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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 I1 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 rnuß.
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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 Achtpolmodulator auftretenden Modulationsprodukte haben
alle die Frequenz pa)l .+ q0)2 ± rw3, wobei die Koeffizienten p, q und r alle reellen
ganzen Zahlen annehmen können. Im einzelnen gibt es im Zusammenhang mit dem Ausdruck
p o), ± q co2 ± r a)3 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 Selekti.onsmitteln 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 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 ersten 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 vier Transistoren die Basiselektroden
jeweils paarweise miteinander und über eine symmetrische Sekundärwicklung des ersten
Eingangsübertragers mit den Basiselektroden der zum anderen Transistorpaar gehörenden
Transistoren verbunden sind und daß zwei Transistoren verschiedener Transistorpaare
jeweils kollektorseitig direkt und emitterseitig jeweils über eine Sekundärwicklung
des dritten Eingangsübertragers miteinander verbunden sind und daß die Verbindungspunkte
der Kollektoren jeweils an einen äußeren Anschluß einer Primärwicklung des Ausgangsübertragers
geführt sind, deren Mittelanzapfung über eine Spannungsquelle mit der Mittelanzapfung
je einer symmetrischen Sekundärwicklung des ersten und des zweiten Eingangsübertragers
verbunden ist, und daß die Sekundärwicklung des zweiten Eingangsübertragers zwischen
den Mittelanzapfungen der Sekundärwicklungen des dritten Eingangsübertragers liegt.
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Dabei können die Basis-Emitter-Strecken der Transistoren mit dazu
in Serie liegenden Wicklungsteilen unter Beibehaltung von Polarität und Wickelsinn
gegebenenfalls vertauscht und Teilwicklungen zusammengefaßt werden. Bei sämtlichen
Transistoren können ferner die Basisanschlüsse und die Emitter zugleich miteinander
vertauscht werden.
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Im Rahmen der Erfindung können auch ein Eingang oder mehrere Eingänge
übertragerfrei ausgebildet sein.
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Mit einem derartigen Achtpolmodulator kann in vorteilhafter Weise
bei weitgehender Unterdrückung unerwünschter Modulationsprodukte eine hohe Rückwirkungsfreiheit
erzielt werden. Gegenüber bekannten Schaltungen läßt sich eine wesentliche Verringerung
des Aufwands erreichen, 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. 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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Führt man einem der Eingänge I, 1I oder IH eine Gleichspannung zu,
so wirkt der Modulator "als Dehner.
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Es ist ferner zweckmäßig, den Eingang II als übertragerfreien Eingang,
insbesondere für eine von der Eingangsspannung abgeleitete Gleichspannung auszubilden.
Bei der Verwendung des Eingangs II als Eingang für die Regelspannung ergibt sich
der Vorteil, daß der Modulator einen Doppel-Gegentaktmodulator bildet.
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Bei der Verwendung eines der Eingänge I und III als Eingang für die
Gleichspannung sind die beiden anderen Modulatoreingänge, von denen in diesem Fall
der eine als Signaleingang und der andere als Trägereingang dient, voneinander entkoppelt.
Man kann am ersten Eingangsübertrager zusätzlich zur Eingangsspannung mit der Frequenz
co, die dritte Eingangsspannung mit der Frequenz o)3 anlegen und die Sekundärwicklungen
des dritten Eingangsübertragers durch einen Kurzschluß ersetzen, so daß sich die
miteinander verkoppelten Modulatoreingänge I und III zusammenfassen oder benachbart
anordnen lassen.
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Die Zusammenfassung zweier Modulatoreingänge kann auch dadurch vorgenommen
werden, daß zusätzlich zur Eingangsspannung mit der Frequenz am Eingang IH die erste
Eingangsspannung mit der Frequenz w1 anliegt und daß die Sekundärwicklung des ersten
Eingangsübertragers durch einen Kurzschluß ersetzt ist.
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Wenigstens einer der übertrager kann ferner durch mindestens einen,
insbesondere ohmschen Spannungsteiler 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. 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 col durch
die Primärwicklung 10 des ersten Eingangsübertragers 1 gebildet. Die Primärwicklung
16 des zweiten Eingangsübertragers 2 liegt am Eingang II für eine Spannung mit,der
Frequenz (v2. Eine Spannung mit der Frequenz cos wird der Primärwicklung 12 des
dritten Eingangsübertragers 3 zugeführt.
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Die Transistoren 5, 6 und die Transistoren 7, 8 bilden jeweils ein
Transistorpaar, bei dem die Basiselektroden beider Transistoren miteinander und
mit einem der äußeren Anschlüsse der symmetrischen Sekundärwicklung 11 des Eingangsübertragers
1 verbunden sind. Der Eingangsübertrager 3 besitzt die symmetrischen Sekundärwicklungen
13 und 14. Die eine Sekundärwicklung 13 verbindet die Emitter der Transistoren 5
und 7. Die andere Sekundärwicklung 14 liegt zwischen dem Emitter der Transistoren
6 und 8, d. h., den Emittern eines Transistors des einen Transistorpaares ist jeweils
mit dem Emitter eines Transistors .des anderen Transistorpaares über eine der Sekundärwicklungen
13 und 14 verbunden.
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Die Kollektoren je zweier Transistoren 5, 7 bzw. 6, 8, deren Emitter
über eine Sekundärwicklung 13 bzw.14 des Eingangsübertragers 3 zusammengefaßt sind,
sind miteinander und mit jeweils einem äußeren Anschluß der symmetrischen Primärwicklung
17 des Ausgangsübertragers 4 verbunden.
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Die Symmetriemitten der beiden Sekundärwicklungen 13 und 14 des Eingangsübertragers
3 sind über die ebenfalls symmetrische Sekundärwicklung 15 des Eingangsübertragers
2 miteinander verbunden. Die Mittelanzapfung der Sekundärwicklung 15 des Eingangsübertragers
2 ist mit der Symmetriemitte der Sekundärwicklung 11 des Eingangsübertragers 1 direkt
und mit der Symmetriemitte der Primärwicklung 17 des Ausgangsübertragers 4 über
die Spannungsquelle 9 zur Kollektorstromversorgung verbunden.
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Von den acht Hauptmodulationsprodukten werden bei dem Modulator sechs
Modulationsprodukte
unterdrückt. Der Modulator arbeitet für zwei
Eingangsspannungen im Gegentakt. An jedem Klemmenpaar treten nur zwei der Hauptmodulationsprodukte.
auf.
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Der Modulatorausgang ist, bezogen auf die Modulatoreingänge, rückwirkungsfrei.
An den Eingängen I und III treten nur solche Modulationsprodukte der Form PO), -f-
q(»2 -h r W3
auf, für die allein p oder r ungeradzahlig ist.
Am Eingang II und am Ausgang IV treten nur Modulationsprodukte auf, für die
p, q und r gleichzeitig ungerade sind oder q allein ungerade ist.
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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 Modulator äußert sich durch eine scheinwiderstandsmäßige
Entkopplung der Eingänge I, II und III 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 anit:den Frequenzen cal, c039 cvl
± c021 cal ± u031 cal ± c03 und der Gleichstromanteil.