DE2139594C2

DE2139594C2 - Phasenmodulator

Info

Publication number: DE2139594C2
Application number: DE2139594A
Authority: DE
Inventors: Kinji Kawamoto; Tsuzuki Kyoto Yawata
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1970-07-29
Filing date: 1971-07-27
Publication date: 1985-09-05
Also published as: NL170209C; CA1011410A; NL7110424A; GB1359682A; FR2099663B1; AU3164971A; FR2099663A1; US3718871A; DE2139594A1; NL170209B

Description

Die Erfindung betrifft einen PhaEsnmodulator mit einer Reaktanz-Wirkwiderstand- Phasenschieberanordnung, die aus mindestens einem Wirkzweig mit mindestens einem Wirkwiderstandselement und mit mindestens einer mit dieser in Reihe geschalteten Schaltvorrichtung sowie aus mindestens einem Blindzweig mit einem Blindwiderstandselement besteht, und mit einer Modulationssignalquelle.

Aus der US-PS TA 82 188 sind Phasenkettenoszillatoren veränderbarer Frequenz mit Differenzverstärkern bekannt, wobei sich die Phasenschieberschaltung aus einem Differenzverstärker und einem Widerstands-Kapazitäts-Netzwerk zusammensetzt Jeder Widerstandszweig wird von einem Widerstand und einem Schalter gebildet und drei Widerstandszweige sind parallel geschaltet Hierbei bestehen 23 Kombinationsmöglichkeiten bei der Schalterwahl und es kann jeweils einer von acht Phasengängen ausgewählt werden. Diese Phasenschieberschaltung arbeitet nicht als Phasenmodulator, der die Phase des Ausgangssignals kontinuierlich moduliert. Für eine annähernd kontinuierliche Modulation sind daher viele Schalter und Widerstände erforderlich, wobei die Schalter stets genau betätigt werden müssen. Zum einen läßt sich aber auch so keine exakt kontinuierliche Modulation erreichen und zum anderen ist die Verwendung vieler Schalterelemente unpraktisch. Gemäß der US-PS 34 82 188 soll eine Phase durch Verwendung eines regelbaren Widerstandes oder eines Feldef-

fekttransistors, der von einer veränderbaren Spannung

'< gesteuert wird, verändert werden. Ein regelbarer Wi- '·■} derstand kann jedoch nicht von einer Spannung gesteu- ::: ert werden. Der Feldeffekttransistor verzerrt hingegen das Signal.

Es ist weiterhin ein Phasenschieber mit einer Toulon-Brficke bekannt (Lexikon der Technik, Bd. 2,4. Auflage, '■■ S. 394), die aus einem Phasenspalter besteht, der ein .: Eingangssignal in zwei Ausgangssignale aufspaltet, die ''·: einen Phasenunterschied von 180° aufweisen, sowie aus einem Wirk- und einem Blindzweig besteht, um die Aus- _; gangssignale wieder zusammenzuführen. Hierbei wird der Wirkzweig von einer CdS- oder CdSe-Photozelle gebildet Der Widerstand der Photozelle wird durch die '■_;.; Lichtstärke einer Lampe geändert Hierbei ist nachtei- C. Hg, daß (1) der Widerstandsert der Photozelle sich auch mit der Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit än- :{_; dert, daß (2) die Lampe keine ausreichend lange Lebens-■^; dauer hat und ihre Lichtstärke ebenfalls ändert, daß (3) V; sowohl der Widerstand der Photozelle als auch die Lichtstärke der Lampe sich bei der Massenherstellung l'i kaum genau gleich halten lassen und es in der Praxis ; erforderlich ist den durch die Lampe fließenden Strom " für jede Lampe einzeln einzustellen, daß (4) die Wider-' Standsänderungen ein Modulationssignal nur träge und (.·,' ungenau wiedergeben, und daß (5) andere herkömmliche Widerstandselemente mit der Spannungs-Stromcharakteristik einer Diode oder eines Transformators das zu modulierende Eingangssignal verzerren.
; Aus der US-PS 34 97 830 ist außerdem ein transformatorloser Modulator bekannt, bei dem eine Schaltvorrichtung Anwendung findet, die von einer eine Trägerwelle liefernden Einrichtung gesteuert wird. Bei diesem - transformatorlosen Modulator handelt es sich um einen abgeglichenen Modulator, so daß es nicht zur Modula-■ tion eines Phasenwinkels eines Eingangssignals kommt : Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Pha-

;; senmodulator gemäß der eingangs erwähnten Art derart auszubilden, daß ein am Phasenmodulator anliegendes Eingangssignal kontinuierlich ohne Verzerrung ent- :. sprechend dem elektrischen Modulationssignal phasenmoduliert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1, 2 und 3 enthaltenen Merkmale gelöst

Vorteilhaffe Weiterbildungen des ;rfindungsgemäßen Phasenmodulators ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Mit dem erfindungsgemäßen Phasenmodulator wird eine kontinuierliche Phasenmodulation eines am Phasenmodulator anliegenden Eingangssignals ohne Verzerrung entsprechend dem elektrischen Modulationssignal gewährleistet.

Der erfindungsgemäße Phasenmodulator wird nun anhand der Figuren erläutert In letzteren sind:

F i g. 1 ein Schaltplan für eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Phasenmodulators,

F i g. 1 a ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Phasenmodulators,

Fig.2 eine Darstellung von Kennlinien Amplitude und Phase in bezug auf die Frequenz einer Phasenschieberanordnung,

Fig.3 eine Darstellung eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Phasenmodulator betätigenden Impulse,

Fig.4 eine Schaltung einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäPrf'.n Phasenmodulators,

F i g. 5 eine Darstellung verschiedener Wellenformen von Signalen einer Betätigungseinrichtung des erfindungsgemäßen Phasenmodulators,

F i g. 6 eine Darstellung verschiedener Wellenformen, die anstelle einer Sägezahnwelle in der Betätigungseinrichtung benutzt werden können,

F i g. 7 eine Schaltung einer weiteren Ausführungsf orm des erfindurigsgemäßen Phasenmodulators,

Fig.8—16 je eine Schaltung weiterer Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Phasenmodulators,

Fig. 17 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Phasenmodulators, und

F i g. 17a eine Schaltung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Phasenmodulators mit ei-

t5 nem Toulon-Schaltungskreis.

Wie F i g. 1 zeigt, weist der Phasenschieber eine Reaktanz-Wirkwiderstand-Phasenschieberanordnung 100, eine Schaltvorrichtung 6, eine Betätigungseinrichtung 16 und eine Modulationssignalquelle 19 auf. Die PhasenschieberanoAlnung 100 verschiebt die Phase eines am Eingangskontakt 1 zugeführten Einga^isignais und erzeugt ein Ausgangssignal an einem Augan^skontakt 14. In der Phasenschieberanordnung 100 steht der Eingangskontakt 1 mit der Basiselektrode eines n-p-n-Transistors 11 über einen Kopplungskondensator 2 einem BlinJzweig 20 in Verbindung, der ein Blindwiderstandselement z. B. einen Kondensator 4 mit der Kapazität Centhält
Der Eingangskontakt 1 steht ferner über den Kopplungskondensator 2 und einen Widerstand 3, dessen Widerstandswert R\ beträgt mit der Emitterelektrode des Transistors 11 steht Verbindung. Die Emitterelektrode des Transistors 11 steht über einen Widerstand 12 mit Erde in Verbindung, dessen Widerstandswert Re beträgt Eine die Spannung V«· (Volt) erzeugende positive Gleichspannungsquelle 15 steht mit der Kollektorelektrode des Transistors 11 über einen Widerstand 10 mit dem Wert Rc in Verbindung. Ein Kopplungskondensator 13 verbindet die Kollektorelektrode des Transistors 11 mit dem Ausgangskontakt 14.

Dip Basiselektrode des Transistors 11 steht mit einem Bezugspotential, z. B. mit Erde, über einen Kopplungskondensator 5 und einen Wirkzweig 30 in Verbindung. Der Wirkzweig 30 enthält ein Widerstandsetement 7 und die Schaltvorrichtung 6, die dem WHerstandselement 7 nachgeschaltet ist Der Widerstand 7 weist den Widerstandsv/ert R auf. Die Basiselektrode des Transistors 11 steht über einen einen hohen Wert aufweisenden Widerstand 8 mit einer Vorspannungsquelle 9 in

so Verbindung, die eine Spannung Vbb(Volt) erzeugt

Die Reaktanz-Wirkwiderstand-Phasenschieberanordnung 100 arbeitet folgendermaßen: Das dem Widerstand 3über den Eingangskontakt 1 und den Kopplungskor.denäaior 2 zugeführte Eingangssignal wird von einem Verstärker mit dem Widerstand 3, dem Transistor 11 und dem Widerstand 10 verstärkt und zur KDllektorelektrode des Transistors 11 geleitet. Die Verstärkung beträgt Rc/Ri unter der Annahme, daß hr_e des Transistors 11 genügend fößer als »1« ist. Ein Signal an der Basiselektrode des Transistors 11 wird verstärkt und tritt gleichfalls an der Kollektorelektrode des Transistors 11 auf. Die Verstärkung beträgt

-Rc(Ri+Re)/Ri Re

Das negative Vorzeichen bedeutet, daß durch die Verstärkung die Phase des Signals umgekehrt wird. Der Transistor 11 stellt daher zusammen mit den Widerstän-

den 3, 8, 10 und 12, der Spannungsquelle 15 und der Vorspannungsquelle 9 einen Differenzverstärker mit einer positiven Verstärkung von Rd R\ und einer negativen Verstärkung

+Re)I R\Re

Wird die Schaltvorrichtung 6 geschlossen, so bildet der Kondensator 4 zusammen mit dem Widerstand 7 ein Hochpaßfilter mit einer Sperrfrequenz

fJi'\i2jrRC)

und mit einer Übertragungsfunktion Gh(O nach der Gleichung:

j 2.rfRC
«■"π·/- \+j2.tfKC

Die Übertragungsfunktion der Phasenschieberanordnung 100 kann durch die nachstehende Gleichung dargestellt werden:

20

Gif)

-Rc(R; + R_E)

Gif) + -/. (2)

Ist R\ gleich Re, so werden die Verstärkungen des Differenzverstärkers gleich RdR\ und -2RdR/, und G(f) kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

ntn = ^-

^l ~^{J1 nfR} ' ^C l+j2tt/R-C

(3)

35

Aus der Gleichung (3) geht hervor, daß das bei dem dem Eirigangskontak; 1 zügciührten Eingangssignal die Amplitude um RdR\ verstärkt wird, wobei ferner eine Phasenverschiebung zwischen 0 radian und — si radian erfolgt F i g. 2 zeigt die Übertragungscharakteristik der Gleichung (3). In F i g. 2 ist der relative Pegel der Amplitude (in dB) dargestellt.

Nach Fi g. 1 bilden die Schaltvorrichtung 6 und eine Spule 18 einen Relaisschalter. Die Schaltvorrichtung 6 wird von der Betätigungseinrichtung 16 betätigt Die Betätigungseinrichtung 16 erzeugt ein Impulssignal, das z. B. nach F i g. 3 zwei Zustände aufweist, von denen der eine Zustand eine EIN-Zeit Tein (Schalter geschlossen) darstellt während die andere, die AUS-Zeit Taus ist während der die Schaltvorrichtung 6 geöffnet ist Die so beiden Schaltzeilen folgen abwechselnd aufeinander mit der Betätigungsfrequenz. Diese Betätigungsfrequenz

55

ist höher als das Doppelte der Frequenz eines dem Eingangskontakt zugeführten Eingangssignais. Das Verhältnis der Einschaltzeit Tein plus der Ausschaitzeit Taus zur Einschaltzeit Tein, d. h. (Tem + Taus) ändert sich in Abhängigkeit von einem Modulationssignal, das von der Modulationssignalquelle 19 erzeugt wird.

Bei Betätigung der Schaltvorrichtung 6 wird die Grenzfrequenz/emit TeinI(Tein + Taus)multipliziert

Hierbei enthält die Gleichung (3) die folgende Form:

-J² *

πfRCi.T_E!N

Die Übertragungsfunktion G(O ändert sich mit der Änderung des Verhältnisses (Tein + T,\us)ITfjn, während die in F i g. 2 dargestellte Phasencharakteristik sich parallel zu einer Frequenzachse ändert. Das dem Eingangskontakt 1 zugeführtc Eingangssigna! wird daher phasenmoduliert und erscheint am Ausgangskontakt 14.

Dieses phasenmodulierte Ausgangssignal enthält Anteile der Betätigungsfrequenz f_A, die durch ein in F i g. 1 nicht dargestelltes Tiefpaßfilter beseitigt werden kann, das an den Ausgangskontakt 14 angeschlossen wird.

Der Widerstand 8 bestimmt die untere Grenze der Grenzfrequenz f_c, so daß dessen Widerstandswert so groß wie möglich bemessen wird, sofern der Differenzverstärker in Betrieb ist.

Die Schaltvorrichtung 6 und die Spule 18 können bei Umschaltungen mit hoher Frequenz durch einen Halbleiterschalter ersetzt werden.

Bei der Phasenschieberanordnung 100 kann der V/irkzweig 30 oder der Bür.dzweig 20 geerdet wprden.

Fig. la ist ein Blockdiagramm der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform des Phasenmodulators. Der Differenzverstärker 27 weist ein Paar Eingangsanschlüsse 25, 26 sowie einen Ausgangsanschluß 14 auf. Das Hochpaßfilter 28 ist zwischen den Eingangsanschiuß 1 und den negativen Eingangsanschluß 26 geschaltet und besteht aus dem Wirkzweig 30 und dem Blindzweig 20. Am Ausgangsanschluß 14 des Differenzvefstärkvij 27 liegen die vom Eingangsanschluß 1 der Phasenschieberanordnung 100 über den Blindzweig und den zweiten Eingangsanschluß 26 des Differenzverstärkers 27 geführten Signalanteile mit der doppelten Verstärkung an wie die vom Eingangbanschluß 1 der Phasenschieberanordnung 100 über den ersten Eingangsanschluß 25 des Differenzverstärkers 27 geführten Signalanteile. In Reihe mit dem im Wirkzweig 30 liegenden Wirkwiderstandselement 7 liegt die Schaltvorrichtung 6, die von der Betätigungsvorrichtung 16 betätigt wird. Das Tastverhältnis des Umschaltvorganges wird durch die Modulationssignalquelle 19 moduliert. Die Funktion der Ausführungsform nach Fig. la ist im wesentlichen die gleiche wie die der Ausführungsform nach F i g. 1.

Die F i g. 4 zeigt eine andere Ausführung des Phasenmodulators, bei der die Phasenschieberanordnung 100 der in F i g. 1 dargestellten Phasenschieberanordnung mit Ausnahme des Wirkzweiges 30 gleicht. Nach F i g. 4 weist der Wirkzweig 30 Widerstände 31,32, Dioden 33, 34 und Betätigungskontakte 35, 36 auf. Die Basiselektrode des Transistors 11 steht über den Widerstand 31 und die Diode 33 bzw. über den Widerstand 32 und die Diode 34 mit den Betätigungskontakten 35, 36, in Verbindung. Die Widerstände 31 und 32 weisen dei. gleichen Widerstandswert 2R auf, während die Dioden 33 und 34 zwei Schaltmittel darstellen.

Die Betätigungseinrichtung 16 besteht aus einem Oszillator 50, einem Komparator 60, einem Impulsverstärker 70, einer Impulstreiberschaltung 80, einem Imulsinverter 85 und aus einer Irnpulstreiberschaltung 91. In F i g. 5 sind die mit (a) —(g) bezeichneten Wellenformen der Signale in der Betätigungseinrichtung 16 nach F i g. 4 dargestellt Ein Oszillator 50 erzeugt eine Sägezahnwelle (a)mh der Betätigungsfrequenz fa.

Das Sägezahnsignal (a) und ein von der Modulationssignalquelle 19 erzeugtes Modulationssignal (b) werden voneinander überlagert und mit einem VergleichspotentiaLz. B. mit dem Erdpotential verglichen. Der Komparator 60 erzeugt ein Impulssignal (fcjt dessen Breite sich in Abhängigkeit vom Modulationssignal (b) ändert Der Impulsverstärker 70 verstärkt das Impulssignal (c)

und erzeugt ein Impulssignal (d), das dem Betätigungskontakt 35 über den impulstreiber 80 zugeführt wird. Das Ausgangsimpulssignal fej gleicht dem Impulssignal (d) und weist eine Amplitude auf, deren Höhe z. B. zwischen 0 Volt und 2Vbb Volt liegt. Das Impulssignal (e) wird vom Impulsinverter 85 umgekehrt. Das invertierte Signal (S) wird von der Impulstreiberschaltung 91 verstärkt v, A dem Betätigungskontakt 36 als Impulssignal f&) zugeführt. Das Impulssignal (g) weist eine Amplitude zwischen 0 Volt und 2 Vbb Volt auf. Die Impulssignale (e) und (g) stellen ein Paar Betätigungsimpuls^gnale dar. Weist die Amplitude des Impulssignals (e) den Wert 2 Vbb (Volt) auf, so beträgt die Amplitude des Impulssignals (g) 0 (Volt). Die Dioden 33 und 34 erhalten daher entgegengesetzte Vorspannungen und werden gesperrt. Die Basiselektrode des Transistors 11 erhält aus der Vorspannungsquelle 9 eine Vorspannung von Ves(Volt). Weist die Amplitude des Impulssignals (e) eine Höhe von 0 Volt auf. SO beträgt dl<? Hob*? far Amplitude des Impulssignals (g)2V_BB (Volt). Die Dioden 33 und 34 erhalten daher eine Vorspannung im Vorwärtssinne und werden leitend. Die Basiselektrode des Transistors U erhält eine Vorspannung von Vbb (Volt) auch wenn die Dioden 33 und 34 gesperrt sind.

Da die Impulstreiberschaltungen 80 und 91 niedrige Ausgangsimpedanzen aufweisen, wird die Basiselektrode des Transistors 11 über die Widerstände 31 und 32 mit einem Bezugspotential verbunden, wenn die Dioden 33 und 34 leitend sind, d. h. in einer Einschaltperiode. Das Bezugspotential ist im wesentlichen gleich dem Erdpoi ntial. Der Phasenmodulator nach Fig.4 bewirkt bei einem am Eingangskontakt 1 zugeführten Eingangssignal eine Phasenmodulation in derselben Weise wie der Phasenmodulator nach Fig. 1. Im allgemeinen weist die Schaltvorrichtung 6 selbst in geschlossenem Zusand einen Restwiderstand auf, so daß die Widerstände 33 und 34 durch diesen Restwiderstand ersetzt werden können.

Die in den F i g. 1 und 4 dargestellten Ausführungsformen des Phasenmodulators weisen die folgenden Vorzüge auf. Es erfolgt eine genaue Ansprache auf Modulationssignale mit hohen Frequenzen. M. a. W, der Phasenmodulator spricht auf ein Modulationssignal rasch an. Da der Wirkzweig 30 bei dem zu modulierenden Signal keine Verzerrung verursacht, wenn die Schaltervorrichtung 6 genau geöffnet und geschlossen wird, verursacht der Phasenmodulator nur eine sehr geringe Verzerrung.

Die in F i g. 4 dargestellte Betätigungseinrichtung 16 kann auch bei Erfüllung der genannten Funktion z. B. von einer Schmitt-Triggerschaltung, einem monostabilea Multivibrator und mit einem Differentialimpulsverstärker gebildet sein. Anstelle der eine Sägezahnwelle erzeugenden Oszillatoren 50 können auch Oszillatoren verwendet werden, die eine andere Wellenform erzeugen, z. B. eine Sinuswelle, eine Dreieckwelle oder eine Exponentialwelle, wie in F i g. 6 dargestellt ist Bei Verwendung der Exponentialwelle bewegt sich die in F i g. 2 dargestellte Phasencharakteristik parallel zu einer Frequenzachse (in log) proportional zum Modulationssignal (b)der Modulationssignalquelle 19. Die Exponentialwelle kann ungefähr unter Verwendung von Spannunsänderungen an Kondensatoren beim Entladen oder Aufladen erreicht werden.

Zum Ändern des Verhältnisses (Γειν + T_Aus)ITein des Betätigungsimpulses kann die Betätigungsfrequenz f_A in Abhängigkeit vom Modulationssignal verändert werden, während andererseits entweder die Einschaltzeit oder die Ausschaltzeit konstant gehalten wird. Das Verhältnis kann auch durch Ändern von Sa und Tein oder von Taus verändert werden.

Bei der in Fig.7 dargestellten Ausführungsform des Phasenmodulators gleicht die Reaktanz-Wirkwiderstand-Phasenschieberanordnung 100 der in Fig. 1 dargestellten Phasenschieberanordnung mit Ausnahme des Wirkzweiges 30. Wie aus F i g. 7 hervorgeht, besteht der Wirkzweig 30 aus den Widerständen 31,32 jeweils mit dem Widerstandswert 2R, aus den Transistoren 37, 38 und den Betätigungskontakten 35,36. Die Transistoren 37,38 stellen zwei Schaltmittel dar. Der Widerstand 31 verbindet die Basiselektrode des Transistors 11 mit der Kollektorelektrode des p-n-p-Transistors 37. Die Emitterelektrode des Transistors 37 steht mit einer Spannungsquelle 105 in Verbindung, die eine Spannung von (Vbb + Vi) Volt erzeugt, wobei V\ kleiner als Vbb ist. Die Basiselektrode des Transistors 37 steht mit dem Betätigungskontakt 35 in Verbindung. Der Widerstand 32 verbindet die Basiselektrode des Transistors 11 mit der Kollektorelektrode eines n-p-n-Transistors 38, dessen Emitterelektrode mit einer Spannungsquelle 106 in Verbindung steht, die eine Spannung von (Vbb— V\) Volt erzeugt. Die Basiselektrode des Transistors 38 steht mit dem Betätigungskontakt 36 in Verbindung. Die Betätigungseinrichtung 16 besteht aus einem Oszillator 50, einem Komparator 60, einem Impulsverstärker 70 und aus einem Impulsspalter 101. Die Betätigungseinrichtung 16 erzeugt zwei Betätigungsimpulse (h) und (i), deren Breite von einem Modulationssignal verändert wird, das von der Modulationssignalquelle 19 erzeugt wird. Die Betätigungssignale (h) und (i) schalten die Transistoren 37, 38 zugleich mit der Betätigungsfrequenz Sa des vom Oszillator 50 erzeugten Sägezahnsignals um.

Weisen die Betätigungssignale (h)und ft) Spannungen von (Vbb + Vj) Volt bzw. (V_BB - V₁) Volt auf, so werden die Transistoren 37 und 38 gesperrt, so daß keine Verbindung zwischen dem einen Ende des Wirkzweiges

30 und einem anderen Schaltungselement hergestellt wird. Die an der Basiselektrode des Transistors 11 liegende Spannung wird gleich der Spannung Vbb der Vorspannungsquelle 19. Dies stellt die Ausschaltzeit dar.

Wenn die Betätigungssignale (h) und ßjdie Transistoren 37 und 38 in den leitenden Zustand versetzen, weisen die Kollektorelektroden der Transistoren 37 und 38 die Spannungen (Vbb + Vi) bzw (Vbb — V_x) Volt auf. Über die Widerstände 31 und 32 wird die Basiselektrode des Transistors 11 mit einem Bezugspotential verbunden, das im wesentichen dem Erdpotential gleicht Das an der Basiselektrode des Transistors 11 liegende Potential wird im wesentlichen auf der gleichen Höhe gehalten wie während der Ausschaltperiode. Dies stellt die Einschaltzeit dar. Die in den F i g. 4 und 7 dargestellten Auführungsformen leiten zum Ausgangskontakt 14 keine Komponente des Modulationssignals weiter, da die Basiselektrode des Transistors Il während der Einschalt- und der Ausschaltzeit ein im wesentlichen konstantes Vorspannungspotential erhält Die Widerstände

31 und 32 brauchen nicht notwendigerweise die gleichen Werte aufweisen, um während der Einschalt- und der Ausschaltzeit das an der Basiselektrode liegende Potential konstant zu halten.

Die Fig. 8,9 und 10 zeigen weitere Ausführungsformen des Phasenmodulators mit einer Reaktanz-Widerstand-Phasenschieberanordnung 100, die der Phasenschieberanordnung gemäß F i g. 1 bis auf den Wirkzweig 30 gleicht

Bei der Schaltung gemäß F i g. 8 besteht der Wirkzweig 30 aus einem Widerstand 7 mit dem Wert R und aus einem Transistor 40.

Der Widerstand 7 steht zum einen über einen Kopplungskondensator 5 mit der Basiselektrode des Transistors 11 und zum anderen mit der Kollektorelektrode eines Transistors 40 in Verbindung, der als Schaltsignal dient. Die Emitterelektrode des Transistors 40 ist mit einem Bezugspotentiai, z. B. mit dem Erdpotential verbunden. Die Betätigungseinrichtung 16 führt der Basiselektrode des Transistors 40 einen Betätigungsimpuls zu, der den Transistor 40 mit der Betätigungsfrequenz & in den leitenden und nichtleitenden Zustand versetzt. Die Impulsbreite der Betätigungsimpulse wird von einem Modulationssignal moduliert, das von der Modulationssignalquelle 19 erzeugt wird. Der Wirkzweig 30 weist während der Einschaltzeit einen Widerstand R und während der Ausschaltzeit einen fast unendlich großen Widerstand auf.

Bei der Schaltung nach F i g. 9 besteht der Wirkzweig 30 aus einem Widerstand 7, einem Transistor 40, beispielsweise aus einem n-p-n-Transistor, und aus einer Bezugspotentialquelle 42, die eine Spannung von Vr (Volt) erzeugt, wobei Vr kleiner als Vbb ist. Der Widerstand 7 ist einerseits mit der Basiselektrode des Transistors 11 direkt und andererseits mit der Kollekttorelektrode des Transistors 40 verbunden. Die Emitterelektrode des Transistors 40 ist mit der Bezugspotentialquelle 42 verbunden. Die Betätigungseinrichtung 16 führt der Basiselektrode des Transistors 40 einen Betätigungsimpuls zu. Der Transistor wird während der Einschaltzeit in den leitenden Zustand versetzt und während der Ausschaltzeit in Abhängigkeit von dem Betätigungsimpuls mit der Betätigungsfrequenz [a gesperrt. Die Breite des Betätigungsimpulses wird von einem Modulationssignal beeinflußt, das aus der Modulationssignalquelle 19 zugeführt wird.

Bei der Schaltung nach Fig. 10 besteht der Wirkzweig 30 aus einer Diode 43 und einem Widerstand 7, der die Basiselektrode des Transistors 11 mit der einen Seite der Dioden 43 verbindet, deren andere Seite mit einer Betätigungseinrich.ijng 16 verbunden ist Die Betätigungseinrichtung 16 erzeugt einen Betätigungsimpuls, dessen Amplitude eine Höhe von beispielsweise (Vbb + Vi) Volt bis zu (V_BB - Vi) aufweist, wobei V, kleiner als Vbb ist Weist der Betätigungsimpuls eine Amplitudenhöhe von (Vbb — Vi) Volt auf, so erhält die Diode 43 eine Vorspannung im Vorwärtssinne und wird leitend. Die Basiselektrode des Transistors 11 wird daher über den Widerstand 7 mit einem Bezugspotential von (Vbb — Vi) Volt verbunden. Dies stellt die Einschaltzeit dar.

Weist der Betätigungsimpuls eine Amplitudenhöhe von (Vbb + Vi) auf, so erhält die Diode 43 eine umgekehrte Vorspannung und wird gesperrt Dies stellt die Ausschaltzeit dar.

Die Ausführungsformen nach der Fig.8, 9 und 10 führen bei einem Eingangssignal eine Phasenmodulation in der gleichen Weise durch wie die Ausführungsform nach Fig. 1.

Bei den Ausführungsformen nach den Fig.9 und 10 verändert sich das an der Basiselektrode des Transistors 11 liegende Potential während der Einschalt- und der Ausschaltzeiten. Dementsprechend ändert sich das durchschnittliche Basispotential in Abhängigkeit vom Modulationssignal. Diese Änderung bewirkt ein Durchsickern des Modulationssignals bis zum Ausgangskontakt 14. Werden anstelle des n-p-n-Transistors 40 und der Bezugspotentialquelle 42 ein n-p-n-Transistor und eine Bezugspoteruialquelle mit der Spannung Vr Volt benutzt, wobei Vr größer als Vbb ist, so erfolgt bei der Ausführungsform nach F i g. 9 eine Phasenumkehrung des durchsickernden Modulationssignals am Ausgangskontakts 14. Wird die Diode 43 in die Schaltung nach Fig. 10 im entgegengesetzten Ende eingeschaltet, so erfolgt gleichfalls eine Phasenumkehrung bei dem durchsickernden Modulationssignal. Werden zwei Phasenmodulatoren nach Fig.9 oder 10 zu einer Kaskadenschaltung miteinander verbunden, so werden geeigneterweise in jeder Schaltung zueinander entgegengesetzte Transistoren verwendet, oder die Dioden werden gegensinnig zusammengeschaltet, so daß jedes durchsickernde Modulationssignal gelöscht wird.

Die F i g. It bis 16 zeigen weitere Ausführungsformen des Phasenmodulators. Bei der Schaltung nach F i g. 1 \ gleicht die Reaktanz-Widerstand-Phasenschieberancrd"~"g im wesentlichen d?r PbasensehieberanordnunE nach F i g. 1 bis auf den Wirkzweig 30, den Blindzweig und eine Vorspannungsschaltung 110. Die Betätigungseinrichtung und die Modulationssignalquelle sind nicht dargestellt. Zu diesem Zweck können die herkömmlichen Impulserzeugungsverfahren angewendet werden. Der Wirkzweig 30 besteht aus einem Widerstand 7 und einem Schaltmittel, z. B. aus einem Transistor 40, der zwischen einen Kopplungskondensator 2 und die Basiselektrode des Transistors 11 geschaltet ist. Der Blindzweig 20 enthält einen Blindwiderstand, z. B. einen Kondensator 4, der zwischen die Basiselektrode des Transistors 11 und Erde geschaltet ist. Ein Widerstand 47 ist an eine Vorspannungspotentialquelle 48 und an den Verbindungspunkt zwischen dem Kopplungskondensator 2 und dem Wirkzweig 30 angeschlossen, so daß die Basiselektrode des Transistors 11 eine Vorspannung Vbb (Volt) erhält

Der Betätigungsimpuls wird der Basiselektrode des Tranisistors 40 über einen Betätigungskontakt 46 und einen Widerstand 45 zugeführt, wobei der Transistor 40 in den leitenden Zustand versetzt und gesperrt wird. Der Wirkzweig 30 bildet zusammen mit einem Kondensator 4 ein Tiefpaßfilter. Die Sperrfrequenz /c'des Tiefpaßfilters kann durch Verändern der Breite des Betätigungsimpulses in der gleichen Weise wie bei den Ausführungsformen nach den Fi g. 1,4, 7 und 8—10 verändert werden, bei denen anstelle des Tiefpaßfilters ein Hochpaßfilter mit einer Sperrfrequenz ic benutzt wird.

Die Ausführungsformen nach den F i g. 12 bis 16 stellen Abwandlungen der Ausführungsform nach der F i g. 11 dar.

Bei den Schaltungen nach den F i g. 12,13 und 14 sind das Widerstandselement 7 und der Transistor 40 anders zusammengeschaltet als nach der F i g. 11. In den Schaltungen nach den F i g. 13 und 14 bestehen die Transistoren 40 aus n-p-n-Transistoren im Gegensatz zu den p-np-Transistoren in den Schaltungen nach den F i g. 11 und IZ Die Transistoren 40 arbeiten als Schaltmittel zum öffnen und Sperren der Wirkzweige 30 aufgrund von Betätigungsimpulsen, die den Betätigungskontakten 46 in den F i g. 12 und 14 zugeführt werden.

Bei der Schaltung nach F i g. 15 weist der Wirkzweig 30 einen Feldeffekttransistor 111 als Schaltmittel auf, der einen hohen Widerstand zwischen der Gateelektrode und der Drainelektrode und zwischen der Gateelektrode und der Sourceelektrode aufweist Daher wird das dem Betätigungskontakt 46 zugeführte Modulationssignal vom Wirkzweig 30 leicht isoliert Bei der Schaltung nach Fig. 16 erhält die 3asiselek-

11

trode des Transistors 11 über einen großen Widerstand 160 eine Vorspannung von der Ermitterelektrode eines Transistors ISO. Ein Kopplungskondensator 16t verbindet den Wirkzweig 30 mit der Basiselektrode des Transistors 11 und verhindert eine Beeinflussung des Basis- potentials durch das Modulationssignal.

Gemäß dem Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform des Phasenmodulators nach Fig. 17 weist ein Phasenspalter 222 einen Eingangsanschluß 221 und zwei Ausgangsanschlüsse 223 und 224 auf. Ein Eingangssignal wird über eine Eingangsklemme 201 eingespeist, die mit dem Eingangsanschluß 221 identisch ist, und in zwei Ausgangssignale aufgespalten, die zueinander um 18(F phasenverschoben sind. Die beiden gespaltenen Signale erscheinen an den Ausgangsanschlüssen !5 223 und 224 und werden über den Blindzweig 20 und den Wirkzweig 30 zu einem Ausgangsanschluß 225 zusammengeführt. Der Wirkzweig 30 enthält das Wirkwiderstandselement 213 und eine durch die Betätigungsvorrichtung 16 geschaltete Schaltvorrichtung 6. Das Tastverhältnis der Umschaltung wird durch die Modulationssignalquelle 19 moduliert

Fig. 17a zeigt eine weitere Ausführungsform des Phasenmodulators mit einer Reaktanz-Widerstand-Phasenschieberanordnung, mit einem Eingangskontakt 201, einem Kopplungskondensator 202, Vorspannungswiderständen 203, 204 einem Transistor 205, zwei Widerständen 206, 207 und mit einem Blindzweig 20 mit einem Kondensator 208, einem Kopplungs-Blindzweig 29 mit einem Kondensator 208, einem Kopplungswiderstand 209 sowie mit einem Wirkzweig 30 mit einem Schaltmittel, z. B. einem Transistor 210, einem Widerstand 213, einem Kopplungskondensator 214 und mit einer Emitterfolgeschaltung 220, bestehend aus einem Transistor 215, einem Widerstand 217, einem Kopplungskondensator 218 und einem Ausgangskontakt 219.

r> τ» :—t im u:i-i~* :* ~i \i/:~i~-

LJCI liailaiaiui ^u*? l/liuci Auaaiiiiiieu um u«n niuw-

ständen 206 und 207 einen Phasenspalter, der ein dem Eingangskontakt 201 zugeführtes Eingangssignal in zwei Signale aufspaltet, die eine Phasenverschiebung « von π radian in bezug aufeinander aufweisen und an der Emitterelektrode sowie an der Kollektorelektrode des Transistors 205 auftreten.

Ein am Betätigungskontakt 212 zugeführter Betätigungsimpuls versetzt den Transistor 210 über einen ent- koppelnden Widerstand 211 in den leitenden und den nichtleitenden Zustand. Daher ist die Phasencharakteristik der Reaktanz-Widerstand-Phasenschieberanordnung entsprechend der Breite des Betätigungsimpulses bzw. des Tastverhältnisses veränderbar.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

55

60

63

Claims

Patentansprüche:

1. Phasenmodulator mit einer Reaktanz-Wirkwiderstand-Phasenschieberanordnung, die aus mindestens einem Wirkzweig mit mindestens einem Wirkwiderstandselement und mit mindestens einer mit dieser in Reihe geschalteten Schaltvorrichtung sowie aus mindestens einem Blindzweig mit einem Blindwiderstandselement besteht, und mit einer Modulationssignalquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktanz-Wirkwiderstand-Phasenschieberanordnung (100) einen Phasenspalter (222) aufweist, der ein Eingangssignal in zwei Signale aufspaltet, die an den Ausgangsanschlüssen (223,224) des Phasenspalters (222) mit einer Phasenverschiebung von 180° anliegen, daß der Blindzweig (20) der Phasenschieberanordnung (100) zwischen den einen der beiden Ausgangsanschlüsse (223,224) des PhaseRs^alters (222) und den Ausgangsanschluß (225) der Phascnschieberanordnuv.g (IQQ) geschaltet ist, daß der Wirkzweig (30) der Phasenschieberanordnung (100) zwischen den anderen der beiden Ausgangsanschlüsse (223, 224) des Phasenspalters (222) und den Ausgangsanschluß (225) geschaltet ist, und daß der Wirkzweig (30) die Schaltvorrichtung (6) aufweist, die von einem von der Modulationssignalquelle (19) erzeugten Modulationssignal geschaltet ist

2. Phasenmodulator mit einer Reaktanz-Wirkwiderstand-Phiiscnschieberanordnung, die aus mindestens einem Wirkzweig mit mindestens einem Wirkwiderstandüelement und mit mindestens einer mit dieser in Reihe geschaUetsn Schaltvorrichtung sowie aus mindestens einem Bl> idzweig mit einem Blindwiderstandselement besteht, und mit einer Modulationssignalquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschieberanordnung (100) einen Differenzverstärker (27) mit zwei Differenzeingangsanschlüssen (25,26) aufweist, von denen der erste Eingangsanschluß (25) mit dem Eingangsanschluß (1) der Phasenschieberanordnung (100) verbunden ist und von denen der zweite Eingangsanschluß (26) an den gemeinsamen Verbindungspunkt von Wirkzweig (30) und Blindzweig (20) der Anordnung gelegt ist, daß der zweite Eingangsanschluß (26) über den Blindzweig (20) mit dem Eingangsanschluß (1) der Phasenschieberanordnung (100) verbunden ist und über den Wirkzweig (30) am Bezugspotential geschaltet ist, daß die Schaltvorrichtung (6) dem Wirkwider-Standselement (7) im Wirkzweig (30) nachgeschaltet

ist und dieses vom Modulationssignal gesteuert während der Einschaltzeit an das Bezugspotential durchschaltet und daß am Ausgangsanschluß (14) des Differenzverstärkers (27) die vom Eingangsanschluß (1) der Phasenschieberanordnung (100) über den Blindzweig (20) und dem zweiten Eingangsanschluß (26) des Differenzverstärkers (27) geführten Signalanteile mit der doppelten Verstärkung anliegen, wie die vom Eingangsanschluß (1) der Phasenschieberan-Ordnung (100) über den ersten Eingangsanschluß (25) des Differenzverstärkers (27) geführten Signalanteile.

3. Phasenmodulator mit einer Reaktanz-Wirkwiderstand-Phasenschieberanordnung, die aus mindestens einem Wirkzweig mit mindestens einem Wärkwiderstandselement mit mindestens einer mit dieser in Reihe geschalteten Schaltvorrichtung sowie aus mindestens einem Blindzweig mit einem Blindwiderstandselement besteht, und mit einer Modulationssignalquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenschieberanordnung (100) einen Differenzverstärker (27) mit zwei Differenzeingangsanschlüssen (25,26) aufweist, von denen der erste Eingangsanschluß (25) mit dem Eingangsanschluß (1) der Phasenschieberanordnung (100) verbunden ist und von denen der zweite Eingangsanschluß (26) an den gemehsamen Verbindungspunkt von Wirkzweig (30) und Blindzweig (20) der Anordnung gelegt ist, daß der zweite Eingangsanschluß (26) über den Wirkzweig (30) mit dem Eingangsanschluß (1) der Phasenschieberanordnung (100) verbunden ist und über den Blindzweig (20) am Bezugspotential geschaltet ist, daß die Schaltvorrichtung (6) dem Wirkwiderstandselement (7) im Wirkzweig (30) Dachgeschaltet ist und dieses vom Modulationssignal gesteuert während der Einschaltzeit an den Eingangsanschluß (1) durchschaltet und daß am Ausgangsanschluß (14) des Differenzverstärkers (27) die vom Eingangsanschluß (1) der Phasenschieberanordnung (100) über den Wirkzweig (30) und den zweiten Eingangsanschluß (26) des Differenzverstärkers (27) geführten Signalanteile mit der doppelten Verstärkung anliegen wie die vom Eingangsanschluß (1) der Phasenschieberanordnung (100) S'aer den ersten Eingangsanschluß (25) des Differenzverstärkers (27) geführten Signalanteile.

4. Phasenmodulator nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (6) aus mindestens einer Diode (33,34) besteht

5. Phasenmodulator nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß die Schaltvorrichtung (6) aus mindestens einem Feldeffekttransistor (111) besteht