DE760334C

DE760334C - Modulator mit Gleichrichtern in ausgeglichener Brueckenschaltung

Info

Publication number: DE760334C
Application number: DEP81300D
Authority: DE
Inventors: Willem Christiaan Van Dr Geel; Franz Louis Henri Mar Stumpers
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1939-07-13
Filing date: 1940-09-28
Publication date: 1968-08-22
Also published as: FR872115A; BE440587A; NL54690C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zum Modulieren bzw. Demodulieren von elektrischen Schwingungen^ die eine Brückenschaltung oder eine Doppelgegentaktschaltung von vier Gleichrichtern enthalten.

Solche Einrichtungen werden unter anderem bei Trägerwellentelephoniesystemen verwendet, und hierbei wird die Anforderung ίο gestellt, daß im Ausgangskreis die Trägerwelle möglichst vollständig unterdrückt werden muß.

Es ist üblich, für die Gleichrichter Trokkenmetall- oder Metalloxydgleichrichter zu verwenden. Das elektrische Ersatzschema eines solchen Gleichrichters kann im wesentlichen durch eine Kapazität C₁ zu der ein Widerstand R (s. Fig. i) im Nebenschluß liegt, dargestellt werden, wobei die Kapazität und der Widerstand von der angelegten Spannung abhängig sind. Im allgemeinen sind die Werte der Kapazität C und des Widerstandes R für verschiedene Gleichrichter desselben Typs für gleiche Spannung verschieden, so daß im Aus-

gangskreis eine gewisse Trägerwellenspannung, der sogenannte Trägerwellenrest, auftreten wird.

Es ist bekannt, zur Erhaltung eines mögliehst geringen Trägerwellenrestes eine Brükkenschaltung von vier Gleichrichtern auszugleichen, d. h., daß z. B. durch veränderliche Widerstände und Kondensatoren die Impedanzen der verschiedenen Schaltungszweige ίο so eingestellt oder gewählt werden, daß kein oder nahezu kein Trägerwellenrest auftritt. Hiernach sollte man erwarten, daß, wenn die Widerstände und Kapazitäten alle untereinander gleich sind, überhaupt kein Trägerwellenrest auftreten wird. Dem ist aber nicht so. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß die Kapazität C der Gleichrichter sich mit der angelegten Trägerwellenspannung ändert, so daß, wenn bei einer Trägerwellenspannung mit einem Effektivwert E die Kapazität C beträgt, bei einer Spannung E + Δ E die Kapazität C + AC sein wird. Auch diese Kapazitätsänderung Δ C ist im allgemeinen für verschiedene Gleichrichter desselben Typs verschieden. Dies hat zur Folge, daß die Schaltung, wenn sie für einen bestimmten Wert E_m der Trägerwellenspannung ausgeglichen ist, im allgemeinen für eine von E_m abweichende Trägerwellenspannung nicht mehr im Gegentakt sein wird, wodurch der Trägerwellenrest unzulässig hoch wird.

Durch die Wahl von Gleichrichtern, die eine wenigstens nahezu gleiche E-C-Charakteristik aufweisen, ist es möglich, auch bei den in der Praxis vorkommenden Abweichungen von der vorgeschriebenen Trägerwellenspannung E_m gering zu halten. Dieses Verfahren ist aber umständlich und ergibt hohen Ausfall.

Erfindungsgemäß werden nun in einer Vorrichtung zum Modulieren bzw. Demodulieren elektrischer Schwingungen, die eine Brükkenschaltung, eine Doppelgegentaktschaltung oder eine Ringmodulatorschaltung von vier Gleichrichtern mit bei einem vorgeschriebenen Wert der der Schaltung zugeführten Trägerspannung nahezu ausgeglichenen Gleichrichtercharakteristiken und Gleichrichterkapazitäten enthält, die vier Gleichrichter derart gruppiert, daß bei den vorkommenden Amplitudenabweichungen der Trägerwellenspannung vom vorgeschriebenen Wert die für den Trägerwellenrest maßgebende resultierende Kapazitätsänderung ein Minimum ist. Die Erfindung wird näher erläutert an Hand der in Fig. 2 dargestellten Doppelgegentaktschaltung von vier Gleichrichtern 1, 2, 3 und 4, die mittels Doppelgegentakttransformatoren 7 und 9 mit den Eingangsklemmen 5,6 bzw. den Ausgangsklemmen 10, 11 verbunden sind. Ein Trägerwellengenerator 8 ist auf die angegebene Weise mit den beiden Gegentaktschaltungen verbunden. Den Eingangsklemmen 5, 6 werden die modulierenden Schwingungen zugeführt, während von den Ausgangsklemmen 10 und 11 die Seitenbänder ohne die Trägerwelle abgenommen werden können. Ein einstellbarer Spannungsteiler 12 ist vorgesehen, um die Widerstände in jedem der Doppelzweige gleichzumachen, während mittels eines veränderlichen Kondensators 13 die resultierende Kapazität der Zweige für eine bestimmte vorgeschriebene Spannung des Trägerwellengenerators 8 ausgeglichen werden kann.

Um feststellen zu können, welche Gruppierung bei einer bestimmten Spannungsänderung den geringsten Trägerwellenrest ergibt, kann folgender Gedankengang aufgestellt werden: Unter der Annahme, daß die Schaltung ausschließlich hinsichtlich der Kapazität der Gleichrichter noch nicht ausgeglichen ist, ist in der von den Klemmen 10, 11 abgenommenen Spannung noch eine Trägerweilenkomponente vorhanden, die von der resultierenden Spannung der vier Trägerwellenspannungen herrührt, die von den Wicklungen 14, 15, 16 und 17 in der Wicklung 18 des Transformators 9 induziert wird.

Im angenommenen Fall ist die von der Wicklung 14 induzierte Trägerwellenspannung von der Kapazität C₁ des Gleichrichters ι abhängig und der von der Wicklung 15 induzierten, von C₂ abhängigen Trägerwellenspannung entgegengesetzt. Die von den Wick- lungen 16 und 17 induzierten Trägerwellenspannungen sind von C₃ bzw. C₄ abhängig und sind ebenfalls einander entgegengesetzt.

Da die Schaltung mit Ausnahme der Kapazitäten ausgeglichen ist, ist also die resultierende, in der Wicklung 18 induzierte Spannung, d. h. der Trägerwellenrest L, eine Funktion von

f (C₁ + C₄- C₂- C₃).

Wenn ein Kondensator 13, wie in Fig. 2 dargestellt, vorgesehen wird, ist

L=^(C_{1 +} C₄-C₂-C₃-C₁₃).

Durch Einstellung dieses Kondensators kann die Schaltung für eine bestimmte Trägerwellenspannung E_n auch bezüglich der Kapazitäten ausgeglichen werden, wobei ein Ende entweder mit dem Punkt 19 oder 20 "5 verbunden sein muß, je nachdem der eine oder der andere Doppelzweig eine zu geringe Kapazität aufweist, und es kann

C₁ + C₄ C₂ C₃ C₁₃ = ο iao

gemacht werden, in welchem Fall somit kein

Trägerwellenrest auftritt. Ändert sich nun die Trägerwellenspannung E_n in einen Wert E_n + AE, so wird aber wohl wieder ein Trägerwellenrest AL₁ auftreten, der durch

AL_t = f (C₁ + AC₁ +
gegeben ist.

AC_t- C₂- AC₂- C₃- AC₃- C₁^)=Z(AC₁ + AC₁- AC₂- AC₃)

Es sind noch zwei andere Gruppierungen der vier Gleichrichter möglich, bei denen die Gleichrichter 2 und 4 bzw. die Gleichrichter 2 und 3 ihre Plätze verwechselt haben. Diese Gruppierungen bringen je einen anderen Trägerwellenrest mit sich, der dann durch

AL₂ = f [AC₁ + AC₂-(AC₃ + AC₄)]

bzw.

= / [AC₁ + AC₃- (AC₂ + AC,)]

gegeben ist. Um nun den geringsten Trägerwellenrest bei einer Änderung in der Trägerwellenspannung zu erhalten, wird erfindungsgemäß diejenige Gruppierung gewählt, für welche AL den niedrigsten Absolutwert hat. Wenn der zugehörige Trägerwellenrest noch oberhalb des für zulässig gehaltenen Wertes bleibt, kann darin die gewünschte Verbesserung gebracht werden durch Ersatz von wenigstens einem der Gleichrichter durch einen anderen, so daß der Absolutwert der Formel

AC_i-(AC₂

derart verringert wird, daß der gewünschte geringe Wert von AL erhalten wird. Zu gleicher Zeit muß der Kondensator 13 neu eingestellt werden, so daß die Schaltung für die Spannung .E_n wieder genau in Gegentakt gebracht ist. Dies ist aus dem Grund erforderlich, daß der oder die Ersatzgleichrichter nebst einer verschiedenen Kapazitätsänderung A C auch eine andere Kapazität C haben wird oder werden. In der Praxis hat sich ergeben, daß für Trägerwellentelephoniezwecke der Ausdruck

^C₁-MC₄-

den Wert von 50 μμ F nicht mehr überschreiten darf.

Durch Messung der Kapazitätsänderung A C, die zu den Spannungsänderungen Δ Ε gehören, denen Rechnung getragen werden soll, an einer Anzahl Gleichrichter und durch Verteilung dieser Gleichrichter in Gruppen, die je nur Gleichrichter enthalten, von denen die Werte AC z. B. nicht mehr als 50 μμ F auseinander liegen, so daß von jeder Gruppe die Grenzen der Kapazitätsänderungen gleich weit auseinander liegen, kann stets mittels vier zu einer einzigen Gruppe gehörigen Gleichrichtern eine Modulator- oder Demodulatorschaltung zusammengesetzt werden
der Weise, daß

in

AC₁

(AC₂ +AC₃)

bestimmt wird.

kleiner als 50 μμ F ist.

Der ungünstigte Zustand tritt ja dann auf, wenn die A C eines der Gleichrichter 50 μμ F größer oder kleiner als die AC der drei anderen Gleichrichter ist, und in diesem Fall ist die resultierende Kapazitätsänderung der ganzen Schaltung auch nur 50 μμ F.

Es ist deutlich, daß die Erfindung nicht ausschließlich auf Schaltungen nach Fig. 2 anwendbar ist, sondern auf sämtliche Modulations- oder Demodulationsschaltungen mit einer Anzahl Gleichrichter in Brücken- oder Gegentaktschaltung, und daß für letztere entsprechende Bedingungen abgeleitet werden können.

So ist in Fig. 3 ein sogenannter Ringmodulator vorgeschlagen, für den mit Beibehaltung der Numerierung der Gleichrichter für den minimalen Trägerwellenrest bei einer Spannung E_n + AE, wobei E_n derjenige Wert der Trägerspannung ist, für den der Gegentakt eingestellt ist, der Trägerwellenrest durch die Formel

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zum Modulieren bzw. Demodulieren von elektrischen Schwingungen, die eine Brückenschaltung, eine Doppelgegentaktschaltung oder eine Ringmodulatorschaltung von vier Gleichrichtern mit bei einem vorgeschriebenen Wert der der Schaltung zugeführten Trägerwellenspannung nahezu ausgeglichenen Gleichrichtercharakteristiken und Gleichrichterkapazitäten enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Gleichrichter derart gruppiert sind, daß bei den vor-

kommenden Amplitudenabweichungen der Trägerwellenspannung vom vorgeschriebenen Wert die für den Trägerwellenrest maßgebende resultierende Kapazitätsänderung ein Minimum ist.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden:

Deutsche Patentschrift Nr. 674 688.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

© 809 604/21 8.