DE1300584B

DE1300584B - Circuit arrangement for generating a carrier oscillation which is sampled by a data signal

Info

Publication number: DE1300584B
Application number: DE19681762235
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ernst; Fuchs
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-05-03
Filing date: 1968-05-03
Publication date: 1969-08-07
Also published as: FR2050771A5; NL161948B; NL161948C; BE734556A; LU58766A1; NL6906291A; CH489158A; SE345776B; GB1259795A; AT306796B

Description

1 21 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs- (Aus-Ein-Tastung) der trägerfrequenten Schwingung anordnung zum Erzeugen einer Trägerschwingung, mit dem Basisbandsignal geschieht durch Unterdie durch ein Datensignal getastet wird, so daß die brechen bzw. Durchschalten des Rückkopplungsim Basisband gegebenen Datensignale in träger- weges in solcher Weise, daß hierdurch die Betriebsfrequente, amplitudengetastete Signale umgesetzt wer- 5 bedingungen des frequenzbestimmenden Elements den, indem die vom Oszillator gelieferte Träger- (z. B. Lastwiderstand, Gleichspannungspotential) frequenz im Rhythmus der Datensignale gesperrt nicht verändert werden. Damit sind die Anstiegsoder durchgeschaltet wird und eine Bandbegrenzung zeiten der amplitudengetasteten Trägerfrequenzdes Sendespektrums erfolgt. signale nur durch die Übertragungsfunktion desThe invention relates to a switching (off-on keying) of the carrier-frequency oscillation arrangement for generating a carrier wave, with the baseband signal happens through Unterdie is sampled by a data signal, so that the breaking or switching through of the feedback im Baseband given data signals in a carrier path in such a way that the operating frequency, amplitude-keyed signals are converted into 5 conditions of the frequency-determining element by the carrier (e.g. load resistance, DC voltage potential) supplied by the oscillator frequency cannot be changed in the rhythm of the data signals. Thus the rise or is switched through and a band limitation of the amplitude-keyed carrier frequency Broadcast spectrum takes place. signals only through the transfer function of the

Telegrafie- und Datensignale können durch Ein- io frequenzbestimmenden Elements festgelegt. Beim und Ausschalten einer Trägerschwingung entspre- Vorliegen des einen Modulationszustandes (»O«-Zuchend den binärenZuständen »1« und »0« (AM-TeIe- stand) wird die Schwingung des Oszillators untergrafie) übertragen werden. Dabei muß meist das drückt. Es tritt am Ausgang der Schaltung kein Sendespektrum solcher getasteten Signale begrenzt Trägerrest auf. Durch Verändern der Bandbreite des werden, damit die Signale rascher abfallen als dies 15 frequenzbestimmenden Elements, insbesondere wenn bei mäanderförmiger Modulation der Fall ist. Da- dieses ein Zweipol ist, durch einfaches Umschalten durch ist gewährleistet, daß der Frequenzbereich der eines hinzugefügten Lastwiderstandes, läßt sich benachbarten Kanäle nicht durch Übersprechen ge- dessen Bandbreite und damit die Einschwingzeit der stört wird. Es wird angestrebt, daß die Trägerunter- getasteten Signale verändern. Der Oszillator kann drückung im »O«-Zustand (bzw. »!.«-Zustand) mög- 20 auch mit Sprachsignalen moduliert werden, so daß liehst groß ist. ein trägerfrequentes, sprachmoduliertes Signal ent-Telegraphy and data signals can be determined by a frequency-determining element. At the and switching off a carrier oscillation corresponding to the presence of one modulation state ("O" -Zuchend the binary states "1" and "0" (AM part) the oscillation of the oscillator is subdivided) be transmitted. Most of the time, that must be a pinch. There is no at the output of the circuit The transmission spectrum of such sampled signals limits the residual carrier. By changing the bandwidth of the so that the signals fall faster than this 15 frequency-determining element, especially if is the case with meandering modulation. That this is a two-pole, simply by switching This ensures that the frequency range of an added load resistance can be neighboring channels are not caused by crosstalk due to their bandwidth and thus the settling time of the is bothering you. The aim is to change the carrier-keyed signals. The oscillator can Pressing in the "O" state (or "!." state) can also be modulated with voice signals so that lent is great. a carrier-frequency, voice-modulated signal

Bei einer bekannten Schaltungsanordnung liefert steht.In a known circuit arrangement, it delivers.

der Oszillator ständig eine Trägerschwingung. Die Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen imthe oscillator constantly has a carrier wave. The invention is based on the drawings in

Trägerschwingung liegt an einem Modulator, der im einzelnen erläutert.Carrier oscillation is due to a modulator, which is explained in detail.

Rhythmus der Datensignale die Trägerfrequenz 25 Fig. 1 zeigt die prinzipielle Wirkungsweise der durchläßt oder sperrt. Es tritt somit eine »harte« neuen Tastschaltung;Rhythm of the data signals the carrier frequency 25 Fig. 1 shows the principle of operation of the lets through or blocks. A "hard" new tactile circuit thus occurs;

Tastung mit einer großen Frequenzbandbreite auf. Fig.2 zeigt ein vorteilhaftes AusführungsbeispielKeying with a large frequency bandwidth. 2 shows an advantageous embodiment

Die Bandbegrenzung erfolgt durch ein nachgeschal- einer Tastschaltung gemäß der Erfindung,
tetes Sendebandfilter. In F i g. 1 ist das Prinzip der Tastschaltung mitThe band limitation is carried out by a downstream button circuit according to the invention,
tetes transmission band filter. In Fig. 1 is the principle of the push button circuit with

Eine andere bekannte Schaltungsanordnung be- 30 bandbegrenztem Sendespektrum gezeigt. Der Oszillanutzt ebenfalls einen ständig schwingenden Oszillator. tor besteht aus einem Bandpaß (BP) in Form des Hier erfolgt eine Begrenzung des Sendespektrums frequenzbestimmenden Elements, einem Verstärbereits im Basisband, indem das Datensignal über ker V, einem Begrenzer B und einem Schalter S. einen Tiefpaß einen Modulator steuert. Der Modu- Diese Elemente sind zu einem Ring zusammenlator wird linear mit dem bereits abgeflachten Daten- 35 geschaltet. Am Ausgang des Bandpasses wird das signal moduliert und liefert am Ausgang ein in der amplitudengetastete, trägerfrequente und in der Bandbreite begrenztes, trägerfrequentes, amplituden- Bandbreite begrenzte Signal ausgegeben. Das im getastetes Signal. Diese Anordnung benötigt kein Basisband liegende Datensignal DS steuert den Sendefilter mehr. Schalter S. Die Eigenfrequenz des Systems ist durchAnother known circuit arrangement with a band-limited transmission spectrum is shown. The oscillator also uses a constantly oscillating oscillator. tor consists of a bandpass filter (BP) in the form of the frequency-determining element, an amplifier already in the baseband where the data signal via ker V, a limiter B and a switch S. a low-pass filter controls a modulator. The Modu- These elements are combined to form a ring that is connected linearly with the already flattened data. At the output of the bandpass filter, the signal is modulated and delivers a signal with a limited carrier frequency, carrier frequency and amplitude bandwidth limited in the amplitude-sampled, carrier-frequency bandwidth. The signal that is keyed in. This arrangement does not require a baseband data signal DS any longer controls the transmission filter. Switch S. The natural frequency of the system is through

Bei beiden bekannten Schaltungsanordnungen 40 die Übertragungsfunktion des Bandpasses gegeben, schwingt der Oszillator ständig, so daß in einem ebenso wie der Schwingvorgang der getasteten Modulationszustand (»O«-Zustand) der am Ausgang Trägerfrequenzsignale, der beim Ein- und Ausdes Modulators noch vorhandene Trägerrest von der schalten des Schalters S entsteht und der die An-Sperrdämpfung des Modulators abhängt. Stiegszeit der Signale bestimmt. Um ein einwand-Given the transfer function of the bandpass filter in both known circuit arrangements 40, the oscillator oscillates continuously, so that in a keyed modulation state ("O" state), the carrier frequency signals at the output and the residual carrier remaining when the modulator is switched on and off the switching of the switch S arises and which depends on the blocking attenuation of the modulator. Determines the rise time of the signals. In order to

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine 45 freies Einschwingen zu erhalten, ist es erforderlich, Umsetzerschaltung aufzuzeigen, welche binäre Basis- den Schalter S ohne störende Nebenwirkungen auf bandsignale in trägerfrequente, amplitudengetastete das System wie beispielsweise Gleichspannungs-(Aus-Ein-Tastung) Signale umwandelt. Diese Schal- spränge oder ein Verändern des Filterabschlusses, zu tung soll eine hohe Trägerunterdrückung im ausge- betätigen. Als frequenzbestimmendes Element, das schalteten Zustand besitzen und das Sendespektrum 50 die Bandbegrenzung bewirkt, kommen LC-Schwingso einengen, daß frequenzmäßig benachbarte Kanäle kreise in Parallel- und Serienschaltung, kompliziertere nicht gestört werden. Weiterhin soll es möglich sein, LC-Filter, Schwingkreise und Filter mit Kondenden Oszillator auch mit Sprachsignalen in seiner satoren und Gyratoren, ÄC-Netzwerke, Schwing-Amplitude zu modulieren. Der Aufwand soll mög- quarze, mechanische Schwinger usw. in Frage. Der liehst gering sein. 55 Schalter 5 öffnet und schließt im Rhythmus der amThe invention is based on the object of obtaining a 45 free settling, it is necessary to show converter circuit which binary base switches S without disturbing side effects on band signals in carrier-frequency, amplitude-keyed the system such as DC voltage (off-on keying) Converts signals. These switching jumps or a change in the filter termination should result in a high level of carrier suppression. As a frequency-determining element, which have the switched state and the transmission spectrum 50 effects the band limitation, LC vibrations are narrowed in such a way that frequency-wise adjacent channels are connected in parallel and in series, and more complex ones are not disturbed. Furthermore, it should be possible to modulate LC filters, resonant circuits and filters with a condensing oscillator with speech signals in its generators and gyrators, ÄC networks, oscillation amplitude. The effort should be possible for crystals, mechanical oscillators, etc. in question. That can be slight. 55 Switch 5 opens and closes in the rhythm of the am

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Eingang DS anliegenden Datensignale das im Ring Oszillator abwechselnd schwingt oder nicht schwingt, geschaltete System, so daß der Oszillator abwechindem durch das Datensignal der Rückkopplungsweg selnd nicht schwingt oder schwingt,
des Oszillators abwechselnd durchgeschaltet oder In Fig. 2 ist eine Schaltungsanordnung, die vorunterbrochen ist, und daß das frequenzbestimmende 60 teilhaft das in Fig. 1 gezeigte Prinzip realisiert, Element des Oszillators die Bandbreite des Sende- dargestellt. Das frequenzbestimmende und die Bandspektrums begrenzt, begrenzung bewirkende Element ist ein Parallel-This object is achieved in that the data signals present at the input DS , the system alternately oscillates or does not oscillate in the ring oscillator, so that the oscillator alternately does not oscillate or oscillate due to the data signal of the feedback path,
of the oscillator alternately switched through or In Fig. 2 a circuit arrangement is shown, which is interrupted, and that the frequency-determining 60 partially realizes the principle shown in Fig. 1, element of the oscillator, the bandwidth of the transmission. The frequency-determining and the band spectrum limited, limiting causing element is a parallel

Damit werden die Vorteile erzielt, daß das schwingkreis mit der Spule L und dem Kondenfrequenzbestimmende Element des Oszillators (LC- sator C. Am Kondensator C wird die Wechsel-Schwingkreis, Gyrator- und Kondensatorschwing- 65 spannung Us abgenommen und dem ersten Emitterkreis, RC-Netzwerk, Schwingquarz, mechanische folger mit dem Transistor Tl zugeführt, dem ein Schwinger usw.) gleichzeitig als Bandfilter zum Ein- zweiter Emitterfolger mit dem Transistor Γ2 folgt, engen des Sendespektrums dient. Die Modulation Am Ausgang^ des zweiten Emitterfolgers entstehtThus, the advantages are obtained that the resonant circuit with the coil L and the Kondenfrequenzbestimmende element of the oscillator (LC sator C. At the capacitor C, the change-resonant circuit, and gyrator 65 Kondensatorschwing- voltage Vs is taken and the first emitter circuit, RC Network, quartz oscillator, mechanical follower supplied with the transistor Tl , which is followed by an oscillator, etc.) at the same time as a band filter for a second emitter follower with the transistor Γ2, which serves to narrow the transmission spectrum. The modulation at the output ^ of the second emitter follower occurs

das amplitudengetastete, trägerfrequente Signal, das in seiner Bandbreite begrenzt ist. Die beiden Transistoren Tl und Γ 2 stellen komplementäre Transistoren dar, bei denen die gegenläufigen Anlaufspannungen, die Auswirkungen durch Temperatureinflüsse und die Alterung sich aufheben, so daß eine große Konstanz des Oszillators erzielt wird. Durch die Hintereinanderschaltung zweier Emitterfolgerstufen (Γ1 und T 2) entsteht eine hochohmige Anpassung an den Schwingkreis, so daß der Schwingkreis sehr gering belastet ist. Die am Ausgang A auftretende Trägerschwingung wird über den Widerstand Rl an den Eingang des Differenzverstärkers angelegt, der aus den beiden Transistoren Γ 3 und Γ 4 besteht. Die Trägerschwingung liegt zwischen den Basiselektroden der beiden Transistoren Γ3 und Γ4. Der Differenzverstärker (T 3, T 4) benötigt zu seiner Arbeitsweise als Begrenzer noch eine Stromquelle, die der Transistor TS bildet. Durch den Transistor Γ 5 fließt ein konstanter Strom, der von der Größe ao des WiderstandesRe und vom Spannungsteiler/?2 und R3 abhängt. Am WiderstandR3 entsteht die Basisspannung UB. Der Differenzverstärker arbeitet insofern als Begrenzer, als der durch den Emitterwiderstand Re und die Basisspannung UB festgelegte Strom? abwechselnd durch die beiden Transistoren Γ 3 und Γ 4 fließt. Dieser Strom kann durch die Steuerspannung an den Basiselektroden der beiden Transistoren nicht mehr erhöht werden. Die Kollektor-Emitter-Spannung der Transistoren Γ 3 und Γ4 bleibt stets größer als die Sättigungsspannung zwischen Kollektor und Emitter der Transistoren.the amplitude-keyed, carrier-frequency signal, which is limited in its bandwidth. The two transistors T1 and Γ 2 represent complementary transistors in which the opposing starting voltages, the effects of temperature influences and aging cancel each other out, so that a great constancy of the oscillator is achieved. The series connection of two emitter follower stages (Γ1 and T 2) results in a high-resistance adaptation to the resonant circuit, so that the resonant circuit is very lightly loaded. The carrier oscillation occurring at output A is applied via resistor Rl to the input of the differential amplifier, which consists of the two transistors Γ 3 and Γ 4. The carrier oscillation lies between the base electrodes of the two transistors Γ3 and Γ4. The differential amplifier (T 3, T 4) also requires a current source, which is formed by the transistor TS , in order to function as a limiter. A constant current flows through the transistor Γ 5, which depends on the size ao of the resistor Re and on the voltage divider / 2 and R3. The base voltage UB arises at the resistor R 3. The differential amplifier works as a limiter, as the current determined by the emitter resistor Re and the base voltage UB? alternately flows through the two transistors Γ 3 and Γ 4. This current can no longer be increased by the control voltage at the base electrodes of the two transistors. The collector-emitter voltage of the transistors Γ 3 and Γ4 always remains higher than the saturation voltage between the collector and emitter of the transistors.

Bei der einen Halbwelle der Trägerschwingung ist der Transistor T3 leitend und TA gesperrt, während bei der anderen Halbwelle der Transistor T 4 leitend und der Transistor Γ 3 gesperrt bleibt. Die Kollektorelektroden der Transistoren Γ 3 und Γ 4 sind mit einer Wicklung Wi verbunden, die als Rückkopplungswicklung für den Schwingkreis wirkt und hochohmig angesteuert ist. Die beiden Transistoren führen dem Schwingkreis einen rechteckförmigen Rückkopplungsstrom zu.In the case of one half-cycle of the carrier oscillation, the transistor T 3 is conductive and TA is blocked, while the transistor T 4 is conductive and the transistor Γ 3 is blocked during the other half-cycle. The collector electrodes of the transistors 3 and Γ 4 are connected to a winding Wi , which acts as a feedback winding for the resonant circuit and is driven with high resistance. The two transistors feed a square-wave feedback current to the resonant circuit.

Bei geöffnetem Schalter S, wobei der Schalter durch einen Schalttransistor realisiert werden kann, schwingt der Oszillator mit der Amplitude:When the switch S is open, whereby the switch can be implemented by a switching transistor, the oscillator oscillates with the amplitude:

Us =Us =

• RL = • RL =

UB RLUB RL

Rere

Dabei ist ü das Übersetzungsverhältnis der Windungzahl der Wicklungen Wl und der Wicklung WI. RL ist im wesentlichen der durch die Spulenverluste bedingte Parallelersatzwiderstand des Schwingkreises.Here, ü is the transmission ratio of the number of turns of the windings Wl and the winding WI. RL is essentially the parallel equivalent resistance of the resonant circuit caused by the coil losses.

Der Schalter S wird vom Datensignal im Basisband am Eingang DS gesteuert. Durch das Datensignal wird der Schalter geschlossen und der Rückkopplungsweg unterbrochen. Beide Transistoren T3 und T4 sind leitend, und der Strom / teilt sich in zwei gleichgroße Ströme auf, die entgegengesetzt durch die Wicklung Wl fließen und sich in ihrer magnetischen Wirkung aufheben. Die Amplitude der Schwingung am Ausgang A nimmt mit dem durch die Bandbreite des Schwingkreises gegebenen Zeitverlauf ab.The switch S is controlled by the data signal in the baseband at the input DS . The switch is closed by the data signal and the feedback path is interrupted. Both transistors T3 and T4 are conductive, and the current / is divided into two currents of equal magnitude, which flow in opposite directions through the winding Wl and cancel each other out in their magnetic effect. The amplitude of the oscillation at output A decreases with the time course given by the bandwidth of the oscillating circuit.

Für die Konstanz der Schwingungsamplitude ist es günstig, eine Spule mit hoher Güte zu verwenden und als Last einen Widerstand (RL) anzuschalten. Durch entsprechende Wahl des Widerstandswertes für den Lastwiderstand (RL) läßt sich auf einfache Weise die Bandbreite des Schwingkreises und damit die Anstiegszeit des getasteten trägerfrequenten Signals verändern. To keep the oscillation amplitude constant, it is beneficial to use a high-quality coil and to connect a resistor (RL) as the load. By appropriate selection of the resistance value for the load resistance (RL) , the bandwidth of the resonant circuit and thus the rise time of the sampled carrier-frequency signal can be changed in a simple manner.

Über einen eigenen Modulationseingang M kann eine Signalspannung, z. B. Sprachsignal, zugeführt werden, so daß am Ausgang^ eine trägerfrequente, amplitudenmodulierte Spannung mit begrenzt der Signalbandbreite entsteht. Damit können auch Sprachsignale moduliert und übertragen werden. Die Schaltungsanordnung benötigt eine positive + U und eine negative Betriebsspannung — E/.A signal voltage, e.g. B. speech signal, so that at the output ^ a carrier-frequency, amplitude-modulated voltage with limited signal bandwidth is produced. Voice signals can also be modulated and transmitted in this way. The circuit arrangement requires a positive + U and a negative operating voltage - E /.

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement for generating a carrier wave which is sampled by a data signal so that the data signals given in the baseband (binary states "1" and "0") in Carrier-frequency, amplitude-keyed signals are converted by the signals supplied by the oscillator Carrier frequency is blocked or switched through in the rhythm of the data signals and a band limitation of the transmission spectrum takes place, characterized in that the oscillator alternately oscillates or does not oscillate, in that the feedback path of the oscillator is alternately switched through by the data signal or is interrupted, and that the frequency-determining element of the oscillator the bandwidth of the broadcast spectrum is limited.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the feedback path of the oscillator can be controlled by a speech signal, and that an amplitude-modulated, carrier-frequency signal is produced at the output (A).

3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the carrier wave of the oscillator controls a differential amplifier (Tl, T2) and that the differential amplifier alternately releases the feedback to the frequency-determining element (L, C) depending on the state of the data signal in the baseband (DS) and locks.

4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the carrier oscillation occurs on the frequency-determining element (L, C) and a two-stage emitter follower (Γ1, Tl) controls that the output voltage of the emitter follower (A) at the base electrodes of two transistors (T 3, T 4) is that the two base electrodes are connected via a switch (S), which controls the data signal depending on the data signal (DS) , that the emitter electrodes of both transistors are connected to one another and are connected to a current source that supplies a constant current, and that the collector electrodes of the two transistors (T 3, T 4) are located at the two ends of the feedback winding.

5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the constant current source is formed by a transistor (T 5) whose emitter resistor (Re) and its base voltage divider (R2, R3) determine the feedback current (z).

6. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the emitter follower from consists of two stages (T1, T2) that use complementary transistors.

7. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in that a resistor (RL) is connected to the frequency-determining element (L, C) of the oscillator.

8. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the voice signal is on the base electrode of the transistor (Γ5) for the constant current source and that the feedback current is controlled to the rhythm of the speech signals.

1 sheet of drawings