DE675419C

DE675419C - Process for the simultaneous suppression of the carrier frequency and the low frequency in the output circuit of double push-pull modulators

Info

Publication number: DE675419C
Application number: DES120957D
Authority: DE
Inventors: Hermann Bendel
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1935-12-23
Filing date: 1935-12-24
Publication date: 1939-05-08

Description

Verfahren zur gleichzeitigen Unterdrückung der Trägerfrequenz und Niederfrequenz im Ausgangskreis von Doppelgegentaktmodulatoren Gegentaktmodulatoren besitzen gegenüber anderen Modulatoren den besonderen Vorteil, daß durch sie der Trägerstrom im Ausgangskreis ohne besondere Hilfsmittel unterdrückt werden kann. Soll auch die Niederfrequenz im Ausgangskreis unterdrückt werden, so kann man dies dadurch erreichen, daß man zwei Gegentaktmodulatoren in einer Brückenschaltung miteinander zu einem sogenannten Doppelgegentaktmodulator kombiniert. Eine vollständige Unterdrückung des Träger- und Niederfrequenzstromes ist jedoch nur dann möglich, wenn die Modulatorelemente völlig gleiche Kennlinie aufweisen. Aus fabrikatorischen Gründen ist es im allgemeinen nicht möglich, die Kennlinien der Gleichrichter völlig gleich zu machen. Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, die Kennlinien mehrerer Gleichrichter durch Parallel- und Reihenschaltung zusätzlicher Widerstände zu den Gleichrichtern einander anzugleichen, jedoch ist dies Verfahren sehr umständlich und führt in den Fällen, wo die Außentemperatur großen Schwankungen unterworfen ist, meistens nicht zu dem gewünschten Ziel.Method for the simultaneous suppression of the carrier frequency and Low frequency in the output circuit of double push-pull modulators Push-pull modulators have the particular advantage over other modulators that they make the Carrier current in the output circuit can be suppressed without special tools. If the low frequency in the output circuit is also to be suppressed, this can be done achieve by having two push-pull modulators in a bridge circuit with one another combined into a so-called double push-pull modulator. Complete suppression of the carrier and low-frequency current is only possible if the modulator elements have completely the same characteristic. For manufacturing reasons it is generally not possible to make the characteristics of the rectifiers completely the same. It is Although it has already been proposed that the characteristics of several rectifiers by parallel and series connection of additional resistors to the rectifiers to match each other, however, this procedure is very cumbersome and results in cases where the outside temperature is subject to great fluctuations, mostly not to the desired goal.

Gemäß der Erfindung wird daher ein anderes Verfahren vorgeschlagen, das eine vollständige Unterdrückung des Träger- und Niederfrequenzstromes im Ausgangskreis des Doppelgegentaktmodulators ermöglicht, ohne daß die Gleichrichterelemente vollständig gleiche Kennlinie zu besitzen brauchen. Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß dem Ausgangskreis des Modulators ein zusätzlicher unmodulierter Trägerstrom gleicher Frequenz wie der zu modulierende Trägerstrom in einer für Gegentaktmodulatoren, die mit Röhren arbeiten, bekannten Weise zugesetzt wird. Dieser zusätzliche Trägerstrom bewirkt eine Verschiebung der Arbeitspunkte der einzelnen Gleichrichter. Da diese Verschiebung in den einzelnen Gleichrichtern nicht in dem gleichen Sinne wirkt, sondern bei den einen Gleichrichtern eine zusätzliche Belastung, bei den anderen Gleichrichtern eine Entlastung bewirkt, kann in Bezug auf den zu modulierenden Trägerstrom der Arbeitspunkt der einzelnen Gleichrichter in gewissen Grenzen verändert werden.According to the invention, therefore, another method is proposed, that a complete suppression of the carrier and low frequency current in the output circuit of the double push-pull modulator without removing the rectifier elements completely need to have the same characteristic. The method according to the invention exists in that the output circuit of the modulator is an additional unmodulated carrier current same frequency as the carrier current to be modulated in one for push-pull modulators, who work with tubes, is added in a known manner. This additional carrier flow causes a shift in the operating points of the individual rectifiers. This one Shift in the individual rectifiers does not act in the same sense, but with some rectifiers an additional burden, with others Rectifiers can provide relief in relation to the carrier current to be modulated the operating point of the individual rectifiers can be changed within certain limits.

Bei richtiger Bemessung der Amplitude und Phase des zuzusetzenden Trägerstromes und bei passender Anordnung der unter sich verschiedenen Gleichrichterelemente in den einzelnen Zweigen des Modulators läßt sich nach dem angegebenen Verfahren mit großer Näherung der Idealzustand erreichen, in dem sämtliche Gleichrichter praktisch den gleichen Arbeitspunkt besitzen. Ist diese Bedingung erfüllt, so wird nicht nur der Trägerstrom:;; sondern auch der Niederfrequenzstrom, üij dem die Trägerfrequenz moduliert Ausgangskreis des Modulators vollstän unterdrückt. Der Grund hierfür liegt darin; daß der zusätzliche Trägerstrom nicht etwa als einfacher Kompensationsstrom im Ausgangskreis den an sich vorhandenen Trägerrest kompensiert, sondern, wie erwähnt, den Arbeitspunkt der einzelnen Gleichrichter so beeinflußt, daß auf künstlichem Wege praktisch elektrisch gleichwertige Gleichrichter erzielt werden.With correct dimensioning of the amplitude and phase of the to be added Carrier current and with a suitable arrangement of the different rectifier elements in the individual branches of the modulator can be according to the specified method to achieve the ideal state in which all Rectifiers have practically the same operating point. Is this condition fulfilled, then not only the carrier current: ;; but also the low frequency current, üij which modulates the carrier frequency, the output circuit of the modulator is completely suppressed. The reason for this is; that the additional carrier stream is not about as simpler Compensation current in the output circuit compensates for the residual carrier present, but, as mentioned, influences the operating point of the individual rectifiers so that achieved in an artificial way practically electrically equivalent rectifiers will.

Die Erfindung sei an Hand eines Ausführungsbeispiels näher.erläutert.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment.

Die Fig. r zeigt einen Doppelgegentaktmodulator, bei dem vier nichtlineare Widerstände unmittelbar im gleichen Sinne hintereinandergeschaltet sind. Die vier nichtlinearen Widerstände bestehen aus Gleichrichtern und bilden einen geschlossenen Ring. Diese Ausführungsart wird mit Ringmodulator bezeichnet. Ü1 ist der Eingangsübertrager des Ringmodulators, über den die Niederfrequenz iz zugeführt wird. II2 ist der Ausgangsübertrager, über den einerseits die beiden Seitenbänder des modulierten Trägerstromes an den Verbraucher abgegeben, andererseits ein zusätzlicher Trägerstrom i in den Modulatorkreis eingeführt werden. Die Sekundärwicklung des Eingangsübertragers und die Primärwicklung des Ausgangsübertragers sind in der Mitte angezapft. An diesen Stellen wird der zu modulierende Trägerstrom zugeführt. Die im Ring geschaltetenTrockengleichrichter z, a, 3 und 4 führen die Trägerteilströme il, i2, i3, i4. Der Betrag des Trägerstromes ist bei der einen Halbwelle il-@i2, bei der zweiten Halbwelle i3-+4. Unter der Voraussetzung, daß die beiden Gleichrichter i und a gleiche Kennlinien besitzen, sind die Ströme il und i2 gleich. Ist diese Voraussetzung nicht erfüllt, so tritt im Ausgangskreis für die eine Halbwelle ein Trägerstrom il-i, auf. Das gleiche gilt für den Fall, daß die Kennlinien der Gleichrichter 3 und 4 nicht vollständig gleich sind, dann tritt im Ausgangskreis in der zweiten Halbwelle ein Ausgleichstrom i3-i4 auf.The Fig. R shows a double push-pull modulator, in which four non-linear Resistors are directly connected in series in the same sense. The four non-linear resistors consist of rectifiers and form a closed one Ring. This type of construction is called a ring modulator. Ü1 is the input transformer of the ring modulator, via which the low frequency iz is fed. II2 is the output transformer, On the one hand, the two sidebands of the modulated carrier current to the Consumers delivered, on the other hand an additional carrier current i in the modulator circuit to be introduced. The secondary winding of the input transformer and the primary winding of the output transformer are tapped in the middle. At these points the to be modulated carrier current supplied. The dry rectifiers connected in the ring z, a, 3 and 4 carry the partial carrier currents il, i2, i3, i4. The amount of the carrier current is il- @ i2 for one half-wave, i3- + 4 for the second half-wave. Provided, that the two rectifiers i and a have the same characteristics are the currents il and i2 the same. If this requirement is not met, then occurs in the starting circle a carrier current il-i for one half-wave. The same applies to the case that the characteristics of the rectifiers 3 and 4 are not completely the same, then a compensating current i3-i4 occurs in the output circuit in the second half-wave.

In Fig. z sei die Kennlinie des Gleichrichters r mit K1 und die Kennlinie des Gleichrichters z mit K2 bezeichnet. K1. KZ sei der Verlauf einer zwischen den beiden Gleichrichtern liegenden Kennlinie. Wird gemäß Fig. r ein zusätzlicher Trägerstrom i dem Übertrager U2 zugeführt, so wird der Strom i bei dem einen Gleichrichter, z. B. Gleichrichter z, eine Verminderung des Trägerstromes um den Betrag i, beim Gleichrichter 2 eine Vermehrung des Trägerstromes um den gleichen Betrag i bewirken. Für den zu modulierenden Trägerstrom il bzw. i2 wirkt sich die Überlagerung '4t,on i so aus, als ob beide Gleichrichter die iche Kennlinie K1, K2 besäßen. Das gleiche @flt für die Gleichrichter 3 und 4, jedoch muß Vorsorge getroffen sein, daß bei diesen Gleichrichtern durch den zusätzlichen Strom i ebenfalls eine ungefähr in der Mitte der beiden Kennlinien liegende neue Kennlinie K3, K4 entsteht. Unter Umständen ist es erforderlich, hierzu die Gleichrichter 3 und 4 miteinander zu vertauschen.In FIG. Z, let the characteristic of the rectifier r with K1 and the characteristic of the rectifier z is denoted by K2. K1. KZ is the course of one between the two rectifiers lying characteristic. According to FIG. R, this becomes an additional carrier flow i is fed to the transformer U2, the current i in the one rectifier, z. B. rectifier z, a reduction in the carrier current by the amount i, at Rectifier 2 cause an increase in the carrier current by the same amount i. The superposition '4t, on acts on the carrier current il or i2 to be modulated i look as if both rectifiers had the same characteristic curve K1, K2. The same @flt for rectifiers 3 and 4, however, care must be taken to ensure that at these rectifiers by the additional current i also an approximately in The new characteristic curve K3, K4 lies in the middle of the two characteristic curves. In certain circumstances it is necessary to swap the rectifiers 3 and 4 for this purpose.

Um auch den Niederfrequenzstrom im Ausgangskreis vollständig zu unterdrücken, müssen die Kennlinien K1, K2 und K3, K4 sich überdecken. Dies wird jedoch in den meisten Fällen nicht möglich sein. Es wird also ein zwar wesentlich verminderter, aber immerhin noch feststellbarer Rest eines Niederfrequenzstromes im Ausgangskreis des Modulators auftreten, selbst wenn der Trägerstrom restlos unterdrückt werden könnte. Durch die Regelung der Größe und Phase des zusätzlichen Trägerstromes i hat man es nun in der Hand, je nachdem, ob auf die restlose Unterdrückung des Trägerstromes oder des Niederfrequenzstromes im Ausgangskreis größerer Wert gelegt wird, stets die günstigsten Werte einzustellen.In order to also completely suppress the low-frequency current in the output circuit, the characteristics K1, K2 and K3, K4 must overlap. However, this will be in the most cases not be possible. So it becomes a much diminished, but still detectable remainder of a low-frequency current in the output circuit of the modulator occur even if the carrier current is completely suppressed could. By regulating the size and phase of the additional carrier current i you now have it in your hand, depending on whether on the complete suppression of the carrier current or the low frequency current in the output circuit is always more important set the most favorable values.

Es ist bekannt, daß bei dem in der Fig. z dargestellten Ringmodulator die Ein- und Ausgänge beliebig vertauschbar sind. Bei amderem Anschluß der Ein- und Ausgänge gilt daher sinngemäß das gleiche wie im vorstehend behandelten Fall. Beispielsweise können also auch für den Fall, daß bei der Anordnung nach. Fig. r die Zuführungen der Trägerfrequenz und der Niederfrequenz vertauscht sind, durch Beeinflussung der Gleichrichter mit einem zusätzlichen Trägerstrom vom Ausgang her in gleicher Weise praktisch elektrisch gleichwertige Gleichrichter erzielt werden, da j a hierbei die durch die einzelnen Gleichrichter fließenden Ströme durch den in der anderen Brückendiagonale zugesetzten zusätzlichen Trägerstrom auch abwechselnd vergrößert und verkleinert werden und sich so scheinbar eine gleiche Kennlinie für die Gleichrichter erzielen läßt.It is known that in the ring modulator shown in FIG the inputs and outputs can be interchanged at will. When connecting the input and outputs, the same applies analogously as in the case discussed above. For example, so also in the event that the arrangement according to. Fig. R the feeds of the carrier frequency and the low frequency are interchanged Influencing the rectifier with an additional carrier current from the output in the same way practically electrically equivalent rectifiers can be achieved, because yes here the currents flowing through the individual rectifiers through the in the other bridge diagonal added additional carrier current also alternately can be enlarged and reduced and thus apparently the same characteristic curve for can achieve the rectifier.

Das beschriebene Verfahren hat den weiteren Vorteil, daß auch der schädliche Einfluß von häufig im Trägerwellengenerator vorhandenen Oberwellen durch die Hinzufügung des zusätzlichen Trägerstromes i in weiten Grenzen ausgeglichen werden kann. In Fig. 3 ist der zeitliche Verlauf der Trägerfrequenz c), der Oberwelle -- co und der resultierenden Spannung w +a co dargestellt. Aus der Figur ist leicht zu ersehen, daß die maximalen Stromstärken von to +aco bei den beiden Halbwellen sehr verschieden sein können, da sich der absolute Betrag der Oberwelle zur Grundwelle in der einen Halbwelle addiert, in der anderen Halbwelle subtrahiert. Auch hier kann das Verfahren gemäß der Erfindung leicht Abhilfe schaffen, da ja der zusätzliche Trägerstrom i bei je zwei zugehörigen Gleichrichtern sich in dem einen Gleichrichter addiert, in dem anderen Gleichrichter dagegen subtrahiert. Bei richtiger Wahl der Vorzeichen kann somit der Einfluß der Oberwellen durch den zusätzlichen Trägerstrom i ausgeglichen oder zumindest vermindert werden.The method described has the further advantage that the harmful influence of harmonics often present in the carrier wave generator the addition of the additional carrier current i is balanced within wide limits can be. In Fig. 3 is the time course of the carrier frequency c), the harmonic - co and the resulting voltage w + a co shown. Out of the figure is easy to see that the maximum currents of to + aco for the two Half waves can be very different, since the absolute value of the harmonic is related to the fundamental added in one half-wave, subtracted in the other half-wave. Here too the method according to the invention can easily provide a remedy, since the additional Carrier current i with two associated rectifiers is in one rectifier added, but subtracted in the other rectifier. With the right choice of The sign can thus be the influence of the harmonics due to the additional carrier current i can be balanced or at least reduced.

Fig.4 zeigt eine praktische Ausführungsform der Erfindung. Der Hochfrequenzgenerator H speist über den Übertrager U3 direkt den Ringmodulator. An die Sekundärwicklung des Übertragers (I3 ist ferner eine Differentialbrücke, bestehend aus dem regelbaren Widerstand r1 und dem weiteren Widerstand r2 und dem in der Diagonale liegenden -Widerstand r., angeschlossen. Zum Widerstand r2 ist ferner ein veränderbarer Kondensator c parallel geschaltet, der dazu dient, die Phase des Stromes i zu regeln. Die Amplitude kann durch den Widerstand r1 fein und durch den Abgriff von r3 grob geregelt werden. Mit r.4 und r;, ist der Widerstand des Eingangs- und Belastungskreises bezeichnet.Fig. 4 shows a practical embodiment of the invention. The high frequency generator H feeds the ring modulator directly via the transformer U3. To the secondary winding of the transformer (I3 is also a differential bridge, consisting of the controllable Resistance r1 and the further resistance r2 and the one lying in the diagonal -Resistance r., Connected. There is also a variable capacitor for resistor r2 c connected in parallel, which serves to regulate the phase of the current i. The amplitude can be finely regulated by the resistor r1 and coarsely by tapping r3. With r.4 and r ;, the resistance of the input and load circuit is designated.

Fig.5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das sich von dem der Fig. 4 im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß die Differentialbrücke nicht unmittelbar an den Sekundärkreis des Übertragers Ü3 angeschlossen ist, sondern parallel zu einem Widerstand r6 liegt, der von dem zu modulierenden Trägerstrom durchflossen wird. Ist r, ein linearer Widerstand, so ändert sich der zusätzliche Strom i mit dem zu modulierenden Strom in gleichem Verhältnis. In manchen Fällen ist es jedoch zweckmäßig, den Widerstand aus temperatur-und somit stromabhängigem Material herzustellen. Hierdurch wird erreicht, daß der Trägerstrom i den Temperaturschwankungen der Gleichr ichterelemente in weitesten Grenzen angepaßt wird.5 shows a further embodiment which differs from that of the Fig. 4 essentially differs in that the differential bridge is not directly is connected to the secondary circuit of the transformer Ü3, but in parallel with one Resistance r6 is through which the carrier current to be modulated flows. If r, is a linear resistance, the additional current i changes with the modulating current in the same ratio. In some cases, however, it is useful to to produce the resistor from temperature-dependent and thus current-dependent material. Through this it is achieved that the carrier current i the temperature fluctuations of the rectifier elements is adapted within the broadest limits.

In beiden Ausführungsbeispielen wird der zuzusetzende Trägerstrom i dem gleichen Generator H entnommen wie der zu modulierende Trägerstrom. Das hat den besonderen Vorteil, daß bei Schwankungen der Generatorspannung sich diese in gleicher Weise auf den zu modulierenden und den zusätzlichen Trägerstrom auswirken. Der Ausgangsübertrager U2 wird dazu verwendet, um nicht nur denn modulierten Strom an den Belastungskreis abzugeben, sondern auch gleichzeitig dazu, um den zusätzlichen Trägerstrom i dem Modulator zuzuführen. Es wäre auch möglich, neben dem Übertrager Ü2 einen weiteren übertrager vorzusehen, der lediglich dazu dient, den zusätzlichen Trägerstrom i dem Modulator zuzuführen. Andererseits wäre es auch möglich, den Übertrager Ü2 mit einer dritten Wicklung zu versehen, die nur der Zuleitung des Trägerstromes i dient.In both exemplary embodiments, the carrier flow to be added is i taken from the same generator H as the carrier current to be modulated. That has the particular advantage that in the event of fluctuations in the generator voltage, these are in have the same effect on the carrier current to be modulated and the additional carrier current. The output transformer U2 is used to not only convert the modulated current to the burden group, but also at the same time to the additional To supply the carrier current i to the modulator. It would also be possible next to the transformer Ü2 to provide a further transformer, which only serves to the additional To supply the carrier current i to the modulator. On the other hand, it would also be possible to use the transformer Ü2 to be provided with a third winding, which is only the feed line for the carrier current i serves.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method of simultaneous suppression of the Carrier frequency and low frequency in the output circuit of double push-pull modulators, which consist of four rectifiers with at least partially different characteristics, in particular ring modulators, characterized in that the output circuit is unmodulated Carrier current of such a size and phase is supplied that thereby in the individual Rectifier elements equalizing currents occur, which the characteristics of all Bring the rectifier to approximately the same course. z. Arrangement for implementation of the method according to claim i, characterized in that the additional carrier flow and the modulated carrier current are taken from the same generator. 3. Arrangement for carrying out the method according to claims i and a, characterized in that Active resistances for regulation between the generator and the modulator output circuit the amplitude and reactances to regulate the phase of the additional carrier current are arranged. 4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the additional Carrier current is taken from a resistor in the circuit of the to be modulated Carrier current lies. 5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the Resistance from which the additional carrier current is drawn, a linear resistance is. 6-. Arrangement according to claim 4, characterized in that the resistor, from which the additional carrier current is drawn, a positive or negative Has temperature coefficients. 7. Arrangement for performing the method according to claim i and following, characterized in that the carrier stream to be added via a Differential bridge is taken from the carrier power generator. B. Arrangement for implementation of the method according to claim i and following, characterized in that the circuit of the additional carrier current is transverse or longitudinal to the consumer circuit and that the same transformer output transformer for the modulated carrier current and input transformer for the additional carrier current. g .. arrangement for implementation of the method according to claim r and following, characterized in that the additional carrier stream the modulator circuit through a special transformer or a special transformer winding is fed.