DE2816105C2

DE2816105C2 - Amplitudenmodulationsschaltung

Info

Publication number: DE2816105C2
Application number: DE2816105A
Authority: DE
Inventors: David Cooper; Philip John Chelmsford Essex Davidson
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1978-03-02
Filing date: 1978-04-13
Publication date: 1983-05-05
Also published as: DE2816105A1; US4250469A; FR2418979B1; IT1119674B; IT7967460A0; FR2418979A1; GB1551711A

Description

Die Erfindung betrifft eine Amplitudenmodulationsschaltung mit einem Impulsbreitenmodulationsschalter und einem Tiefpaßfilter, welches Frequenzbestandteile mit der Schaltfrequenz des Schalters abschwächt, und mit einem an den Eingangsklemmen des Tiefpaßfilters parallel angeschalteten Bauelement, das einen Stromentladungspfad für das Tiefpaßfilter während der Sperrzeit des Schalters ergibt.

Eine derartige Amplitudenmodulationsschaltung ist beispielsweise aus der GB-PS 1184 968 bekannt. Es wird dabei ein mit einem mit feststehender, über der höchsten zu übertragenden Frequenz liegender Frequenz erregter Impulsbreitenmodulationsschalter benutzt, der aus dem angelegten Signal, beispielsweise einem Audiosignal, eine Digitalimpulsfolge mit entsprechend dem angelegten Signal variierendem Tastverhältnis (Impulslängenverhältnis) erzeugt. Diese Impulsreihe wird über ein Tiefpaßfilter, daß die Taktfrequenz des Impulsbreitenmodulationsfilters abschneidet, an die Last, beispielsweise den Anodenwiderstand einer mit dem Trägersignal über das Steuergitter beaufschlagten ,Sendetetrode angelegt, so daß die Hüllkurve des abgegebenen Trägersignals durch das; variierende Anodenpotential amplitudenmoduliert wirdr Außer dieser für Leistungsendstufen von AM:Sendern geejg-

-. neten Anwendung sind auch andere Anwendungen denkbar. Damit die reaktiven Stromkomponenten auch in den Zeiträumen abfließen können, in denen der Impulsbreiten-Modulatorsehalter gesperrt ist, wird ein weiteres Bauelement parallel zu den Einganj7sklemmen

m des Tiefpaßfilters als Stromentladungspfad angelegt. Diese Art von Amplituden-Modulationsschaltungen wird wegen des relativ einfachen Aufbau und des geringen Leistungsverlustes gerne eingesetzt Bei Aussteuerung mit hohen Leistungen, d.h. bet großen

f=> Amplitudenausschlägen, kann jedoch die Entladung der reaktiven Anteile des Tiefpaßfilters zu Zuständen führen, die Verzerrungen des Amplituden-modulierten Ausgangssignals im Falle der Ansteuerung einer Senderöhre und möglicherweise zu Oszillationen in dem

χι vor dem Tiefpaßfilter gelegenen Teil der Modulationsschaltungen ergeben. Solche Oszillationserscheinungen können zur Gefährdung der Schaltung führen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Amplituden-Modulationsschaltung so abzuändern, daß das Auftreten der erwähnten Verzerrungen und Störungen und die Möglichkeit einer Schädigung des Mpdulationskreises vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß bei der angeführten Amplituden-Modulationsschaltung ein

jo weiteres Filter gleichfalls parallel zu den beiden Eingangsklemmen des Tiefpaßfilters angeschaltet ist dessen Durchgangs-BIindleitwertverlauf mindestens in einem Teil des Durchiaßbandes des Tiefpaßfilters den zwischen den Eingangsklemmen liegenden Eingangs-Blindleitwert dieses Tiefpaßfilters kompensiert.

Es wird also zweckmäßigerweise so vorgegangen, daß entsprechend dem bekannten oder zu messenden Eingangs-Scheinleitwert-Verlauf über der Frequenz unter den bekannten Filtern eines ausgesucht wird, das im Durchlaßband oder zumindejtens einem Teil des Durchlaßbandes des Tiefpaßfilters einen Durchgangs-Leitwerlverlauf aufweist, der etwa gleiche Größe, aber entgegengesetztes Vorzeichen wie der Scheinleitwert-Verlauf des benutzten Tiefpaßfilters aufweist. Es kann auf diese Weise ein relativ einfaches, d.h. mit einer relativ flachen Flanke versehenes Tiefpaßfilter eingesetzt werden, und in Abhängigkeit von der im Betrieb der Schaltung auftretenden Restverzerrung wird entwcder das eingesetzte weitere Filter als ausreichend angesehen oder ein besser angepaßtes Filter verwendet.

Prinzipiell kann als parallel zu den Eingangsklemmen

des Tiefpaßfilters angeschaltetes Bauelement ein weiterer Schalter verwendet werden, der im Gegentakt zum Amplituden-Modulationsfilter geschaltet wird, jedoch wird bevorzugterweise so verfahren, daß das parallel zu den Eingangsklemmen des Tiefpaßfilters liegende Bauelement eine Diode ist. Die Kompensation durch das weitere Filter ermöglicht die Verwendung einer Diode in diesem Fall auch bei hohen Amplitudenauslenkungen, da starke zeit versetzte Entladungsströme durch das weitere Filter so kompensiert werden, daß die Diode nicht in ihren Sperrbereich geschoben werden kann und zu jeder Zeit als Entladungsstrecke zur Verfügung steht.

Wird mit einer vorteilhaften Weiterbildung so verfahren, daß der sich durch die Parallelschaltung des Eingang-Leitwertes zwischen den Klemmen des Tiefpaßfilters und den Durchgangsleitwert des weiteren

Filters ergebende Wirklsjtwertverlauf zumindestens in einem Teil des Tiefp&ßfilter-Pnrehlaßbandes. konstant ist, so kann durch eint- entsprechende Auswahl des weiteren Filters mit einfachen Mitteln eine konstante Durchlaßcharakteristik der Filterkombination im Durchlaßband erreicht werden ohne Auftreten de? Furier-Höckers bei steilen Fiankenabsoblüssen und gerader DurchlaßclwalUeristik, der in Folge der sich ergebenden negativen dynamischen Widerstandskennlinie zu Eigenosziilütfonen führen kann.

Um das weitere Filter über da? gesamte Durchlaßband des Tiefpaßfilters von singulären Frequenzen frei zu halten, ist es besonders vorteilhaft, wenn das weitere Riter eine Resonanzfrequenz von /3 · B besitzt, wobei B das Durchlaßband des Tiefpaßfilters ist; dabei ist die Verteilung der induktiven kapazitiven Anteile des Filters am wirkungsvollsten so einzurichten, daß das weitere Filter einen iridüilttiven Anteil des Blindteilleitwertes yori etwa.,einem Drittel des sich zwischen den beiden Eingangsklemmen des Tiefpaßfilters ergebenden Induktivanteils des Blindleitwertes besitzt

Die Erfindung ermöglicht es demnach, die Amplituden-ModuIationsschaltung so einzurichten, dj3 das notwendige Tiefpaßfilter für den zu übertragenden Signalfrequenzbereich ausgelegt werden kann, während die bei Hochleistungsübertragungen auftretenden Störungen durch eine entsprechend der erfindungsgemäßen Ausgestaltung optimale Festlegung des weiteren Filters erreicht wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt

F i g. 1 ein Prinzipschaltbild einer Amplituden-Modulationsschaltung und

F i g. 2 eine Darstellung des Frequenzverlaufes der für die Schaltung wichtigen lilindleitwerte.

Die Amplituden-Modulationsschaltung nach F i g. 1 enthält einen als Hochleistungs-Tetrodenröhre 1 ausgeführten Schalter, der in Reihe mit einer Diode 2 an einer Gleichstromquelle 3 liegt Parallel zur Diode liegen die Eingangsklemmen 4, 5 eines Tiefpaßfilters 6 und ein weiteres Filter 7. Das weitere Filter 7 ist eine Reihen-Resonanzschaltung aus einer Induktivität 8 und einer Kapazität 9. An die Ausgangsklemmen 10,11 des Tiefpaßfilters 6 ist eine durch einen Widerstand 12 dargestellte Last angeschaltet.

Die Hochleistungs-Tetrodenröhre 1 wird so gesteuert, daß sie entsprechend dem an dem Steuergitter anliegenden Steuersignal entweder voll leitet oder sperrt, Pamit wird ein Impulsbreiten-Modulationssignal erzeugt, das eine Impulsfolge aus Impulsen von im wesentlichen durch die Stromquelle 3 bestimmter Amplitude, jedoch entsprechend der Signalgröße 's veränderlicher Länge mit konstanter Wiederholfrequenz ist Die nur durch den Lastwiderstand 12 symbolisierte Ausgangsverstärkerröhre ist wiederum typischerweise eine Tetrode, an deren Steuergitter ein Hochfrequenz-Trägersignal angelegt ist, so daß die

"> Hüllkurve dieses Trägersignals durch die Spannungsänderung an der Anode amplitudenmoduliert wird.

Um die Einflüsse der Schaltfrequenz auszuschalten, wird das erzeugte Impulsfolgesignal über ein Tiefpaßfilter 6 geleitet, dessen Grenzfrequenz niedriger liegt als

Ii die Schaltfrequenz des Schalters 1. Bei Audio-Anwendungen beträgt die Schaltfrequenz typischerweise 7OkHz.

Durch die Diode 2 wird während der Sperrzeiten des Schalters 1 ein Stromweg zur Entladung der reaktiven

²⁽¹ Komponenten des Tiefpaßfilters gebildet um so einen kontinuierlichen Strom durch den Lastv "Verstand 12 zu erhalten.

Um nun bei großen Amplitudenwerten zu verhindern, daß bei gesperrtem Schalter 1 die Diode 2 in den

-⁵ Sperrbereich getrieben wird, und um möglicherweise gefährende Schwingungszustände der Schaltung zu verhindern, ist das weitere Filter 7 vorgesehen. Die Auslegung des weiteren Filters 7 ist so getroffen, daß seine Resonanzfrequenz ]/3 · B beträgt wobei B die

ⁱⁿ nutzbare Frequenz-Bandbreite des Tiefpaßfilters 6 ist Der induktive Anteil des weiteren Filters 7 beträgt ein Drittel der zwischen den Eingangsklemmen 4, 5 erscheinenden Induktivität des Tiefpaßfilters 7. Dabei sollte das Verhältnis der Schaltfrequenz des Schalters 1

^J' zur Bandbreite des Tiefpaßfilters 6 größer als 8 :1 sein. Die Blindanteile des Durchgangsleitwertes des weiteren Filters 7 und der zwischen den Eingangsklemmen 4 und 5 auftretende Eingangsleitwert des Tiefpaßfilters 6 sind in ihrer Frequenzabhängigkei! in Fig.2 aufgetragen. Dabei bedeutet Ω die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters 6 und ωο die Resonanzfrequenz des weiteren Filters 7. Wie zu sehen ist, ändern sich der eingangsseitige Blindleitwert des Tiefpaßfilters 6 und der Durchgangsleitwert des weiteren Filters 7 iii seinem Blindanteil über der Frequenz jeweils über einem Teil des Durchlaßbandes des Filters 6 in annähernd gleicher Weise, jedoch sind ihre Vorzeichen entgegengesetzt Dadurch ergibt sich ein Ausgleich in der Weise, daß der Blindanteil des Gesamtleitwertes annähernd Null ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

U AmpHtudenmoduIationsscbaltung mit einem Impulsbreitenrpodulfttionssebalter (t) und einem Tiefpaßfilter (6), welches Frequenzbestandtejle mit der Schaltfrequenz des Schalters abschwächt, und mit einem an den Emgangsklemmen (4, 5) des Tiefpaßfilters (6) parallel angeschalteten Bauelement (2) das einen Stromentladungspfad für das Tiefpaßfilter während der Sperrzeit des Schalters ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Filter (7) gleichfalls parallel zu den beiden Eingangsklemmen (4, 5) des Tiefpaßfilters (6) angeschaltet ist, dessen Durchgangs-Blindleitwertverlauf mindestens in einem Teil des Durchlaßbandes des Tiefpaßfilters (6) den zwischen den Eingangsklemmen (4, 5) liegenden Emgangs-Blind-Ieitwert dieses Tiefpaßfilters (6) kompensiert.
2. Amplitudenmodulationsschaltung nach Anspruch 3 ₄ dadurch gekennzeichnet, daß das parallel zu den Eingangsklemmen (4, 5) des Tiefpaßfilters liegende Bauelement eine Diode (2) ist
3. Amplitudenmodulationsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der sich durch die Parallelschaltung des Eingang-Leitwertes zwischen den Klemmen (4,5) des Tiefpaßfilters (6) mit dem Durchgangsleitwert des weiteren Filters (7) ergebende Wirkleitwertverlauf zumindestens in einem Teil des Tiefpaßfilter-Durchlaßbandes konstant ist
4. Ampihudenmoduiationsschaltung nach einem der Ansprüche 1,2,oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Filter (7) eine Resonanzfrequenz von /3 · B besitzt, wobei B 'as Durchlaßband des Tiefpaßfilters ist
5. Amplitudenmodulationsschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Filter (7) einen induktiven Anteil des Blindteilleitwertes von etwa einem Drittel des sich zwischen den beiden Eingangsklemmen (4, 5) des Tiefpaßfilters (6) ergebenden Induktivanteils des EingangS'Blindleitwertes besitzt.