DE735909C

DE735909C - Modulation arrangement

Info

Publication number: DE735909C
Application number: DEI63970D
Authority: DE
Inventors: Robert Surguy Caruthers
Original assignee: HANS BODO WILLERS
Current assignee: HANS BODO WILLERS
Priority date: 1938-03-03
Filing date: 1939-03-04
Publication date: 1943-06-01
Also published as: US2205843A; GB523897A; FR850909A

Description

I 63970I 63970

Die Erfindung bezieht sich auf Modulationsanordnungen, bei denen die Übertragung der unmodulierten Trägerwelle und der anderen unerwünschten Frequenzkomponenten im wesentlichen verhütet wird.The invention relates to modulation arrangements in which the transmission the unmodulated carrier wave and the other unwanted frequency components im essential is prevented.

Zu diesem Zweck sind abgeglichene Gleichrichterbrückenanordnungen bekannt, bei denen eine Trägerwelle der Brücke symmetrisch in bezug auf die Anschlußpunkte der Belastung zugeführt wird, so daß beim Ausbleiben der Modulationsscliwingung keine Trägerfrequenz in den Belastungskreis gelangt, während die Modulation den Abgleich der Brücke stört, so daß die Modulationsprodukte dem Belastungskreis zugeführt werden.For this purpose, balanced rectifier bridge arrangements are known in which a carrier wave of the bridge symmetrical with respect to the connection points of the load is supplied so that if there is no modulation oscillation, no carrier frequency gets into the load circuit while the modulation disrupts the balancing of the bridge, so that the modulation products are fed to the load circuit.

Wenn bei solchen Anordnungen für eine der aufgedrückten Spannungen ein breites Frequenzband in Frage kommt, wie z. B. bei der Fernsprechübertragung oder besonders beim Fernsehen, so ist es erfox'derlich, daß die abgeglichenen Spulen einen sehr großen Bereich von Signalfrequenzen übertragen. Infolgedessen kann der Aufbau und die Herstellung der Spulen schwierig und unwirtschaftlich werden. Bei allen bekannten doppelt abgeglichenen Systemen werden eine oder mehrere Spulen verwendet, und einzelne von ihnen müssen den vollen Bereich der aufgedrückten Frequenzen, die das Signalband darstellen, übertragen.If with such arrangements for one of the stresses a broad one Frequency band comes into question, such as. B. in telephone transmission or especially When watching television, it is necessary that the balanced coils have a very large Range of signal frequencies transmitted. As a result, the structure and manufacture the coils become difficult and uneconomical. In all known double-matched systems, an or multiple coils are used, and individual ones of them need the full area of the imprinted Frequencies that represent the signal band are transmitted.

Bei der Anwendung von billigen Modulationseinrichtungen, wie z. B. Kupferoxydgleichrichtern, werden jedoch die Modulatoren weniger kostspielig als die Spulen. Infolgedessen ist es zur Verringerung der (Kosten zweckmäßig, die Anzahl der zur Verwendung kommenden Modulatoren zu vergrößern, falls dies eine Verringerung in derWhen using cheap modulation devices, such as. B. copper oxide rectifiers, however, the modulators become less expensive than the coils. As a result, it is used to reduce (Expedient costs to increase the number of modulators used, if this is a decrease in the

Anzahl der erforderlichen Spulen zur Übertragung des breiten Frequenzbandes ermöglicht. Bei dem erfindungsgemäßen System werden 16 !Modul?toren verwendet, mit dem Ergebnis, daß alle Spulen in dem Teil der Schaltung, der zur Übertragung der breiten Frequenzbänder dient, in Fortfall kommen. Obgleich auch ferner zum Aufdrücken der Trägerwelle auf das System Spulen verwendet ίο werden, brauchen diese Spulen doch nur eine einzige Frequenz zu übertragen, und es sind nicht mehr als vier Spulen nötig.Allows the number of coils required to transmit the broad frequency band. In the system according to the invention, 16 modulators are used, with the result that all coils in the part of the circuit which is used to transmit the broad frequency bands are omitted. Although coils are also used to press the carrier wave onto the system, these coils only need to transmit a single frequency and no more than four coils are necessary.

Gemäß der Erfindung wild eine vorzugsweise aus Gleichrichtern bestehende Modulationsanordnuug verwendet, die in Form einer Wheatstoneschen Brücke angeordnet ist, die im folgenden als Primärbrücke bezeichnet werden soll. Jeder Zweig der Primärbrücke besteht aus einer Gruppe von vier Gleichrichtern, die selbst in Form einer Wheatstoneschen Brücke angeordnet sind, welche im folgenden als Sekundärbrücke bezeichnet wird. Die Gleichrichter in den Sekundärbrücken sind so angeordnet, daß sie gleiches zeitig eine Vorspannung haben, die sie in einen leitfähigen Zustand versetzt oder die sie unter der Steuerung einer einem Paar von diagonal gegenüberliegenden Ecken aufgedrückten Trägerwelle in einen nichtleitfähigen Zustand versetzt. Die Sekundärbrücke ist in der Primärbrücke an dem anderen Eckenpaar angeschlossen.According to the invention, a modulation arrangement preferably consisting of rectifiers used, which is arranged in the form of a Wheatstone bridge, hereinafter referred to as the primary bridge shall be. Each branch of the primary bridge consists of a group of four rectifiers, which are themselves arranged in the form of a Wheatstone bridge, which is referred to below as a secondary bridge will. The rectifiers in the secondary bridges are arranged so that they do the same have a bias that puts them in a conductive state or that they are pushed under the control of a pair of diagonally opposed corners Carrier wave placed in a non-conductive state. The secondary bridge is connected to the other pair of corners in the primary bridge.

Zum Aufdrücken der Trägerwelle auf die vier Sekundärbrücken in der richtigen Phasenlage für jede Sekundärbrücke, in der zwei gegenüberliegende Arme der Primärbrücke leitfähig werden, während die anderen beiden Arme nicht leitfähig gemacht werden, ist ein Transformator mit mehreren Wicklungen vorgesehen. Die Signalquelle und der Belastungskreis liegen in entgegengesetzten Diagonalen der Primärbrücke. Die Einwirkung der Trägerwelle verursacht eine periodische Umkehr der Verbindungen zwischen der Signalquelle und der Belastung. Diese Umkehr tritt in einem Maße auf, das durch die Trägerfrequenz bestimmt ist, so daß eine reine modulierte Welle, die frei von der Signalfrequenz und der unmodulierten Trägerfrequenz ist, auf die Belastung übertragen wird. Der Transformator braucht nur die Trägerfrequenz zu übertragen, da die Signalfrequenz und die Seitenbänder der modulierten Welle keine Windung des Transformators durchlaufen. Die Erfindung soll an Hand der Abbildungen näher erläutert werden.For pressing the carrier wave onto the four secondary bridges in the correct phase position for each secondary bridge in which two opposite arms of the primary bridge become conductive while the other two Arms are made non-conductive, a transformer with multiple windings is provided. The signal source and the load circuit are on opposite diagonals of the primary bridge. The action of the carrier wave causes a periodic reversal of the connections between the signal source and the burden. This reversal occurs to an extent that is due to the carrier frequency is determined so that a pure modulated wave that is free of the signal frequency and is the unmodulated carrier frequency to which the load is transmitted. The transformer only needs to transmit the carrier frequency as the signal frequency and the sidebands of the modulated wave does not pass through any turn of the transformer. The invention is based on the illustrations are explained in more detail.

In Abb. i, die ein Schaltbild für eine Ausführungsform der Erfindung zeigt, sind die Verbindungspunkte A, B, C, D die'Ecken der Primärbrücke. Der Primärbrückenzweig AB enthält eine Sekundärbrücke 1, die wiederum aus den Modulatoren oder Gleichrichtern 11, 12, 13, 14 zusammengesetzt ist. In ähnlicher Weise enthält der Zweig BC eine Sekundärbrücke 2, deren Zweige aus den Gleichrichtern 21, 22, 23, 24 bestehen. Der Arm CD enthält die Brücke 3 mit den Sekundärzweigen 31, 32, 33, 34, während der Zweig DA die Brücke 4 mit den Sekundärzweigen 41, 42, 43, 44 enthält. Die iö Gleichrichter sind vorzugsweise einander gleich. Die Richtung ihrer Leitfähigkeit ist durch die Pfeilrichtung in dem Symbol für den Gleichrichter dargestellt. An die Diagonale BD der 'Primärbrücke ist eine Signalquelle 5 angeschlossen, während ein Belastungskreis 7 in der Diagonalen AC liegt. An die Primärwicklung 60 des Transformators T, der mehrere Sekundärwicklungen 6i, 62, 63 und 64 besitzt, ist die Quelle der Trägerfrequenz 6 angeschlossen. Es wird angenommen, daß die Sekundärwicklungen alle in der gleichen Richtung gewickelt sind, so daß man annehmen kann, daß die induzierten Ströme in jedem Augenblick in allen Spulen von unten nach oben oder in der umgekehrten Richtung fließen. Die tatsächliche Wicklungsrichtung der Wicklungen des Transformators kann natürlich in irgendeiner geeigneten Weise gewählt und die Verbindungen zwischen den Spulen und der Brücke können so hergestellt werden, daß sich die gewünschte Phasenbeziehung ergibt. Zur Bestimmung dieser Phasenbeziehung soll angenommen werden, daß die Ströme in allen Spulen von unten nach oben fließen. Die An-Schlüsse der Sekundärbrücke sind dann so auszuführen, daß der Strom in der Spule 61 entgegengesetzt zur Durchlaßrichtung aller Gleichrichter der Sekundärbrücke 1 fließt, während der Strom in "der Spule 63 entgegengesetzt zu der Durchlaßrichtung der Gleichrichtung der Brücke 3 fließt. Die Strome in den Spulen 62 und 64 fließen in der Durchlaßrichtung der Gleichrichter in den Brücken 2 und 4.In Fig. I, which shows a circuit diagram for an embodiment of the invention, the connection points A, B, C, D are the corners of the primary bridge. The primary bridge branch AB contains a secondary bridge 1, which in turn is composed of the modulators or rectifiers 11, 12, 13, 14. Similarly, the branch BC contains a secondary bridge 2, the branches of which consist of the rectifiers 21, 22, 23, 24. The arm CD contains the bridge 3 with the secondary branches 31, 32, 33, 34, while the branch DA contains the bridge 4 with the secondary branches 41, 42, 43, 44. The rectifiers are preferably identical to one another. The direction of their conductivity is shown by the direction of the arrow in the symbol for the rectifier. A signal source 5 is connected to the diagonal BD of the primary bridge, while a load circuit 7 lies in the diagonal AC. The source of the carrier frequency 6 is connected to the primary winding 60 of the transformer T, which has several secondary windings 6i, 62, 63 and 64. It is assumed that the secondary windings are all wound in the same direction, so that it can be assumed that the induced currents flow in all coils from bottom to top or in the reverse direction at any moment. The actual winding direction of the windings of the transformer can of course be chosen in any suitable manner and the connections between the coils and the bridge can be made to give the desired phase relationship. To determine this phase relationship, it should be assumed that the currents in all coils flow from bottom to top. The connections of the secondary bridge are then to be designed in such a way that the current in the coil 61 flows opposite to the forward direction of all rectifiers of the secondary bridge 1, while the current in "of the coil 63 flows opposite to the forward direction of the rectification of the bridge 3. The currents in the coils 62 and 64 flow in the forward direction of the rectifiers in bridges 2 and 4.

Beim Betrieb des Systems nach Abb. 1 ist die Primärbrücke mit Ausnahme der Einwirkung der Trägerfrequenzquelle 6 abgeglichen, so daß die Signalquelle 5 im wesentlichen keinen Strom zur Belastung 7 fließen lassen kann. Die Trägerfrequenzqnelle dient bei ihrer Einwirkung auf die Gleichrichter dazu, die Brücke zunächst auf einer Seite und dann auf der anderen Seite in den unabgeglichenen Zustand zu versetzen, so daß ein Signalstrom in Impulsen auf die Belastung in einem Maße fließen kann, das durch die Trägerfrequenz bestimmt ist. Andererseits dient die Brücke zur Umkehr der Verbindungen zwischen der Signalquelle und der Belastung in einem durch die Trägerfrequenz bestimmten Maß. Außerdem wirkt die Brücke alsWhen operating the system according to Fig. 1, the primary bridge is with the exception of the action the carrier frequency source 6 adjusted so that the signal source 5 substantially cannot let any current flow to the load 7. The carrier frequency source is used when they act on the rectifier, the bridge is initially on one side and then on the other hand to put it in the unbalanced state, so that a Signal current in pulses can flow on the load to an extent that is due to the carrier frequency is determined. On the other hand, the bridge serves to reverse the connections between the signal source and the load to a certain extent determined by the carrier frequency. In addition, the bridge acts as a

Kommutator, der mit der Trägerfrequenz arbeitet.Commutator that works with the carrier frequency.

Um nähere Einzelheiten der Wirkung des Systems zu betrachten, soll angenommen werden, daß die Trägerfrequenzquelle in einem gegebenen Augenblick in jeder der Spulen 61, 62, 63, 64 einen von unten nach oben fließenden Strom produziert. Dann sind, wie vorher erwähnt, die induzierten Trägerströme der Durchlaßrichtung entgegengerichtet, d. h. sie blockieren die Gleichrichter der Sekundärbrücken ι und 3,. während sie die Leitfähigkeit der Gleichrichter in den Sekundärbrücken 2 und 4 unterstützen. Infolgedessen entsteht für die Signalspannungen ein Strompfad über die Primärbrückenzweige AD und BC zum Belastungskreis, wie er durch die ausgezogenen Linien in Abb. 2 dargestellt ist. Natürlich ist der Signalstrom dem Trägerstrom in den leitfähigen Gleichrichtern überlagert. Dieser Schaltzustand dauert fort, bis die Trägerwelle ihre Polarität umkehrt, so daß die Sekundärbrücken 1 und 3 leitfähig werden, während die Brücken 2 und 4 blockiert werden. Die leitfähigen Strompfade sind jetzt mit AB und CD durch die ausgezogenen Linien der Abb. 3 dargestellt. Vergleicht man die Abb. 2 und 3, so ergibt sich ohne weiteres, daß die Wirkung der Brücke unter der Steuerung der Trägerfrequenz derart ist, daß die Verbindungen .zwischen der Signalquelle und dem Belastungskreis mit jeder Umkehr der Trägerwelle \-ertauscht werden. Infolge dieser Wirkung entsteht in bekannter Weise eine Modulationsträgerwelle in dem Belastungskreis. Die Wirkung der Schaltung nach Abb. ι als doppelt abgeglichener Kreis ist grundsätzlich die gleiche wie bei den bekannten Anordnungen, bei denen die Signalquelle, die Trägerfrequenzquelle und der Belastungskreis wechselseitig konjugierte Lagen im System einnehmen. Infolge dieser Lagen wird eine einfache Übertragung von der Signalquelle auf die Trägerfrequenzquelle oder auf den Belastungskreis im wesentlichen verhindert. In gleicher Weise wird eine einfache Übertragung von der Trägerfrequenzquelle auf die Signalquelle oder den Belastungskreis im wesentlichen verhindert. Außerdem würde eine im Belastungskreis angeordnete Spannungsquelle nicht in der Lage sein, auf die Signal quelle oder die Trägerfrequenzquelle übertragen zu werden. Mit einfacher Übertragung ist in diesem Zusammenhang eine Übertragung ohne Frequenzänderung und ohne das Eintreten eines irgendwie gearteten Modulationsvorganges gemeint. Bei der Schaltung nach Abb. 1 wird die Trägerfrequenz in jeder der Sekundärbrücken abgeglichen, so daß von der Trägerfrequenzquelle kein Strom zur Signalstromquelle oder zum Bclastungskreis in irgendeinem Augenblick fließen kann. Dabei ist zu beachten, daß der Abgleich der Sekundärbrücken während des Betriebes des Systems nicht gestört 6g wird. Das System arbeitet also in der Weise, daß es die Trägerfrequenz unterdrückt.In order to consider in more detail the operation of the system, let it be assumed that the carrier frequency source produces a current flowing upwards from the bottom in each of the coils 61, 62, 63, 64 at a given moment. Then, as mentioned before, the induced carrier currents are directed opposite to the forward direction, ie they block the rectifiers of the secondary bridges ι and 3 ,. while they support the conductivity of the rectifiers in the secondary bridges 2 and 4. As a result, a current path is created for the signal voltages via the primary bridge branches AD and BC to the load circuit, as shown by the solid lines in Fig. 2. Of course, the signal current is superimposed on the carrier current in the conductive rectifiers. This switching state continues until the carrier wave reverses its polarity, so that the secondary bridges 1 and 3 become conductive, while the bridges 2 and 4 are blocked. The conductive current paths are now shown with AB and CD by the solid lines in Fig. 3. Comparing Figs. 2 and 3, it is readily apparent that the action of the bridge under the control of the carrier frequency is such that the connections between the signal source and the load circuit are exchanged with each reversal of the carrier wave. As a result of this effect, a modulation carrier wave arises in the load circuit in a known manner. The effect of the circuit according to Fig. Ι as a double balanced circuit is basically the same as in the known arrangements in which the signal source, the carrier frequency source and the load circuit occupy mutually conjugate positions in the system. As a result of these positions, a simple transmission from the signal source to the carrier frequency source or to the load circuit is essentially prevented. In the same way, a simple transmission from the carrier frequency source to the signal source or the load circuit is essentially prevented. In addition, a voltage source arranged in the load circuit would not be able to be transmitted to the signal source or the carrier frequency source. In this context, simple transmission means transmission without a change in frequency and without the occurrence of any kind of modulation process. In the circuit according to Fig. 1, the carrier frequency is balanced in each of the secondary bridges so that no current can flow from the carrier frequency source to the signal current source or to the load circuit at any moment. It must be ensured that the balancing of the secondary bridges is not disturbed while the system is in operation 6g. The system works in such a way that it suppresses the carrier frequency.

Zur -Erzielung eines guten Abgleiches sind die obenerwähnten Gleichrichter vorzugsweise gleich. Mit den heute üblichen Herstellungsverfahren macht es, insbesondere wenn Kupferoxydgleichrichter verwendet werden, keine Schwierigkeiten, die Gleichrichter einander gleichzumachen. Wenn gewünscht, kann jeder der in Abb. 1 dargestellten Gleichrichter aus zwei oder mehreren Gleichrichtern zusammengesetzt sein, um möglichst genau identische Brückenzweige zu erhalten. Die \ erwendung von mehreren Gleichrichtern ist natürlich ein Mittel, um eine mittlere Arbeitscharakteristik zu erzielen, die der mittleren Arbeitscharakteristik eines anderen Gleichrichtersatzes besser angepaßt ist als die Charakteristik eines Gleichrichters der eines anderen Gleichrichters.In order to achieve a good balance, the rectifiers mentioned above are preferably the same. With the manufacturing processes customary today, especially when copper oxide rectifiers are used, there is no difficulty in making the rectifiers equal to one another. If desired, each of the rectifiers shown in Fig. 1 can be composed of two or more rectifiers in order to obtain exactly identical bridge branches. The \ SE OF several rectifiers is of course a way to achieve an average operating characteristic that is better adapted to the average operating characteristic of another rectifier set as the characteristic of a rectifier of the other rectifier.

Die Wicklungen 61, 62, 63 und 64 sollen gleichfalls gut abgeglichen sein, d. h. sie sollen vorzugsweise identisch und zur Spule 60 symmetrisch sein. Diese Wicklungen brauchen jedoch, wie oben erwähnt, nur für eine einzige Frequenz, nämlich die Trägerfrequenz, bestimmt sein. Infolge des doppelten Abgleiches durchläuft die Signalspannung und die modulierte Trägerspannung nicht diese Wicklungen.The windings 61, 62, 63 and 64 should also be well balanced; H. You should preferably identical and symmetrical to the coil 60. These windings need however, as mentioned above, only for a single frequency, namely the carrier frequency, be determined. As a result of the double adjustment, the signal voltage passes through and the modulated carrier voltage does not affect these windings.

Es ist klar, daß die Signalspannungsquelle 5 und der Belastungskreis 7 miteinander vertauscht werden können, ohne daß die Arbeitsweise der Schaltung im wesentlichen beeinflußt wird. Die Modulatoren können von irgendeiner beliebigen Art sein und brauchen nicht Gleichrichter zu sein. Beispielsweise können irgendwelche Anordnungen verwendet werden, die in zwei Richtungen verschiedene Leitfähigkeit haben, und sie können in bekannter Weise durch Gitter oder andere Mittel gesteuert werden außer der direkten Zuführung der Trägerwelle. Die Signalspannungsquelle kann auch durch eine Spannungsquelle ersetzt werden, die modulierte Fre- queixzen liefert. In diesem Fall kann die Schaltung nach Abb. 1 als Detektor oder Demodulator betrieben werden, und die demodulierten Zeichen können im Belastungskreis empfangen werden. It is clear that the signal voltage source 5 and the load circuit 7 with each other can be interchanged without substantially affecting the operation of the circuit will. The modulators can be of any type and need not be rectifiers. For example any two-way arrangements may be used Have conductivity, and they can be controlled in a known manner by grids or other means besides direct Feeding the carrier wave. The signal voltage source can also be replaced by a voltage source that uses modulated frequency queixzen delivers. In this case, the circuit of Fig. 1 as a detector or Demodulator can be operated, and the demodulated characters can be received in the load circuit.

Claims

Patent claims:

I. Modulation arrangement, which consists of a rectifier bridge in which a AC power source is connected to all branches and another AC power source and a burden on

opposite diagonals of the bridge are, characterized in that they consists of rectifier elements which are arranged in the form of a primary Wheatstone bridge, the bridge branches of which each contain four rectifier elements, which are themselves in the form of a secondary Wheatstone bridges are connected with one of their diagonals in each branch of the primary bridge, and that Means are provided to alternate a pair of opposite branches of the primary bridge after the other pair to make it more conductive.

2. modulation arrangement · according to claim i, characterized in that a equipped with multiple windings transformer is provided over the a carrier frequency source on the free diagonal of each of the secondary bridge assemblies and which is designed so that the phase position of a pair of opposite bridge branches the carrier frequencies imposed on the primary bridge opposite to the phase position is the carrier frequency impressed on the other pair of primary bridge arms.

1 sheet of drawings