DE2720930B2 - Amplitudenmodulierter Sender - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen amplitudenmodulierten Sender, wie im Oberbegriff des Patentanspruches angegeben. Solche Sender sind bekannt (Meinke, Gundlach: Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, 1962, Seite 1306 und Deutsche Offenlegungsschrift 17 66 586, Fig. 2 = US-P3 14 13 570). Sie haben den Vorteil, daß bei leisen Stellen der Vogrammodulation, d. h. bei kleiner Modulationsspannung, Leistung eingespart werden kann, so daß sich der scheinbare »Wirkungsgrad« des Senders erhöht.

Es sind auch noch andere Methoden bekannt, den Wirkungsgrad eines amplitudenmodulierten Senders zu erhöhen. Beispielsweise kann als Modulationsverstärker ein Schaltverstärker für pulsdauermodulierte Impulse vorgesehen sein, dem ein Siebglied zur Aussiebung der Schaltfrequenz nachgeschaltet und ein Pulsdauermodulator vorgeschaltet ist. Hierbei wandelt der Pulsdauermodulator die Modulationsschwingung in pulsdauermodulierte Impulse um, die nach Verstärkung im Schaltempfänger durch das Siebglied wieder in eine der Modulationsschwingung entsprechende Schwingung umgewandelt werden. Die Wirkungsgradverbesserung des Senders ergibt sich hierbei aus dem hohen Wirkungsgrad des Schaltverstärkers (DE-PS 12 18 557, DE-AS 18 08 578). Eine weitere Wirkungsgradverbesserung läßt sich dadurch erreichen, daß auch der Treiber als Schaltverstärker mit pulsdauermodulierten Impulsen arbeitet (deutsche Patentanmeldung P 27 15 133).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegenüber den bekannten Sendern, den Energieverbrauch weiter zu reduzieren und gegenüber dem bekannten Sender mit Trägersteuerung den erforderlichen Schaltungsaufwand zu verringern.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebenen Merkmale gelöst. Dabei ist von folgenden Überlegungen ausgegangen worden:

Bei der Trägersteuerung wird bei kleinen Amplituden der Modulationsspannung zur Leistungsersparnis die mittlere Trägeramplitude abgesenkt. Diese bereits bekannte Modulationsart kann mit einem Verfahren kombiniert werden, bei dem der Modulationsverstärker in ebenfalls bekannter Weise als pulsdauermodulierter Schaltverstärker arbeitet. Überraschenderweise hat sich dabei gezeigt, daß sich die Kombination in einer Weise durchführen läßt, bei welcher der Schaltungsaufwand äußerst gering ist und ein Leistungsverstärker für die dynamikabhängige Steuergröße (gegenüber Meinke, Gundlach: Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, 1962, Seiten 1306) oder für die Modulation!.spannung

ίο (gegenüber Fig. 2 der Deutschen Offenlegungsschrift 17 66 586) eingespart werden kann.
Anhand der Zeichnung wird dies näher erläutert.
F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines bekannten Senders mit Trägersteaerang (F. Vilbig: Lehrbuch der Hochfrequenztechnik, Band 2, 5. Auflage, 1958, Akademische Verlagsgesellschaft mbH, Frankfurt/Main, Seite 378).

F i g. 2 stellt ein Blockschaltbild für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Senders dar.

Gemäß F i g. 1 wird bei einem bekannten Sender die Trägerschwingung, die von einem Steuersender 1 kommt, in einer Modulationsstufe 2 moduliert und einem Hauptsender 3 zugeführt. An einer Klemme 4 liegt die Modulationsspannung, die in einem Modulationsverstärker 5 verstärkt wird und von dort zur Modulationsstufe 2 gelangt. Ein Teil der von der Klemme 4 komp^enden Modulationsspannung wird abgezweigt und in einem Gleichrichter 6 gleichgerichtet. In einer Siebkette 7 werden die hörbaren Wechselströme weggesiebt. Es bleibt eine langsam veränderliche Gleichspannung, welche dem Dynamikverlauf der Modulationsspannung entspricht. Diese langsam veränderliche Gleichspannung wird in einem Verstärker 8 verstärkt und ebenfalls der Modulationsstufe 2 als dynamikabhängige Steuergröße zugeführt. Der zeitliche Verlauf dieser Steuergröße in Form einer Steuerspannung ist annähernd proportional den Amplituden der Modulationsspannung. Die Steuerspannung verschiebt je nach ihrer Größe den Arbeitspunkt auf der Modulationskennlinie, so daß sich im Extremfall hinter der Modulationsstufe ein Modulationsgrad zwischen Null Prozent und 100% ergibt. Bei der Betrachtung der F i g. 1 fällt auf, daß der Aufwand für die Trägersteuerung, welche mit Hilfe der Bauteile 6 bis 8 erfolgt, deshalb nicht gerade gering ist, weil der Umkehrverstärker 8 als Leistungsverstärker ausgebildet sein muß.

Fig. 2 entspricht in einigen Teilen Fig. 1, jedoch ist zunächst einmal der Modulationsverstärker 5 der F i g. I ersetzt durch eineji Modulationsverstärker 5', der durch einen Pulsdauermodulator 9, einen Schaltverstärker 10 und ein Siebglied 11 gebildet ist.

Der Pulsdauermodulator 9 arbeitet nach dem bekannten Sägezahnverfahren (Meinke, Gundlach: Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, 1962, S. 1325, 1326), bei welchem die modulierende Spannung (7» + U~ an Klemme 12 verglichen wird mit einer weitaus höherfrequenten Sägezahnspannung an Klemme 13, so daß sich am Ausgang des Pulsdauermodulators 9 immer während derjenigen Zeiten positive Ausgangsimpulse ergeben, während welcher die Sägezahnspannung entweder größer öder kleiner als die modulierende Spannung ist. Mit den pulsdauermodulierten Impulsen 14, deren Schaltfrequenz der Sägezahnfrequenz an Klemme 13 entspricht, wird der Schaltverstärker 10 leitend und nicht leitend gesteuert, so daß die an einer Klemme 15 liegende Hochspannung im Takte der pulsdauermodulierten Impulse 14 mit dem Ausgang des Schaltverstärkers 10 verbunden wird. Mit dem Siebelied

ί 1 werden der Gleichspannungswert und die Niederfrequenz herausgesiebt Auf diese Weise entsteht am Ausgang des Siebgliedes 11 wieder die inzwischen jedoch verstärkte modulierende Spannung L/= + U~, welche der Modulationsstufe 2 zugeführt wird.

Wie in F i g. I₁ wird auch bei dem Beispiel nach F i g. 2 von der Modulationsspannung £/» von Klemme 4 ein Teil abgezweigt und in einem Gleichrichter 6 gleichgerichtet. Aus der Ausgangsspannung des Gleichrichters 6 wird mit der Siebkette 7 als dynamikabhängige Steuergröße eine veränderliche Gleichspannung U~ herausgesiebt, weiche nur nicht hörbare, also sehr niederfrequente Frequenzanteile enthält, entsprechend dem Dynamikverlauf der Modulationsspannung U=. Anders als bei Fig. 1 wird diese Steuergröße nun nicht einem Leistungsverstärker zugeleitet, sondern gelangt zu einem noch vor dem Modulationsverstärker 5' liegenden Additionsglied 16. Die langsam veränderliche Gleichspannung U~ wird auf diese Weise der Modulationsspannung U= überlagert und zwar in solchem Sinne, daß die positiven Impulse 14 dann verkürzt werden, wenn die Modulationsspa-.nung U~ nur kleine Amplituden aufweist Dann schaltet der Schaltverstärker 10 die an Klemme 15 liegende, positive Hochspannung nur als kurze Impulse zum Siebglied 11 durch, an dessen Ausgang daher eine verstärkte Modulationsspannung mit niedrigem Gleichspannungswert entsteht Bei einer Modulationsspannung U= mit großen Amplituden hingegen, wird diese durch den Modulationsverstärker 5' um den gleichen Faktor verstärkt, wie bei kleinen Modulationsamplituden, jedoch entsteht am Ausgang des Siebgliedes 11 ein höherer Gleichspannungswert, um welchen herum die verstärkte Modulationsspannung schwingt. Dieser Gleichspannungswert der Ausgangsspannung des Siebgliedes 11 aber ist maßgebend für den Arbeitspunkt auf der Modulationskennlinie der Modulationsstufe 2, in welcher sich bei steigendem Gleichspannungswert steigende Mittelwerte der Trägeramplituden einer Polarität ergeben. Mit dem veränderbaren Gleichspannungswert erfolgt also direkt eine Trägersteuerung.

Mit einem Einstellglied 17 kann der dynamischen Steuergröße U- noch eine fest einstellbare Gleichspannung LJ- überlagert werden, um die mittlere Impulslänge der Impulse 14 und damit den mittleren Gleichspa'iinungswert der Ausgangsjpannung des Siebgliedes 11 und den mittleren Arbeitspunkt auf der Modulationskennlinie der Modulationsstufe 2 festzulegen.

Wären die Teile 6 und 7 des Blockschaltbildes nach F i g. 2 zunächst nicht vorhanden, su würde der Modulationsspannung U= zunächst nur eine Gleichspannung U— überlagert, die den Trägerwert am Ausgang der Modulationsstufe 2 bestimmt Mit U— wird z. B. das Verhältnis 1:1 für die Impulse 14 eingestellt. Verschiebt man mit der Gleichspannung U-das Tastverhältnis, dann ändert sich die Ausgangsspannung des Siebgliedes 11 unabhängig von der Modulationsspannung und damit die Trägerleistung des Senders. Ersetzt man die Gleichspannung U- ganz oder teilweise durch die Ausgangsspanming der Siebkette 7, wie es mit dem Einstellglied 17 bezweckt wird, dann wird das Tastverhältnis der Impulse 14 und damit deren Gleichspannungswert, aber auch der Trägerwert der Ausgangsschwingung der Modulationsstufe 2 ganz oder teilweise durch die Dynamik der Modulationsschwingung U= verändert

Bei dem im Lehrbuch der Hochfrequenztechnik, Band 2, 5. Auflage, 1958, von F. V^::^;>ig, auf Seite 381 genannter, Trägerverhältnis (Verhältnis von Trägerreststrom zum Trägerstrom bei normaler Modulation) von ρ — 0,6 ... 0,7 müßte der feste Gleichspannungswert U— 60 ... 70% der benötigten Gleichspannung tür ein Tastverhältnis 1 :1 betragen. Die fehlenden 30 ... 40% werden durch Gleichrichtung der Modulationsschwingung U= zugesetzt. Das bedeutet, daß ζ. Β. bei 100% Modulation sich eine Gleichspannung U— von 60% und ein Zusatz U~ von 40% für Impuke 14 mit einem Tastverhältnis 1 :1 einstellt, was dem Trägerwert bei 100%iger Modulation entspricht; das Tastverhältnis wird durch die Modulation um das Tastverhältnis 1 :1 herum von 0 ... 100% Einschaltzeit geändert Bei fehlender Modulation fehlt der Zusatz U- und der Pulsdauermodulator 9 stellt sich entsprechend der festen Gleichspannung U- von 60% des Trägerwertes auf ein Tastverhältnis von etwa 1 :2 (ca. 30% Einschaltzeit) ein.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 kann die Modulationsstufe 2 eine Senderendröhre zur Anoden-M( julation sein, so daß die in F i g. 1 dargestellte Aufteilung in Modulationsstufe 2 und Hauptsender entfällt. Da in Fig. 2 der Modulatorverstärker 5' zur Wirkungsgradverbesserung ohnehin in der dargestellten Weise ausgeführt sein sollte, beschränkt sich der Mehraufwand für das Beispiel nach F i g. 2 auf den Gleichrichter 6 und die Siebkette 7, ist also gegenüber F i g. 1 erheblich vermindert und im Verhältnis zur Energieeinsparung vernathlässigbar klein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Amplitudenmoduiierter Sender, bei dem der Mittelwert der untereinander gleich gerichteten Trägeramplituden, die jeweils innerhalb einer Periode der vom Sender zu übertragenden Modulationsspannung auftreten, mit kleiner werdenden Amplituden der Modulationsspannung vermindert wird (Trägersteuerung), mit Gleichrichter und Siebkette für die Modulationsspannung zur Erzeugung einer dynamikabhängigen Steuergröße für die Modulationsstufe des Senders, dadurch gekennzeichnet, daß als Modulationsverstärker (5') in an sich bekannter Weise ein Schaltverstärker (!0) für pulsdauermodulierte Impulse vorgesehen ist, dem ein Siebglied (11) nachgeschaltet und ein von der Modulationsspannung (U^) gesteuerter Pulsdauermodulator (9) vorgeschaltet ist, und daß die dynamikabhängige Steuergröße (U~) schon dem Pulsdauer."iodulator (9) mittelbar oder unmittelbar zusätzlich zur Modulationsspannung (U~) zugeführt wird zur Veränderung des Tastverhältnisses von dessen Ausgangsimpulsen (14) in dem für die Trägersteuerung erforderlichen Sinne.