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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Schaltung zur Phasen- und Amplitudenmodulation.
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Die im Hochfrequenzbereich verwendeten
Modulationsschaltungen, und insbesondere im Bereich nahe 900 MHz,
enthalten im allgemeinen Mischstufen und Verteilschaltungen. Sowohl
die Verteilschaltungen, die zwei symmetrische Signale aus
einem Eingangssignal ableiten oder im Gegenteil ein aus zwei
Eingangssignalen resultierendes Signal erzeugen, als auch die
Mischstufen enthalten oft einen auf eine Ferritkern
gewickelten Transformator.
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Die Eigenschaften solcher Modulationsschaltungen,
insbesondere hinsichtlich der Dämpfung der störenden
Spektrallinien, hängen vom Phasen- und Amplitudenabgleich der
Mischstufen und der Verteilschaltungen ab. Die Dämpfung des Trägers
ist insbesondere direkt mit dem Separationswert zwischen dem
örtlichen Oszillatorsignal und dem Hochfrequenzsignal der
Mischstufen verknüpft. Der Phasen- und Amplitudenabgleich der
Moduln der Verteilschaltung hängt zum großen Teil von der
Symmetrie der verwendeten Transformatoren ab, die einen
Mittelabgriff besitzen. Es ist aber sehr schwierig, auf einen
Ferritkern gewickelten Transformatoren in dem betrachteten
Frequenzbereich herzustellen, deren Mittelabgriff eine
vollkommene Symmetrie definiert. Außerdem sind diese
Transformatoren raumaufwendige Elemente, die für eine Miniaturisierung der
Modulationsschaltung ungeeignet sind.
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Ziel der Erfindung ist es also, eine
Modulationsschaltung anzugeben, die eine hohe Immunität gegen störende
Spektrallinien hat. Außerdem soll diese Modulationsschaltung wenig
Platz beanspruchen.
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Die erfindungsgemäße Modulationsschaltung enthält eine
das örtliche Signal empfangende erste Verteilschaltung, zwei
Mischstufen, einen Phasenschieber und eine zweite
Verteilschaltung, die das Ausgangssignal erzeugt, wobei die
Verteilschaltungen
und die Mischstufen je einen Transformator
enthalten, und ist dadurch gekennzeichnet, daß diese Transformatoren
mittels Druckschaltungstechnik oder durch selektives Ätzen der
einen oder anderen Seite eines gemeinsamen Trägers erhalten
werden.
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Außerdem erhalten in der Modulationsschaltung die
Mittelabgriffe der Transformatoren der Mischstufe eine
Gleichspannung eines Werts zugeführt, der der
Gleichspannungskomponente in den Modulationssignalen äquivalent ist.
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Die verschiedenen Gegenstände und Merkmale der
vorliegenden Erfindung gehen genauer aus der nachfolgenden
Beschreibung von nicht beschränkend zu verstehenden
Ausführungsbei spielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnungen
hervor.
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Figur 1 zeigt das Schaltbild einer bekannten
Modulationsschaltung.
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Figur 2 zeigt das Schaltbild einer bekannten
Verteilschaltung.
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Figur 3 zeigt das Schaltbild einer bekannten
Mischstufe.
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Figur 4 zeigt einen Transformator einer
Verteilschaltung der erfindungsgemäßen Modulationsschaltung.
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Figur 5 zeigt einen Transformator einer Mischstufe der
erfindungsgemäßen Modulationsschaltung.
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Figur 6 zeigt das Schaltbild der erfindungsgemäßen
Modulationsschaltung.
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Gleiche Elemente tragen in verschiedenen Figuren
gleiche Bezugszeichen.
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Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, wird
nun anhand von Figur 1 der Aufbau einer Modulationsschaltung
dargelegt.
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Diese Modulationsschaltung enthält eine erste
Verteilschaltung 1, die ein örtliches Signal 2 von einem örtlichen
Oszillator empfängt und dieses Signal symmetrisch in zwei
Zwischensignale 4 und 5 aufteilt. Das Zwischensignal 5 wird
über einen Phasenschieber 6 geleitet, der ein
phasenverschobenes Signal 7 erzeugt. Der Phasenwinkel ist üblicherweise 90º.
Weiter enthält die Schaltung eine erste Mischstufe 8, die ein
erstes moduliertes Signal 9 aus dem Zwischensignal 4 und einem
ersten Modulationssignal 10 erzeugt, und eine zweite
Mischstufe 11, die ein zweites moduliertes Signal 12 ausgehend vom
phasenverschobenen Signal 7 und einem zweiten
Modulationssignal 13 erzeugt. Die beiden Modulationssignale 10 und 13 sind
um 90º phasenverschoben. Schließlich enthält die Schaltung
eine zweite Verteilschaltung 14, die das Ausgangssignal durch
Mischen der beiden modulierten Signale 9 und 12 erzeugt.
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Eine Verteilschaltung, deren elektrisches Schaltbild
in Figur 2 gezeigt ist, enthält einen Transformator 18 mit
Mittelabgriff, einen Widerstand 19, der an die Enden der
Transformatorwicklung angeschlossen ist, und einen Kondensator
20, der an den Mittelabgriff sowie an Masse angeschlossen ist.
Die in der Figur eingetragenen Bezugs Zeichen entsprechen der
ersten Verteilschaltung 1, wobei das örtliche Signal 2 an den
Mittelabgriff angelegt und die Zwischensignale 4 und 5 an je
einem Ende der Transformatorwicklung abgenommen werden. Die
zweite Verteilschaltung hat eine gleiche Struktur.
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Eine Mischstufe, beispielsweise die zuerst erwähnte
Mischstufe 8, deren elektrisches Schaltbild in Figur 3 gezeigt
ist, enthält einen Transformator 22 mit zwei Wicklungen. Das
Zwischensignal 4 wird über einen Kondensator 23 an ein Ende
der Primärwicklung dieses Transformators 22 angeschlossen,
während das zweite Ende dieser Wicklung an Masse liegt. Die
Sekundärwicklung, die einen geerdeten Mittelabgriff besitzt,
ist an zwei Dioden 24, 25 in Reihe angeschlossen. Das
Modulationssignal 10 wird am gemeinsamen Punkt dieser beiden Dioden
eingespeist, und das modulierte Signal 9 wird an diesem
gemeinsamen Punkt über einen Kondensator 26 abgenommen.
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Der Phasenschieber 6 besteht beispielsweise aus einer
einer Viertelwellenlänge des örtlichen Signals 2
entsprechenden Leitungslänge, so daß eine Phasenverschiebung um 90º
entsteht.
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Nach dieser Erläuterung des elektrischen Prinzips
einer Modulationsschaltung wird nun die Realisierung
beschrieben.
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Die Modulationsschaltung wird auf einem Träger wie
z.B. einer Druckschaltungskarte realisiert, die zwei bedruckte
Seiten oder ggf. mehrere Schichten hat, oder auf einem
keramischen Substrat gemäß der Dickschichttechnik oder der
Dünnschichttechnik. Alle Transformatoren werden durch gedruckte
Leitungen oder durch selektives Ätzen gemäß einer der
erwähnten Techniken hergestellt. Sie entsprechen der Beschreibung in
der französischen Patentanmeldung 8903607.
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Beispielsweise ist der nach der Drucktechnik
hergestellte Transformator mit Mittelabgriff, der nachfolgend
anhand der Figur 4 erläutert wird, ein Transformator mit zwei
Windungen OB und OC, wobei jede halbe Wicklung sich auf eine
Windung reduziert.
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Dieser Transformator entspricht einer optimalen
Ausführungsform, in der der von jeder Windung erzeugte Fluß dem
von der anderen Windung erzeugten Fluß gleicht, da die
Windungen OB und OC gleichen Durchmesser haben und dieselbe Fläche
umschließen und da das Schema vollkommen symmetrisch bezüglich
einer senkrechten Achse ist, die einerseits durch den
Mittelabgriff O und andererseits durch den Kreuzungspunkt D der
Windungen verläuft.
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In dieser optimalen Ausführungsform besitzen die
beiden Halbwicklungen je gleiche Verlustinduktivitäten.
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Der Kreuzungspunkt der Windungen kann durch
metallbeschichtete Löcher realisiert werden. Die Metallbeschichtung
in der Nähe des Transformators ändert seine Eigenschaften
nicht.
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Der Kreuzungspunkt der Windungen könnte auch mit Hilfe
eines Chipgehäuses realisiert werden, das den Widerstand 0 hat
und auf die Oberfläche aufgebracht ist.
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Die Eigenschaften können weiter optimiert werden,
indem der Abstand zwischen den Windungen (z.B. in der
Größenordnung von 15/100 mm) verringert wird.
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Eine Verringerung der Breite der gedruckten Leitung
(z.B. auf 15/100 mm) ermöglicht weiter eine Verringerung der
Abmessungen des Transformators.
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Ein solcher Transformator wird in den
Verteilschaltungen 1, 14 verwendet.
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Ein in den Mischstufen 8, 11 verwendeter Transformator
ist in Figur 5 gezeigt. Er leitet sich von dem beschriebenen
Transformator durch die Hinzufügung einer zusätzlichen Windung
EF an der Peripherie der anderen Windungen ab, wobei diese
Windung EF die Primärwicklung bildet.
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Wenn der Träger der Modulationsschaltung eine innere
Isolationsschicht enthält, kann man Transformatoren auf jeder
Seite anbringen, ohne sich um mögliche Wechselwirkungen
kümmern zu müssen.
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Die erfindungsgemäße Modulationsschaltung gemäß Figur
6 ermöglicht es, eine Gleichstromkomponente, die sich in den
Modulationssignalen 10, 13 befindet, zu blockieren. Wenn
nämlich diese Signale aus einer Schaltung mit z.B. einem
Operationsverstärker stammen, dann ist eine dem Nutzsignal
überlagerte Gleichkomponente hinsichtlich der beiden Dioden der
Mischstufe unerwünscht. Man kann die Gleichkomponente unter
Verwendung eines Isolationskondensators unterdrücken, aber
wenn die im Modulationssignal verwendeten Frequenzen relativ
niedrig sind, muß die Kapazität dieses Kondensators sehr groß
sein und damit wird dieses Bauteil raumaufwendig. Die hier
gewählte Lösung besteht darin, eine Gleichspannung 30 an die
MIttelabgriffe der Transformatoren der Mischstufen anzulegen,
wobei die Größe dieser Gleichspannung derjenigen in den
Modulationssignalen gleicht. Die Kondensatoren 32 und 33 isolieren
die Stromversorgung, die diese Spannung erzeugt, gegenüber den
Hochfrequenzsignalen.
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Alle für die Herstellung der Modulationsschaltung
erforderlichen Elemente wie Widerstände oder Kondensatoren
sind sogenannte auf die Kartenoberfläche auf zubringende
Bauelemente oder werden direkt durch Serigraphie oder ein anderes
bereits erwähntes Verfahren auf die Karte aufgedruckt.
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Die Modulationsschaltung wird mit Vorteil in einer
Demodulationsschaltung verwendet. Wie in Figur 1 gezeigt,
speist man das zu demodulierende Signal anstelle des
Ausgangssignals 15 ein, wobei die demodulierten Signale am Ausgang der
Mischstufen anstelle der Modulationssignale 10, 13 erhalten
werden.
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Die Erfindung ist insbesondere in der
Funktelefontechnik in Teilnehmergeräten anwendbar, wo die Modulationssignale
im Basisband, in Phase 10 und in Quadratur 13 an die
Mischstufen 8, 11 angelegt werden.