DE2145802C3

DE2145802C3 - Schaltungsanordnung für n von derselben Trägerfrequenz gespeiste aktive Doppelgegentaktmodulatoren

Info

Publication number: DE2145802C3
Application number: DE19712145802
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: 1980-08-21
Also published as: DE2145802A1; DE2145802B2

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 mehrerer Modulatoren durch dieselbe Trägerfrequenzquelle 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 π 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 TsI, Ts 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 je 2 Paare so parallel geschaltet, daß sie einen Doppelgegentaktmodulator mit konstantem Gleichstrom bilden. Es werden die wie Gegentaktverstärker arbeitenden Transistorpaare Ts 1 — Ts 2 bzw. Ts 3— Ts 4 im Takt der Trägerspannung ein- und ausgeschaltet. Ist

Γ> z. B. das Paar Ts \ — Ts 2 eingeschaltet, wird das Eingangssignal um den Verstärkungsfaktor +S ■ Ra verstärkt, ist das Paar Ts3—Ts4 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 a!so prinzipiell wie verstärkende Umschalter. Der Gesamtstrom der Schaltung fließt je nach Polarität der Trägerspannung voll über die Trägerstammleitung L 2 in die miteinander

4^r> verbundenen Emitteranschlüsse der Transistorpaare Tn 1 — Tn 2 bzw. über die Trägerstammleitung L 1 in die miteinander verbundenen Emitteranschlüsse der Transistorpaare Tn3—Tn4. Um die Abhängigkeit des Trägerpegels auf die Modulatoreigenschaften wie z. B.

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

γ, Zusammenschaltung der einzelnen Transistorpaare Tsl-Ts2 mit Ts5-Ts6 bzw. Ts3- Ts4mitTs7-7s8 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

ι Iges in / 1 und /2 soll folgende Rechnung aufzeigen. In Fi g. 3 sind dazu die Transistorpaare Ts 1 — Ts 2 zu TlO und Ts5—Ts6 zu T20 zunächst ohne die Widerstände R 1 und R 3 zusammengefaßt, was erlaubt ist, da ja Ts 1

und Ts 2 bzw. Ts 5 und Ts 6 praktisch dieselbe Basis-Emitterspannung haben. Die hochohmige Trägerstammleitung wird durch den Transistor TA dargestellt Die Differenz der Basis-Emitterspannung von TlO und 720 soll 200 mV betragen. Die Polarität der Trägerspannung sei so, daß Jges durch TA fließt Die Emitterströme der Transistoren ergeben sich aus:

JlO

= JO (exp

l/£B10

UT UT= 2<imV bei +25⁰C

J20 = JOI exr

(D

(2)

Jges = JlO + J20

It/ = UEB2Q - UEBlO
Daraus ergibt sich

(3)

U = 200 mV eingesetzt ergibt

Praktisch bedeutet dies, daß der gesamte Strom Jges durch Γ20 fließt, während T10 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 R 2 zwischen die Emitterverbindungen der Transistorpaare 7s 1 —Ts 2 und Ts3— Ts 4 und die Trägerstammleitungen eingefügt. Pine 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 R\ = R3 = R. Die Ströme /10 und /20 sind ebenfalls durch die Gleichungen (1) und (2) gegeben. Es gilt jetzt aber

UKHlO = U - JlO · R - -_Ί \U

fJCß20 = U -JH) R + I \U

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

JlO =

Jges

exp

W + R(JlO - J20)
UT

+ 1

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

= t/T

- l\- R(UlO-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) Jges ohne 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 m A ein AU von 200 mV.

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

U % JlO Rl + UBEiQ = J20R3 + UEBlQ

J 20

-⁷JL

J2

R3
Rl

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

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 Schaltkreisintegralion 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 v/erden, wobei der Summenstrom konstant ist, gleichgültig, ob die Trägerspannung 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

1 45 802 Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für π von derselben Trägerfrequenz gespeiste aktive Doppelgegentaktmodulatoren, bei der zwei von einem Trägersignalumformer gespeiste gegenphasige Trägerstammleitungen über Entkopplungswiderstände an die Transistoren geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß je Transistorpaar (Ts 1, Ts 2; Ts 3, 7"s4;...) ein Entkopplungswiderstand (PA, 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 niederohmige 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, Ti 4) geführt wird, und die Basen des anderen Transistorpaares (Ts 1, Ts 3) über einen Kondensator mit dem Massepunkt der Schaltung verbunden sind.