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Dreifach-Gegentaktmodulator Die Erfindung betrifft einen Dreifach-Gegentaktmodulator,
der drei Eingänge für die Eingangsspannungen, und zwar einen Eingang l mit einem
ersten Eingangsübertrager, einen Eingang Il 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. Die genannten Schwierigkeiten,
insbesondere störende Rückwirkungen, können zumindest zu einem zusätzlichen Aufwand
führen.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen rückwirkungsfreien
Dreifach-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 p Q)1 '?" q(02 '±' ia)33 wobei die Koeffizienten p, q und
r alle reellen ganzen Zahlen annehmen können. Im einzelnen gibt es im Zusammenhang
mit dem Ausdruck P(91 ± q c02 ± r a), 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 einAnteil
der drei Eingangsfrequenzen, die Modulationsprodukte aus jeweils zwei Eingangsfrequenzen
und die Modulationsprodukte aus den drei Eingangsfrequenzen.
Eine
spezielle Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Gegentaktmodulator zu schaffen,
der am Ausgang die Anteile der ersten, der zweiten und der dritten Eingangsfrequenz,
die Modulationsprodukte aus der ersten und der driten Eingangsfrequenz, die Modulationsprodukte
aus der zweiten und der dritten Eingangsfrequenz und den Gleichstromanteil unterdrückt.
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Gemäß der Erfindung wird der Modulator zur Lösung dieser Aufgabe derart
ausgebildet, daß ,paarweise mit entgegengesetzter Polung an einem Verbindungspunkt
in Serie geschaltete und mit gleichen Elektroden an wenigstens eine Sekundärwicklung
des ersten Eingangsübertragers geführte Basis-Emitter-Strecken von vier Transistoren,
bei denen die Kollektoren jeweils zweier, verschiedenen Transistorpaaren angehörender
und an ungleichnamigen Anschlüssen des ersten Eingangsübertragers liegenden Transistoren
an die äußeren Anschlüsse einer symmetrischen Primärwicklung des Ausgangsübertragers
geführt sind, zusammen mit dem ersten Eingangsübertrager eine Brückenschaltung bilden,
in der von verschiedenartigen, durch die Mittelanzapfungen auf - der Sekundärseite
des Eingangsübertragers und die Verbindungspunkte der Basis-Emitter-Strecken gebildeten
Anschlüssen die Anschlüsse der einen Art über eine symmetrische Sekundärwicklung
des zweiten Eingangsübertragers zusammengefaßt und die Anschlüsse der anderen Art
miteinander verbunden und über eine Sekundärwicklung des dritten Eingangsübertragers
an eine Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des zweiten Eingangsübertragers geführt
sind, und daß die Mittelanzapfung der Primärwicklung des Ausgangsübertragers und
ein Anschluß der Sekundärwicklung des dritten Eingangsübertragers über eine Spannungsquelle
miteinander verbunden sind.
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Dabei sind in diesem Zusammenhang unter ungleichnamigen Anschlüssen
der Wicklungsanfang und das Wicklungsende derselben Wicklung oder verschiedener
Wicklungen zu verstehen.
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Ein derartiger Achtpolmodulator hat den Vorteil, daß mit einem verstärkenden,
rückwirkungsfreien Modulator hoher Linearität die Amplitude der Ausgangsspannung
mit der Summen- und/oder Differenzfrequenz zweier Eingangsspannungen durch eine
an den Eingang III gelegte Wechselspannung, insbesondere eine Pilotspannung, in
einfacher Weise regelbar ist. Gegenüber bekannten Schaltungen läßt sich eine wesentliche
Verringerung des Aufwands erzielen, z. B., 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.
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Es ist zweckmäßig, die symmetrische Sekundärwicklung des zweiten Eingangsübertragers
zwischen die Mittelanzapfungen zweier, jeweils zu einem Transistorpaar gehörender
Sekundärwicklungen des ersten Eingangsübertragers zu legen und die Verbindungspunkte
der Basis-Emitter-Strecken miteinander zu verbinden.
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Die symmetrische Sekundärwicklung des zweiten Eingangsübertragers
kann ferner zwischen die Verbindungspunkte der Basis-Emitter-Strecken je eines Transistorpaares
gelegt werden. Dann ist für beide Transistorpaare eine gemeinsame Sekundärwicklung
des ersten Eingangsübertragers vorgesehen.
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Im Rahmen der Erfindung können auch ein Eingang oder mehrere Eingänge
übertragerfrei sein.
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Es ist zweckmäßig, den Eingang III als überiragerfreien Eingang, insbesondere
für eine von der modulierten Trägerspannung abgeleitete Gleichspannung, auszubilden.
Zur Klirrverminderung kann die Gleichspannung im Eingang III, insbesondere durch
ein RC-Glied, automatisch erzeugt werden. Wird diese Gleichspannung von der am Ausgang
verstärkt anliegenden, modulierten Trägerspannung gewonnen, so ist der derart betriebene
Modulator in vorteilhafter Weise als Presser in Doppelgegentaktschaltung- verwendbar.
Von den übertragern kann wenigstens einer durch mindestens einen Widerstand ersetzt
werden.
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Die Erfindung wird an Hand der in den F i g.1 und 2 dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt einen Dreifach-Gegentaktmodulator nach der Erfindung,
bei dem die symmetrische Sekundärwicklung des zweiten Eingangsübertragers zwischen
den Mittelanzapfungen zweier Sekundärwicklungen des ersten Eingangsübertragers angeordnet
ist.
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Bei dem Dreifach-Gegentaktmodulator nach F i g. 2 ist die symmetrische
Sekundärwicklung des zweiten Eingangsübertragers zwischen die Verbindungspunkte
der Basis-Emitter-Strecken je eines Transistorpaares gelegt.
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Die in den Figuren dargestellten Achtpolmodulatoren mit vier Transistoren
gleichen Leitfähigkeits- . typs arbeiten jeweils als Gegentaktmodulator für alle
drei Eingangsfrequenzen, d. h., an keiner Modulatorklemme tritt das Eingangssignal
einer anderen Klemme auf. Von den acht Hauptmodulationsprodukten der Form p
to, ± q a)2 ± r a), mit p, q und r gleich Null oder Eins werden sechs
Produkte an allen Klemmen, d. h. an den Eingängen I, II und III und am Ausgang IV
unterdrückt.
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Der Modulatorausgang IV ist, bezogen auf die Eingänge I, 1I und III,
rückwirkungsfrei. An den vier Modulatorklemmenpaaren treten jeweils zwei verschiedene
der acht Hauptmodulationsprodukte auf. So tritt am Modulatoreingang I von den acht
Hauptmodulationsprodukten nur die Eingangsfrequenz co:, und das Modulationsprodukt
a)1 ± (v3 aus der ersten und dritten Eingangsfrequenz auf. Am Modulatoreingang II
liegt nur die zweite Eingangsfrequenz 602 und das Modulationsprodukt c02 ± CO,3
aus der zweiten und dritten Eingangsfrequenz. Am Modulatoreingang III treten nur
ein Gleichstromanteil und die Frequenz a)3 auf. Am Modulatorausgang IV treten die
Modulationsprodukte cai ± w2 der zwei Eingangsfrequenzen und dasjenige aller drei
Eingangsfrequenzen, d. h. W1 ± 0i2 ± % auf.
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Der Eingangsübertrager 1 des Modulators nach F i g. 1 besitzt die
symmetrischen Sekundärwicklungen 11 und 12, von denen jedes Wicklungsende mit dem
Emitter eines der Transistoren 5 ... 8 verbunden ist. Die Symmetriemitten
der beiden Sekundärwicklungen 11 und 12 sind über die symmetrische Sekundärwicklung
13 des Eingangsübertragers 2 miteinander verbunden. Die Kollektoren von je zwei
Transistoren (5, 8 bzw. 6, 7), deren Emitter mit entgegengesetzten
äußeren
Anschlüssen verschiedener Sekundärwicklungen des Eingangsübertragers 1 verbunden
sind, sind miteinander und mit je einem Wicklungsende der symmetrischen Primärwicklung
17 des Ausgangsübertragers 4 verbunden. Die Basiselektroden der vier Transistoren
5. .. 8 sind miteinander und über die Sekundärwicklung 15 des Eingangsübertragers
3 mit der Symmetriemitte der Sekundärwicklung 13 des Eingangsübertragers 2 verbunden.
Die Symmetriemitte der Primärwicklung 17 des Ausgangsübertragers 4 ist über die
Spannungsquelle 9 zur Kollektorstromversorgung mit einem Anschluß der Sekundärwicklung
15 des Eingangsübertragers 3 verbunden, und zwar im vorliegenden Fall mit dem an
die Sekundärwicklung 13 geführten Anschluß, so daß kein Emittergleichstrom über
den Eingangsübertrager 3 fließt.
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Bei sämtlichen Transistoren können ferner die Basisanschlüsse und
die Emitter zugleich miteinander vertauscht werden. Dabei ist zweckmäßigerweise
die Spannungsquelle 9 mit dem anderen Anschluß der Sekundärwicklung 15 zu verbinden.
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Bei dem in der F i g. 2 dargestellten Dreifach-Gegentaktmodulator
sind die Emitter der Transistoren 5 und 6 sowie die Emitter der Transistoren 7 und
8 jeweils miteinander verbunden, so daß die Basis-Emitter-Strecken je zweier Transistoren
an den Verbindungspunkten der Emitter mit entgegengesetzter Polung in Serie geschaltet
sind. Die Basis-Emitter-Strecken aller Transistoren 5 ... 8 sind mit gleichen
Elektroden, und zwar mit den Basiselektroden, an die äußeren Anschlüsse der symmetrischen
Sekundärwicklung 19 des Eingangsübertragers 1 geführt, so daß beide Serienschaltungen
zweier Basis-Emitter-Strecken an der Sekundärwicklung 19 liegen.
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Die Kollektoren der Transistoren 5 und 8 sowie der Transistoren 6
und 7 sind jeweils zusammengefaßt, und zwar die Kollektoren jeweils der beiden Transistoren,
die verschiedenen Transistorpaaren angehören und bei denen die Basis des einen Transistors
an dem Anfang und die Basis des anderen Transistors an dem Ende der Sekundärwicklung
19 liegt, d. h., bei denen die Basiselektroden an ungleichnamige Anschlüsse des
ersten Eingangsübertragers 1 geführt sind.
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Die Basis-Emitter-Strecken der Transistoren 5 ... 8 bilden
mit der symmetrischen Sekundärwicklung 19 des Eingangsübertragers 1 eine Brückenschaltung,
bei der die paarweise zusammengefaßten Emitter der Transistoren 5 ... 8 über
die symmetrische Sekundärwicklung 13 des Eingangsübertragers 2 miteinander verbunden
sind. Die Mittelanzapfung dieser Sekundärwicklung 13 ist über die Sekundärwicklung
15 des Eingangsübertragers 3 an die Mittelanzapfung der Sekundärwicklung 19 geführt.
Abweichend von dem in der F i g. 1 dargestellten Modulator sind also im vorliegenden
Ausführungsbeispiel die Verbindungspunkte der Basis-Emitter-Strecken nicht direkt,
sondern über die Sekundärwicklung 13 miteinander verbunden. Die Sekundärwicklung
19 ist dadurch entstanden, daß die Mittelanzapfungen zweier nicht näher dargestellter
Sekundärwicklungen des Eingangsübertragers 1 direkt miteinander verbunden und daher
die Sekundärwicklungen zu einer gemeinsamen Wicklung 19 zusammengefaßt sind. Die
Spannungsquelle 9 liegt zwischen der Mittelanzapfung der Primärwicklung 17 und der
Mittelanzapfung der Sekundärwicklung 13. Am Modulatorausgang sind die Modulationsprodukte
unterdrückt, für die zugleich p, q, r gerade bzw. p ungerade, q und r gerade
bzw. q ungerade, p und r gerade bzw. r ungerade, p und q gerade bzw.
p und r ungerade, q gerade bzw. q und r ungerade, p gerade sind, insbesondere
die Hauptmodulationsprodukte mit den Frequenzen cal, (02, tt)s, 0)i ± ois und cal
± c), und der Gleichstromanteil.