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Zweifach-Gegentaktmodulator Die Erfindung betrifft einen Zweifach-Gegentaktmodulator
für Amplitudenmodulation, der drei Eingänge für die Eingangsspannungen, und zwar
einen Eingang I mit einem ersten Eingangsübertrager, einen Eingang II mit einem
zweiten Eingangsübertrager und einem 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
gtsteuert 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
Kanalgrüppen, als Presser- und als Dehnerschaltung in Trägerfrequenz-Kompandersystemen,
als Volumenregler für Senderaussteuerung, als Tastschaltung zur Sperrung von Kanälen
oder zur Impulstastung und zur zusätzlichen Amplitudenmo.dulation 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
Gegentaktmodulator mit drei Eingängen zu schaffen, der die genannten Nachteile bekannter
Modulatoren vermeidet und eine hohe Linearität aufweist.
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Die bei einem Achtpolmodulator auftretenden Modulationsprodukte haben
alle die Frequenz p(», ± q a)2 ± r a)" , wobei die Koeffizienten p, q und
r alle reellen ganzen Zahlen annehmen können. Im einzelnen gibt es im Zusammenhang
mit dem Ausdruck p coi ± q cal ± r cus für die drei Faktoren
p, q und r acht Kombinationen von geraden und ungeraden Zahlen, wobei
jede Kombination für eine ganze Gruppe von Modulationsprodukten gilt.
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Die Modulationsprodukte, bei denen p, q und r die Werte Null oder
Eins aufweisen, werden im folgenden als Hauptmodulationsprodukte bezeichnet. Um
einen geringen Aufwand von Selektionsmitteln zu erhalten, ist' es zweckmäßig; einen
Teil dieser Hauptmödulationsprodukte, die als Modulätionsprodukte niedrigsten Grades
im allgemeinen 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 Gegentaktmodulator
zu schaffen, der am Ausgang die Anteile der zweiten und dritten Eingangsfrequenz,
die Modulationsprodukte aus der ersten und zweiten, der ersten und dritten und die
Modulationsprodukte aus der zweiten und der dritten Eingangsfrequenz unterdrückt.
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Gemäß der Erfindung wird der Zweifach-Gegentaktmodulator für Amplitudenmodulation
zur Lösung dieser Aufgabe derart ausgebildet; daß bei zwei Transistorpaaren jeweils
die Basisanschlüsse der zu ein und demselben Transistorpaar gehörenden Transistoren
miteinander und über eine Sekundärwicklung des dritten Eingangsübertragers mit den
Basisanschlüssen der Transistoren des anderen Transistorpaares verbunden sind und
daß die Emitter der Transistoren ein und desselben Transistorpaares über eine zweier
symmetrischer Sekundärwicklungen des ersten Eingangsübertragers miteinander verbunden
sind, deren Mittelanzapfungen an den äußeren Anschlüssen einer symmetrischen Sekundärwicklung
des zweiten Eingangsübertragers liegen und daß die Kollektoren zweier verschiedenen
Transistorpaaren angehörender, emitterseitig an gleichartige Anschlüsse der Sekundärwicklungen
des ersten Eingangsübertragers geführter Transistoren miteinander und über die Primärwicklung
des Ausgangsübertragers mit den beiden anderen Kollektoren verbunden sind und daß
die Mittelanzapfungen der Sekundärwicklungen des zweiten und des dritten Eingangsübertragers
miteinander und über eine Spannungsquelle mit der Mittelanzapfung der Primärwicklung
des Ausgangsübertragers verbunden sind.
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Bei sämtlichen Transistoren können ferner die Basisanschlüsse und
die Emitter zugleich miteinander vertauscht werden.
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Ein derartiger Achtpolmodulator vermeidet in vorteilhafter Weise die
eingangs genannten Nachteile, so daß an Aufwand gespart und eine hohe Rückwirkungsfreiheit
erzielt werden kann. Gegenüber bekannten Schaltungen kann eine wesentliche Verringerung
des Aufwandes insbesondere dann erzielt werden, 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, in einer
Einrichtung zur Trägererzeugung drei Schwingungen in wirtschaftlicher Weise miteinander
zu modulieren.
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Im Rahmen der Erfindung können auch ein Eingang oder mehrere Eingänge
übertragerfrei ausgebildet sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird einer der Eingänge II
und III als übertragerfreier Eingang für eine insbesondere von der Eingangsspannung
abgeleitete Gleichspannung ausgebildet.
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Da mit eingangsseitig zugeführter Gleichspannung auch der Ausgangspegel
des Modulators ansteigt, wirkt der Modulator als Dehner, wenn die Gleichspannung
von der Eingangsspannung des Modulators abgeleitet wird. Bei der Verwendung eines
der Steuereingänge II und IH als Eingang für die Gleichspannung ergibt sich der
Vorteil, daß die beiden anderen Modulatoreingänge, von denen in diesem Fall der
eine als Signaleingang und der andere als Tägereingang dient, voneinander entkoppelt
sind.
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Am zweiten Eingangsübertrager kann zusätzlich zur Eingangsspannung
mit der Frequenz co, die dritte Eingangsspannung mit der Frequenz a)3 angelegt und
die Sekundärwicklung des dritten Eingangsübertragers durch einen Kurzschluß ersetzt
werden.
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Es kann auch zusätzlich zur Eingangsspannung mit der Frequenz w3 am
Eingang III die zweite Eingangsspannung mit der Frequenz co, angelegt und die Sekundärwicklung
des zweiten Eingangsübertragers durch einen Kurzschluß ersetzt werden. Die Sekundärwicklungen
des ersten Eingangsübertragers werden dabei zweckmäßigerweise zusammengefaßt. Wenigstens
einer der Übertrager kann ferner durch einen insbesondere ohmschen Spannungsteiler
ersetzt werden.
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Die Erfindung wird an Hand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. In der Figur ist ein Zweifach-Gegentaktmodulator mit vier Transistoren
gleichen Leitfähigkeitstyps dargestellt.
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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 a)1 durch die Primärwicklung
1(D des ersten Eingangsübertragers 1 gebildet. Die Primärwicklung 14 des zweiten
Eingangsübertragers 2 liegt am Eingang II für eine Spannung mit der Frequenz c)2.
Eine Spannung mit der Frequenz % wird der Primärwicklung 16 des dritten Eingangsübertragers
3 zugeführt.
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Je zwei Transistoren des Modulators, und zwar die Transistoren 5,
6 bzw. 7, 8, bilden ein Transistorpaar, bei dem die Emitter jeweils über eine der
beiden symmetrischen Sekundärwicklungen 11, 12 des Eingangsübertragers 1 miteinander
verbunden sind. Die Basiselektroden der Transistoren 5, 6 bzw. 7, 8 desselben Transistorpaares
sind jeweils miteinander und mit jeweils einem äußeren Anschluß der symmetrischen
Sekundärwicklung 15 des Eingangsübertragers 3 verbunden. Zwischen den Symmetriemitten
der beiden symmetrischen Sekundärwicklungen 11, 12 des ersten Eingangsübertragers
1 liegt die symmetrische Sekundärwicklung 13 des Eingangsübertragers 2. Die Symmetriemitten
der Sekundärwicklungen 13 und 15 des zweiten bzw. dritten Eingangsübertragers 2
bzw. 3 sind miteinander und mit einem Pol der Spannungsquelle 9 zur Kollektorstromversorgung
verbunden. Der andere Pol der Spannungsquelle 9 liegt an der Symmetriemitte der
Primärwicklung 17 des Ausgangsübertragers 4. Die Kollektoren der zwei Transistoren,
deren Emitter bei gleichem Wicklungssinn der beiden Sekundärwicklungen 11,12 des
Eingangsübertragers 1 an gleichnamigen Anschlüssen der beiden Sekundärwicklungen
11, 12 des Eingangsübertragers 1 liegen, sind jeweils miteinander
und mit je einem äußeren Anschluß der Primärwicklung 17 des Ausgangsübertragers
4 verbunden, d. h., die Kollektoren der Transistoren 5, 7 bzw. 6, 8 sind jeweils
zusammengeführt.
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Die übertrager können auch durch Spannungsteiler ersetzt werden.
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Bei dem Modulator werden von den acht Hauptmodulationsprodukten sechs
Modulationsprodukte unterdrückt. Der Modulator arbeitet für zwei der drei Eingangsspannungen
im Gegentakt. An jedem Kleinmenpaar
treten nur zwei der Hauptmodulationsprodukte
auf.
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Der Ausgang IV ist bezogen auf die Eingänge I, 1I und III rückwirkungsfrei.
Am Eingang I und am Ausgang IV treten nur Modulationsprodukte mit nur ungeradzahligen
Vielfachen der Eingangsfrequenz oil oder mit nur ungeradzahligen Vielfachen aller
drei Eingangsfrequenzen col, 002 und w3 auf. An den beiden anderen Modulatoreingängen,
d. h. an den Eingängen 1I und III, treten nur Modulationsprodukte mit nur ungeradzahligen
Vielfachen der zweiten Eingangsfrequenz c)., und solche mit nur ungeradzahligen
Vielfachen der dritten Eingangsfrequenz o)3 auf.
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Obgleich am Ausgang IV und am Eingang I die gleichen Frequenzen auftreten,
sind die Innenwiderstände dieser beiden Klemmenpaare voneinander unabhängige, d.
h., die Rückwirkungsfreiheit des Modulators äußert sich durch eine scheinwiderstandsmäßige
Entkopplung der Eingänge I, II und III vom Ausgang IV.
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Am Ausgang IV sind die Modulationsprodukte unterdrückt, für die zugleich
| p, q, 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 (,o2, (t)3, (t'1
± 0'2, (0l ± c)3, w2 ± w3 und der Gleichstromanteil.