen Signals können jede beliebige bekannte Ausführungsform haben. Es versteht sich, daß die Anzahl von Phasen eines Signals, das verwendet wird, um das rotierende Magnetfeld zu erzeugen, nicht unbedingt gleich der Anzahl von Phasen eines anderen Signals sein muß, das verwendet wird, um, wenn erforderlich, das rotierende elektrische Feld zu erzeugen. Sowohl für die bekannten Modulations- und Demodulationseinrichtungen als auch für die erfindungsgemäßen Modulations- und Demodulations-

einrichtungen ist angegeben worden, daß die Träger- und Tl = SlCl ist. Aus der vorangegangenen

schwingung Cl mit einer Phasenverschiebung von Beschreibung geht hervor, daß in diesem Falle das

90° gegenüber der Trägerschwingung Cl durch ein untere Seitenband als (SlCl — SlCl) und das obere

einziges Phasenverschiebungsnetzwerk PC erzeugt wird, Seitenband als (SlCl +SlCl) dargestellt werden

im Gegensatz zu den beiden Phasenverschiebungs- 5 kann, wobei das eine oder andere dieser Seitenbänder

netzwerken PSl und PSl, die einerseits die gegen- erforderlich ist bzw. verlangt wird. Im Idealfall, in

einanderum90°phasenverschobenen Signale Sl und S2 welchem die Signale Sl, Sl und die Trägerschwin-

durch Phasenteilung bzw. -zerlegung des Breitband- gungen Cl und Cl jeweils gegeneinander um 90°

Wechselstromsignals S und andererseits die phasen- phasenverschoben sind, ist korrigierten Signale JVl" und JV2" aus den gewönne- io

nen, gegeneinander um 90° phasenverschobenen Sl = cos corf, Cl = sin co₀t,

Signalen JVl' und JV2' erzeugen. Dies wird in üblicher „, . , „«

,„ . j τ-« -j · ι. ι i. · 1.1- ο Z = sm (Mti Cl = cos co_nt,

Weise der Fall sein, da, wie bekannt, nur em relativ ° '

einfaches Phasenverschiebungsnetzwerk benötigt wird,

um eine 90 ^Phasendifferenz für eine einzelne Fre- 15 wenn der Einfachheit halber angenommen wird, daß quenz zu erzeugen, jedoch muß darauf hingewiesen das Signal S ein Einzelfrequenzsignal ist, und wenn

werden, daß auch zwei Phasenverschiebungsnetzwerke angenommen wird, daß seine Amplitude und die

verwendet werden könnten, um die 90° Phasen- Amplitude der Trägerschwingung C die Größe Eins verschiebung zwischen den Trägerschwingungen Cl aufweisen, und wenn ferner die Phasenwinkel ß_k und

und C2 zu erzeugen. Umgekehrt könnte ein einzelnes 20 y_k als Null angenommen werden. Daher ist

Phasenverschiebungsnetzwerk, und zwar ein solches,

wie es beispielsweise in der USA.-Patentschrift Sl Cl + S2 C2 = sin (ω₀ + ω*) t

2 726 368 oder in »A Quadrature Network for und

Generating Vestigial Sideband Signals«, Proc. I. E. E., Sl Cl — S2 C2 = sin (co₀ — ω_Λ) t.

Vol. 107 (Mai 1960), Teil B, auf den Seiten 253 bis 260 as

beschrieben ist, zum Erzeugen der 90° Phasen- Wenn nun lediglich Trägerschwingungen von der

verschiebung zwischen den Breitbandsignalen Sl und Form

S2 oder der phasenkorrigierten Signale JVl" und JV2", _ηΛ, ■ ,,,„j r"v r, ( , . μ

je nachdem, verwendet werden Wo zwei Phasen- ^C1 = ^{ßl Sm ω}°^{l und C1 = a}* ^{Cos (ω}°' + ^δ)

Verschiebungsnetzwerke, wie beispielsweise PSl und 30 zur Verfügung stehen, wobei PS2, vorgesehen sind, können diese beispielsweise

diejenige Ausführungsform haben, die in »The Design . _ ηπ

of Wideband Phase Splitting Networks«, Proc. I. R. E., ο — ± —-

Juli 1950, S. 754 bis 770 (W. Sara ga), oder in

»Realization of a Constant Phase Difference« 35

(S. D a r 1 i η g t ο η), Bell System Technical Journal, ist (wobei η jede beliebige ganze Zahl, einschließlich 29, 1950, beschrieben ist. Darüber hinaus ist es, ob- 0, ist), dann sind die obigen Seitenbandsignale auch wohl in der vorangehenden Beschreibung jeweils noch dadurch erhältlich, daß eine Phasenverschiebung von 90° zwischen den

Signalen Sl und S2 oder JVl'und JV2'und den Träger- 40 _Ul = a₂ = -

schwingungen Cl und C2 angenommen worden ist, cos (5

bekannt, daß bei Phasenmodulations- und -demo-

dulationseinrichtungen eine Abweichung von der ist und Sl und S2 durch Phasendifferenz von 90° zwischen den beiden Trägerschwingungen durch eine entsprechende Abweichung 45 Sl' = cos (ω^ t ± S) von der Phasendifferenz von 90° zwischen den beiden _u j

Signalen ausgeglichen werden kann, und umgekehrt. S2' = sincofci

Diese Abweichung ist gleichermaßen im Falle der
vorliegenden Erfindung anwendbar, wie im nachfolgenden beispielsweise in bezug auf die Verwendung so ersetzt werden, wobei das negative Vorzeichen (—) der Anordnung als Modulationseinrichtung dargelegt in der Gleichung für Sl' dann gilt, wenn das obere wird. Seitenband erwünscht ist, und das positive Vorzeichen

Es sollen noch einmal die Gleichungen für Tl (+) dann gilt, wenn das untere Seitenband erwünscht und Tl in dem Fall betrachtet werden, wo Tl = Sl Cl ist. In diesem Falle ist:

Sl' Cl' ± Sl' CT = sin co₀1 cos (ω* t ± S) ± cos (<w₀ 1 + S) sin cot, t

cos (5

sin CO₀1 (cos cot t cos δ ± sin ω^ t sin S) ± cos co_o t cos δ sin cos t ± sin co₀1 sin δ sin co_k t.

cos<5
Somit ist

Sl' CV ± S2' C2' = sin ω₀1 cos ω% t ± cos ω₀1 sin cot t = sin (ω₀ 1 ± co*) t,

wie gefordert.

Die obige Darlegung gilt auch, bei entsprechender Einfügung von Ausdrücken, für die Demodulationseinrichtung, bei welcher die vorliegende Erfindung zur Anwendung kommt, und natürlich auch für bekannte Modulations- und Demodulationseinrichtungen, bei welchen das Phasenverschiebungsverfahren der Einseitenbanderzeugung angewendet wird.

Obwohl Erzeugung und Empfang nur eines einzigen Seitenbandes in der vorangegangenen Beschreibung in Betracht gezogen worden sind, ist es möglich, das Phasenverschiebungsverfahren für das gleichzeitige Erzeugen und Empfangen eines Zweikanalsignals anzuwenden, das obere und untere Seitenbänder aufweist, die eine unterschiedliche Information übertragen. Eine solche Zweikanalübertragung ist in der Praxis sehr vorteilhaft, weil sie das Erzeugen (oder Empfangen) von zwei unabhängigen Seitenbändern durch eine einzige Phasenverschiebungs- und Modulations- (oder Demodulations-) Einrichtung ermöglicht. Die Art und Weise, in welcher dies in bezug auf die in F i g. 1 dargestellten bekannten Modulations- und Demodulationseinrichtungen bei* Verwendung des Phasenverschiebungsverfahrens erzielt wird, ist im einzelnen in »the phase-shift method of single sideband signal generation«, Proc. I. R. E., Vol. 44, Nr. 12, Dezember 1956, S. 1718, bzw. in »the phase-shift method of single side-band signal reception«, gleiche Druckschrift, S. 1735, beschrieben. Ein Zweikanalbetrieb kann dementsprechend durch Phasenverschiebungsmodulations- und demodulationseinrichtungen, bei welchen die vorliegende Erfindung zur Anwendung kommt, erzielt werden. Spezieller betrachtet, wird im Falle der Einseitenbanderzeugung das obere Seitenband oder das untere Seitenband (wie bereits beschrieben) in Abhängigkeit von der Polarität der Signale und Trägerschwingungen Sl, S2, Cl und Cl erzielt. Zum Beispiel würde eine Änderung der Richtung des Magnetfeldvektors durch Ersetzen des Signals Sl durch —SI oder des Signals Sl durch —S2 einen Austausch der oberen und unteren Seitenbänder zur Folge haben. Wenn daher zusätzlich zu den Signalen Sl und Sl ein zweites unabhängiges Signal S' ebenfalls der Modulationsanordnung D übermittelt wird, und zwar als Signale +S'l und — S'l oder —S'l und +S'l, so geht daraus hervor, daß am Ausgang der Modulationsanordnung D der eine Typ von Seitenband (oberes oder unteres) für das Signal S und das entgegengesetzte Seitenband für das Signal S' erzielt wird. Zweckmäßigerweise können diese Signale +Sl und — S'l oder —S' und +S'l dadurch erzeugt werden, daß das Signal S' unmittelbar nach dem einen der Phasenverschiebungsnetzwerke PSl oder PSl und in Gegenphase (d. h. mit einer Phasendifferenz von 180°) nach dem anderen übermittelt wird, während das ursprüngliche Signal S in gleicher Phase nach beiden Netzwerken übermittelt wird. Dabei werden die Netzwerke PSl und PS2 für beide Signale in Anspruch genommen, jedoch können, als Alternative, getrennte Phasenverschiebungsnetzwerke, falls erwünscht, für das Signal S' vorgesehen sein.

Ein Zweikanalbetrieb derDemodulationseinrichtung, bei welcher die Erfindung zur Anwendung gebracht wird, kann ebenfalls erzielt werden und schließt, wie ihre Anwendung bei bekannten Demodulationseinrichtungen, die in dem obengenannten Artikel beschrieben sind, die Verwendung einer Kombinierungsschaltung ein, die additive und subtraktive Kombinationen der empfangenen Signale liefert.

Wenn daher bei der Einrichtung gemäß F i g. 4 die Kombinierungsschaltung SPM durch eine solche Schaltung ersetzt wird, so wird ein oberes Seitenbandsignal CA ... /«), das aus JVl" = -Nl" in bezug auf die Frequenzkomponenten infolge Wu hervorgeht, und ein unteres Seitenbandsignal (// ... /«') erzeugt, das aus Nl" = Nl" in bezug auf Frequenzkomponenten infolge Wl hervorgeht.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Frequenzumsetzung von Wechselstromsignalen unter Ausnutzung des Halleffektes, gekennzeichnet durch eine Elektromagnetanordnung zur Erzeugung eines magnetischen Drehfeldes in einem Halleffektelement in Abhängigkeit von einem ersten Wechselstromsignal, das mit mindestens zwei verschiedenen Phasen zugeführt wird, durch mindestens zwei Paare von Elektroden an dem Halleffektelement, die so angeordnet sind, daß mit deren Hilfe bei Verwendung der Schaltungsanordnung als Modulator in Abhängigkeit von einem zweiten Wechselstromsignal, das mit mindestens zwei verschiedenen Phasen diesen Elektrodenpaaren zugeführt wird, ein elektrisches Drehfeld erzeugt wird, das in der gleichen Ebene wie das magnetische Drehfeld liegt, das mit Hilfe dieser Elektroden bei Verwendung der Schaltungsanordnung als Demodulator die Ausgangsspannung aus dem elektrischen Drehfeld ausgekoppelt wird, ferner gekennzeichnet durch ein weiteres Elektrodenpaar an dem Element, welches entlang einer Linie quer zu der Ebene dieser Drehfelder liegt, von dem bei Verwendung der Schaltungsanordnung als Modulator die Ausgangsspannung abgenommen wird und dem bei Verwendung als Demodulator das zweite Eingangssignal zugeführt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halleffektelement ein Prisma von im wesentlichen rechteckigem Querschnitt ist, wobei die beiden Elektrodenpaare an diagonal gegenüberliegenden Ecken angeordnet sind und die beiden Elektroden des weiteren Paares jeweils an gegenüberliegenden Flächen des Prismas, die senkrecht zu den Ecken liegen, angeordnet sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halleffektelement ein Zylinder von im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt mit drei Paaren von Elektroden ist, die an diagonal gegenüberliegenden Stellen des Zylindermantels in winkeligen Abständen von ungefähr 120° und die beiden Elektroden des weiteren Paares an den gegenüberliegenden Deckflächen des Zylinders angeordnet sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei deren Verwendung zur Modulation mindestens eines der beiden Drehfelder aus zwei um 90° phasenverschobenen Komponenten eines zugeführten Wechselstromsignals erzeugt wird und bei Verwendung zur Demodulation nur das eine Drehfeld aus dem einen zugeführten Signal.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei deren Verwendung zur Modulation mindestens eines der beiden Drehfelder aus drei um 120° gegenseitig phasen-

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verschobenen Komponenten eines zugeführten Wechselstromsignals erzeugt wird und bei deren Verwendung zur Demodulation nur das eine Drehfeld aus dem einen zugeführten Signal.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei deren Verwendung

zur Demodulation die beiden Ausgangselektrodenpaare an eine Anordnung zum additiven Überlagern der beiden Ausgangsspannungssignale geschaltet sind, wobei dem Ausgang dieser Anordnung das resultierende umgesetzte Signal entnommen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen