DE2321464C3 - Demodulator für amplitudenmodulierte Hochfrequenzschwingungen - Google Patents
Demodulator für amplitudenmodulierte HochfrequenzschwingungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Demodulator für amplitudenmodulierte elektrische Hochfrequenzschwingungen,
bei dem die Demodulation mittels einer Diode und eines aktiven Halbleiterelements bewerkstelligt
ist
Ein derartiger Demodulator ist aus der DT-AS 21 693 bekannt Der Nachteil eines solchen Demodulators
wie auch von nur eine Diode oder einen Transistor als Demoduidtorelement aufweisenden Demodulatoren
besteht darin, daß, wenn der Demodulator in einem relativ linearen Bereich betrieben werden soll,
der Pegel eines Eingangssignals möglichst groß sein muß. Dies kann jedoch bei Geräten wie Fernsehempfängern
dazu führen, daß bestimmte Baugruppen oder -elemente zu schwingen beginnen oder Energie
abstrahlen, wodurch die Qualität von wiedergegebenen Bildern beeinträchtigt wird.
wobei
A der Ausgangsstrom,
Is der Sättigungsstrom,
q die Elektronenladung,
Vi die Eingangsspannung,
K die Boltzmann-Konstante und
T die absolui? Temperatur
60
ist.
Is der Sättigungsstrom,
q die Elektronenladung,
Vi die Eingangsspannung,
K die Boltzmann-Konstante und
T die absolui? Temperatur
60
ist.
Wie die Gleichung (!) zeigt, ist der Ausgangsstrom A
der Diode, der der Ausgangssignalspannung Eb in
F i g. 1 entspricht, im wesentlichen nichtlinear bezüglich der Eingangsspannung Vi, die der Eingangssignalspannung
& in F i g. 1 entspricht, und wenn die Diode D in dem relativ linearen Bereich betrieben werden soll,
sollte der Pegel der Eingangssignalspannung e/ hoch
sein und in dem Bereich von einigen Volt (effektiv) gehalten werden.
Wenn daher der Pegei des Eingangssignals des ZF-Verstärkers (in Fig. 1 nicht gezeigt) 100μVWa
beträgt, muß die Verstärkung des ZF-Verstärkers höher
als 8OdB sein, um für den obigen Demodulator eine Eingangsspannung in dem Bereich von einigen Vctr zu
erhalten.
Daher werden verschiedene unerwünschte Probleme, wie z. B. Schwingungen infolge der Kopplung zwischen ι ο
den Stufen des ZF-Verstärkers und des Demodulators und Strahlungen der Stufen mit hohem Spannungspegel
verursacht
Der Dsmodulator gemäß der Erfindung ist von diesen
bekannten Nachteilen frei und kann mit einem Eingangssignal mit niedrigem Pegel bei hoher Linearität
betrieben werden.
Im allgemeinen bestehen zwischen einem Eingangsstrom ii und einem Ausgangsstrom λ eines Verstärkers
in Emitter- und Basisschaltung die folgenden Beziehungen:
/,, = /1, ι", ι Emitterschaltung). i2)
(,, 'ti lBa-,iv>i:haliung). |3| ;_<;
wobei hic bzw. α das Kurzschluß-Übertragungsverhältnis
bzw. der Stromverstärkungsfaktor in einer Emitterbzw, einer Basisschaltung ist.
Die obigen Beziehungen werden selbst dann erfüllt, w
wenn der Pegel des Eingangsstroms i, niedrig ist Wenn daher eine Emitter- oder eine Basistransistorschaltung
mit dem Eingangssignalstrom entsprechend den Gleichungen (2) oder (3) unabhängig von der Gleichung (1)
betrieben werden, kann ein Demodulator geschaffen werden, der bei einem Eingangssignal mit niedrigem
Pegel linear arbeitet Die vorliegende Erfindung beruht auf der obigen Überlegung.
Fig.2 zeigt ein einfaches Schaltbild einer Ausführui.gsform
eines Transistordemodulators wie eines Videodemodulator eines Fernsehempfängers gemäß
der Erfindung. Der Transistordemodulator der F i g. 2 besteht aus einem Signalstromeingangsteil A und einem
Demodulatorteil B.
Der Signalstromeingangsteil A besteht aus einer ersten und einer zweiten Konstantstromquelle Ai und
A2, deren Gleichstromkomponenten /1 und /2 im wesentlichen gleiche Größe haben. Der Konstantstromquelle
Ai wird eine VZF-Signalstromkomponente ± Ai überlagert, die den Demodulatorteil ßsteuert
Der Demodulatorteil B besteht aus einem Transistor Qi und einer Diode Di zur Demodulation. Der
Kollektor des Transistors Qi ist über einen Lastwiderstand Ri mit einem Spannungsanschluß bzw. einer
Spannungsquelle + Vcc und einem Demodulatorausgangsanschluß 2 verbunden und ist auch über einen
Glättungskondensator Ci geerdet Der Emitter des Transistors Qi bzw. ein Signaleingangspunkt 3 des
Demodulatorteils B erhält eine Signalstromkomponente von dem Verbindungspunkt zwischen den Kosntant-Stromquellen
Ai und A2. Der Signalstrom wird während der positiven Halbwelle des Signals über die Diode Di
zur Erde geleitet. Die Basis des Transistors Qi ist mit dem Verbindungspunkt zwischen einem Vorspannungswiderstand Re und einer Serienschaltung von Vorspan- b5
nungsdioden Di und Di verbunden.
Wenn der Strom durch die Dioden Di und Di als /
angenommen wird, kann der Strom, der durch den
rsyzfl
Kollektorlastwiderstand Ri des Transistors Qi fließt, als
/ angesehen werden, da der Emitterstrem des Transistors Qi und der Strom durch die Diode Di im
wesentlichen / wird Der Strom / wird so gewählt, daß er einen Wert von z. B. 50 μΑ hat, so daß der Transistor Qi
etwas leitet
Bei der Ausführungsform der Fig.2 teilt sich die ZF-Signalstromkomponenie ±Ai, die auf den Punkt 3
über die Konstantstromquelle A\ gegeben wird, auf zwei Wege auf und fließt in den Transistor Qi und die
Diode Di während ihrer positiven Halbperiode bzw. während der Periode von +Ai Hierbei liegt die
Signalstromkomponente +Ai gegenüber dem PN-Übergang zwischen dem Emitter und der Basis des
Transistors Qi in Sperrichtung, so daß der Transistor Qi
augenblicklich gesperrt wird, während die Signalstromkomponente +Ai bezüglich des PN-Übergangs der
Diode Di in Durchlaßrichtung liegt, so daß nahezu der gesamte Signalstrom +Aiin die Diode Di fließt
Während der negativen Halbperiode der Signalkomponente dagegen bzw. während der Periode von -Ai
wird die Diode Di gesperrt, jedoch der Transistor Q2
geöffnet, so daß der Transistor Qz den Strom — A/zu der
Konstantstromquelle At leitet Daher werden die Diode Di und der Transistor Q>
abwechselnd bei jeder Halbperiode des VZF-Signals leitend und nichtleitend,
und führen die Demodulation durch, so daß ein halbwellendemoduliertes Ausgangssignal an dem Ausgangsanschluß
2 erhalten wird.
F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der gleiche Bezugszeichen wie in F i g. 2
gleiche Elemente bezeichnen und bei der der Signalstromeingangsteil A, der in F i g. 2 verwendet ist, durch
ein einziges aktives Element bzw. einen Transistor Q gebildet ist Hierbei wird der Transistor Qi in
Emitterschaltung betrieben und erhält an seiner Basis das Eingangs-VZF-Signal über den Eingangsanschluß 1.
Der Kollektor des Transistors Q\ ist über einen Lastwiderstand A3 mit der Spannungsquelle + Vcc
verbunden, während sein Emitter über einen Gegenkopplungswiderstand Ra geerdet ist. Die Widerstände
Ri und /?2 bilden einen Spannungsteiler für die Basis des
Transistors Qt. Durch geeignete Wahl der Größe des Lastwiderstandes Ri kann die Eingangssignalspannung,
die auf den Eingangsanschluß 1 gegeben wird, von dem Transistor Qi in die Signalstromkomponente ±Ai
umgewandelt und dann über seinen Kollektor und einen Koppelkondensator Ci auf den Demodulatorteil B
gegeben werden. Die Arbeitsweise des Demodulatorteils B in F i g. 3 ist im wesentlichen die gleiche wie die
des Demodulatorteils B in F i g. 2; ihre Beschreibung braucht daher nicht wiederholt werden.
Die Arbeitsweise des Demodulatorteils B in den F i g. 2 und 3 basiert auf der Gleichung (3), nicht jedoch
auf der Gleichung (1), so daß, selbst wenn der Pegel eines Eingangssignals niedrig ist, ein Ausgangssignal mit
linearer Charakteristik erzeugt wird.
Fig.4 zeigt eine weitere Ausführungsform der
Erfindung, bei der ein zweiter Demodulatortransistor Qi in dem Demodulatorteil B, der in F i g. 2 gezeigt ist,
verwendet ist; gleiche Bezugszeichen wie in Fig.2 bezeichnen gleiche Elemente. Bei dieser Ausführungsform ist der zweite Demodulatortransistor Qs derart
geschaltet, daß sein KolleKtor mit dem Kollektor des Transistors Qi verbunden ist; seine Basis ist mit dem
Verbindungspunkt zwischen dem Emitter des Transistors Qi und der Diode Di bzw. dem Signaleingangs-Dunkt
3 verbunden, und sein Emitter ist eeerdet. Die
übrige Schaltungsanordnung dieser Ausführungsform ist im wesentlichen die gleiche wie die der Fig. 2. Der
Kreis ist so aufgebaut, daß der Emitterstrom des Transistors Qi nahezu /wird und damit der Strom durch
den Widerstand Rs im wesentlichen 2/ wird. Während der positiven Halbperiode des Eingangssignalstroms,
der auf den Signaleingangspunkt 3 gegeben wird, wird die Diode Di für den Signalstrom leitend und der Strom
gleich dem, der durch die Diode Di fließt, fließt durch den Emitter des Transistors Qi. Die Arbeitsweise des
Transistors Qi basiert auf der obigen Gleichung (2),
jedoch muß der zusammengesetzt Kreis aus dem Transistor Qi und der Diode Di als Demodulator
berücksichtigt werden. Wenn der Strom, der durch die Diode Di fließt, so gewählt wird, daU er gleich dem ist,
der durch den Emitter des Transistors Qi fließt, d. h., daß, wenn beide Ströme so eingestellit werden, daß sie /
sind, wird der Stromverstärkungsfaktor hrc des zusammengesetzten
Kreises Eins.
Daher basiert die Eingangs-Ausgangsstrom-Charakteristik
des zusammengesetzten Kreises in etwa auf der Gleichung (3). Bei dem in Fig.4 gezeigten
Schaltungsaufbau werden die Signalströme des ersten und zweiten Transistors Qi und Qi addiert, um ein
vollwegdemoduliertes Ausgangssignal an dem Ausgangsanschluß 2 zu erzeugen. Damit wird der
Wirkungsgrad verdoppelt, d. h. um 6 dB im Vergleich zu demjenigen der F i g. 2 und 3 vergrößert.
F i g. 5 zeigt eine weitere Ausfiiihrungsform der Erfindung, bei der der Signaleingangsteil A, der in κ>
Fig.4 schematisch gezeigt ist, durch ein einziges aktives Element, den Transistor Q\ wie in Fig. 3,
gebildet ist und bei der gleiche Bezugszeichen wie in den F i g. 2 bis 4 für gleiche Elemente verwendet sind.
Bei dem Beispiel der F i g. 5 entspricht die Arbeitsweise des Transistors Qi bzw. des Signalsiromeingangsteils
A derjenigen des Teils A der F i g. 3 und die Arbeitsweise des Demoduiatorteils B entspricht dcije
nigen des Teils B der Fig.4; ihre Beschreibung
unterbleibt daher.
F i g. 6 zeigt eine abgewandelte Ausfiihrungsform, be
der der Kollektorlastwiderstand Ri des Transistors Q
in den Fig. 3 und 5 durch einen LC-Parallelresonanzkreis,
bestehend aus einem Kondensator C und einer Spule /-gebildet ist.
Der Lastwiderstand Ri in den Fig.3 und 5 muß für
die Signalfrequenz eine hohe Impedanz haben, wegen der Streukapazität ist es jedoch schwierig, die Impedanz
des Lastwiderstands Ri hoch zu machen.
Bei der Schaltung nach F i g. 6 jedoch, bei der der LC-Parallelresonanzkreis, der bei der Signalfrequenz in
Resonanz ist, ist die Konstantstromquelle A2 von dem Einfluß der Streukapazität frei; die Linearität des
Demodulators wird daher stark verbessert.
Wie oben beschrieben wurde, können durch die Erfindung unerwünschte Probleme, wie eine Schwingung,
Strahlung od. dgl., beseitigt oder im Vergleich zu dem bekannten Diodendemodulator, der in Abhängigkeit
von einer Eingangssignalspannung betrieben wird, auf ein Minimum gebracht werden. Dies bedeutet, daß
der Demodulator gemäß der Erfindung linear arbeitet und eine Ausgangsspannung in dem Bereich von
mehreren Volt (Spitze-Spitze) erzeugt, selbst wenn der Pegel des Eingangs-ZF-Signals in dem Bereich einiger
zehn mV liegt. Daher kann bei der Erfindung mit der gleichen Wirkung ein ZF-Verstärker mit einer Verstärkung
verwendet werden, die um 20 bis 40 dB niedriger ist als bei einer bekannten Anordnung. Außerdem kann
die erfindungsgemäße Schaltung leicht als integrierte Schaltung hergestellt werden.
Selbstverständlich kann der Demodulator gemäß der Erfindung, der an Hand eines Fernsehempfängers
beschrieben wurde, auch in anderen Vorrichtungen mit dergleichen Wirkung verwendet werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
* V»
Claims (6)
- Patentansprüche:i. Demodulator für aniplitudenmodulierte elektrische Hochfrequenzschwingungen, bei dem die Demodulation mitteis einer Diode und eines aktiven Halbleiterelements bewerkstelligt ist, dadurch gclicBsieichnei, daß zur SüOiiisleuerurig der Demodulatorelemente (Di, Qi; Dt, Qi, Qi) die zu demodulierende Schwingung zur Steuerung zweier ι ο zwischen die Betriebsspannungsklemmen in Serie geschalteter Konstantstromquellen (Ai, Ai) verwendet ist, die die Demodulatorelemente steuern.
- 2. Demodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signaleingnngskreis (A) des Demodulators einen Transistor (Qi) aufweist, dessen Basis die zu demodulierende Schwingung zugeführt wird, ki dessen Kollektor- bzw. Emitterkreis je eine mit dem ersten bzw. zweiten Snannungsanschluß verbundene Impedanz (R\ R*) geschähet ist, und dessen Kollektor mit dem Demodulatorteil (B) des Demodulators verbunden ist (F i g. 3,5,6).
- 3. Demodulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Kollektorkreis des Transistors (Q\) geschaltete Impedanz ein LC-Parallelresonanzkreis ist (F i g. 6).
- 4. Demodulator nach einem der Ansprüche J bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Demodulatorteil (B) des Demodulators einen Transistor (Q2) aufweist,in dessen Kollektorkreis eine mit einer Betriebs- ίο Spannungsquelle (+ Vcc) verbundene Lastimpedanz (Rs) geschaltet ist, in dessen Emitterkreis eine geerdete Diode (Di) geschaltet ist, deren Polarität in Durchlaßrichtung gleich derjenigen der Spannungsquelle ist und die zusammen mit dem Emitter mit dem Signaleingangskreis verbunden ist, und an dessen Basis ein Spannungsteiler angeschlossen ist, der den Transistor (Qi) derart vorspannt, daß durch den Transistor und die Diode ein kleiner Strom fließt, wenn kein Eingangssignalstrom zugeführt wird (F i g. 2,3).
- 5. Demodulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Demodulatorteil (B) einen weiteren Transistor (φ) aufweist, dessen Basis mit dem Emitter und dessen Kollektor mit dem Kollektor des anderen Transistors (Qi) und dessen Emitter geerdet verbunden ist (F i g. 4,5).Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Demodulator zu schaffen, der mit Eingangssignalen, betrieben werden kann, die einen relativ niedrigen Pegel haben, und bei dem dennoch eine hohe Linearität erreicht wird.Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß zur Stromsteuerung der Demodulatorelemente die zu demodulierende Schwingung zur Steuerung zweier zwischen die Betriebsspannungsklemmen in Serie geschalteter Konstantstromqueüen verwendet ist, die die Demodulatorelemente steuern.Der wesentliche Unterschied des erfindurigsgemäßen Modulators gegenüber den bekannten ist die Art der Steuerung. Bei den bekannten Schaltungsanordnungen arbeitet man mit Spannungssteuerung. Voraussetzung für ein einwandreies Funktionieren einer derartigen Schaltungsanordnung ist ein ausreichend großes Signal, da sich sonst die Krümmung z. B. einer Diodenkenntinie nachteilig auswirkt Man benötigt daher ZF-Verstärker, um das Signal auf eine geeignete Größe zu bringen. Bei dem erfindungsgemäßen Demodulator arbeitet man dagegen mit Stromsteuerung, bei der man, wie später gezeigt wird, kleine Eingangssignale ohne Zwischenverstärkung demodulieren kann.Die Erfindung wird nachstehend an Hand der F i g. l bis 6 beispielsweise erläutert. Es zeigtF i g. 1 ein Schaltbild eines bekannten Demodulators, F i g. 2 ein Schaltbild eines Demodulators gemäß der Erfindung,Fig.3 eine Abwandlung der in Fig.2 gezeigten Schaltung,F i g. 4 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,F i g. 5 eine Abwandlung der in F i g. 3 gezeigten Schaltung undF i g.
- 6 Abwandlungen der in den F i g. 3 und 5 gezeigten Schaltungen.F i g. 1 zeigt ein Schaltbild eines bekannten Videodemodulators für einen Fernsehempfänger.In F i g. 1 wird eine Video-ZF-Signalspannung e/einer Diode D zugeführt und eine Ausgangsvideosignalspannung Eo wird über einem ÄC-Parailelkreis erhalten.In der Schaltung der F i g. 1 wird, wenn die Diode entsprechend der Eingangssignalspannung betrieben wird, die Eingangs-Ausgangs-Charakteristik des Demodulators entsprechend der Gleichung der Spannungs-Strom-Charakteristik der Diode wie folgt ausgedrückt:
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4307272A JPS5343780B2 (de) | 1972-04-28 | 1972-04-28 | |
JP4307272 | 1972-04-28 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2321464A1 DE2321464A1 (de) | 1973-10-31 |
DE2321464B2 DE2321464B2 (de) | 1976-01-08 |
DE2321464C3 true DE2321464C3 (de) | 1976-08-05 |
Family
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