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Sternmodulator zur Amplitudenmodulation mit vier nichtlinearen Elementen
Die Erfindung betrifft einen Sternmodulator zur Amplitudenmodulation mit zwei Eingangsübertragern,
einem Ausgangsübertrager und vier nichtlinearen Elementen, deren Verhalten von der
Richtung der anliegenden Spannung abhängig ist, und die in Richtung zu dem Sternpunkt
hin gleichsinnig geschaltet sind.
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Modulatoren, insbesondere der Fernmeldetechnik, sollen häufig die
Eingangsspannungen, d. h. die Träger- und die Signalspannung sowie unerwünschte
Modulationsprodukte am Modulatorausgang unterdrücken. Es gibt Modulatoren, bei denen
vier Dioden in einer Doppelgegentaktschaltung angeordnet sind, und die nur Kombinationsfrequenzen
aus ungeradzahligen Vielfachen der Eingangsfrequenzen liefern. Dabei ist es ferner
bekannt, durch Verändern der Schaltfunktion des betreffenden Modulators die Verteilung
der Klirrgeräusche am Modulatorausgang, an dem das gewünschte Seitenband auftritt,
zu beeinflussen. So kann man beispielsweise die Amplituden der besonders unerwünschten
Modulationsprodukte vom Typ h ± 3n dadurch verkleinern, daß
dem Modulator eine Rechteckträgerspannung zugeführt wird. Damit ergibt sich jedoch
für den Generator der Trägerspannung ein größerer Aufwand. Ein weiterer Nachteil
ist es dabei, daß die Versorgung einer größeren Zahl von Modulatoren mit Rechteckimpulsen
hoher Flankensteilheit aus ein und demselben Trägergenerator mit Schwierigkeiten
verbunden ist. Demgegenüber wird bei anderen bekannten Modulatoren der genannte
Nachteil dadurch vermieden, daß die Schaltfunktion mittels Vorspannungen beeinflußt
wird, die an den nichtlinearen Elementen wirksam sind.
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Bei einem Sternmodulator liegen zwar gleichartige Anschlüsse der nichtlinearen
Elemente an gleichem Potential, so daß sich in vorteilhafter Weise die Möglichkeit
ergibt, alle nichtlinearen Elemente mit nur einer einzigen Quelle vorzuspannen.
Bekannte Sternmodulatoren haben jedoch den Nachteil, daß sie in ihrem Aufbau verhältnismäßig
aufwendig sind. Bei einem derartigen bekannten Modulator sind beispielsweise auf
der Modulatorseite von zwei übertragem je
vier Teilwicklungen erforderlich,
die symmetrisch aufgebaut sein müssen. Durch die bei solchen symmetrischenWicklungen
zwangläufig auftretendenWicklungskapazitäten ist es schon im Mittelwellenbereich
schwierig, derartige übertrager fürbreite Bänder herzustellen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sternmodulator in Doppelgegentaktschaltung
zu schaffen, der einfacher aufgebaut ist, als bekannte vergleichbare Modulatoren.
Gemäß der Erfindung wird der Sternmodulator derart ausgebildet, daß die Eingangsübertrager
jeweils eine Sekundärwicklung mit zwei äußeren Anschlüssen und einer Anzapfung besitzen,
von denen die äußeren Anschlüsse an je eines der nichtlinearen Elemente und
die Anzapfung an je einen Anschluß der Primärwicklung des Ausgangsübertragers
geführt sind, deren Mittelanzapfung am Sternpunkt liegt, und daß zwei Eingänge des
Sternmodulators jeweils an einer derartigen Serienschaltung aus einer Primärwicklung
des einen Eingangsübertragers und einer weiteren Primärwicklung des anderen Eingangsübertragers
liegen, daß die von den Primärwicklungen erzeugten Flüsse in einem der Eingangsübertrager
gleichsinnig und im anderen gegensinnig gerichtet sind. Dabei ergibt sich der Vorteil,
daß die Eingangsübertrager besonders einfach aufgebaut sind. Die mit dem einfachen
Aufbau verbundenen niedrigen Wicklungskapazitäten erlauben es in vorteilhafter Weise,
den Wellenwiderstand des Schaltungsteiles zwischen den beiden Eingangsübertragern
und dem Ausgangsübertrager besonders hoch zu wählen. Damit ergibt sich eine niedrigere
Seitenbanddämpfung als bei bekannten Sternmodulatoren in Doppelgegentaktschaltung.
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Die nichtlinearen Elemente können -dabei durch Dioden gebildet werden,
die in Richtung zum Sternpunkt gleichsinnig gepolt sind. Bei der Verwendung von
Zeiierd;oden ergibt sich dabei die Möglichkeit, in einen unkomplizierten Modulator
alle vier Zenerdioden mit nur einer Vorspannungsquelle bis zum Zenerknick vorzuspannen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die nichtlinearen Elemente
durch Strecken zweier Transistoren gebildet, deren Basis jeweils an den
Sternpunkt
geführt ist, und deren Emitter und Kollektoren jeweils mit einem derartigen äußerän
Anschluß der Sekundärwicklung eines der beiden Ein-(Y -"angsübertrager verbunden
ist, daß jeweils zwei nicht 1-P2ai-e Elcmente, die von ein und derselben Trägerhalbwelle
durchgesteuert werden, in einem dei Transistoren enthalten sind.
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Man kann ferner in die Verbindung des Sternpunktes mit der Mittelanzapfung
der Priniärwicklung des Ausgangsübertragers eine Vorspannungsquelle einfügen. Die
Vorspannung kann dabei beispielsweise einer aktiven Quelle entnommen werden. Eine
Vorspannung zur Klirrverminderung kann vielfach auch durch Einfügen eines- mit einem
Widerstand überbrückten Kondensators in die Verbindung des Sternpunktes mit der
Anzapfung des Ausgangsübertragers automatisch erzeugt werden. Zur Linearisierung
kann in Serie zu den nichtlinearen Elementen jeweils ein Widerstand geschaltet sein.
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Die Erfindung wird an Hand der in den F i g. 1
bis 4 dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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F i g. 1. zeigt einen Sternmodulator mit vier Dioden; F i
g. 2 zeigt einen Sternmodulator mit zwei Transistoren; F i g. 3 zeigt
einen Sternmodulator mit einer Vorspannungsquelle; F i g. 4 zeigt einen Sternmodulator
mit einer durch einen Kondensator mit Parallelwiderstand gebildeten Vorspannungsquelle
und zusätzlichen Widerständen.
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Der in der F i g. 1 dargestellte Sternmodulator enthält als
nichtlineare Elemente die Dioden 5, 6, 7
und 8, die in Richtung zu
dem Stempunkt 25 hin, der mit der Mittelanzapfung 22 des Ausgangsübertragers
9 verbunden ist, in Durchlaßrichtung gepoll sind. Die beiden Eingangsübertrager3
und 4 besitzen je eine Sekundärwicklung" deren äußere Anschlüsse jeweils
durch den Wicklungsanfang 15 bzw. 18 und das Wicklungsende
17 bzw. 20 gebildet ist. Dabei ist jede der Dioden 5, 6,7 und
8 mit je einem Wicklungsanfang 15, 18 bzw. Wicklungsende
17, 20 der Sekundärwicklung eines der Eingangsübertrager 3 oder 4
verbunden. Die wegen der Gleichartigkeit der nichtlinearen Elemente als Mittelanzapfungen
ausgeführten Anzapfungen 16, 19 dieser Se-1- ..undärwicklun 9 en sind
mit der Primärwicklung des Ausgangsübertragers 9 über deren durch den Wicklungsanfang
21 und das Wicklungsende 23 gebildeten Anschlüsse verbunden. An der Sekundärwicklung
des Ausgangsübertragers 9 liegt der Abschlußwiderstand 10. Die Trägerspannungsquelle
1 ist an die Serienschaltung zweier Wicklungen geführt, von denen die eine
als Primärwicklung 11 dem Eingangsübertra-(Ye , r 3 und die
andere als weitere Primärwicklung 13
dem weiteren Eingangsübertrager 4 angehört.
Auch die Signalspannungsquelle 2 ist mit der Serienschaltung aus zwei Wicklungen
verbunden. Auch bei dieser Serienschaltung ist eine Wicklung eine Primärwicklung
12 -des Eingangsübertragers 3 und die andere Wiehlung eine weitere Primärwicklung
14 des weiteren Eingangsübertragers 4. Während bei der Serienschaltung der Primärwicklungen
11 und 13
das Erde der einen Primärwicklung 11 mit dem Anfang
der anderen Primärwicklung 13 verbunden ist, ist bei der Serienschaltun
'g der Primärwicklungen 12 und 14 das Wicklungsende der einen Primärwicklung
12 mit dem Wicklungsende der anderen Primärwicklung 14 verbunden. Während einer
Halbwelle der in der Trägerspannungsquelle 1 erzeugten Trägerspannung fließt
der Trägerstrom von der Trägerspannungsquelle 1 über die Primärwick-lungen
11 und 13 der Eingangsübertrager 3 und -4 in einer solchen
Richtung, daß während dieser Halbwelle an den Sekundärwicklungen der Eingangsübertrager
3 und 4 jeweils eine positive Spannung - zwischen dem Wicklungsanfang
15 und dem Wicklungsende 17 sowie dem weiteren Wicklungsanfang
18 und dem weiteren Wicklungsende 20 entstehen. Damit werden die Dioden
6 und 7 so ausgesteuert, daß sie durchlässig sind, während die Dioden
5 und 8 gesperrt werden. Fließt gleichzeitig ein Signalstrom von der
Signalspannungsquelle 2 über die Primärwicklungen 12 und 14, so fließt der induzierte
Signalstrom vom Wicklungsanfang 15 der Sekundärwicklung des einen Eingangsübertragers
3
über die Diode 7 zur Mittelanzapfung 22 des Ausgangsübertragers
9, und vom Wicklungsende 21 des Ausgangsübertragers 9 zur Anzapfung
16 der Sekundärwicklung des übertragers 3 zurück. Gleichzeitig fließt
der Signalstrom von der Anzapfung 19 der Sekundärwickluno, des übertragers
4 zum Wicklungsende 23 der Primärwicklung des übertragers 9 und von
der Anzapfung 22 der Primärwicklung über die Diode 6 zum Wicklungsanfang
18 der Sekundärwicklung des übertragers 4 zurück.
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In der anderen Halbwelle der Trägerspannung sind die Dioden
5 und 8 in Durchlaß geschaltet, während die Dioden 6 und
7 gesperrt sind. Der im Eingangsübertrager 3 induzierte Signalstrom
fließt dann von der Anzapfung 16 zum Wicklungsanfang 21 des übertragers
9, und von der Mittelanzapfung 22 des übertragers 9 über die Diode
5 zum Wicklungsende 17 des Eingangsübertragers 3 zurück, während
der im weiteren Eingangsübertrager 4 induzierte Signalstrom vom Wicklungsende 20
über die Diode 8 zur Anzapfung 22 des Ausgangsübertragers 9 und über
das Wicklun-sende 23 des Ausgangsübertragers 9 zur Anzapfung
19 des Eingangsübertragers 4 fließt. Damit wird der Signalstrom abhängig
von der Trägerhalbwelle im Ausgangsübertrager 9 umgepolt. Bei einem derarti-en
Modulator entstehen im Ausgangskreis nur Modulationsprodukte zwischen den ungeraden
Vielfachen der beiden Eingangssignale. Die Eingangskreise sind untereinander und
gegen den Ausgangskreis entkoppelt und können miteinander vertauscht werden, so
daß beispielsweise der Ausgang als ein Eingang dienen kann und umgekehrt.
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Vertauscht man in der F i g. 1 die Trägerspannungsquelle
1 mit der Signalspannungsquelle 2, so werden abhängig von der Trägerspannung
in der einen Halbwelle die Dioden 5 und 6 in Durchlaß geschaltet und
in der anderen Halbwelle die Dioden 7
und 8. Während der Halbwelle,
bei der die Dioden 5
und 6 in Durchlaß geschaltet sind, fließt dabei
der Signalstrom von der Anzapfung 16 des Eingangsübertragers 3 über
den Wicklungsanfang 21 des Ausgangsübertragers 9 und die Mittelanzapfung
22 sowie über die Diode 5 zum Wicklungsende 17 des Eingangsübertragers
3. Gleichzeitig liefert der übertrager 4 einen Strom, der vom Wicklungsanfang
18
über die Diode 6, die Mittelanzapfung 22 und das Wicklun-sende
23 des Ausgangsübertragers 9 zur Anzapfung 19 fließt. In der
anderen Halbwelle ergibt sich wieder die Umpolung im übertrager 9.
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Vertauscht man ferner in der F i g. 1 die Trägerspannungsquelle
1 mit dem Abschlußwiderstand 10,
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so daß der
Abschlußwiderstand 10 an Stelle der Trägerspannungsquelle 1 tritt
und die Trägerspannungsquelle 1 an der Sekundärwicklung 24 des Ausgangsübertragers
9 liegt, dann werden während einer Halbwelle des Trägers die Dioden
5 und 7 in Durchlaß gesteuert, so daß der Eingangsübertrager
3 sekundärseitig kurzgeschlossen wird. Während der anderen Halbwelle werden
dann die Dioden 6 und 8 durchgesteuert. Damit ist der weitere Eingangsübertrager
4 sekundärseitig kurzgeschlossen. In der ersten Halbwelle, während der der Eingangsübertrager
3 kurzgeschlossen wird, induziert der Signalstrom, der von der Signalspannungsquelle
2 über die Primärwicklungen 12 und 14 fließt, nur in der Primärwicklung 14 des Eingangsübertragers
4 eine Spannung. Während der anderen Halbwelle, bei der die Dioden 6 und
8 in Durchlaß geschaltet sind, ist der Eingangsübertrager 4 sekundärseitig
kurzgeschlossen, so daß der Signalstrom nur in der Wicklung 11 eine Spannung
hervorruft. Es ergibt sich dabei wieder am Abschluß eine Umpolung für den Signalstrom.
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F i g. 2 zeigt einen Stemmodulator, bei dem die nichtlinearen
Elemente durch die Transistoren 26 und 27 gebildet sind, deren Basis
jeweils an den Sternpunkt 25 geführt ist. Im übrigen entspricht die Schaltung
derjenigen nach F i g. 1, jedoch sind die Trägerspannungsquelle
1 und der Abschlußwiderstand 10
miteinander vertauscht. Bei diesem
Modulator sind die Strecken ein und desselben Transistors, d. h. die Kollektor-Basis-Strecke
und die Emitter-Basis-Strecke jeweils zur gleichen Zeit leitend oder gesperrt. Die
Wirkungsweise dieses Modulators ist die gleiche wie bei dem an Hand der F i
g. 1 beschriebenen Modulator, bei dem Trägerspannungsquellel und Abschlußwiderstand10
miteinander vertauscht sind. Bei Verschiedenartigkeit der nach Fig.2 an ein und
demselben Eingangsübertrager angeschlossenen nichtlinearen Elemente liegen die Anzapfungen
16 und 19 nicht in der Mitte der dazugehörigen Wicklung.
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- Der in der F i g. 3 dargestellte Stemmodulator besitzt
zusätzlich zu dem in F i g. 1 gezeigten Schaltungsteil die Vorspannungsquelle
28, die in die Verbindung des Sternpunktes 25 mit der Mittelanzapfung
22 des Ausgangsübertragers 9 eingefügt ist, und die Widerstände
29 und 30, von denen jeweils einer in die Verbindungen der Anzapfungen
16, 19 der Sekundärwicklungen der Eingangsübertrager 3, 4 mit den
Anschlüssen der Primärwicklung des Ausgangsübertragers 9 eingeschleift ist.
Dadurch ist eine Erhöhung der an den Dioden5,6,7,8 wirksamen Sperrspannung ohne
Vergrößerung der Trägerleistung möglich.
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Der in der F i g. 4 dargestellte Sternmodulator besitzt zusätzlich
zu den in F i g. 1 gezeigten Schaltmitteln die jeweils in Serie zu einer
der Dioden 5, 6,
7, 8 liegenden, zur Linearisierung dienenden Widerstände
31, 32, 33, 34 und die in die Verbindung des Stempunktes 25 mit der
Mittelanzapfung 22 der Primärwicklung des Ausgangsübertragers 9 eingefügte
Vorspannungsquelle 28, die als automatische Vorspannungsquelle aus der Parallelschaltung
des Kondensators 36 mit dem Widerstand 35 besteht.