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Modulatorpaar mit zwei Gegentaktmodulatoren Die Erfindung betrifft
ein Modulatorpaar mit zwei Gegentaktmodulatoren, die von derselben Trägerfrequenz
gespeist werden.
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Die Hauptaufgabe der Trägerfrequenztechnik ist es, die zu übertragenden
Frequenzbänder am Sendeort von der gleichen niederfrequenten Lage in eine höhere
Frequenzlage zu transponieren, so daß diese Bänder frequenzmäßig nebeneinander liegen.
Am Empfangsort werden die nebeneinander liegenden Frequenzbänder wieder in die ursprüngliche
niederfrequente Lage zurücktransponiert. Jede ei@@elne Umsetzereinrichtung (z.B
Kanalumsetzer) muß demnach einen Sendemodulator zur sendeseitigen Zusammenfassung
zu gruppen und einen Empfangsmodulator zur empfangsseitigen Aufteilung von gruppen
in Freguenzbänder enthalten, die beide von denselben Träger gespeist
werden.
Die Kombination von Empfangs. und Sendemodulator wird Modulatorpaar genannt.
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Ein Modulatorpaar ist leicht zu gewinnen durch einfaches Parallelschalten
der Träger. und Betriebsspannungsanschlüsse von zwei schon bekannten Gegentaktmodulatoren,
wie in Fig. 1 gezeigt.
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Während der positiven Trägerhalbwelle werden beide Modulatoren gleichzeitig
stromführend und verstärken das an den Ein.
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gangsklemmen liegende Signal. Während der negativen Trägerhalbwelle
sind beide Modulatoren gesperrt. An den Ausgängen tritt das bekannte Modulationsspektrum
des Gegentaktniodulators auf. Nachteilig ist bei dieser Schaltungsanordnung, daß
der Gesamtstrom aus der Summe der Einzelströme beider Modulatoren resultiert, eine
große Abhängigkeit der Seitenbandverstärkung von äußeren Parametern vorhanden ist
und die Trägerspannungsamplitude einen Wert von mindestens 1 V haben sollte. Selbst
bei Trägerspannungen dieser Größe beträgt der Stromflußwinkel, d.h. der Öffnungswinkel
der Gegentakt.
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schaltung bezogen auf die Trägerspannung keinesfalls 18001 wie es
idealerweise sein sollte. Dadurch entstehen unerwünschte Modulationsprodukte der
Form gq + X in nicht mehr zu vernachlässigender Größe.
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In der DT-PS 1 935 611, Fig. 2 wird eine weitere Möglichkeit
beschrieben,
ein Modulatorpaar aufzubauen. Dort bildet jeweils ein Transistor eines von zwei
Gegentaktmodulatoren mit einem Transistor des zweiten Gegentaktmodulators einen
Differenzverstärker mit einem für beide Transistoren gemeinsamen Emitterwiderstand.
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Bei einem in dieser Weise realisierten Modulatorpaar ist zwar der
Stromverbrauch erheblich eingeschränkt, aber die Modulationsverstärkung läßt sich
nur über einen gemeinsamen Widerstand einstellen, der zwischen die zusammengeschalteten
Emitter der oben erwähnten Differenzverstärker gelegt wird Dadurch ergibt sich der
Hauptnachteil dieser Schaltungsanordnung: die Signalströme von Sende- und Empfangsmodulator
fliessen gemeinsam über diesen Widerstand und bewirken, selbst bei hoher Modulatorsymmetrie,
eine starke Verkopplung beider Modulatoren (Nebensprechen).
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Modulatorpaar aus einem
ersten und einem zweiten Gegentaktmodulator anzugeben, bei dem die unerwünschten
Modulationsprodukte mit geradzahligen Oberwellen der Trägerfrequenz stark bedämpft
in Erscheinung treten. Gleichzeitig soll die Schaltung geringen Stromverbrauch haben
und die getrennte Verstärkungseinstellung erlauben.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Modulator mit einer Trägerfrequenzquelle
verbunden
ist, die eine zu der den zweiten Modulator speisenden Trägerfrequenzquelle gegenphasige
Spannung liefert, und daß beide Modulatoren parallel an eine Konstantgleichstromquelle
angeschlossen sind.
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Besonders einfach läßt sich die gegenphasige Ansteuerung der beiden
Modulatoren verwirklichen, wenn die Trägerfrequenzquellen aus den beiden Enden der
in der Mitte für Wrechselstrom geerdeten Ausgangswicklung eines Transformators gebildet
werden.
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Für die meisten Anwendungsfälle genügt es, wenn die Konstantgleichstromquelle
aus einer Spannungsquelle mit hohem ohmschen Innenwiderstand gebildet wird.
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Werden höhere Forderungen an die Oberwellenfreiheit gestellt, kann
die Konstantgleichstromquelle aus einer Spannungsquelle mit nachgeschaltetem Stromregler
oder durch eine Feldeffekt-Strombegrenzungsdiode gebildet werden.
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Anhand der Fig. 2 soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Fig. 2 zeigt ein Modulatorpaar, bestehend aus zwei Gegentakt modulatoren
M1 und M2, die von derselben Trägerfrequenz gespeist werden. Die Gegentaktmodulatoren
haben je einen Ein-und einen Ausgang. Sie bestehen hauptsächlich aus den Transistorpaaren
Tsl und Ts2 bzw. Ts3 und Ts4. Die Widerstände Rt bzw. R2 dienen der Symmetrierung
und Anpassung am Eingang,
die Widerstände R3 bzw. R4 der Symmetrierung
und Anpassung am Ausgang. Die Basen der Transistorpaare bilden die Signaleingänge
Ei bzw. E2, die Kollektoren dieser Transistorpaare die Signalausgänge Al bzw. A2.
Über die Mittelanschlüsse der Widerstände R1 bzw. R2 wird die Trägerspannung eingekoppelt,
über die >iittenanzapfung der Widerstände R3 bzw.
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R4 wird die Schaltung an Pluspotential gelegt. Die Trägerspannung
UT wird über einen Übertrager, der für mehrere Modulatorpaare verwendet werden kann
und daher zentral angeordnet ist, symmetriert. Über eine Mittelanzapfung dieses
Übertragers wird eine Vorspannung -Uv angelegt. Der Eingang Ei ist mit der Trägerleitung
a, der Eingang E2 mit der Trägerleitung b verbunden. Die Trägerspannung der Leitung
a hat die entgegengesetzte Phase der Spannung auf der Trägerleitung b. Die Emitteranschlüsse
der Transistoren Tsl und Ts2 bzw.
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Ts3 und Ts4 können direkt oder über niederohmige Widerstände R5 verbunden
werden. Die Emitteranschlüsse sind über die gemeinsame Konstantstromquelle Q an
Minuspotential gelegt.
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Wegen dieser Konstant stromquelle Q fließt immer der gleiche Strom,
einerlei, ob die Trägerspannung anliegt oder nicht.
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Ist Trägerspannung vorhanden, so fließt je nach Polarität dieser Trägerspannung
der gesamte Strom der Konstantstromquelle entweder über das Paar Tst - Ts2 oder
Ts3 - Ts4. Die Schaltungsanordnung zeichnet sich durch einen geringen Stromverbrauch
aus, da der Summenstrom der Schaltung gleich dem Einzelstrom eines Modulators ist.
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Die Gegenkopplungswiderstände R5 linearisieren die Transistorkennlinien
und verkleinern die Verstärkung der Gegentaktmodulatoren. Diese Gegenkopplung kann
durch die Widerstände R6 bzw. R7 getrennt einstellbar für jeden einzelnen Modulator
herabgesetzt und damit die Verstärkung individuell eingestellt werden.
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Verkopplungen zwischen Sende- und Empfangsmodulator können nicht auftreten,
da kein gemeinsames Bauelement von den Signalströmen des Sende- und Empfangsmodulators
durchflossen wird.
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Bemißt man die Widerstände R5 so, daß beide Modulatoren für den Träger
über die gemeinsame Stromquelle Q stark mitgekoppelt werden, genügen schon kleine
Trägerwechselspannungen zur einwandfreien Funktion der Schaltung. Durch die starke
trägerseitige Glitkopplung stellt sich ein Stromflußwinkel von 1800 ein, unabhängig
von Amplitudenschwankungen der Trägerspannung und äußeren Parametern.
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Während im allgemeinen Transistorgegentaktmödulatoren die unerwünschten
odulationsprodukte mit geradzahligen Oberwellen der Trägerfrequenz nur mangelhaft
und meist nicht ausreichend unterdrücken, werden bei der erfindungsgemäßen Schaltung
diese Produkte ähnlich stark wie bei einem Doppelgegentaktmodulator unterdrückt.
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Weiter ist bei üblichen Transistorgegentaktmodulatoreii nach Fig.
1 die Seitenbandverstärkung stark abhängig vom Stromflußwinkel, d.h. von der Größe
der Trägerspannung, die ja die Flußspannung der Transistoren von ungefähr 0,7 V
bei Silizium zuerst überwinden muß, bevor die Modulatoren stromführend werden. Dieser
Nachteil wurde bei der erfindungsgemäßen Schaltung ebenfalls durch die Sicherstellung
eines Stromflußwinkels von 1800 eliminiert.
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Eine ausgeführte Schaltung mit Widerstandswerten R5 von ca-50 bis
300 und Trägerwechselspannungen ab 300 mV aufwärts arbeitete zufriedenstellend.
Dabei wurde der Innenwiderstand der Konstantstromquelle mit 1 bis 10 kQ eingefügt.