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Modulationseinrichtung mit nach- bzw. vorgeschaltetem Filter zur Unterdrückung
eines Seitenbandes In Mehrfachträgerfrequenzsystemen werden Modulatoren in Verbindung
mit Filtern benutzt, durch die eines der beiden bei der Modulation entstehenden
Seitenbänder unterdrückt wird. Es hat sich nun gezeigt, daß durch die Anschaltung
der Filter an die Modulatoren innerhalb des Nutzbandes starke lineare Verzerrungen
auftreten, die nicht vorhanden sind, wenn das Filter zwischen reellen und konstanten
Abschlußwiderständen betrieben wird. Die auftretenden linearen Verzerrungen sind
durch den frequenzabhängigen Ausgangsscheinwiderstand des Modulators bedingt.
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Es ist zur Vermeidung der genannten Verzerrungen vorgeschlagen worden,
zwischen das Filter und den Modulatorausgang zusätzliche Schaltelemente, z. B. frequenzunabhängige
oder auch frequenzabhängige Widerstände zur Einebnung des Scheinwiderstandsverlaufs
des Modulatorausgangs einzuschalten. Hierdurch können zwar die linearen Verzerrungen
des ausgenutzten Übertragungsbandes
herabgesetzt weiden; gleichzeitig
tritt- dabei aber der Nachteil auf, daß durch die Einschaltung der zusätzlichen
Schaltelemente die Dämpfung der Modulationseinrichtung nicht unwesentlich erhöht
wird.
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. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen einfacheren und
zugleich wirkungsvolleren Weg zur Beseitigung der genannten Verzerrungen zu finden.
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Zum besseren Verständnis der der Erfindung zugrunde liegenden Betrachtungsweise
wird im folgenden auf die Fig. z bis 3 Bezug genommen.
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In Fig. r ist eine Modulationsanordnung schematisch dargestellt: Dem
Modulafor M, dem einerseits eine Trägerfrequenz fT, andererseits eine Modula-. tionsfrequenz
f N zugeführt wird, 'ist ein Filter F nachgeschaltet, das beispielsweise
das untere Seitenband fT-fN hindurchläßt, das obere Seitenband hingegen unterdrückt:
In Fig. Z ist in der Kurve a der Verlauf der Betriebsdämpfung des Filters F innerhalb
des Durchlaßbereiches in Abhängigkeit von der Frequenz für den Fall dargestellt,
daß das Filter. in normaler Weise zwischen reellen Abschlußwiderständen betrieben
wird. Dabei gilt für die Kurve a der linke, für die Kurven b und c der rechte Ordinatenmaßstab.
Wird nun bei der Zusammenschaltung des Filters, mit dem Modulator der eine reelle
Abschlußwiderstand des Filters durch den Ausgangswiderstand des Modulators ersetzt,
so_ergibt sich für die Modulationsänordnung ein Betriebsdämpfungsverlauf entsprechend
der Kurve b, d. h. die ursprüngliche Betriebsdämpfung des . Filters wird erstens
um die Grunddämpfung des Modulators erhöht und zweitens in unerwünschter Weise;
insbesondere im Durchlaßbereich, stark verzerrt.
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Die Ursache dieser linearen Verzerrung, die sich zunächst nur durch
Einschaltung komplizierter Entzerrer in den Übertragungsweg und auch hierdurch nur
zum Teil aufheben ließe, ist in dem komplexen und stark frequenzabhängigen Ausgangswiderstand
des Modulators zu suchen: Es ist eine bekannte Tatsache, daß komplexe Abschlußwiderstände
bei Filtern starke Verzerrungen der Betriebsdämpfung des Filters, insbesondere in
dessen Durchlaßbereich, verursachen. Denkt man sich- nämlich den komplexen Ausgangswiderstand
des Modulators in einen reellen und einen imaginären Anteil aufgespalten, so bildet
der reelle Anteil den Abschlußwiderstand des Filters, während der imaginäre Anteil
ein zwischen Modulator und Filter liegendes Schaltelement darstellt, das den Eingangskreis
des Filters beeinfiußt und dadurch die obenerwähnten Verzerrungen hervorruft.
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Gemäß- der Erfindung wird zur Beseitigung dieser Verzerrungen vorgeschlagen,
den Modulatorausgangswiderständ so auszubilden, daß er durch die Parallelschaltung
eines im Nutzband nahezu konstanten Ohmschen Widerstandes, einer Kapazität und einer
Induktivität ersetzt werden kann, und ein solches Filter zu verwenden, das mit einem
Querparallelkreis (Filter mit a-Verhalten) beginnt, wobei dieser Kreis so bemessen
wird, daß die resultierende Parallelschaltung -der - Induktivität und Kapazität
des Modulatörersatzwiderstandes und der Querinduktivität und -kapazität des Filtereingangskreises
den für das Filter theoretisch erforderlichen Werten entspricht, während der nahezu
konstante Ohmsche Widerstand des Modulatorersatzwiderstandes als Abschlußwiderstand
des Filters dient. Hierdurch wird ohne jeden zusätzlichen Aufwand und ohne Erhöhung
der Betriebsdämpfung erreicht, daß der bei der Zusammenschaltung von Modulator und
Filter normalerweise eintretende Fehlabschluß des Filters und die damit verbundenen
linearen Verzerrungen vermieden werden.
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Zur näheren Erläuterung des Erfindungsgedankens dienen die Fig. 3
a und 3 b. Die in Fig: 3 a gezeichnete Ersatzschaltung des Modulatörausgangswiderstandes
besteht aus der Parallelschaltung des Ohmschen Widerstandes Rm, der Induktivität
LM und der Kapazität Cm. Der Querparallelkreis des Filters besteht aus der
Induktivität Lr und der Kapazität C17. Diese Schaltung ist der in Fig. 3 b gezeigten
äquivalent, bei der der Ohmsche Widerstand Rm der Parallelschaltung einer Induktivität
LF und einer Kapazität Cr parallel liegt. Lm und Li"' bzw. CM und Cr' werden
nun so gewählt; daß die sich aus ihrer Parallelschaltung ergebenden Werte von Lr
und Cr den für das Filter theoretisch erforderlichen Werten entsprechen, so daß
der Nennwert des Filterwellenwiderstandes erhalten bleibt und das Filter, wie es
erwünscht ist, zwischen rein Ohmschen Abschlußwiderständen betrieben wird.
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Die bereits erwähnte Kurve c in Fig. I zeigt den Verlauf der Betriebsdämpfung
einer entsprechend der Erfindung dimensionierten Modulationseinrichtung. Wie ersichtlich;
treten durch -das Anschalten des Modulators keinerlei zusätzliche Verzerrungen auf;
die Kurve c stellt vielmehr einfach die um die Modulatordämpfung verschobene Kurve
a dar. Bei Anwendung der Erfindung braucht man bei der Auslegung der Entzerrer des
Übertragungssystems nur noch die durch das Filter allein bedingten Randverzerrungen
zu berücksichtigen, während man bisher bei der Auslegung der Entzerrer sowohl auf
die Randverzerrungen als auch auf die Verzerrungen im Durchlaßbereich der Filter
Rücksicht zu nehmen gezwungen war.
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Wählt man die Induktivität des Ausgangsübertragers des Modulators
und damit Lm sehr groß gegenüber dem theoretischen Induktivitätswert LF der Filterspule,
so braucht man bei der Abstimmung des ersten Filterkreises LF, CF' nur die Kapazität
CM im Ersatzschaltbild der Fig. 3 a zu berücksichtigen. Der auftretende Impedanzfehler
ist dann klein und praktisch ohne Einfluß. auf den Betriebsdämpfungsverlauf der
Modulationsanordnung.
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Weiterhin kann der Ausgangsübertrager des Modulatörs überhaupt weggelassen
werden und statt dessen die Spule Lr des Filters als Übertrager ausgebildet werden.
Ein Ausführungsbeispiel hierfür zeigt die Fig. q., in welcher der Modulator in Form
der bekannten Ringmodulatorschaltung ausgebildet ist.
Die Erfindung
ist ferner in hohem Maße geeignet, die durch die zeitlichen Änderungen der Modulationselemente,
insbesondere ihrer Kapazitäten, bedingten zeitlichen Schwankungen der Betriebsdämpfung
einer Modulationseinrichtung zu beseitigen bzw. auf ein erträgliches Maß herabzusetzen.
Ist beispielsweise der erste Filterkreis durch die Ersatzkapazität C;u des Modulatorausgangswiderstandes
verstimmt, so verursachen kleine zeitliche Änderungen dieser Ersatzkapazität, die
nicht zu vermeiden sind, relativ große Änderungen der Betriebsdämpfung. Bei Anwendung
der Erfindung, d. h. bei Berücksichtigung der Ersatzkapazität im ersten Filterkreis,
haben kleine zeitliche Änderungen dieser Kapazität keinerlei merklichen Einfluß
mehr auf den Dämpfungsverlauf der Modulationseinrichtung. Zur Erläuterung dieses
Effektes dienen die in Fig. 5 dargestellten Kurven. Die Kurve d zeit den Dämpfungsverlauf
bei erfindungsgemäßer, die' Ersatzkapazität berücksichtigender, die Kurve e bei
diese Kapazität nicht berücksichtigender Abstimmung des Filterkreises. Bei einer
kleinen zeitlichen Änderung der Ersatzkapazität geht die Kurve d in die Kurve
f und die Kurve e in die Kurve g über. Wie ersichtlich, weichen die
Kurven e und g erheblich, die Kurven d und f dagegen nur unmerklich
voneinander ab.
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Die Erfindung ist nicht nur bei einstufigen, sondern auch bei mehrstufigen
Modulationsanordnungen mit Vorteil anwendbar, bei denen die Filter ein- und ausgangsseitig
mit einem Modulator verbunden sind. Hier werden beide Modulatorw-iderstände so ausgebildet,
daß sie durch die Parallelschaltung eines Ohmschen Widerstandes einer Induktivität
und einer Kapazität ersetzbar sind. Als Filter werden solche verwendet, deren Ein-
und Ausgangskreis Querparallelkreise sind. Bei der Abstimmung dieser Kreise werden
dann die Induktivitäten und Kapazitäten der Modulatorersatzwiderstände in der beschriebenen
Weise berücksichtigt.
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Die Erfindung ist selbstverständlich auch bei Demodulationsanordnungen
anwendbar.