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Modulatorschaltung Die Trägerfrequenztechnik sieht die gleichzeitige
Übertragung mehrerer Nachrichten über dem gleichen Medium vor. Infolge der Nichtlinearität
der im gemeinsamen Übertragungsweg liegenden Elemente können Störungen der Gespräche
durch nichtlineares Nebensprechen eintreten. Es ist daher wichtig, die Nichtlinearität
solcher Elemente, also z. B. der Verstärker, der übertrager, der Gruppenmodulatoren
usf., kleinzuhalten: Es ist bereits vorgeschlagen worden, Schaltungen aus Verstärkerröhren
durch Anwendung einer negativen Rückkopplung zu linearisieren, doch läßt sich dieser
Gedanke bei Trockengleichrichterschaltungen oder bei Röhren, die kein Steuergitter
aufweisen, sogenannten Dioden, nicht anwenden.
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Bei Modulatoranordnungen, die zwei Elektrodengleichrichter (Dioden,
Trockengleichrichter) aufweisen, erreicht man in bekannter Weise eine Linearisierung
dadurch, daß eine Reihenschaltung 'der Zweielektrodengleichrichter mit einem reellen
Widerstand vorgesehen ist, dessen Wert größer als der Widerstand des Gleichrichters
in der Durchlaßrichtüng ist.
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Die sich hieraus ergebenden Modulatorschaltungen ähneln schaltungsmäßig
anderen bekannten Anordnungen, bei denen Widerstände zur Stromzufuhr dienen. Da
der Widerstandswert dieser Widerstände kleingehalten werden muß, wird dabei keine
Linearisierung erreicht.
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Das Wesen der Linearisierung sei im folgenden an Hand der Figuren
noch näher erläutert. Es sei noch bemerkt, daß es wünschenswert ist, einen frequenzunabhängigen.
Widerstand zu benutzen. In Fig. r ist zunächst eine Einweggleichrichterschaltung
gezeigt. Von der Energiequelle E wird dem Verbraucherkreis eine bestimmte Spannung
zugeführt, die auf den Widerstand R und den Trockengleichrichter mit dem Widerstand
r aufgeteilt ist. Statt eines Trockengleichrichters kann, wie eingangs erwähnt,
auch eine Diodenstrecke vorgesehen sein. Der Spannungsabfall an dem Gleichrichter
sei e. Der Widerstand des Gleichrichters ergibt sich aus der nachfolgenden Beziehung
wenn S die Steilheit der Gleichrichtercharakteristik im Sinne der Definition bei
Röhren ist. Der Strom, den die Spannung E durch den Stromkreis hindurchtreibt, ergibt
sich zu
Aus dieser Gleichung erkennt man, daß der Strom durch den Gleichrichter nicht mehr
beeinflußt wird, wenn der Ausdruck R # S sehr viel größer ist als r.
Die
Fig. 5 veranschaulicht in einem Beispiel für Cu.. 0-Gleichrichter die Wirkung des
Linearisierüngswiderstandes auf die Gleichrichterkennlinie: Aus den, drei dargestellten
Kurven ist unschwer ,zu erkennen, daß die stark gekrümmte Kennlinie für IZ = o bei
einem Widerstand von R = 300 Q bereits erstaunliche Annäherung an
eine ideale Knickkennlinie aufweist. In diesem Diagramm sind in Abhängigkeit von
der Spannung E die Ströme i aufgetragen unter Zugrundelegung einer Schaltungsanordnung
nach Fig. i. Durch die Linearisierung der Charakteristik ergeben sich Unterschiede
in dem Maßstab der Abszisse, wodurch sich die drei untereinander gezeichneten Abszissenmaßstäbe
erklären.
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Die Schaltung nach Fig. 2 stellt einen bekannten Gegentaktmodulator
dar, der durch Einführung der beiden Ohmschen Widerstände R lineärisiert ist. Bei
den Klemmen w wird beispielsweise die Zeichenfrequenz, bei den Klemmen .SZ die Trägerfrequenz
zugeführt: Die beiden Zweielektrodengleichrichter G1 und G2 bewirken nunmehr den
Modulationsvorgang; das Modulationsprodukt wird an den Klemmen, die mit den Buchstaben
c0 -I-- 0 bezeichnet sind, abgenommen. Wird der Lineärisierungswiderstand
genügend groß gewählt, so wird sich eine weitgehende Linearisierung erzielen .'assen.
Insbesondere wird der Trägerrest am Ausgang des Modulators nahezu unabhängig von
Verschiedenheiten der Gieichrichterkennlinien, wie später näher gezeigt werden soll:
In der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt: Hier ist eine Doppelgegentaktschaltung
mit vier Gleichrichterelementen dargestellt, die insbesondere die Form der bekannten
Ringmodulatorschaltung aufweist. Bezüglich der Klemmenpaare gelten die gleichen
Bezeichnungen wie in Fig. 2. Man kann bei einem Ringmodulator bekanntlich die Klemmenpaare
beliebig untereinander vertauschen, doch ergibt sich im allgemeinen der obengenannte
Nachteil der Abhängigkeit der Trägerfrequenz von der Verschiedenheit der Gleichrichterkennlinien.
Erfolgt nun aber die Zuführung der Hochfrequenz in der angegebenen Weise über entsprechend
bemessene Ohmsche Widerstände, so -evird dieser Nachteil vermieden und dieselben
Vorteile wie bei der einfachen Gegentaktschaltung erhalten, ohne die sonstigen günstigen
Eigenschaften der Ringschaltung herabzumindern.
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Bei der Durchbildung der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 ist Rücksicht
auf Klirrfaktor und Linearität zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung zu nehmen,
lind das Amplitudenverhältnis zwischen Trägerfrequenz und Niederfrequenz muß daher
größer gewählt werden als bei bekannten nichtlinearisierten Schaltungen. Der Grund
hierfür liegt darin, däß die Amplitude der am Gleichrichter liegenden Trägerspannung
in der Sperrichtung nur so groß wie in der Durchlaßrichtung, d.. h. sehr klein ist.
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Eine Verbesserung des angegebenen Verhältnisses von Trägerfrequenz-
zu Niederfrequenzamplitude wird gemäß der Erfindung durch eine Schaltungsanordnung
erreicht, bei der dafür gesorgt ist, daß in der Sperrichtung die volle Trägeramplitude
an die Gleichrichter kommt. Schaltungsanordnungen aus Zweielektrodengleichrichtern
zur Modulation bzw. Demodulation, bei denen eine Reihenschaltung der Gleichrichter
mit einem gegenüber dem Durchlaßwiderstand der Gleichrichter großen reellen Widerstand
vorgesehen ist, zeigen gemäß der Erfindung das Merkmal, daß bei Ausbildung als Doppelgegentaktmodulator
je einem Gleichrichterpaar zwei in Serie liegende Linearisierungswiderstände zugeordnet
sind; deren Mittelpunkte miteinander verbunden sind und als ein Zuführungspunkt
der Trägerfrequenz dienen.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung
zeigt die Fig. 4. In dieser Figur sind die gleichen Klemmenbezeichnungen wie in
den Fig. 2 und 3 gewählt, doch weist der überträger U2 eine Wicklung mehr auf. Die
Wicklungen i und 2 des Übertragers gehören zu je einem Gegentaktgleichrichterkreis,
während - die Wicklung 3 mit den Ausgangsklemmen verbunden ist. Die Zuführung der
Hochfrequenz erfolgt über zwei Paar Linearisierungswiderstände, die je einem Gegentaktgleichrichterkreis
zugeordnet sind. Der andere Zuführungspunkt der Hochfrequenz ist der Mittelabgriff
der Sekundärwicklung des Übertragers Ui wie in den Fig. 2 und 3.
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Im folgenden soll an Hand einer kurzen, Überlegung noch gezeigt werden,
wie bei derartigen Schaltungsanordnungen die Kompensation der Triigerfrequenz vollkommener
gemacht werden kann. Der Einfachheit halber sei dies an Hand der Fig. 2 erläutert.
Für die Ermittlung des Trägerrestes dieser Gegentaktschaltung werde angenommen,
daß der Gleichrichter dem Verlauf einer e-Funktion gehorcht, ein Verhalten, das
insbesondere bei Kupferoxydülgleichrichtern im allgemeinen mit guter Näherung bis
zu Spannungen von o,2 bis 0,3 Volt erfüllt ist. Der Strom ist dann
Hierin ist zc die Spannung am Gleichrichter, Ro die reziproke Steilheit des Gleichrichters
für u = o und c, die Richtkonstante des
Gleichrichters. Die Trägerklemmenspannung
des Modulators ist dann
Für verschiedene Werte von Ro und c, läßt sich hiernach der Verlauf der am Gleichrichter
liegenden Spannung u ermitteln, und es ist erkennbar, daß eine Änderung des Ro-Wertes
nur geringen Einfluß auf diese Spannung hat. Das gleiche gilt bei nicht allzu großen
Abweichungen auch für die Richtkonstante c,.
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Durch die Verschiedenheit der an den beiden Linearisierungswiderständen
liegenden Spannungen ist nun der Trägerrest des linearisierten Gegentaktmodulators
gegeben. Bei einem Linearisierungswiderstand von z. B. 3oo Ohm und einer Trägerfrequenzklemmenspannung
von i Volt ergeben sich für den Trägerrest die nachfolgenden Werte unter Vernachlässigung
der Verschiedenheit der Werte in der Sperrichtung:
| Gleichrichter t Gleichrichter 2 ZI Resthalhwelle -träger- |
| im Durchlaß- |
| Cr i R, bereich rest |
| cr I Ro Cr Ro |
| Oln O@n 0/n. O@n |
| 20 I 2000 Q 20 5000 2 - 250 4. 2 |
| 20 2000S2 15 2000 S2 25 - 7 '3,5 |
| 20 20o0 ,SZ I0 2000 P 50 - 20 I0 |
Bei der Dimensionierung eines mit Widerständen in der angegebenen Weise linearisierten
Modulators ist also mit Rücksicht auf den Trägerrest lediglich darauf zu achten,
daß die Richtkonstanten zusammenarbeitender Gleichrichter angenähert übereinstimmen.