DE879711C

DE879711C - Process for suppressing undesired modulation products in the output of modulators

Info

Publication number: DE879711C
Application number: DES10215D
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl-Ing Henkler; Ursula Hoffmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1942-11-21
Filing date: 1942-11-21
Publication date: 1953-06-15

Description

Verfahren zur Unterdrückung unerwünschter Modulationsprodukte im Ausgang von Modulatoren Bei Modulatoren, insbesondere Gegentakt- oder Doppelgegentaktmodulatoren unter Verwendung von Zweipolgleichrichtern, z. B. Ringmodulatoranordnungen, stören in vielen Fällen im Ausgang des Modulators noch vorhandene unerwünschte Mödulationsprodukte, die z. B. durch Unsvmmetrien der Anordnung oder durch die Eigenart der Schaltung selbst auftreten. Es liegt nun die Aufgabe vor, die Amplituden dieser am Ausgang des Modulators auftretenden Frequenzen weitgehend zu unterdrücken.Method for suppressing undesired modulation products in the output of modulators For modulators, especially push-pull or double push-pull modulators using two-pole rectifiers, e.g. B. ring modulator arrangements interfere in many cases unwanted modulation products still present at the output of the modulator, the z. B. by Unsvmmetrien the arrangement or by the nature of the circuit perform yourself. The task now is to determine the amplitudes of these at the output of the modulator to suppress the frequencies that occur to a large extent.

Eine Verringerung der Unsymmetrien bereitet fabrikatorisch Schwierigkeiten. Sucht man beispielsweise die Gleichrichter aus einer Fabrikationsserie besonders aus, so ist das verhältnismäßig kostspielig, da nur wenige Gleichrichter einer Fabrikationsserie verwendbar sind. Die Anzahl der verwendbaren Gleichrichter kann durch besondere Aussuchverfahren zwar erhöht werden, jedoch ist jedes Aussuchverfahren immer nachteilig. Durch eine Verringerung der Uns` mmetrien lassen sich im übrigen nicht alle unerwünschten Modulationsprodukte beseitigen, da bekanntlich auch die Art der Schaltung von Einfluß auf das Entstehen derartiger.Modulationsprodukte ist.A reduction in the asymmetries causes manufacturing difficulties. For example, if you are particularly looking for the rectifiers from a production series off, it is relatively expensive because there are only a few rectifiers in a production series are usable. The number of rectifiers that can be used can be determined by special Selection procedures are increased, but each selection procedure is always disadvantageous. Incidentally, by reducing the uncertainties, not all undesirable items can be eliminated Eliminate modulation products, as the type of circuit is also known to have an influence on the emergence of such modulation products.

Zur Unterdrückung des Trägerrestes ist es weiter bekannt, Abgleich- und Kompensationsverfahren anzuwenden, die bei größerem Aufwand eine verhältnismäßig gute Unterdrückung des Trägerrestes gewährleisten. Besonders nachteilig bei diesem Kompensationsverfahren ist jedoch die Temperaturabhängigkeit, die selbst bei größtem Aufwand nie ganz ,.beseitigt werden kann.To suppress the carrier residue, it is also known to use adjustment and to apply compensation methods, which, if the effort is greater, a proportionately ensure good suppression of the carrier residue. Particularly disadvantageous with this one Compensation procedure however, the temperature dependence is that even with the greatest effort, it can never be completely eliminated.

Sowohl bei Trägerpegeländerungen als auch bei größeren Temperaturschwankungen und bei längerer Betriebsdauer tritt selbst bei Anwendung von Such-und Abgleichverfahren, insbesondere infolge des unterschiedlichen Verhaltens der nichtlinearen Glieder, eine Zunahme unerwünschter Modulationsprodukte, insbesondere der Trägerrestspannung, auf. Die Zunahme der Trägerrestspannung kann sich besonders für Trägerfrequenzsysteme, bei denen sich die Modulatoranordnungen nicht in hinsichtlich der Temperatur überwachten Räumen befinden und die stärkeren Temperaturbeanspruchungen. ausgesetzt sind, unangenehm auswirken.Both with carrier level changes and with larger temperature fluctuations and in the event of a longer period of operation, even when using search and comparison procedures, in particular due to the different behavior of the non-linear terms, an increase in undesired modulation products, in particular the residual carrier voltage, on. The increase in the residual carrier voltage can be particularly beneficial for carrier frequency systems, in which the modulator arrangements are not monitored in terms of temperature Rooms are located and the higher temperature loads. exposed, uncomfortable impact.

Gemäß der Erfindung wird eine Unterdrückung eines Trägerfrequenzrestes und/oder anderer unerwünschter Modulationsprodukte im. Ausgang von Modulatoren, insbesondere von Gegentakt- oder Doppelgegentaktmodülatoren, vorzugsweise unter Verwendung von Zweipolgleichrichtern dadurch erreicht; daß im Eingang des Modulators Modulationsprodukte erzeugt oder vorhandene so umgebildet werden, daß sie nach der Frequenzumsetzung mit der Trägerfrequenz eine Kompensation von am Ausgang vorhandenen unerwünschten Mödulationsprodukten nach Betrag und Phase ergeben. Diese Art der Kompensation ergibt eine von Temperaturschwankungen und Trägerpegeländerungen sowie auch von einer längeren Betriebsdauer weitgehend unabhängige Kompensation, da die Kompensation hier vollkommen selbsttätig erfolgt. Sowohl anfängliche Unsymmetrien als auch spätere Änderungen werden in ihrer Wirkung auf die unerwünschten Modulationsprodukte, z. B. auf den Trägerrest, insbesondere bei größeren Unsymmetrien stark vermindert, so daß in vielen Anwendungsfällen ein besonderes Aussuchen oder Abgleichen der einzelnen Modulatorelemente überflüssig wird und das Überschreiten des Trägerrestes über einen bestimmten, noch zugelassenen Grenzwert praktisch vermieden -werden kann. Darüber hinaus wird es in den einzelnen Schaltungen überhaupt erstmöglich, verschiedene unerwünschte Modulationsprodukte; z. B. die Seitenbänder von Vielfachen der Trägerfrequenz, gänzlich zu kompensieren.According to the invention, a carrier frequency residue is suppressed and / or other undesirable modulation products in the. Output from modulators, in particular of push-pull or double push-pull modulators, preferably below Use of two-pole rectifiers achieved thereby; that in the input of the modulator Modulation products are generated or existing ones are reshaped so that they are after the Frequency conversion with the carrier frequency compensates for what is present at the output result in undesirable modulation products according to amount and phase. This kind of Compensation results in one of temperature fluctuations and carrier level changes as well Compensation largely independent of a longer period of operation, since the Compensation takes place completely automatically here. Both initial imbalances as well as later changes are in their effect on the unwanted modulation products, z. B. on the carrier residue, especially in the case of larger asymmetries, greatly reduced, so that in many applications a special selection or matching of the individual Modulator elements becomes superfluous and the exceeding of the carrier residue over a certain, still permitted limit value can be practically avoided. About that In addition, it becomes possible in the first place in the individual circuits, different ones unwanted modulation products; z. B. the sidebands of multiples of the carrier frequency, to compensate completely.

Zur weitgehenden Herabsetzung dös Trägerrestes auf der Ausgangsseite einer Modulatoränordnung wurde bereits vorgeschlagen, auf der Seite der modulierenden Frequenz ein Auftreten von Gleichstrom und/ oder 'der doppelten Trägerfrequenz durch Siebmittel zu unterdrücken. Dieser Vorschlag ging davon aus, daß die auf der Ausgangsseite des Modulators auftretende Trägerrestspannung auf der Eingangsseite des Modulators einer Spannung entspricht, die im wesentlichen eine Gleichspannung und eine Spannung der doppelten Trägerfrequenz enthält, und daß. durch Unterdrückung des Gleichstromes und/oder der doppelten Trägerfrequenz auf der Eingangsseite sich ein bedeutender Trägerrestdämpfungsgewinn erzielen läßt. Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß der Trägerrest wesentlich verkleinert werden kann, wenn der im Modulatoreingang fließende. Gleichstrom und/oder die doppelte Trägerfrequenz nicht vollständig unterdrückt werden, sondern noch teilweise vorhanden sind. E,# läßt sich z. B. durch eine bestimmte Einstellung des Gleichstromes erreichen, daß die durch reelle Unsymmetrien entstandene Trägerrestspannung am Modulatorausgang praktisch vollkommen kompensiert wird.To reduce the amount of carrier residue on the exit side a modulator arrangement has already been proposed on the side of the modulating Frequency an occurrence of direct current and / or 'twice the carrier frequency by To suppress sieve media. This proposal assumed that the one on the exit side residual carrier voltage occurring on the input side of the modulator corresponds to a voltage which is essentially a DC voltage and a voltage contains twice the carrier frequency, and that. by suppressing the direct current and / or double the carrier frequency on the input side is a significant one Can achieve residual attenuation gain. According to the invention it was found that the remainder of the carrier can be reduced significantly if the one in the modulator input flowing. Direct current and / or twice the carrier frequency not completely suppressed but are still partially present. E, # can be z. B. by a certain Adjustment of the direct current achieve that caused by real asymmetries Carrier residual voltage at the modulator output is practically completely compensated.

Die Einstellung des Gleichstromes kann beispielsweise in der Art erfolgen, wie es die Fig. Z zeigt. Bei dem in dieser Figur dargestellten Ringmodulatör ist die Sekundärseite des Übertragers durch Kondensatoren C, die zu -beiden Seiten der Trägerstromzuführung angeordnet sind, für den Gleichstrom verriegelt. Die Kondensatoren sind z. B. durch einen veränderbaren Widerstand R überbrückt, durch den der Gleichstrom und damit ein Minimum des Trägerrestes eingestellt werden kann. Der Widerstand R kann, wie in der Fig. z dargestellt, die gesamte Sekundärwicklung des Eingangsübertragers überbrücken. Es ist jedoch z: B: auch möglich, ihn nur über die beiden Kondensatoren zu schalten. Ebenso könnte aber auch jeder Kondensator durch einen veränderbaren Widerstand .überbrückt sein. In der gleichen Weise kann man vorgehen, wenn auf die doppelte Trägerfrequenz abgestimmte Parallelschwingkreise vorgesehen sind. Diese können ebenfalls durch veränderbare Ohmsche Widerstände überbrückt sein. Durch Einstellung der Widerstände läßt sich in jedem Fall im Ausgang der Anordnung eine praktisch vollständige Beseitigung des Trägerrestes erzielen: Die Erfindung wird mit Vorteil auch dann: benutzt, wenn es sich um die Unterdrückung anderer unerwünschter Modulationsprodukte handelt, beispielsweise um die Unterdrückung von 2 S2 ± w, wobei mit .S2 die Trägerfrequenz und mit co die zu modulierende Nachrichtenfrequenz bezeichnet ist. Dem Eingang des Modulators ist in diesem Fall eine Frequenz f = 9 zE c) oder 3 S2 -4- co zuzuführen, derart, daß das hieraus entstehende Modulationsprodukt f ± (o am Modulatorausgang eine Spannung der Frequenz 2 SZ :L c) erzeugt, die gleich- und entgegengesetzt gerichtet zu der ursprünglichen ist, diese also nach Betrag und Phase aufhebt.The setting of the direct current can be done, for example, in the manner shown in FIG. In the ring modulator shown in this figure, the secondary side of the transformer is locked for the direct current by capacitors C, which are arranged on both sides of the carrier power supply. The capacitors are z. B. bridged by a variable resistor R, through which the direct current and thus a minimum of the carrier residue can be adjusted. As shown in FIG. Z, the resistor R can bridge the entire secondary winding of the input transformer. However, it is also possible, for example, to switch it only via the two capacitors. However, each capacitor could also be bridged by a variable resistor. The same procedure can be used if parallel resonant circuits are provided that are tuned to twice the carrier frequency. These can also be bridged by variable ohmic resistances. By setting the resistors, practically complete elimination of the carrier residue can be achieved in any case at the output of the arrangement: The invention is also used with advantage when it is a matter of suppressing other undesirable modulation products, for example the suppression of 2 S2 ± w, where .S2 denotes the carrier frequency and co denotes the message frequency to be modulated. In this case, a frequency f = 9 zE c) or 3 S2 -4- co is to be fed to the input of the modulator in such a way that the resulting modulation product f ± (o at the modulator output generates a voltage of frequency 2 SZ: L c), which is directed in the same way and in the opposite direction to the original, i.e. it cancels it in terms of amount and phase.

Vorzugsweise werden die dem Modulatoreingang zugeführten Modulationsprodukte dem Modulatorausgang entnommen, wie es z. B. die Fig. 2 zeigt. Bei der Anordnung nach dieser Figur ist angenommen, daß im Ausgang der Modulatoranordnung M als unerwünschtes Modulationsprodukt 2 ,i2 ± co auftritt. Vom Modulatorausgang wird dann d2 -# co über ein Filter, z. B. einen Bandpaß BP, dem Modülatoreingang zugeführt. -Ebenso könnte aber auch beispielsweise 3 r J- w auf den Eingang zurückgeführt werden. Es kann gegebenenfalls zweckmäßig sein, mehrere Modulationsprodukte auf den Eingang zurückzuführen. Gegebenenfalls sind an sich bekannte Mittel vorzusehen, um Betrag und Phase der auf den Modulatoreingang zurückgeführten Modulationsprodukte auf den für die Kompensation am Modulatorausgang notwendigen Wert zu bringen. Beispielsweise können hierzu Siebmittel, Verstärker, Eichleitungen und phasendrehende Glieder verwendet werden. Als phasendrehende Glieder können beispielsweise die in der Schaltung an sich bereits vorhandenen Filter benutzt werden. Verstärker und Filter werden mit Vorteil so eingeschaltet, daß sie auch im Übertragungsweg für die Nutzfrequenzen wirksam sind.Preferably, the modulation products fed to the modulator input are taken from the modulator output, as is the case, for example, in FIG. B. Fig. 2 shows. In the arrangement according to this figure, it is assumed that the output of the modulator arrangement M occurs as an undesired modulation product 2, i2 ± co. From the modulator output, d2 - # co is then passed through a filter, e.g. B. a bandpass filter BP fed to the modulator input. -Equally, however, 3 r J- w could also be traced back to the input, for example. It may be useful to trace several modulation products back to the input. If necessary, means known per se are to be provided in order to bring the amount and phase of the modulation products fed back to the modulator input to the value necessary for the compensation at the modulator output. For example, sieve means, amplifiers, attenuators and phase-rotating elements can be used for this purpose. For example, the filters already present in the circuit can be used as phase-shifting elements. The amplifier and filter are advantageously switched on in such a way that they are also effective in the transmission path for the useful frequencies.

Die Erzeugung der Modulationsprodukte am Modulatoreingang kann mit Vorteil unter Verwendung weiterer zusätzlicher Modulationsstufen erfolgen. Beispielsweise kann, wie es in der Fig. 3 gezeigt ist, zur Unterdrückung des unerwünschten Modulationsproduktes 3 S? @ co dieses Modulationsprodukt im Modulator i17' durch Modulation mit der Trägerfrequenz ,i2 in den Bereich 2 2 t m umgesetzt werden und danach dem Eingang des Modulators M zugeführt werden. Ebenso ist es auch möglich, wie in der Fig. 4 gezeigt, die dem Modulatoreingang zuzuführenden Modulationsprodukte aus den im Modulatoreingang ankommenden Frequenzen durch Frequenzumsetzung in einem zusätzlichen Modulator zu gewinnen. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die ankommenden Frequenzen o,) im Modulator 117' durch Modulation mit der Trägerfrequenz S2' in den Bereich f umgesetzt und diese mit dem Zeichen a) dem Modulator 1V7 zugeführt, wo sich durch Modulation mit der Trägerfrequenz ,S2 am Modulatorausgang das zu kompensierende Modulationsprodukt S2 ± f ergibt. Als Trägerfrequenz für zusätzliche Modulatoren werden insbesondere die Trägerfrequenz des Nutzmodulators oder Harmonische davon benutzt. Es sind mit Vorteil :Mittel vorzusehen, um die relative Phasenlage der beiden Träger einstellen zu können.The generation of the modulation products at the modulator input can advantageously take place using further additional modulation stages. For example, as shown in FIG. 3, to suppress the undesired modulation product 3 S? @ co this modulation product can be converted into the modulator i17 'by modulation with the carrier frequency, i2 in the range 2 2 tm and then fed to the input of the modulator M. It is also possible, as shown in FIG. 4, to obtain the modulation products to be fed to the modulator input from the frequencies arriving at the modulator input by frequency conversion in an additional modulator. In this embodiment, the incoming frequencies o,) in the modulator 117 'by modulation with the carrier frequency S2' are converted into the range f and these with the symbol a) are fed to the modulator 1V7, where the modulation with the carrier frequency, S2 at the modulator output the The modulation product to be compensated is S2 ± f . In particular, the carrier frequency of the useful modulator or harmonics thereof are used as the carrier frequency for additional modulators. It is advantageous: Means to be provided in order to be able to adjust the relative phase position of the two carriers.

Zur Entkopplung der Übertragungswege für Nutzfrequenzen und der dem Modulatoreingang zugeführten Modulationsprodukte ist es vorteilhaft, im Modulatoreingang und/oder -ausgang Entkopplungsmittel anzuordnen. In der Fig. ;4 ist beispielsweise im Modulatoreingang zu diesem Zweck eine Gabelanordnung G vorgesehen.To decouple the transmission paths for useful frequencies and the dem Modulation products fed to the modulator input are advantageous in the modulator input and / or output decoupling means to be arranged. In Figure 4, for example A fork arrangement G is provided in the modulator input for this purpose.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method for suppressing undesired modulation products in the output of modulators, especially push-pull or double push-pull modulators, preferably using two-pole rectifiers, characterized in that that such modulation products of a suitable size are added to the input of the modulator that after the frequency conversion with the carrier frequency a compensation of the undesired modulation products.

2. Order to exercise the procedure according to claim i., characterized by means to be added to the input Modulation products can be found in the modulator output.

3. Arrangement according to claim 2, characterized by an auxiliary modulator in which extracted from the output Modulation products are converted in the input to be added modulation products.

Arrangement for performing the method according to claim i, characterized by a Auxiliary modulator, in which from the frequencies arriving at the modulator input the Modulation products to be added to the input are formed.

5. Arrangement according to Claim 3 or 4, characterized in that the frequency conversion in the other modulators used carrier frequencies equal to the useful carrier frequency or a harmonic of the useful carrier frequency.

6. Arrangement according to one of the claims 3 to 5, characterized in that the relative phase position of the carrier frequencies used is changeable.

7. Arrangement according to one of claims 3 to 6, characterized in that that the transmission paths for the useful frequencies and those fed to the modulator input Modulation products at the modulator input and / or output are decoupled from one another are. B. Arrangement for suppressing a carrier residue present in the exit in Two-pole rectifiers containing push-pull or double push-pull modulators under Application of the method according to claim i, characterized in that in the entrance of the modulator for locking the direct current flow and / or parallel resonant circuits tuned to twice the carrier frequency adjustable ohmic resistances are bridged to reduce the residual carrier voltage in the modulator output to be able to adjust to a minimum. Referred publications: German patents No. 589 696, 704 245, 711 473.