DE2145802B2

DE2145802B2 - Schaltungsanordnung für n von derselben Trägerfrequenz gespeiste aktive Doppelgegentaktmodulatoren

Info

Publication number: DE2145802B2
Application number: DE2145802A
Authority: DE
Inventors: Ulrich 7150 Backnang Kuebler
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1971-09-14
Filing date: 1971-09-14
Publication date: 1979-12-13
Also published as: DE2145802A1; DE2145802C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit η von derselben Trägerfrequenz gespeisten aktiven Doppelgegentaktmodulatoren, insbesondere zur Umsetzung von Frequenzbändern in der Trägerfrequenztechnik.

Aufgabe der Trägerfrequenz ist es, die zu übertragenden Frequenzbänder am Sendeort von der ursprünglich gleichen Frequenzlage in eine andere Frequenzlage zu transponieren, so daß diese Bänder frequenzmäßig nebeneinander liegen. Am Empfangsort werden die nebeneinander liegenden Frequenzbänder in die für alle gleiche Ausgangsfrequenzlage zurücktransponiert. Jede einzelne Umsetzereinrichtung muß demnach einen Sendemodulator zur sendeseitigen Zusammenfassung zu Gruppen und einen Empfangsmodulator zur empfangsseitigen Aufteilung von Gruppen in Frequenzbänder enthalten, die beide von demselben Träger gespeist werden.

Diese Umsetzereinrichtungen wiederholen sich im allgemeinen in den Endstellen der Trägerfrequenzgeräte je nach Wahl des Frequenzplanes. Mehrere Modulatorpaare, bestehend aus Sende- und Empfangsmodulator, werden von einer Trägerspannung gespeist. Dabei sind die elektrischen Anforderungen an die Modulatoren der Sende- und Empfangsrichtung nicht dieselben.

Eine bekannte Schaltung zur gleichzeitigen Speisung

ItIkIIIClCl KIUUUIUIVIVII UUIClI UICJClLJC ■ I UgCI 1 1 CCJUCil*.

quelle zeigt Fig. 1. Sie ist entnommen aus der Zeitschrift »Frequenz« Band 20/1966, Nr. 3, Seite 101, Bild 3 und ergänzt Die Schaltungen aus den Widerständen R und R' dienen zur Entkopplung der einzelnen Doppelgegentaktmodulatoren voneinander. Diese Widerstandsschaltungen ergeben für die zu übertragenden Frequenzbänder eine erhebliche zusätzliche Dämpfung.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Dämpfung im

ίο Signalweg zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird für η von derselben Trägerfrequenz gespeiste aktive Doppelgegentaktmodulatoren diese zusätzliche Dämpfung reduziert und eine wesentliche Einsparung von Bauelementen erreicht dadurch, daß je Transistorpaar ein Entkopplungswiderstand zwischen die entsprechende Trägerstammleitung und die zusammengeschalteten Emitter der Transistorpaare der Doppelgegentaktmodulatoren geschaltet ist

Die Erfindung wird anhand der F i g. 2 näher erläutert.

Die Fig.2 zeigt eine Modulationseinrichtung, bestehend aus zwei Doppelgegentaktmodulatoren, die von derselben Trägerfrequenz gespeist werden. Die Doppelgegentaktmodulatoren bestehen aus den Transistorpaaren Ts 1, 7s 2 und Ts 3, Ts 4 bzw. Ts 5, Ts 6 und Ts 7, Ts 8. Die Widerstände R dienen der Symmetrierung und Anpassung am Eingang, die Widerstände R" der Symmetrierung und Anpassung am Ausgang. Die Basen dieser Transistorpaare bilden den Signaleingang, die Kollektoren dieser Paare den Signalausgang: Dabei sind

jo je 2 Paare so parallel geschaltet, daß sie einen Doppelgegentaktmodulator mit konstantem Gleichstrom bilden. Es werden die wie Gegentaktverstärker arbeitenden Transistorpaare 7s 1 — Ts 2 bzw. Ts 3— Ts 4 im Takt der Trägerspannung ein- und ausgeschaltet. Ist

j5 z. B. das Paar Ts i — Ts 2 eingeschaltet, wird das Eingangssignal um den Verstärkungsfaktor +S-Ra verstärkt, ist das Paar 7>3 — 7s4 eingeschaltet, wird das Eingangssignal mit dem Verstärkungsfaktor -S-Ra verstärkt. Diese verstärkten Signale treten am Ausgangskreis des Modulators auf. Die einzelnen Modulatoren der Schaltung arbeiten also prinzipiell wie verstärkende Umschalter. Der Gesamtstrom der Schaltung fließt je nach Polarität der Trägerspannung voll über die Trägerstammleitung L 2 in die miteinander

4j verbundenen Emitteranschlüsse der Transistorpaare Tn 1 — Tn 2 bzw. über die Trägerstammleitung L 1 in die miteinander verbundenen Emitteranschlüsse der Transistorpaare Tn 3— Tn 4. Um die Abhängigkeit des Trägerpegels auf die Modulatoreigenschaften wie z. B.

-,ο Seitenbandverstärkung, Klirrdämpfung möglichst weitgehend zu eliminieren, werden die Doppelgegentaktmodulatoren mit rechteckförmigem Trägerstrom geschaltet, wobei die Modulationseinrichtung selbst nur kleine, sin-förmige Trägerspannungen genötigt. Die

>5 Zusammenschaltung der einzelnen Transistorpaare 7sl-7s2 mit 7s5-7s6 bzw. 7s3-7s4mit7s7- TsS ist nur dann möglich, wenn die Basis-Emitterspannungen der Transistorquartette gleich sind. Dies ist im allgemeinen nicht der Fall. Zwar streuen die Basis-

bo Emitterspannungen innerhalb eines Transistorquartetts nur um wenige mV, zwischen verschiedenen Transistorquartetten treten jedoch Unterschiede bis zu 200 mV auf. Die Auswirkung dieser Streuung z. B. bei zwei Modulatoren auf die Aufteilung des Gesamtstromes

b5 Jges in /1 und /2 soll folgende Rechnung aufzeigen. In Fig. 3 sind dazu die Transistorpaare 7sl — 7s2zu 7"10 und 7s5— 7s6 zu Γ20 zunächst ohne die Widerstände R ί und R 3 zusammengefaßt, was erlaubt ist, da ja 7s J

und Ts 2 bzw. 7s 5 und 7s 6 praktisch dieselbe Basis-Emitterspannung haben. Die hochohmige Trägerstammleitung wird durch den Transistor TA dargestellt. Die Differenz der Basis-Emitterspannung von TlO und T20 soll 200 mV betragen. Die Polarität der Trägerspannung sei so, daß Jges durch TA fließt. Die Emitterströme der Transistoren ergeben sich aus:

J10=J0(ex_Pi^«-^

UT

UT= 26 mV bei +25⁼C

„ / UEBlO JlO ■■= JOi exp ——

Jges = JlO + J20

IL/ = UEBlO - UEBlO
Daraus ergibt sich

JlO =

(U

(2)

(3)

UEÖ20 = (/ - J20 · R + - I L'

Dabei ist U die Potentialdifferenz zwischen den Basisanschlüssen und der Stammleitung L 2. Es ergibt sich mit diesen Basis-Emitterspannungen

U = 200 mV eingesetzt ergibt'
JlO = ^^ = Jges 25· \0~"

Praktisch bedeutet dies, daß der gesamte Strom Jges durch 7"20 fließt, während 710 gesperrt ist. Würde man eine Toleranz der Ströme /10 bzw. /20 von (0,4 ... 0,6) Jges zulassen, wäre gemäß obiger Gleichung der maximal zulässige Unterschied der Basis-Emitterspannungen zwischen den verschiedenen Transistorquartetten 10 mV. Eine direkte Anschaltung verschiedener Modulatoren an die zwei Trägerstammleitungen würde eine strenge Selektierung der Transistorquartette erforderlich machen. Es werden daher bei jedem einzelnen Modulator die Widerstände R1 und /?2 zwischen die Emitterverbindungen der Transistorpaare 7s 1 — 7s2 und 7>3— 7s4 und die Trägerstammleitungen eingefügt. Eine Rechnung soll zeigen, daß bei dieser Zusammenschaltung der Modulatoren die Basis-Emitterspannungsdifferenz der Transistorquartette 200 mV betragen darf. Dazu sind in F i g. 4 wieder zwei Zweige verschiedener Modulatoren analog zu F i g. 3 zusammengefaßt. Es sei Rl = R3 — R. Die Ströme /10 und /20 sind ebenfalls durch die Gleichungen (1) und (2) gegeben. Es gilt jetzt aber

UEB\0 = L/ - JlO R - ~ \U

JlO =

Jges

\U + R(JlO - J20)

^exp ÜT ^{+ 1}

Umgeformt erhält man für eine gegebene Stromaufteilung die maximal zulässige Differenz der Basis-Emitterspannungen

IL/ = UT ■ In l·^ - Λ - RI2J10 - Jges).

Weiter umgeformt ergibt sich der Mindestwert für die Widerstände R bei gegebener Stromaufteilung und gegebenem AU. Oben wurde schon erwähnt, daß bei einer Stromaufteilung von beispielsweise /10=(0,4 ... 0,6) Jgesohne zusätzliche Widerstände nur ein Δ U von 10 mV zulässig ist: Mit derselben Annahme ergibt sich mit einem Widerstand von R— 160 Ohm bei Jges=6 mA ein Δ Uvon 200 mV.

Die Modulatorschaltung kann auch leicht so abgewandelt werden, daß die Stromverteilung auf die einzelnen Modulatoren entsprechend den Anforderungen bezüglich Klirren und Aussteuerungsgrenze einstellbar ist. Wird der Widerstand R einige hundert Ohm gewählt, ist der Einfluß der unterschiedlichen Basis-Emitterspannungen vernachlässigbar, und es gilt

U = JlO Rl + UBElO = J20 R3 + UEBlO

J 20

Jl

J2

R3

Wie man sieht, sind die Ströme mit den Widerständen R 1 bis R 4 einstellbar, wobei natürlich gilt R 1 = R 2 und /?3 = Λ4.

Die zwischen die Trägerstammleitungen und die zusammengeschalteten Emitter eingefügten Widerstände erlauben eine unterschiedliche Aufteilung des Gesamtstromes der Modulationseinrichtung auf die einzelnen Modulatoren. Diese letzte Eigenschaft der Schaltung ist dann von besonderem Interesse, wenn sie in integrierter Schaltkreistechnik realisiert werden und eine gewisse Freizügigkeit bezüglich des Stromverbrauchs der einzelnen Modulatoren angestrebt werden soll. Dies ist dadurch leicht zu erreichen, daß die Entkopplungswiderstände von der Schaltkreirintegration ausgenommen sind und später als diskrete Elemente in die Schaltung eingesetzt werden. Die Umformung der Trägerspannung in rechteckförmige Ströme kann in einer Differenzverstärkerstufe wie in F i g. 5, bestehend aus den Transistoren TA und TB vorgenommen werden, wobei der Summenstrom konstant ist, gleichgültig, ob die Trlgerspannung anliegt oder nicht. Es fließt abwechselnd im Takt der Trägerfrequenz der Summenstrom der Schaltung entweder über TA oder über TB. Dieser Differenzverstärker ist für η Modulatoren nur einmal erforderlich.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für π von derselben Trägerfrequenz gespeiste aktive Doppelgegentaktmodulatoren, bei der zwei von einem Trägersignalumformer gespeiste gegenphasige Trägerstamfnleitungen über Entkopplungswiderstände an die Transistoren geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß je Transistorpaar (Ts 1, Ts 2; Ts3, Ts4;...) ein Entkopplungswiderstand (Ri, R2...) zwischen die entsprechende Trägerstammleitung (L 1; L 2) und die zusammengeschalteten Emitter der Transistorpaare der Doppelgegentaktmodulatoren geschaltet ist

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägersignal-Umformer aus einem an sich bekannten hochverstärkenden Differenzverstärker besteht, dessen einer hochohmiger Ausgang mit einer Trägerstammleitung und dessen anderer hochohmiger Ausgang mit der anderen Trägerstammleitung verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Entkopplungswiderstände und die Emitteranschlüsse der einzelnen Transistoren niederobmige Gegenkopplungswiderstände eingeschaltet sind.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelgegentaktmodulatoren unsymmetrische Signaleingänge haben, die so ausgebildet sind, daß das Signal über einen Trennkondensator auf die Basen eines Transistorpaares (Ts 2, 7 s 4) geführ! wird, und die Basen des anderen Transistorpaares (TsI, Ts3) über einen Kondensator mit dem Massepunkt der Schaltung verbunden sind.