DE1261901B - Aus Widerstaenden und Kondensatoren aufgebauter Vierpol mit einem Daempfungsmaximum - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES Wtxm PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H03c

H03h

Deutsche KL: 21 a4 -14/01

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

T23743IXd/21a4 29. März 1963 29. Februar 1968

Die Erfindung betrifft einen aus Widerständen und Kondensatoren aufgebauten Vierpol mit einem Dämpfungsmaximum bei einer von dem Wert der verwendeten Bauelemente bestimmten Frequenz, bei dem wenigstens eines der Bauelemente elektronisch steuerbar ausgebildet ist und bei dem an den Eingang des Vierpols eine Spannung gelegt ist, deren Frequenz gleich der Frequenz ist, bei der bei unangesteuertem(ten) Bauelement(en) das Dämpfungsmaximum liegt.

Ein derartiger Vierpol ist aus der französischen Patentschrift 1279 772 bekannt. Der Vierpol ist dort in die Rückkopplungsleitung eines Verstärkers eingeschaltet, und durch Variation eines steuerbar ausgebildeten Bauelements des Vierpols ist die Rückkopplung derart steuerbar, daß der Verstärker zeitweise instabil wird, also schwingt. Außerdem ist es bekannt, derartige Vierpole als Filter einzusetzen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, unter Verwendung des oben beschriebenen Vierpols einen Amplitudenmodulator zu schaffen, der gegenüber üblichen Amplitudenmodulatoren den Vorteilt hat, ohne Induktivitäten und Übertrager auszukommen, und der damit durch Anwendung der Mikrominiaturisierung sehr klein und billig aufgebaut werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der eingangs beschriebene Vierpol in der Weise als Amplitudenmodulator zur Verwendung kommt, daß die modulierende Größe dem oder den steuerbar ausgebildeten Bauelementen zugeführt wird.

Am Ausgang des Vierpols erhält man dann neben Spannungen mit höheren Frequenzen auch Spannungen mit den Frequenzen Ω (Ω + ω) und (Ω — ω), wenn man mit Ω die Trägerfrequenz und mit ω die Modulationsfrequenz bezeichnet. Allerdings ist hier gegenüber anderen Modulatoren die Spannung mit der Frequenz Ω gegenüber den Seitenfrequenzen stärkter gedämpft. Es gibt in der Technik jedoch Anwendungsbeispiele, bei denen eine kleine Trägerfrequenzamplitude notwendig ist, so z. B. bei Einseitenband- oder Zweiseitenbandübertragung mit Synchronisierung des empfangsseitig vorhandenen Oszillators durch einen Restträger.

Es gibt eine Reihe von aus Widerständen und Kondensatoren bestehende Vierpole, die ein Dämpfungsmaximum bei einer Frequenz aufweisen, wobei die frequenzmäßige Lage des Dämpfungsmaximurns durch die Größe der verwendeten Schaltelemente bestimmt ist. In der F i g. 1 ist das' Verhältnis der Ausgangsspannung U₂ zu der Eingangsspannung CZ₁ (in db) in Abhängigkeit von der Frequenz / eines der-Aus Widerständen und Kondensatoren aufgebauter Vierpol mit einem Dämpfungsmaximum

Anmelder:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H., 7900 Ulm, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Albert Troost,

Hans Maass,

Flori Vogler,

Dipl.-Phys. Heinz-Theo Röttgers, 7900 Ulm

artigen Vierpols dargestellt. Man erkennt, daß bei der Frequenz /₀ das Dämpfungsmaximum auftritt. _ Als Beispiel für einen derartigen Vierpol sei das überbrückte T-Glied angeführt, welches aus zwei Kondensatoren in den beiden den Längszweig bildenden Schenkeln des T, aus einem Widerstand im Querzweig und aus einem Widerstand im Uberbrükkungszweig gebildet wird. Auch der hierzu duale Vierpol, bestehend aus zwei Widerständen in dem Längszweig, einer Kapazität im Querzweig und einer weiteren Kapazität im Überbrückungszweig sei noch genannt. Von diesen Elementen wird dann eines,

z. B. das Element im Querzweig oder im Überbrükkungszweig, steuerbar ausgebildet und im Takte der Modulationsspannung (ω) geändert. Wird am Eingang der Schaltung eine Spannung mit der Frequenz Ω angelegt, so erhält man am Ausgang die gewünschten

Frequenzen (Ω — ω), Ω« (Ω+ω).

Wenn man gemäß einer Weiterbildung der Erfindung einen an sich bekannten Vierpol für die Amplitudenmodulation einsetzt, bei dem die nicht steuerbaren Elemente durch ein an sich bekanntes Netzwerk verteilten Widerständen und Kondensatoren (z.B. in Auf dampf technik) realisiert sind, so erhält man einen Amplitudenmodulator, dessen Ausgangssignal eine Spannung mit der Frequenz Ω praktisch nicht mehr enthält. Ein solcher Amplitudenmodulator ist wegen des automatisch unterdrückten Trägers für die Ein- und Zweiseitenbandmodulation besonders gut geeignet. Messungen haben ergeben, daß die

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Amplituden der Seitenfrequenzen etwa 80 bis 90% der Amplitude der Modulationsspannung ausmachen.

An Hand der Zeichnung soll nun der erfindungsgemäße Amplitudenmodulator näher erläutert werden. Die beiden oben erwähnten bekannten Vierpole sind in den Fig. 2a und 2b dargestellt. In der überbrückten T-Schaltung der Fig. 2a liegen im Längszweig der T-Schaltung zwei Kapazitäten 1 und 2, im Querzweig ein steuerbarer Widerstand 3. Die beiden Kapazitäten 1 und 2 sind durch den Widerstand 4 überbrückt. Gibt man nun auf die Eingangsklemmen 5 und 6 dieses Vierpols die Trägerfrequenzspannung mit der Frequenz Ω, ist weiterhin der Vierpol durch die Bemessung der Schaltelemente 1 bis 4 mit ihrem Dämpfungsmaximum auf diese Frequenz abgestimmt, und wird schließlich der Widerstand 3 im Takte der Modulationsfrequenz ω geändert, so erhält man am Ausgang des Vierpols (Klemmen 7 und 8) unter anderem Spannungen mit den Frequenzen Ω, (Ω —ω) und (Ω + ω). Die Trägerfrequenz tritt hier, wie bereits erwähnt, allerdings mit kleiner Amplitude auf. Das gleiche Ergebnis kann man auch mit dem Vierpol gemäß Fig. 2b erzielen, der zu dem Vierpol der Fig. 2a dual ist. Hier sind die Widerstände 9 und 10 sowie die Querkapazität 11 als konstante Elemente ausgebildet, während die Kapazität 12 steuerbar ist und im Takte der Modulationsfrequenz verändert wird.

Wie bereits oben erwähnt, hat der erfindungsgemäße Amplitudenmodulator den Vorteil, nur aus ohmschen Widerständen und Kapazitäten zu bestehen. Er kann somit gemäß bekannter Technik sehr klein aufgebaut werden. Wird das aus den Gliedern 1, 2 und 4 der Fig. 2a bzw. 9, 10 und 11 der Fig. 2b bestehende Netzwerk als Netzwerk mit verteilten Widerständen und Kapazitäten aufgebaut, so kann es, wie bereits erwähnt, als Modulationsglied für Einseitenband- und Zweiseitenbandtechnik verwendet werden, da die Trägerfrequenz am Ausgang nahezu vollständig unterdrückt ist, wenn das Netzwerk entsprechend bemessen ist, also bei Ω einen Dämpfungspol aufweist. Dagegen treten am Ausgang die Frequenzen (Ω—ω) und (Ω+ω) unverändert auf. Sind die Schaltelemente 1, 2 und 4 der Fig. 2a bzw. 9, 10 und 11 gemäß Fig. 2b durch die erwähnte Technik realisiert, so ergibt sich die bekannte Darstellungsweisfr der Fig. 3a bzw. 3b, deren Glieder 13 und 14 jeweils das verteilte Netzwerk darstellen. In der Praxis besteht das verteilte Netzwerk bekanntlich aus einem Isolierplättchen 15 (Fig. 4) mit einem Leitungsbeleg 16 (z.B. Gold) und einem Belag 17 aus Widerstandsmaterial. Eine weitere Möglichkeit der Herstellung besteht im Aufdampfen der Leiter-, Widerstands- und Dielektrikumschicht übereinander.

Die steuerbaren Widerstände und Kondensatoren der Vierpole lassen sich z. B. durch Halbleiter realisieren, wobei in einem Falle die Halbleiter als steuerbare Widerstände und im anderen Falle als steuerbare Kapazitäten betrieben werden. In der F i g. 5 ist für den Vierpol gemäß Fig. 3a der Widerstand 3 durch zwei in ihrem Widerstand steuerbare Dioden 18 gebildet. Die Widerstandsvariation läßt sich durch den folgenden Ausdruck beschreiben:

wenn man unter q₀R₀ (q₀ bzw. q sind dimensionslose Faktoren) den Widerstandswert, der zur Einstellung des Dämpfungspols bei der Trägerfrequenz Ω notwendig ist, und unter ω die Modulationsfrequenz versteht. Die Ausgangsspannung des Vierpols ist dann eine Funktion der Frequenzen Ω und ω, wobei die Amplitude der Ausgangsspannung bei festen anderen Werten der Elemente von qR₀ abhängig ist. Der Wert q₀R₀ wird durch die Gleichspannung an der Klemme 19 bestimmt, während qR₀ sin wt durch die an den Klemmen 20 angelegte Modulationsspannung bestimmt ist.

Wird eine Kapazität des Vierpols zum Zwecke der Modulation gesteuert, so gelten ähnliche Überlegungen, wobei an Stelle von R₀ der Kapazitätswert C₀ tritt. Natürlich kann man eine Modulation auch durch gleichzeitige Variation zweier Elemente erzielen. Hierbei muß man jedoch darauf achten, daß durch die gleichzeitige Variation nicht nur eine Parallelverschiebung des Dämpfungsmaximums gemäß Fig. 1 zustande kommt, sondern auch eine Änderung des Kurvenverlaufs: die Größe des Dämpfungsmaximums muß sich zur Erzielung der Modulation ändern.

Schließlich kann man, wenn aus bestimmten Gründen notwendig, auch bei Verwendung von Netzwerken mit verteilten Widerständen und Kapazitäten eine Ausgangsspannung erhalten, in der die Trägerfrequenz Ω enthalten ist. Man muß dann lediglich die Schaltung derart bemessen, daß am Arbeitspunkt (bei der Frequenz Ω) kein Dämpfungspol, sondern nur ein Dämpfungsmaximum auftritt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Aus Widerständen und Kondensatoren aufgebauter Vierpol mit einem Dämpfungsmaximum hei einer von dem Wert der verwendeten Bauelemente bestimmten Frequenz, bei dem wenigstens eines der Bauelemente elektronisch steuerbar ausgebildet ist und bei dem an den Eingang des Vierpols eine Spannung gelegt ist, deren Frequenz gleich der Frequenz ist, bei der bei unangesteuertem(ten) Bauelementen) das Dämpfungsmaximum liegt, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Amplitudenmodulator in der Weise, daß die modulierende Größe dem oder den steuerbar ausgebildeten Bauelementen (3,12, 18) zugeführt wird.

2. Vierpol nach Anspruch 1, dessen nicht steuerbar ausgebildeten Bauelemente als Netzwerk mit verteilten Widerständen und Kondensatoren ausgebildet sind, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Amplitudenmodulator, in dessen Ausgangsspannung die Trägerfrequenz weitgehend unterdrückt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 862 919;
französische Patentschriften Nr. 954754,1279772; belgische Patentschrift Nr. 511040.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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