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Zweifach-Gegentaktmodulator Die Erfindung betrifft einen Zweifach-Gegentaktmodulator
für Amplitudenmodulation mit drei Eingängen für die Eingangsspannungen, der einen
Eingang I mit einem ersten Eingangsübertrager, einen Eingang II mit einem zweiten
Eingangsübertrager und einen Eingang III mit einem dritten Eingangsübertrager besitzt
und bei dem am Ausgang Ausgangssignale mit den Summen- und/oder Differenzfrequenzen
der Eingangsspannungen entnehmbar sind.
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Es sind verschiedene Gegentaktmodulatoren bekannt, die passive Modulationselemente
enthalten. Werden an einen solchen Modulator hohe Anforderungen an den Klirr- und
Rauschabstand zugleich gestellt, so muß mit Rücksicht auf den Klirrabstand der Eingangspegel
möglichst niedrig gewählt und im Hinblick auf den Rauschabstand des nachfolgenden
Verstärkers der Ausgangspegel so hoch wie möglich sein. Die Seitenbanddämpfung derartiger
Modulatoren kann jedoch nicht für alle Anwendungsfälle hinreichend klein gehalten
werden; sie ist vielmehr nur beschränkt frei wählbar.
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Weitere Schwierigkeiten können sich ergeben, wenn ein Teil der Seitenbänder
am Abschluß des Modulators reflektiert und erneut dem Modulator zugeführt wird und
sich dadurch der Klirrfaktor vergrößert, so daß bei extremen Linearitätsforderungen
eine weitere Dämpfung zur Verringerung der Reflexion eingefügt oder das dem Modulator
folgende Filter für alle Seitenbänder reell angepaßt werden muß.
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Es ist ferner ein Mehrfach-Gegentaktmodulator bekannt, der gegeneinander
entkoppelte Klemmenpaare für die Trägerfrequenz, die Eingangszeichen und die Ausgangszeichen
aufweist und einen dritten Eingang besitzt, über den die Modulatoreigenschaften
gesteuert werden können. Dieser Mehrfach-Gegentaktmodulator enthält vier Dioden
und drei jeweils mit mehreren, zum Teil symmetrischen Wicklungen versehene Übertrager.
Dabei sind die drei Eingänge und der Ausgang frequenzmäßig gegeneinander entkoppelt.
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Diese bekannte Mehrfach-Gegentaktmodulatorschaltung kann z. B. zur
Regelung, insbesondere zur automatischen Regelung, der Dämpfung von Tf-Kanälen oder
Kanalgruppen, als Presser- und als Dehnerschaltung in Trägerfrequenz-Kompandersystemen,
als Volumenregler für Senderaussteuerung, als Tastschaltung zur Sperrung von Kanälen
oder zur Impulstastung und zur zusätzlichen Amplitudenmodulation von gleichzeitig
frequenzumgesetzten Schwingungen verwendet werden. Während dabei die gegenseitige
frequenzmäßige Entkopplung der Klemmenpaare vielfach, wie z. B. beim Anschluß einer
selektiven Trägerquelle, nicht voll ausgenutzt wird, können die genannten Schwierigkeiten,
insbesondere störende Rückwirkungen, zumindest zu einem zusätzlichen Aufwand führen.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen rückwirkungsfreien
Zweifach-Gegentaktmodulator mit drei Eingängen zu schaffen, der eine hohe Linearität
aufweist.
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Die bei einem Achtpolmudolator auftretenden Modulationsprodukte haben
alle die Frequenz p a)1 ± q u)2 ± r c)3, wobei die Koeffizienten
p, q und r alle reellen ganzen Zahlen annehmen können. Die Modulationsprodukte,
bei denen p, q und r die Werte 0 oder 1 aufweisen, werden im folgenden als Hauptmodulationsprodukte
bezeichnet. Um einen geringen Aufwand von Selektionsmitteln zu erhalten, ist es
zweckmäßig, einen Teil dieser Hauptmodulationsprodukte, die als Modulationsprodukte
niedrigsten Grades häufig die meiste Energie enthalten, zusammen mit den zu denselben
Gruppen gehörenden Modulationsprodukten höherer Ordnung zu unterdrücken.
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Die Hauptmodulationsprodukte sind: Ein Gleichstrom, jeweils ein Anteil
der drei Eingangsfrequenzen, die Modulationsprodukte aus jeweils zwei Eingangsfrequenzen
und die Modulationsprodukte aus den drei Eingangsfrequenzen.
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Eine spezielle Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Zweifach-Gegentaktmodulator
zu schaffen, der am Ausgang die Anteile der zweiten und dritten Eingangsfrequenz,
die Modulationsprodukte aus der ersten und der zweiten Eingangsfrequenz, die Modulationsprodukte
aus der ersten und der dritten Eingangsfrequenz, die Modulationsprodukte aus der
zweiten und der dritten Eingangsfrequenz sowie den Gleichstromanteil unterdrückt.
Gemäß
der Erfindung wird der Zweifach-Gegentaktmodulator derart ausgebildet, daß bei zwei
Transistorpaaren, bei denen jeweils die Kollektoren beider Transistoren miteinander
und über eine symmetrische Eingangswicklung des Ausgangsübertragers mit den Kollektoren
der Transistoren des anderen Transistorpaares verbunden sind, jeweils die Basis
des einen Transistors mit dem Emitter des anderen Transistors und einem äußeren
Anschluß einer symmetrischen Sekundärwicklung des dritten Eingangsübertragers verbunden
und der Emitter des einen Transistors über eine symmetrische Sekundärwicklung des
ersten Eingangsübertragers an die Basis des anderen Transistors geführt ist, und
daß die Mittelanzapfungen der Sekundärwicklungen des ersten Eingangsübertragers
über eine symmetrische Sekundärwicklung des zweiten Eingangsübertragers miteinander
verbunden sind, deren Mittelanzapfung an der Mittelanzapfung der symmetrischen Sekundärwicklung
des dritten Eingangsübertragers liegt und über eine Versorgungsspannungsquelle an
die Mittelanzapfung der symmetrischen Primärwicklung des Ausgangsübertragers geführt
ist. Bei sämtlichen Transistoren können dabei die Basisanschlüsse und die Emitter
zugleich miteinander vertauscht werden.
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Gegenüber bekannten Schaltungen läßt sich in vorteilhafter Weise eine
wesentliche Verringerung des Aufwandes erzielen, wenn zur rückwirkungsfreien Umsetzung
einer Frequenz in eine vorgegebene Frequenzlage eine Trägerfrequenz benötigt wird,
die einer vorhandenen Trägerversorgungseinrichtung nicht direkt entnommen werden
kann, sich jedoch durch Addition oder Subtraktion zweier vorhandener Frequenzen
erzeugen läßt. Ferner läßt sich der Modulator vorteilhaft dazu verwenden, drei Schwingungen
in wirtschaftlicher Weise miteinander zu modulieren, z. B. in einer Einrichtung
zur Trägererzeugung.
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Man kann ferner den Modulator derart ausbilden, daß am zweiten Eingangsübertrager
zusätzlich zur Eingangsspannung mit der Frequenz co2 die dritte Eingangsspannung
mit der Frequenz co, angelegt wird und daß die Sekundärwicklung des dritten Eingangsübertragers
durch einen Kurzschluß ersetzt ist.
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Zusätzlich zur Eingangsspannung mit der Frequenz c)3 kann am Eingang
III die zweite Eingangsspannung mit der Frequenz co2 angelegt und die Sekundärwicklung
des zweiten Eingangsübertragers durch einen Kurzschluß ersetzt werden, so daß die
Mittelanzapfungen der Sekundärwicklungen des ersten Eingangsübertragers miteinander
verbunden sind. Dabei ist es zweckmäßig, die Sekundärwicklungen des ersten Eingangsübertragers
zusammenzufassen.
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Im Rahmen der Erfindung können auch ein Eingang oder mehrere Eingänge
übertragerfrei ausgebildet sein. Wenigstens einer der übertrager kannferner durch
einen, insbesondere ohmschen Spannungsteiler ersetzt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird einer der Eingänge II
und IH als übertragerfreier Eingang, insbesondere für eine von der Eingangsspannung
abgeleitete Gleichspannung, ausgebildet.
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Bei diesem als Dehner betriebenen Modulator ist der als Signaleingang
dienende Eingang von dem als Trägereingang dienenden Eingang in vorteilhafter Weise
entkoppelt.
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Die Erfindung wird an Hand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Die Figur zeigt einen Zweifach-Gegentaktmodulator mit vier Transistoren
gleichen Leitfähigkeitstyps.
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Der in der Figur dargestellte Modulator besitzt als Achtpolmodulator
vier Klemmenpaare, und zwar die Eingänge I, II und III sowie den Ausgang IV. Dabei
ist der Eingang I für eine Spannung mit der Frequenz w1 durch die Primärwicklung
10 des ersten Eingangsübertragers 1 gebildet. Die Primärwicklung 14 des zweiten
Eingangsübertragers 2 liegt am Eingang II für eine Spannung mit der Frequenz a)2.
Eine Spannung mit der Frequenz o)3 wird der Primärwicklung 16 des dritten Eingangsübertragers
3 zugeführt. Zwei der vier Transistoren bilden jeweils ein Transistorpaar (Transistoren
5, 6 bzw. 7, 8), bei dem die Kollektoren der beiden Transistoren miteinander verbunden
sind. Die Kollektorverbindung der beiden Transistoren 5, 6 bzw. 7, 8 liegt jeweils
an einem äußeren Anschluß der symmetrischen Primärwicklung 17 des Ausgangsübertragers
4. Bei beiden Transistorpaaren ist jeweils die Basis des einen Transistors 5, 8
mit dem Emitter des anderen Transistors 6, 7 und mit einem äußeren Anchluß der symmetrischen
Sekundärwicklung 15 des Eingangsübertragers 3 verbunden. Der Eingangsübertrager
1 besitzt die zwei symmetrischen Sekundärwicklungen 11, 12, über die jeweils die
nicht direkt miteinander verbundenen Emitter- und Basiselektroden der zu einem Transistorpaar
gehörenden Transistoren 5, 6 bzw. 7, 8 miteinander verbunden sind. Dabei ist der
Wicklungsanfang der einen Sekundärwicklung 11 mit dem Emitter des zum einen Transistorpaar
gehörenden Transistors 5 und der Wicklungsanfang der anderen Sekundärwicklung 12
des Eingangsübertragers 1 mit der Basis des zum anderen Transistorpaar gehörenden
Transistors 7 verbunden.
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Die symmetrische Sekundärwicklung 13 des Eingangsübertragers 2 liegt
zwischen den Mittelanzapfungen der Sekundärwicklungen 11 und 12 des Eingangsübertragers
1. Die Symmetriemitten der Sekundärwicklungen 13, 15 der Eingangsübertrager 2 bzw.
3 sind miteinander und mit einem Pol der Versorgungsspannungsquelle 9 verbunden.
Der andere Pol der Versorgungsspannungsquelle 9 liegt an der Symmetriemitte der
Primärwicklung 17 des Ausgangsübertragers 4.
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Der Modulator ist für zwei der drei Eingangsschwingungen ein Gegentaktmodulator.
Der durch die Sekundärwicklung 18 des Ausgangsübertragers 4 gebildete Ausgang IV
ist, bezogen auf die Eingänge I, II und III, rückwirkungsfrei. Am Eingang I, d.
h. an der Primärwicklung 10 des Eingangsübertragers 1 und am Ausgang IV für die
Seitenbänder, d. h. an der Sekundärwicklung 18 des Ausgangsübertragers 4, treten
nur Modulationsprodukte auf, die nur ungeradzahlige Vielfache der am Eingang I angelegten
Eingangsfrequenz coi oder nur ungeradzahlige Vielfache aller drei Eingangsfrequenzen
(0i, co2, W3 enthalten.
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An den beiden anderen Eingängen II und III treten nur Modulationsprodukte
mit nur ungeradzahligen Vielfachen der Eingangsfrequenz w2 oder mit nur ungeradzahligen
Vielfachen der Eingangsfrequenz c), auf.
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Von den acht Hauptmodulationsprodukten werden sechs Modulationsprodukte
unterdrückt, so daß an jedem Klemmenpaar nur zwei der Hauptmodulationsprodukte auftreten.
Obgleich
am Ausgang IV und am Eingang I die gleichen Frequenzen auftreten, sind die Innenwiderstände
dieser beiden Klemmenpaare voneinander unabhängig, d. h., die Rückwirkungsfreiheit
des Modulators äußert sich durch eine scheinwiderstandsmäßige Entkopplung der Eingänge
I, 1I und III vom Ausgang IV.
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Am Ausgang IV sind die Modulationsprodukte unterdrückt, für die zugleich
p, q und r gerade bzw. q ungerade und p, r gerade bzw. r ungerade
und p, q gerade bzw. p, q ungerade und r gerade bzw. p, r ungerade und
q gerade bzw. q, r ungerade und p gerade sind, insbesondere die Hauptmodulationsprodukte
mit den Frequenzen c021 C03, W1 ± w21 (o l ± c032 c02 ± 103 und der Gleichstromanteil.