DE4213470C1 - Amplitudenmodulator, insbesondere für Fernsehanwendungen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Amplituden (AM) -Modulator laut Oberbegriff des Hauptanspruches.

Ein geschalteter AM-Modulator dieser Art ist bekannt (AMATO, C.J.; Transformerless Modulator-Demodulator, Fairchild-Applikationsbericht AR 140, 1965, S.1-9). Ein Nachteil dieses bekannten Modulators ist, daß die Phase des Trägers im modulierten Signal vom Modulationsgrad, also vom Modulationssignal abhängt. Dieser Phasenfehler ist insbesondere bei Fernsehanwendungen störend, da er im Fernsehempfänger das bekannte Intercarrierbrummen verursacht.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen AM-Modulator von guter Linearität und Phasenkonstanz zu schaffen, der insbesondere für Fernsehanwendungen geeignet ist und das bekannte Intercarrierbrummen vermeidet.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem AM-Modulator laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeich­ nende Merkmals gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein erfindungsgemäßer AM-Modulator vermeidet die Ab­ hängigkeit der Trägerphase vom Modulationssignal, da am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers wegen der Gegenkopplung immer nahezu das Potential des an Masse liegenden nichtinvertierenden Eingangs herrscht (virtuelle Masse), so daß der Zeitpunkt des Öffnens und Schließens des am invertierenden Eingang angeschalteten Feldeffekt­ transistors selbst bei nicht idealer Rechteck-Träger­ spannung immer unabhängig ist von dem am Drain-Anschluß des Feldeffekttransistors anliegenden Modulationssignal. Da dieser Zeitpunkt des Öffnens und Schließens des Feldeffekttransistors entscheidend ist für die Phase des Trägersignals am Ausgang des Operationsverstärkers wird damit auch der erwähnte Phasenfehler im modulierten Signal vermieden. Wegen des linearen Verhaltens des Operationsverstärkers ist der gesamte Modulator auch entsprechend linear. Durch den verwendeten Operations­ verstärker wird außerdem eine sehr gute Entkopplung zwischen Ein- und Ausgang des Modulators erreicht. Der Modulator ist auch nahezu unabhängig von der Anpassung am Ein- und Ausgang. Da zwischenzeitlich bereits sehr schnell arbeitende Operationsverstärker und auch schnelle Feldeffekttransistoren mit Schaltzeiten von kleiner als 5 ns zur Verfügung stehen, können nach dem erfindungs­ gemäßen Prinzip AM-Modulatoren aufgebaut werden, die Träger Signale bis 100 MHz verarbeiten können. Ein erfindungsgemäßer AM-Modulator ist insbesondere geeignet für alle Fernsehanwendungen, da vor allem hier die Phasenkonstanz des Trägers besonders wichtig ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Fig. zeigt das Prinzipschaltbild eines schaltenden AM-Modulators, bei dem der elektronische Schalter durch einen Operationsverstärker 1 mit einem an seinem inver­ tierenden Eingang 2 angeschalteten Feldeffekttransistor 4 gebildet ist. Der nichtinvertierende Eingang 3 des Operationsverstärkers 1 liegt an Masse, zwischen seinem Ausgang 6 und dem invertierenden Eingang 2 ist ein Gegenkopplungswiderstand R2 angeordnet. Der Source-An­ schluß s des Feldeffekttransistors 4 steht mit dem invertierenden Eingang 2 des Operationsverstärkers in Verbindung, am Gate-Anschluß g wird das Rechteck-Träger­ signal zugeführt, beispielsweise der in ein Rechtecksignal umgewandelte ZF-Träger eines Fernsehsenders. Am Drain-An­ schluß d des Feldeffekttransistors 4 wird über einen Vorwiderstand R1 das zu modulierende Signal, beispiels­ weise das Basisband-Fernsehsignal 7 zugeführt. Das am Ausgang des Operationsverstärkers entstehende modulierte Trägersignal wird über ein Filter 8 beispielsweise der Umsetzerstufe eines Fensehsenders zugeführt. Das Filter 8 ist so dimensioniert, daß die bei der Modulation ent­ stehenden unerwünschten Spektralanteile unterdrückt werden, bei einem Fernsehsignal also beispielsweise ein Teil des oberen Seitenbandes, wie dies bei Fernsehanwen­ dungen nach dem PAL-Verfahren üblich ist.

Im Betrieb wird der Feldeffekttransistor 4 mit dem Rechteck-Trägersignal 9 periodisch gesperrt und geöffnet, sein Kanal kann als veränderbarer Widerstand aufgefaßt werden, der beispielsweise zwischen 40 Ω und mehreren 100 MΩ umgeschaltet wird. Dieser geschaltete Widerstand am invertierenden Eingang 2 des Operationsverstärkers bestimmt somit die Verstärkung v des Operationsver­ stärkers nach der in der Fig. angegebenen Formel. Bei gesperrtem Transistor (Bahnwiderstand nahezu unendlich groß) ist die Verstärkung v nahezu Null, bei leitendem Transistor (Bahnwiderstand ca. 40 Ω) wirkt der Opera­ tionsverstärker 1 als Verstärker, der Verstärkungsgrad kann durch geeignete Wahl von R1 und R2 beispielsweise auf einen Verstärkungsfaktor 1 eingestellt werden. Das Potential am invertierenden Eingang 2 des Operations­ verstärkers ist bekanntlich immer nahezu gleich dem des nichtinvertierenden Eingangs 3, am invertierenden Eingang liegt also immer Massepotential, unabhängig davon, ob der Feldeffekttransistor 4 geöffnet oder gesperrt ist. Damit ist die am invertierenden Eingang 2 anliegende Spannung nicht mehr beeinflußt von der jeweils gerade am Drain-Anschluß d des Feldeffekttransistors 4 anlie­ genden Modulationsspannung 7, so daß auch der Schaltzeit­ punkt des Feldeffekttransistors unahhängig von der Größe der momentan anliegenden Modulationsspannung ist. Damit ist auch die Phase des Trägers im modulierten Signal am Ausgang des Modulators unabhängig von diesem Modula­ tionssignal, die Phase des Trägers im modulierten Signal ist konstant, so daß beispielsweise bei einem Fernseh­ empfänger das bekannte Intercarrierbrummen vermieden ist.

Das im Modulator entstehende Ausgangssignal, das als Multiplikation des Modulationssignals mit einem Rechteck­ signal der Amplitude Null und Eins verstanden werden kann, läßt sich als Faltung im Spektralbereich des Modu­ lationssignals mit einem Rechtecksignal darstellen, das Spektrum des Modulationssignals wiederholt sich bei ganz­ zahligen Vielfachen der Trägerfrequenz. die auf diese Weise entstehenden unerwünschten Spektralanteile bei ganzzahligen Vielfachen der Trägerfrequenz können durch das nachfolgende Filter 8 unterdrückt werden. Bei Anwen­ dung des Modulators im Fernsehbetrieb kann dieses Filter 8 gleichzeitig so ausgebildet sein, daß das nach der PAL-Norm geforderte Restseitenbandsignal entsteht.

Claims (3)

1. AM-Modulator mit einem das Modulationssignal im Rhythmus der Frequenz eines Rechteck-Trägersignals periodisch unterbrechenden elektronischen Schalter und einem nachgeschalteten gegengekoppelten Opera­ tionsverstärker (1), dadurch gekennzei­ chnet, daß der elektronische Schalter ein Feldeffekttransistor (4) ist, der mit seinem Source-Anschluß (s) am invertierenden Eingang (2) des Operationsverstärkers (1) angeschaltetet ist und an dessen Gate-Anschluß (g) das Rechteck-Trägersignal (9) und an dessen Drain-Anschluß (d) das Modulations­ signal (7) zugeführt ist.

2. AM-Modulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe vor dem Drain-Anschluß (d) des Feldeffekttransistors ein Widerstand (Rl) angeschaltet ist, der zusammen mit dem Gegenkopplungswiderstand (R2) des Operationsver­ stärkers so dimensioniert ist, daß bei leitendem Feld­ effekttransistor (4) eine Verstärkung v=1 erreicht wird.

3. AM-Modulator nach Anspruch 1 oder 2 für Fernsehsender, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des Operationsverstärkers (1) ein Restseitenbandfilter (4) angeschaltet ist.