DE2835364C2 - Modulator mit Frequenzvervielfacher - Google Patents

Modulator mit Frequenzvervielfacher

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DE2835364C2
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Kurt 8000 Muenchen Gasser
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B19/00—Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source
    • H03B19/06—Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source by means of discharge device or semiconductor device with more than two electrodes
    • H03B19/14—Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source by means of discharge device or semiconductor device with more than two electrodes by means of a semiconductor device
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03C—MODULATION
    • H03C1/00—Amplitude modulation
    • H03C1/52—Modulators in which carrier or one sideband is wholly or partially suppressed
    • H03C1/54—Balanced modulators, e.g. bridge type, ring type or double balanced type
    • H03C1/542—Balanced modulators, e.g. bridge type, ring type or double balanced type comprising semiconductor devices with at least three electrodes
    • H03C1/545—Balanced modulators, e.g. bridge type, ring type or double balanced type comprising semiconductor devices with at least three electrodes using bipolar transistors

Description

Die Erfindung betrifft einen Modulator mit Frequcnzverviclfacher unter Verwendung einer integrierten Schaltung mit einem aktiven Doppelgegentaktmodulator und diesem nachgcschaltcicn einstufigen Transistorverstärker^ dem das Trägcrsignal über einen ersten und das Modulationssignal über einen zweiten Differenzverstärker zugeführt sind, der zusätzlich eine Stromspiegelschaltung und ein Rückkopplungsnetzwerk enthält und dessen Emiitcranschlüsse von außen zugänglich und mit einem Widersland verbunden sind.
Ein derartiger Modulator ist aus der DE-AS 2J 64 1 56 bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen integrierten Modulator zu schaffen, mit dem gleichzeitig eine Frequenzvervielfachung ermöglicht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird der Modulator derart ausgebildet, daß die Emitter der beiden Transistoren der einstufigen Verstärker miteinander und mit einer für die Zuführung der Gleichspannung versehenen Klemme verbunden sind, daß den Basen der beiden Transistoren eingeprägte gleich große Gleichströme zugeführt sind, die außerdem über eine gemeinsame Leitung und einem ersten ohmschen Widerstand zum einen Pol der Versorgungsspannungsquelle geführt sind, daß zwischen den gemeinsamen Emittern und jeweils einem Pol der Versorgungsspannungsquelle ein zweiter ohmscher Widerstand angeschaltet ist, daß die Kollektoren der beiden Ίransistoren
ίο über weitere ohmsche Widerstände mit dem einen Pol der Versorgungsspannungsquelle verbunden sind und daß zwischen der Basis des einen Transistors und dem einen Anschluß des ersten ohmschen Widerstandes ein auf eine wählbare Frequenz innerhalb des Modulationsspektrums abgestimmter Schwingkreis eingeschaltet ist und daß die Schwingkreisspannung so groß gewählt ist, daß in den beiden Halbwellen der Sehwingkreisspannung die beiden Transistoren der Verstärker abwechselnd voll durehgesteuert bzw. gesperrt sind.
Durch diese Maßnahmen erhält man einen einfach aufgebauten Modulator der an seinem Ausgang eine Rechteckspannung abgibt.
Durch Nachschalten eines auf eine Harmonische der Frequet'iZ des Schwingkreises abgestimmten Filters läßt sich diese Anordnung gleichzeitig als Frequenzvervielfacher verwenden.
Weitere Vorteile der Schaltung sind nachfolgend aufgeführt.
Durch die Mitausnutzung des in den Modulator-IC über den Gleichstrom-Anschluß fließenden Stromes braucht die Schaltung wenig Strom (minimal ca. 2 mA bis tVH = 12 V).
Die Aussieuerbarkeil der Modulatorausgänge wird durch Absenken der Spannung am Gleichstromanschluß erhöhl, da das Basispotential der Modulatoriransistoren durch die Spannung am Gleichstromanschluß bestimmt wird. Durch Absenken dieser Spannung U2 auf < + Ub wird die Aussteuerbarkcit um den Betrag:i7c — {^erhöht.
An den Ausgängen können gleichzeitig zwei verschiedene ungeradzahlige Vielfache von f» gewonnen werden.
Die Ausgangsspannung ist in einem weiten Bereich unabhängig von der Eingangsspannung.
Durch die Begrenzung werden amplitudenmodulierte Anteile des Modulationsspektrums unierdrückt und somit der Filieraufwand verringert.
Anhand der bekannten Schaltung nach Fig. 1 und den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 2 und 3 wird die Erfindung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt dabei die an sich bekannte integrierte Doppelgegentaktmodulatorschaltung (SO 290). Teil I der Schaltung bildet den Kern des Modulators, in dem die wesentlichen Funktionen ablaufen.
Die Transistoren 7~23 bis T26 werden paarweise wechselsinnig im Takt der Trägerspannung aus- und eingeschaltet. Dabei sind im jeweils gleichen Schaltzustand einerseits die Transistoren Γ23 und Γ26 durehgesteuert, andererseits die Transistoren 7"24 und 7"25 gesperrt. Der Signalslrom wird zusammen mit dem Arbeitsgleichstrom über die Transistoren Γ13 und 714 gegenphasig in die Emitter der Transistoren 7~23 bis Γ26 eingeprägt. )c nach Schaltzusland fließt der Signalstrom entweder über den Transistor Γ23,
μ \iisgangsklemme 10, den aullen liegenden Lastwidersiand, Ausgangsklemme 5 und den Transisiorcn T26, oder über den Transistor 7"24, Ausgangsklemme 5, den außen liegenden Lastwiderstand (diesmal in umgekchr-
ter Richtung), Ausgangsklemme 10 und Transistor 725. Ein Wechsel des Schaltzustandes der Transistoren 7"23 bis 726 polt somit den Signalstrom am Ausgang um.
Die Transistoren Γ13 und Γ14 bilden einen Differenzverstärker, über den der Signalstrom gegenphasig in die schaltenden Transistoren eingeprägt wird. Die von der nichtlinearen Eingangskennlinie der Transistoren Γ13 und Γ14 verursachten nichtlinearen Verzerrungen werden durch Gegenkopplungsschleit'eii über ein zusätzliches Netzwerk, Teil II, verringert.
Die Steuerung des Schaltzustandes der Transistoren 723 und Γ26 erfolgt über Teil III der Schaltung, wobei die Transistoren TiS und Γ16 einen einstufigen Differenzverstärke r bilden.
Die Transistoren 728 und Γ29 ermöglichen eine zusätzliche Verstärkung des Ausgangssignals. Der Rest der Schaltung dient der Arbeitspunkt-Einstellung. Dieser Schaltungsteil wurde so gewählt, daß alle Wechselspannungs-Eingänge und -Ausgänge erdsymmetrisch oder erdunsymmetrisch anschaltbar sind.
Fi g. 2 zeigt eine Detailschaltung nach der Erfindung mit den Transistoren 728 und 729, die an den Anschlüssen 6 und 11 einen rechteckförmigen Strom liefert.
Die Emitter der Transistoren 729. 728 sind miteinander und mit dem Anschluß 12 verbunden. Die eingeprägten Ströme /Ί und /2 werden über den gemeinsamen Widerstand R1 nach + Ub geführt; dadurch erhalten die Basen der Transistoren 728. 729 gleiches Gleichstrompotential und bilden somit ei'ien Differenzverstärker. Da die Ströme /Ί und /2 annähernd gleich groß und ihnen Wechselströme gegenphasig überlagert sind, entsteht am Widerstand R 1 auch bei Aussteuerung der Schaltung ein Ruhepoiential U\. Die durch Ungleichheii-°n der Strome i\ und /2 verursachte Welligkeil dieser Spannung U\ wird durch Cl geglättet und somit das Umschaltverhalten verbessert.
Aus dem Modulationsspektrum wird am Anschluß 10 mit dem Parallelschwingkreis (Lp/Cp) eine Frequenz Λ> ausgesiebt. Dadurch entsteht an der Basis des Transistors 728 eine Sinusspannung. Diese Spannung wird so groß gewählt, daß in der positiven Halbwelle der Transistor 728 und in der negativen Halbwelle der Transistor 729 den gesamten im Anschluß 12 fließenden Strom übernimmt. Somit kann an den Widerständen R. 3 und R 4 eine gegenphasige Spannung mit rechteckförmigem Verlauf und der Grundfrequcnz A0 abgenommen werden. Aus dieser Spannung können die ungeradzahligen Vielfachen ausgesiebt werden. Die abgegebene Rechteckspannung ist gut symmetrisch (Symmetriedämpfung >30dB).
Mit dem Widerstand R 5 kann die Ausgangsspannung eingestellt werden. Wird der Widerstand R 5 vom Anschluß 12 nach — Ub geschaltet, nimmt der Strom in den Transistoren 728, 729 zu, die Ausgangsspannung wird größer und umgekehrt wenn man den Widerstand R 5 vom Anschluß 12 nach + Uh legt.
Fig. 3 zeigt eine Anwendungsschaltung nach der Erfindung. Am Anschluß 10 wird aus dem Modulationsspektrum eine Frequenz fn ausgesiebt. An den Anschlüssen 6 und 11 wird durch ein Filter mit symmetrischem Eingang die Frequenz 3 χ fu ausgesiebt. Da der Temperaturkoeffizient des Stromes in dem Anschluß 12 (Tk - 2,5 · 10-Vk) in dieser Schaltung stört, wird der Anschluß 12 über einen Widerstand mit + Ub und der Verbindungspunkt der Emitter (Anschlüsse 9 und 4) über einen Widerstand mit — Ub verbunden.
Zusammenfassung
Modulator mit Frequenzvervielfacher
Die Erfindung bezieht sich auf einen Modulator mit Frequenzvervielfacher unter Verwendung einer integrierten Schaltung mit einem aktiven Doppelgegentaktmodulator 723 ... 726) und diesem nachgeschalteien einstufigen Transistorverstärkern (T28, 729), dem das Trägersignal über einen ersten (T 15, 716) und das Modulationssignal über einen /weiten Differenzverstärker (713, 714) zugeführt sind, der zusätzlich eine Stromspiegelschaltung und ein Rückkopplungsnetzwerk (II) enthält und dessen Emitteranschlüsse von außen zugänglich und mit einem Widerstand verbunden Lind. Ein bekannter integrierter Modulator soll zugleich als Frequenzvervielfacher verwendet werden. Die Erfindung sieht hierzu vor, daß die Emitter der beiden Transistoren (728, 729) der einstufigen Verstärker miteinander und mit einer für die Zuführung der Gleichspannung versehenen Klemme (12) verbunden sind. Den Basen der beiden Transistoren (728. 729) werden eingeprägte gleich große Gleichströme (i 1 + /2) zugeführt, die außerdem über eine gemeinsame Leitung und einem ersten ohmschen Widerstand (R 1) zum einen Pol der Versorgungsspannungsquelle (Ub) geführt sind. Zwischen den gemeinsamen Emittern und jeweils einem Pol (+Ub bzw. -Ub) der Versorgungsspannungsquelle ist ein zweiter ohmscher Widerstand (R 5) angeschaltet. Die Kollektoren der beiden Transistoren (728, 729) werden über weitere ohmsche Widerstände (RX R4) mit dem einen Pol ( + Ub) der Versorgungsspannungsquelle verbunden. Zwischen der Basis des einen Transistors und dem einen Anschluß des ersten ohmschen Widerstandes (R 1) wird ein auf eine wählbare Frequenz innerhalb des Modulationsspektrums abgestimmter Schwingkreis (Cp, Ln, R 2) eingeschaltet. Die Schwingkreisspannung ist so groß gewählt, daß in den beiden Halbwellen der Schwingkreisspannung die beiden Transistoren ("728, 729) der Verstärker abwechselnd voll durchgesteuert bzw. gesperrt sind. Die Erfindung eignet sich insbesondere zum Einsatz in der Trägerversorgung bei TF-Systenien.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Modulator mil Frequenzvervielfacher unter Verwendung einer integrierten Schaltung mit einem aktiven Doppelgegentaktmodulator und diesem nachgeschalteten einstufigen Transistorverslärkern. dem das Trägersignal über einen ersten und das Modulationssignal über einen zweiten Differenzverstärker zugeführt sind, der zusätzlich eine Stromspiegelschaltung und ein Rückkopplungsnetzwerk enthält und dessen Emitteranschlüsse von außen zugänglich und mit einem Widerstand verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter der beiden Transistoren (T28. 7"29) der einstufigen Verstärker miteinander und mit einer für die Zuführung der Gleichspannung versehenen Klemme (12) verbunden sind, daß den Basen der beiden Transistoren (T2&, T29) eingeprägte gleich große Gleichströme (H + /2) zugeführt sind, die außerdem über eine gemeinsame Leitung und einem ersten ohmschen Widerstand (R 1) zum einen Pol der Vcrsorgungsspannungsquelle (Ub) geführt sind, daß zwischen den gemeinsamen Emittern und jeweils einem Pol (+ Ub bzw. — Ub) der Versorgungsspannungsquelle ein zweiter ohmscher Widerstand (R 5) angeschaltet ist. daß die Kollektoren der beiden Transistoren (T2S, Γ29) über weitere ohmschc Widerstände (R 3. /?4) mit dem einen Pol (+('«) der Versorgungsspannungsquelle verbunden sind und daß zwischen der Basis des einen Transistors und dem einen Anschluß des ersten ohmschen Widerstandes (R I) ein auf eine wählbare Frequenz innerhalb des Modulaüonsspcktrums abgestimmter Schwingkreis (Cn. Ln. R 2) eingeschaltet ist und daß die Sehwingkreisspannung so groß gewählt ist, daß in den beiden Halbwcllen der Sehwingkreisspannung die beiden Transistoren (T2S, Γ29) der Verstarker abwechselnd voll durehgesteuert bzw. gesperrt sind.
2. Modulator nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoren der beiden Transistoren (T28. 7~29) mit dem Eingang eines auf eine Harmonische der Grundwclle der Rechieckausgangsspannung abgestimmtes Kilter (F) verbunden sind.
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