DE2001527C3 - Schaltungsanordnung zur Signalbegrenzung in einem Modulationssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Signalbegrenzung in einem Modulationssystem, bei dem ein Trägerfrequenzsignal mit einem Modulationssignal frequenz- oder phasenmoduliert wird, mit einer Anordnung zur Steuerung des Frequenzhubs und des NF-Übertragungsfreqiienzganges, zur Differenzierung des eingangsseitig empfangenen Modulationssignals

und zur Begrenzung des differenzierten Modulationsugnals.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der US-PS 27 59 052 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung worden die an die Elektroden eines Transistors angelegten Vorspannungen in Bezug auf Signalwerte eingestellt, welche an diese Schaltungssiufe angelegt werden. Auf diese Weise wird eine Begrenzung des Signals erreicht, wenn dieses Signal einan vorgegebenen Wert überschreitet. Bei dieser Begrenzung kann nur insowei! von einer Symmetrie gesprochen werden, als die positiven ebenso wie die negativen Bereiche einer an die Transistorstufe angelegten Signalform abgeschnitten werden.

Schwierigkeiten treten bei dieser bekannten Schaltungsanordnung jedoch dadurch auf, daß die zur Begrenzung benutzte Transistors! ufe zwischen dem Sätligungszustand und dem nicht-leitenden Zustand betrieben werden muß. Obwohl c^:.ne Transistorstufe relativ leicht und verhältnismäßig steil in den nicht-leitenden Zustand gebracht werden kann, ist es verhältnismäßig schwierig, einen Transistor auf einen ganz bestimmten Sättigungswcrt vorzuspannen. Dadurch hat die durch die bekannte Begrenzung beschnittene Schwingungsform in den Bereichen, welche dem Sättigungszustand des Transistors zugeordnet sind, keinen genau definierten Verlauf. Dies führt zu einer unsymmetrisch begrenzten Schwingungsfomi in dem Sinn, daß beispielsweise die positiven und die negativen Bereiche einer Welle unsymmetrisch begrenzt werden. Durch eine derart unsymmetrisch begrenzte Schwingungsform wird jedoch eine zusätzliche Verzerrung hervorgerufen, die einen erhöhten Klirrfaktor mit sich bringt.

Weiterhin ist der bekannten Schaltunganordnung der Nachteil eigen, daß eine relativ große Zahl von Bauelementen benötigt wird, um eine ausreichende Temperaturkompensation der Transistoren zu erreichen.

Weiterhin ist aus der DE-AS 12 75 628 eine Schaltungsanordnung bekannt, die einen Frequenzumsetzer bzw. Amplitudenmodulator unter Verwendung zweier im Gegentakt arbeitender Transistoren darstellt. Diese bekannte Modulator- oder Mischer-Schaltung verarbeitet zwei Signale, nämlich ein Trägersignal und ein Informationssignal. Diese Signale werden jeweils der Basis der Transistoren zugeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Signalbegrenzung in einem Modulationssysiem der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher der Frequenzhub unter Vermeidung von Verzerrungen mit einer exakt isometrischen Begrenzung gesteuert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht dir· Erfindung vor, daß mit der Differenzierstufe ein Phasenteilcr gekoppelt ist. der aus. dem einen differenzierten Modulationssignal zwei zueinander ungefähr um 180° phasenverschobene entsprechende Teilsignale erzeugt, daß die Begrenzungsanordnung zwei Transistoren aufweist, deren Emitter miteinander verbunden sind, daß der Phasenteiler mit der Begrenzungsanordnung derart gekoppelt ist. daß das eine Teilsignal an dit; Fingangsc lektrode des einen Transistors und das andere Teilsignal an die Eingangselektrode des anderen Transistors angelegt ist, daß die miteinander gekoppelten Emitter in Serie zu einer Konstantstromsenaltung an ein Bezugspotential geschalte; si: '. daß die Transistoren der Begrenzungsanordnung von den Teilsignalen jeweils abwechselnd in den leitenden und den nicht-leitenden Zustand geschaltet werden, so daß der eine Transistor stets dann im leitenden Zustand ist, wenn der andere Transistor im nicht-leitenden Zustand ist, und daß di-· Konstantsiromschaltung derart dimensioniert >st, daß der Strom in dem jeweils leitenden Transistor unter dem Sättigungsstrom liegt.

Bei phasen- und frequenzmodnlierten Sendern ist die Überwachung des Frequenzhubes besonders wichtig,

hi und zwar sowohl aufgrund entsprechender gesetzlicher Bestimmungen als auch zur Verhinderung aller mit einem übermäßen Modulationshub verbundenen Nachteile. Insbesondere bestehen derartige Nachteile in einem erhöhten Klirrfaktor, der zu einer verringerten

i"> Verständlichkeit eines übertragenen Sprachsignals sowie zu einem ungünstigeren Rauschabstand führt.

Gemäß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, daß nach der Begrenzung eine vollkommen symmetrische Wellenform gewährleistet ist, was insbesondere dadurch erreicht werden kann, daß die Transistoren niemals in den Sätligungsbereich gelangen können. Auf diese Weise können Verzerrungen beträchtlich verringert werden, so daß ein besonders kleiner Klirrfaktor erreicht werden kann.

-·■> Außerdem läßt sich die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung verhältnismäßig einfach als monolithische Schaltung aufbauen.

Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsfcrmen des Erfindungsgegenstandes ergeben

w sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstar.des läßt sich auch eine Temperaturkompensation in besonders einfacher Weise durchführen.

ΐϊ Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

Fig. I eine teilweise im Blockschaltbild dargestellte Senderschaltung, die eine Einrichtung zur Steuerung

>i) und Überwachung des Frequenzhubs aufweist, und

F i g. 2 eine Halbleiterscheibe, auf der die Steuerschaltung gemäß Fig. 1 als integrierte Schaltung aufgebaut ist.
Der in Fig. 1 dargestellte Sender hat eine Schaltung

■<■"> 12 zur Signalverarbeitung, die über einen Kondensator 13 an ein Mikrophon 10 angeschlossen ist und von diesem Modulationssignale empfängt. Das Ausgangssignal der Schaltung 12 wird einem Oszillator 14 zugeführt, dessen Frequenzhub in Abhängigkeit von

■i' dem Modulationssignal verändert wird. Das Ausgangssignal des Oszillators 14 wird in einer ersten und anschließend in einer zweiten Verdreifacherstufe 15 bzw. 16 verstärkt und jeweils in ein Signal mit der dreifachen Frequenz umgewandelt. Von der zweiten

■ Verdreifacherstufe 16 wird das modulierte Trägersignal über eine Treiberstufe 17 und einen Endverstärker 19 an eine Antenne 20 zur Abstrahlung übertragen.

Das an die Schaltung 12 zur Signalverarbeitung angelegte Modulationssignal wird von einem Netzwerk

"'' aus dem Kondensator l.'j und einem Widerstand 24 zur Erzeugung einer Anhebung differenziert und durch die Transistoren 22 und 23 verstärkt. Ein mit den Transistoren 22 und 23 als Diode geschalteter Transistor 25 dient der Temperaturkompensation. Das

"' vom Emitter 26 des Transistors 23 abgegriffene Ausgangssignal wird über einen Kondensator 28 an die Basis 32 eines Transistors 31 sowie an die Basis 35 eines Transistors 34 angelegt. Eine weitere Differenzierung

kann um Hilfe des Kondensators 28 ,nid der Kingangsimpcdanz der Transistoren 31 und 14 In-wirkt werden. Widerstände 37 und 38 wirken zusammen mit dem Eingangswiderstand des Transistors 34 als Dämpfungsglied für das an die Basis 35 angelegte Signal. Die F.mitter 40 und 41 der Transistoren .31 und .34 sind über die Widerslande 42 und 43 miteinander verbunden und bilden somit einen cmittergekoppeltcn Verstärker. Der Verbindungspunkt der Widerstände 42 und 43 ist über eine Konstantstromquelle aus einem Transistor 45 und einem Widerstand 46 mit einem liezugspotenlial verbunden. Von der Vorspannungssehaltung aus den Widerständen 49 und 50 und einem als Diode geschalteten Transistor 51 wird ein Vorspannungsslrom der Basis 47 des Transistors 45 zugeführt. Die Diode 51 hat dasselbe temperaturabhängige Verhalten des Spannungsabfalls an der Basis-Emitter-Strecke wie der Transistor 45, so daß eine temperaturabhängige Änderung des Spannungsabfalls an der Diode 51 die Spannungsänderungen zwischen der Basis 47 und dem Emitter 53 im Transistor 45 kompensiert und damit den Strom über den Transistor 45 auf einem relativ konstanten Niveau hält.

Die Leitfähigkeit der Transistoren 31 und 34 wird durch das Eingangssignal bestimmt, welches an der Basis 32 des Transistors 31 auftritt. Der Transistor 34 wird dadurch in den durchlässigen Zustand versetzt, daü die Emitter 40 und 41 durch die Widerstände 42 und 43 miteinander verbunden sind, welche gleich groß sind.

Das symmetrische Ausgangssignal, welches an den Kollektoren 55 und 56 der Transistoren 31 und 34 erscheint, ergibt sich aus der Tatsache, daß die Emitter 40 und 41 miteinander verbunden sind, wobei die ■\usg;ingssignale im wesentlichen identisch sind und cmc Phasenverschiebung zueinander von 180" aufweisen. Durch das Eingangssignal von der Klemme 29. welches ;m die Basis 32 geführt ist. wird festgelegt, ob der Transistor 31 durchlässig oder gesperrt ist. Durch die miteinander verbundenen Emitter wird der abwechselnd durchlässige bzw. gesperrte Zustand herbeigeführ:

Das Ausgangssignal von den Kollektoren 55 und 56 der Transistoren 31 und 34 wird entsprechend an die (iasis 68 und 61 der Transistoren 65 und 60 angelegt. Die Transistoren 60 und 65 wirken als Begrenzungsanordriung und liefern eine in hohem Maße symmetrisch begrenzte .Schwingungsform. Das an die Basen 61 und 68 angelegte Signal isl immer ausreichend groß, um einen der beiden Transistoren in den !eilenden und den Huleren m den nicht leitenden Zustand zu schalten. Die Emitter f>2 und 66 sind zusammengeschaitet und liegen in Serie zu einem Transistor 74 sowie /ti einem Widerstand 75. Die Basis 76 des Transistors 74 isl an das Vorspaniningsnctzwerk gekoppelt, so daß der im Transistor 74 fließende Strom auf einem konstanten Wert gehalten wird. Der als Diode geschaltete Transistor 51 dient zur Temperaturkompensation für den Transistor 74 in derselben Weise, wie dies bereits fur den 7'ransistor 45 beschrieben ist.

Dur Strom durch die Transistoren 60 und 65 wird auf einem durch den Transistor 74 festgelegten konstanten Wert gehalten. Oa immer einer der beiden Transistoren bö und 65 vollständig in den nichi-ieitenden Zustand geschaltet ist. fließt dieser gesamte Strom über den anderen der beiden Transistoren. So schaltet z. B. der Transistor 65 bei einem bestimmten Stromniveau vom leitenden in den nicht-leitenden Zustand. Dieses bestimmte Stromniveau ist derart gewählt, daß der Transistor einen Strom führt, dessen Wert etwas unter dem Satti.eungswert liegt. Damit steht eine sehr gut symmetrische Schwingungsform als Ausgangssignal am Kojlektor 67 des Transistors 65 zur Verfügung, da der weiche Übergang der Transistorstromcharaktcrisiik, wie er im Bereich des Sättigungswertes auftritt, keinen Einfluß auf das Ausgangssignal hat. Damit läßt sich der Klirrfaktor auf einem niedrigen Wer' halten.

Das Ausgangssignal vom Kollektor 67 des Transistors 65 wird über ein Filter 82 und Transistoren 86 sowie 87 an den Oszillator 14 übertragen. Das Filter 82 dient der Unterdrückung der Harmonischen im Ausgangssignal, so daß insbesondere Nachbarkanal-Störungen vermieden werden.

In Fig. 2 ist eine Halbleiterscheibe dargestellt, auf welcher die Schaltung 12 zur Signalverarbeitung gemäß F ig. 1 als integrierte Schaltung ausgeführt ist. Diejenigen Teile der integrierten Schaltung, die dieselbe Funktion ausführen wie die entsprechenden Teile der Schaltung gemäß Fig. 1, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das Mikrophon wird an die Klemme 21 der Halbleiterscheibe angelegt, von der an der Klemme 93 das Ausgangssignal abgreifbar ist. Der Kondensator 28 und das Filter 82 werden als diskrete Schaltkreiskomponenten an die Klemmen 27 und 29 sowie 83 und 84 angeschlossen. Die Energieversorgung wird über die Klemmen 91 und 92 zugeführt. Die verbleibende Klemme90dient als Priifanschluß.

Hier/u 2 Hlatt Zeichnungen

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   !. Schaltungsanordnung zur Signalbegrenzung in einem Modulationssystem, bei dem ein Trägerfrequenzsignal mit einem Modulationssignal frequenz- oder phasenmoduliert wird, mit einer Anordnung zur Steuerung des Frequenzhubs und des NF-Übertragungsfrequenzganges, zur Differenzierung des eingangsseitig empfangenen Modulationssignals und zur Begrenzung des differenzierten Modulationssignals, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Differenzierstufe (13, 24) ein Phasenteiler (31,34) gekoppelt ist, der aus dem einen differenzierten Modulationssignal zwei zueinander ungefähr um 180° phasenverschobene entsprechende Teilsignale erzeugt, daß die Begrenzungsanordnung zwei Transistoren (60,65) aufweist, deren Emitter (62,66) miteinander verbunden sind, daß der Phasenteiler (31, 34) mit der Begrenzungsanordnung (60, 65) derart gekoppelt ist, daß das eine Teilsignal an die Eingangselektrode (61) des einen Transistors (60) und das andere Teilsignal an die Eingangselektrode (68) des anderen Transistors (65) angelegt ist, daß die miteinander gekoppelten Emitter (62,66) in Serie zu einer Konstantstromschaltung (74) an ein Bezugspotential geschaltet sind, daß die Transistoren (60, 65) der Begrenzungsanordnung von den Teilsignalen jeweils abwechselnd in den leitenden und nicht-leitenden Zustand geschaltet werden, so daß der eine Transistor (60) stets dann im leitenden Zustand ist, wenn der andere Transistor (65) im nicht-leitenden Zustand ist, und daß die Konstantstromschaltung (74) derart dimensioniert ist, daß der Strom in dem jeweils leitenden Transistor (60, 65) unter dem Sättigungsstrom liegt.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromschaltung einen Transistor (74) aufweist, der mit seinem Kollektor an die miteinander verbundenen Emitter (62, 66) der Begrenzungsanordnung und mit seinem Emitter an das Bezugspotential (92) angeschlossen ist und daß die Basis (76) dieses Transistors (74) mit einer ersten Vorspannungsschaltung (49, 50, 51) verbunden ist, die ein Vorspannungspotential derart liefert, daß der Wert des über den Kollektor und den Emitter fließenden Stromes des Transistors dadurch festgelegt ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorspannungsschaltung eine mit Spannungsteilerwiderständen (49, 50) in Serie geschaltete Diode (51) aufweist, die zwischen dem Bezugspotential (92) und einem weiteren Bezugspotential in Serie geschaltet ist, so daß sich der Spannungsabfall an der Vorzugsspannungsdiode (51) in Abhängigkeit von der Temperatur in derselben Weise ändert wie der Spannungsabfall an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors (74) der Konstantstromschaltung.
4. 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasentciler (31, 34) einen ersten und zweiten Transistor (31, 34) aufweist, deren Emitter (40, 41) derart zusammengeschaltet sind, daß ein emittergekoppelter Verstärker (31, 34) entsteht, daß die Kollektoren (55, 56) der beiden Transistoren (31, 34) einzeln mit getrennten Eingangselektroden (61, 68) der Transistoren (60,65) der Begrenzungsanordnung verbunden sind, daß die Basis des ersten Transistors

   (31) des Phasenteilers mit der Differenzierstufe (13, 24) verbunden ist und daß die Basis des zweiten Transistors (34) des Phascnteilers über Dämpfungseinrichtungen (37, 38) mit der Differenzierstufe (13, ^r> 24) verbunden ist, so daß das dieser Basis zugeführte Teilsignal eine kleinere Amplitude hat als das der Basis des ersten Transistors (31 des Phasenteilers zugeführte Teilsigna!.
5. 5. Schauungsanordnung nach einem der Ansprüi" ehe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasentciler (31,34) ferner einen stromstabilisierenden Transistor (45) aufweist, der mit den Emittern (40, 41) der Transistoren (31, 34) des Phasenteilers und dem einen Bezugspoteniial (92) verbunden ist,

   r> daß die Basis des stromstabilisierenden Transistors (45) mit der einen Elektrode (47) der Vorspannungsdiode (51·) verbunden ist, die zur Temperaturkompensation für den stromstabilisierenden Transistor dient, daß die Diode (51) einer zweiten Vorspan-

   λ nungsschaltung mit den Basen des ersten und zweiten Transistors des Phasenteilers (31, 34) verbunden ist, und einen Vorspannungsstrom liefert, wodurch der Spannungsabfall an den Dioden (70) der zweiten Vorspannungsschaltung sich in dersel-

   . 5 ben Weise temperaturabhängig ändert wie der Spannungsabfall an der Basis-Emitter Strecke des ersten r.nd zweiten Transistors des Phasenteilers (31, 34).
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch i" gekennzeichnet, daß die Eingangsschaltung Verstärker aufweist, die mit der Differenzierstufe (13, 24) zur Verstärkung der Modulationssignale verbunden sind.
7. 7. Schaltungsanordnung nach einem oder mehrei·"' ren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Ausgangselektrode (67) eines der Transistoren (60, 65) der Begrenzungsanordnung (60,65) ein Filter (82) verbunden ist.
8. 8.Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch

   ·"' gekennzeichnet, daß der impedanzteil der Differenzierslufe (13, 24), der Phasenteiler (31, 34), die Vorspannungsschaluingen, die Begrenzeranordnung (60, 65) und die Kons'antstromschaltung (74) jeweils als monolithisch integrierte Schaltung (12) aufgebaut sind.
9. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (74) der Konstantstromschaltung Teil der monolithisch integrierten Schaltung ist und mit seinem Kollektor an die

   *>" gemeinsamen Emitter (62, 66) angeschlossen ist, daß der Emitter des Transistors (74) an dem Bezugspotential (92) liegt, und daß die Basis (76) mit der ernten Vorspannungsschaltung (49, 50, 51) verbunden ist, die ein Vorspannungspotential liefert, welches den

   '·■'' Wert des über den Kollektor und den Emitter des Transistors der Konstantstromschaltung fließenden Stroms festlegt.