DE1537989C - Puls-Phasen-Modulator - Google Patents
Puls-Phasen-ModulatorInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Puls-Phasen-Modulator, mit welchem Impulse unter Beibehaltung
ihrer Breite in Abhängigkeit von einem Modulationssignal verzögert werden können.
Es sind sogenannte Pulsbreitenmodulatoren bekannt (M einke/Grundlach, Taschenbuch der
Hochfrequenztechnik, 1956, S. 92^/ Abb. 11.4), die
aus einem Sägezahngenerator und feinem vom Modulationssignal gesteuerten Schwellwertschalter bestehen
und mit denen die Vorder- oder Rückflanke eines Impulses gegenüber der anderen Impulsflanke in Abhängigkeit
von einem Modulationssignal verzögert werden kann. In manchen Fällen enthält jedoch oft
auch noch die Impulsbreite eine gewisse Zeicheninformation, und für solche Fälle sind diese bekannten
Pulsbreitenmodulatoren nicht brauchbar.
Es sind zwar an sich auch schon einfache Verzögerungsschaltungen bekannt (Zeitschrift Nature, Januar
26, 1952, S. 148 und .149), mit denen sowohl eine Verzögerung der Vorder- und Rückflanke möglich ist,
jedoch nur in Abhängigkeit von einer Steuerfrequenz, durch welche die mehreren Ladekondensatoren zugeordneten Steuerschalter in zeitlicher Aufeinanderfolge
gesteuert werden. Eine Steuerung bzw. Modulation in Abhängigkeit von einem Modulationssignal ist mit
dieser bekannten Schaltung nicht möglich, und diese bekannte RC-Verzögerungsschaltung ist daher auch
nicht als Plus-Phaseri-Modulator geeignet.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen im Aufbau einfachen und streng linear arbeitenden Puls-Phasen-Modulator
zu schaffen, mit dem ohne Änderung der Impulsbreite in Abhängigkeit von einem Modulationssignal eine Impulsverschiebung möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei oder mehrere an sich bekannte Schaltungen
zur Pulsflanken verschiebung, jeweils bestehend aus einem linearen Sägezahngenerator und einem vom
Modulationssignal gesteuerten Schwellwertschalter, derart in Kaskade geschaltet sind, daß sowohl die
Vorder- als auch die Rückflanke eines Eingangsimpulses in Abhängigkeit vom Modulationssignal
gleich lang verzögert werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Puls-Phasen-Modulators ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
Ein erfindungsgemäßer Puls-Phasen-Modulator ist im Aufbau sehr einfach und ermöglicht eine streng
lineare Verzögerung der ankommenden Impulsfolge ohne Beeinträchtigung der Impulsbreite. Durch den
ersten Sägezahngenerator mit zugeordnetem gestevertem
Schwellwertschalter wird die abfallende Flanke der angelegten Eingangsimpulse und durch den darauffolgenden
Sägezahngenerator mit zugeordnetem gesteuertem Schwellwertschalter jeweils die ansteigende
Flanke der Impulse um den gleichen Betrag verzögert. Es können mit der erfindungsgemäßen Schaltung
auch diejenigen Impulse der Eingangsimpulsfolge unterdrückt werden, deren Länge kleiner ist als die
jeweilige Verzögerungszeit.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
F i g. 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Puls-Phasen-Modulators;
F i g. 2 zeigt die dazu gehörigen Spannungsverläufe.
Der dargestellte Puls-Phasen-Modulator umfaßt zwei lineare Sägezahngeneratoren, jeweils bestehend
aus einem Speicherkondensator C1 bzw. C2, die an den
Kollektoren von in Emitterschaltung betriebenen NPN-Transistoren T1 bzw. T2 gegen Masse geschaltet
sind. Die Sägezahngeneratoren werden über Konstantstromquellen gespeist, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
durch die Transistoren T11 und T12 gebildet
sind. Der Basis des Transistors T1 werden die zu verzögernden Rechteckimpulse als Eingangsspannung
Ve zugeführt. Am Kollektor eines dritten TransistorsT3
können die gegenüber dem Eingang zeitlich verzögerten Rechteckimpulse als Ausgangsspannung V3 abgegriffen
werden. Parallel zu den Speicherkondensatoren C1 und C2 sind Steuertransistoren T21 bzw. T22 mit
entsprechenden Kollektorwiderständen J?4 bzw. R6 geschaltet.
An den Basen dieser Steuertransistoren T21
bzw. T22 liegt die Steuerspannung Vet an, beispielsweise
eine zur Puls-Phasen-Modulation der am Eingang des Transistors T1 eingespeisten Rechteckimpulsfolge geeignete
Modulationsspannung. Parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke dieser Steuertransistoren T21 bzw.
T22 sind außerdem zusätzlich noch Dioden D1 bzw. D2
geschaltet. Diese Dioden D1 und D2 dienen bei Betrieb
mit höheren Frequenzen, dazu, eine schnellere Sperrung der nachfolgenden Transistoren T2 bzw. T3 zu erreichen.
x-Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist folgende*'
Bei Eingangsspannung Ve = 0 ist der Transistor T1
gesperrt. Der Kondensator C1 wird über den als Konstantstromquelle wirkenden Transistor T11, an
dessen Kollektor ein linearer Spannungsanstieg erzielt wird, aufgeladen, und zwar bis zum Leitendwerden des
Steuertransistors T21. Der Transistor T2 wird damit
auch leitend, und der Transistor T3 ist gesperrt. Wird nun durch das Eintreffen des ersten zu verzögernden
Rechteckimpulses die Basisspannung am Transistor T1 positiv, so wird dieser Transistor T1 leitend und damit
auch die im Kondensator C1 gespeicherte Spannung U1
etwa Null. Daraufhin wird der Transistor T2 gesperrt, und es kann sich nunmehr der Kondensator C2 über
den Transistor T12 aufladen. Dieser Aufladevorgang
erfordert eine gewisse Zeit τ und erfolgt so lange, bis die Umschaltspannung des Transistors T3 erreicht ist
und dieser leitend wird. Der gleiche Ladevorgang tritt beim Sperren des Transistors T1 bezüglich des Speisekondensators
C1 auf. Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß
die ansteigende Flanke des zu verzögernden Impulses durch das ÜC-Glied zwischen Transistor T2 und T3 und
die abfallende Flanke dieses Impulses durch das .RC-Glied zwischen Transistor T1 und T2 um eine
vorbestimmte Zeitdauer τ verzögert wird. Die Zeitverzögerung für die ansteigende und abfallende Flanke
ist gleich groß, wenn die beiden ÄC-Glieder die gleiche
Zeitkonstante besitzen und die Umschaltspannungen der Transistoren gleich groß sind. Hierbei wird ferner
angenommen, daß die Kollektorrestspannung der Transistoren praktisch vernachlässigbar klein gegenüber
deren Schwellspannung ist. In diesen Fällen wird also der Impuls nicht verzerrt. Die Größe der Umschaltspannung
V für die Transistoren entspricht im Sinne der F i g. 2 der Summe der angelegten Steuerspannung
Vn und der Schwellspannung V1 des Transistors
T21. Aus F i g. 2 ist zu ersehen, daß dep-Steuerbereich
der Verzögerungszeit τ nicht größer als die Impulsdauer /2 sein kann. Wenn Z1 sehr klein gegenüber
/2 ist, ist demzufolge eine Phasenänderung von fast 360° möglich. Dieser Bereich wird allerdings in
der Praxis dadurch eingeschränkt, daß eine Steuerung der Umschaltspannung von dem Wert Null ab häufig
nicht möglich ist. Allerdings lassen sich beliebig große
Laufzeit- bzw. Phasenänderungen durch in Kette hintereinandergeschaltete i?C-Verzögerungsglieder erreichen.
Die Schaltung nach F i g. 1 ist auch für feste Verzögerungszeiten benutzbar, wenn die Steuerspannung
Vtt konstant gewählt wird. Werden geringere Anforderungen an die Linearität des Modulators gestellt,
so können auch die Konstantstromquellen durch Widerstände ersetzt werden.
Um bei der Schaltung nach Fig. 1 eine gute
Linearität zu erreichen, sollten die i?C-Verzögerungsglieder paarweise sehr gut übereinstimmende Eigenschaften
besitzen.
Die erfindungsgemäße Schaltung setzt Rechteckimpulse .am Eingang voraus. Soll eine Puls-Phasen-Modulation
beliebig anderer Wechselspannungsverläufe vorgenommen werden, so müssen diese Wechselspannungen
zuerst in bekannter Weise in entsprechende Rechteckimpulsfolgen umgewandelt werden.
30
Claims (6)
1. Puls-Phasen-Modulator, dadurch gekennzeichnet,
daß zwei oder mehrere an sich bekannte Schaltungen zur Pulsflankenver-Schiebung,
jeweils bestehend aus einem linearen Sägezahngenerator (R1, T11, T1, C1 bzw. R2, T12, T2,
C2) und einem vom Modulationssignal (U&) gesteuerten
Schwellwertschalter (T2^ bzw. T22), derart
in Kaskade geschaltet sind, daß sowohl die Vorderals auch die Rückflanke eines Eingangsimpulses in
Abhängigkeit vom Modulationssignal (Utt) gleich lang verzögert werden.
2. Modulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Sägezahngenerator aus einem Speicherkondensator (C1, C2) mit parallelgeschaltetem
elektronischem Steuerschalter (T21, T22) besteht und der elektronische Steuerschalter
(T1) des ersten Sägezahngenerators durch die zu
verzögernden Rechteckimpulse (Ug) gesteuert ist, der elektronische Steuerschalter (T22) des zweiten
Sägezahngenerators durch die am Speicherkondensator (C1) des ersten Sägezahngenerators auftretende
Ladespannung (U1) gesteuert ist und ein
dritter elektronischer Steuerschalter (T3) an eine
Speisespannungsquelle (U0) angeschlossen und durch die am zweiten Speicherkondensator (C2)
auftretende Ladespannung (U2) gesteuert ist.
3. Modulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Steuerschalter
jeweils durch einen in Emitterschaltung betriebenen Schalttransistor (T1, T2, T3) gebildet
sind.
4. Modulator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkondensatoren
(C1, C2) in an sich bekannter Weise jeweils über
Konstantstromquellen (7*u, T12) aufgeladen werden.
5. Modulator nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerten Schwellwertschalter
jeweils Steuertransistoren (T21, T22) sind,
die mit ihren Emitter-Kollektor-Strecken jeweils" v" parallel zu den Speicherkondensatoren geschaltet
sind und an deren Basen das Modulationssignal (Usi) anliegt und deren über Widerstände (A4, R5)
an Masse liegenden Kollektoren jeweils mit der Basis des nächstfolgenden Schalttransistors (T2, T3)
verbunden ist, so daß dieser nachfolgende Schalttransistor (z. B. T2) jeweils dann leitend wird,
wenn die Ladespannung des vorhergehenden Speicherkondensators (z. B. C1) die Summe der
Modulationssignalspannung (Ust) und der Schwellspannung
(Us) des Steuertransistors (z. B. T21)
überschreitet.
6. Modulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Emitter-.Kollektor-Strecke
des Steuertransistors (T21, T22) eine Diode
(D1, D2) geschaltet ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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