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Zweifach-Gegentaktmodulator für Amplitudenmodulation 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 11 mit einem zweiten Eingangsübertrager und einen Eingang
111 mit einem dritten Eingangsübertrager besitzt und bei dem am Ausgang IV
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 ginblick 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 und sich
dadurch der Klirrfaktor vergrößert, so daß bei extremen Linearitätsforderungen eine
v#eitere 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 be-
kannt, der
gegeneinander entkoppelte Klemmenpaare für die Trägerfrequenz, die Eingangszeichen
und die Ausgangszeichen aufweist und einen dritten Eingang besitzt, über den die
Modulationseigenschaften 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
Gegentaktmodulator mit drei Eingängen zu schaffen, der eine hohe Linearität aufweist.
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Die bei einem Achtpolmodulator auftretenden Modulationsprodukte haben
alle die Frequenz PM, ± qco2 ± rco., wobei die Koeffizienten p, q
und r alle reellen ganzen Zahlen annehmen können. Im einzelnen gibt es im Zusammenhang
mit dem Ausdruck Pwl ± q(o2 ± ra), 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 Hauptmodulationsprodukte, die als Modulationsprodukte 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 dien drei Eingangsfrequenzen.
Eine
spezielle Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Gegentaktmodulator zu schaffen,
der am Ausgang Anteile der Eingangsfrequenzen coi und ct), so-
wie die Modulationsprodukte
aus der ersten und der zweiten Eingangsfrequenz, Modulationsprodukte aus der ersten
und dritten Eingangsfrequenz, Modulationsprodukte aus der zweiten und dritten Eingan
' csfrequenz sowie den Gleichstromanteil unterdrückt.
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Gemäß der Erfindung wird der Zweifach-Gegentaktmodulator für Amplitudenmodulation
zur Lösung dieser Aufgabe derart ausgebildet, daß zwischen den Mittelanzapfungen
zweier symmetrischer Sekundärwicklungen, von denen die eine dem ersten Ein angsübertragur
und die andere dem dritten Ein-9 C Crangsübertrager angehört, und die mit ihren
äußeren Anschlüssenjeweilsüberpaa.rweiscantiparallelgeschaltete Basis-Emitter-Strecken
je zweier Transistoren miteinander verbunden sind, eine symmetrische Sekundärwicklung
des zweiten Eingangsübertragers liegt, deren Mittelanzapfung über eine Spannungsquelle
an die Mittelanzapfung einer symmetrischen Primärwicklung des Ausgangsübertragers
geführt ist, und daß die Kollektoren zweier, mit gleichen Elektroden an derselben
Sekundärwicklung des ersten bzw. dritten Eingangsübertragers liegender Transistoren
jeweils miteinander und mit einem äußeren Anschluß der Primärwicklung des Ausgangsübertragers
verhunden sind. Dabei können die antiparallelgeschalteten Basis-Emitter-Strecken
zweier Transistoren jeweils mit dazu in Serie liegenden Wicklungsteilen unter Beibehaltung
von Polarität und Wickelsinn gegebenenfalls vertauscht und Teilwicklungen zusammengefaßt
werden. Bei sämtlichen Transistoren können dabei die Basisanschlüsse und die Emitter
zugleich miteinander vertauscht werden.
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Ein derartiger Achtpolmodulator kann als ein verstärkender Dehner
verwendet werden, der in vorteilhafter Weise als Modulator hoher Rückwirkungsfreiheit
wahlweise mit oder ohne Trägerunterdrükkung arbeitet.
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Gegenüber bekannten Schaltungen läßt sich ferner eine wesentliche
Verringerung des Aufwands erzielen, wenn zur rückwirkungsfreien Umsetzung einer
Frequenz in eine vorgegebene Frequenzlage eine Trägerfrequenz benötigt wird, die
einer vorhandenen Trägerversorgungsein-richtung nicht direkt entnommen werden kann,
sich jedoch durch Addition oder Subtraktion zweier vorhandener Frequenzen erzeugen
läßt. Insbesondere 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, Einer der drei Eingänge des Zweifach-Gegentaktmodulators
kann dabei als übertragerfreier Eingang, insbesondere für eine von der Eingangsspannung
abgeleitete Gleichspannung, ausgebildet werden. Da in dieser Betriebsart bei wachsender
Gleichspannung der Ausgangspegel des Modulators anwächst, ist ein derart betriebener
Modulator in vorteilhafter Weise als Dehner verwendbar. Es ist zweckmäßig, als Eingang
für die Gleichspannung den Eingang II zu verwenden. In dieser Betriebsart bildet
der Modulator eine Doppelgegentaktschaltung, so daß Träger und Eingangssignal am
Ausgang unterdrückt werden. Legt man die Gleichspannung jedoch an den Eingang I
oder III an, so ist die Ftequenz a) 2 im Spek-
trum der Ausgangsfrequenzen
enthalten. Die als Signaleingang bzw. als Trägereingang dienenden Eingänge des Modulators
sind dann voneinander entkoppelt.
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Man kann am ersten Eingangsübertrager zusätzlich zur Eingangsspannung
mit der Frequenz a)i die dritte Eingangsspannung mit der Frequenz co, anlegen und
die Sekundärwicklung des dritten Eingangsübertragers durch einen Kurzschluß ersetzen
' so daß sich die miteinander verkoppelten Modulatoreingänge I und III zusammenfassen
lassen.
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Wenigstens einer der übertrager kann ferner durch einen insbesondere
ohmschen Spannungsleiter ersetzt werden.
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Die Erfindung wird an Hand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Die Figur zeigt einen Zweifach-Gegentaktmodulator mit vier Transistoren
gleichen Leitfähigkeitstyps, deren Basis-Emitter-Strecken jeweils paarweise antiparallel
geschaltet sind.
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Der in der Figur dargestellte Modulator besitzt als Achtpolmodulator
vier Klemmenpaare, und zwar die Eingänge 1, 11 und HI sowie den Ausgang IV. Dabei
ist der Eingang I für eine Spannung mit der Frequenz a)i durch die Primärwicklung
10 des ersten Eingangsübertragers 1 gebildet. Die Primärwicklung
13 des zweiten Eingangsübertragers 2 liegt am Eingang II für eine Spannung
mit der Frequenz (t) 2, Eine Spannung mit der Frequenz o), wird der Primärwicklung
15 des dritten Eingangsübertragers 3 zugeführt.
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Die Transistoren 5 und 6 bzw. die Transistoren
7
und 8 gehören jeweils einem Transistorpaar an, bei dem die Basis-Emitter-Strecken
der darin enthaltenen Transistoren mit entgegengesetzter Polung parallel geschaltet
sind.
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Die Kollektoren der Transistoren5 und 7 bzw. 6
und
8 sind jeweils miteinander verbunden und an einen äußeren Anschluß der symmetrischen
Primärwicklung 16 des Ausgangsübertragers 4 geführt. Die Basisanschlüsse
der Transistoren 6 und 8 liegen an den äußeren Anschlüssen der symmetrischen
Sekundärwicklung 14 des dritten Eingangsübertragers 3.
Die Basisanschlüsse
der Transistoren 5 und 7 sind an die äußeren Anschlüsse der symmetrischen
Sekundärwicklung 11 des ersten Eingangsübertragers 1 geführt,
d. h., von den Basisanschlüssen der vier Transistoren 5 bis
8 liegen jeweils diejenigen an derselben Sekundärwicklung 11 bzw.
14 eines der Eingangsübertrager 1 und 3, deren zugehörige Kollektoren
miteinander verbunden sind. Die Mittelanzapfungen der symmetrischen Sekundärwicklungen
11 und 14 sind über die symmetrische Sekundärwicklung 12 des zweiten Eingangsübertragers
2 miteinander verbunden. Zwischen der Mittelanzapfung der symmetrischen Sekundärwicklung
12 und der Symmetriemitte der Primärwicklung 16 liegt die Spannungsquelle
9.
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Bei dem Modulator werden von den acht Hauptmodulationsprodukten sechs
Modulationsprodukte unterdrückt. Die Schalturtg arbeitet für zwei Eingangssignale
iin Gegentakt. An jedem Klemmenpaar treten nur zwei der Hauptmodulationsprodukte
auf.
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Der Ausgang IV ist bezogen auf die Eingänge I, II und HI, rückwirkungsfrei.
An den Eingängen 1 und Ill treten nur Modulationsprodukte mit nur ungeradzahligen
Vielfachen der Eingangsfrequenz 0)i und solche mit nur un-eradzahligen Vielfachen
der Ein-C Z, Crangsfrequenz a), auf. Am Eingang II und am Aus-
Drang
IV treten nur Modulationsprodukte mit nur ungeradzahligen Vielfachen der Eingangsfrequenz
(0, und solche mit nur ungeradzahligen Vielfachen aller drei Eingangsfrequenzen
auf.
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Obgleich am Ausgang IV und am Eingang 11 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 1, 11 und 111 vom Ausgang IV.
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Am Ausgang sind die Modulationsprodukte unterdrückt, für die zugleich
| p, q, r gerade |
| bzw. p ungerade, q, r gerade |
| bzw. r ungerade, p, q gerade |
| bzw. p, q ungerade, r gerade |
| bzw. p, r ungerade, q gerade |
| bzw. q, r ungerade, p gerade |
sind, insbesondere die Hauptmodulationsprodukte mit den Frequenzen % 0)32 (01 (01
± 0)31 «)2
± '03
und der Gleichstromanteil.