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Modulationsschaltung Es sind Modulationsschaltungenbekanntgeworden,
bei denen die Erzeugung der Trägerfrequenz und die gleichzeitige Verstärkung von
Schwingungen der im Modulator entstehenden Seitenbandfrequenzen in derselben Entladungsstrecke
erfolgt. Damit im Aussteuerungsbereich der Generatorröhre noch Raum für andere Funktionen
der Röhre zur Verfügung steht, ist eine Begrenzung der Amplitude der selbsterregten
Schwingung erforderlich, die z. B. durch eine nicht lineare Widerstände enthaltende
Modulatoranordnung erfolgen kann.
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Der Aufbau einer Modulationsschaltung unter Benutzung einer Entladungsstrecke
sowohl zur Trägerfrequenzerzeugung als auch zur Seitenbandverstärkung bietet jedoch
gewisse Schwierigkeiten, wenn eine weitgehende Unterdrückung der Modulationsprodukte
höherer Ordnung angestrebt wird.
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Bei einer bekannten Ausführung wirkt eine im Eingang der Entladungsstrecke
angeordnete Modulatoranordnung als Begrenzer. Die selektive Rückkopplung für die
Erzeugung der Trägerfrequenz, die zur Modulation im vorgeschalteten Modulator benutzt
wird, erfolgt dabei über einen getrennten Weg. Bei dieser Anordnung ist im Modulatorausgang
ein Trägerrest vorhanden, der nicht ohne weiteres phasengleich mit der über den
getrennten Weg zurückgekoppelten Trägerfrequenz ist, so daß eine genaue Einstellung
der Trägerfrequenzamplitude nicht ohne weiteres möglich ist. Selbst bei Anwendung
von Modulatoren, die an sich in ihrem
Ausgang die Trägerfrequenz
nicht enthalten, wie z. B. Gegentakt-, Ring- oder Sternmodulatoren, wäre die Anwendung
besonderer Maßnahmen zur Trägerrestunterdrückung notwendig, wenn die selektive Rückkopplung
ausschließlich über den getrennten Weg erfolgen soll. Da nun aber zur Erzielung
eines geringen Klirrfaktors bekanntlich eine bezüglich der Signalspannung hohe sinusförmige
Trägerspannung erforderlich ist, ergibt sich auch ein relativ hoher Trägerrest,
und der Aufwand zu dessen Unterdrückung steigt in einem den hinsichtlich des Klirrfaktors
gestellten Anforderungen entsprechenden Maße.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde eine Modulatorschaltung vorgeschlagen,
bei der die selektive Rückkopplung der Trägerfrequenzschwingung über die im Gitterkreis
der Entladungsröhre angeordnete, als symmetrischer Begrenzer für die selbsterregte
Schwingung ausgebildete Modulatoranordnung erfolgt. Damit die Rückkopplung nur für
den Träger, nicht aber für die Seitenbänder wirksam ist, enthält der Rückkopplungszweig
einen abgestimmten Kreis, vorzugsweise ein mechanisches Resonanzgebilde. Obwohl
die vorgenannten Schwierigkeiten der Trägerrestunterdrückung entfallen, weist diese
Modulatorschaltung noch den Mangel auf, daß die Rückkopplungsspannung am Eingang
des Modulators auch bei Verwendung eines hochwertigen Filters außer der Trägerfrequenz
noch die den tiefen Modulationsfrequenzen entsprechenden Seitenbandfrequenzen enthält.
Im Modulator entstehen deshalb Modulationsprodukte höherer Ordnung, die zur - Erhöhung
des Klirrfaktors beitragen.
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Die Erfindung zeigt nun einen Weg; wie auch dieses Problem gelöst
werden kann, und betrifft eine Modulationsschaltung, bei der die Erzeugung der Trägerfrequenz
und die gleichzeitige Verstärkung von Schwingungen der im Modulator entstehenden
Seitenbandfrequenzen in derselben Entladungsstrecke erfolgt, wobei ein Modulator
mit wenigstens teilweiser Trägerunterdrückung verwendet ist, dem als Steuerspannung
eine von der Ausgangsspannung abhängige Spannung über ein mechanisches Resonanzgebilde
zugeführt wird.
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Ausgehend von der bekannten Tatsache, daß sich die Arbeitsweise eines
derartigen Modulators, sei es ein Gegentakt-, Stern- oder Ringmodulator, ideal gestaltet,
wenn die Steuerspannung, welche die Umpolung der Signalspannung bewirkt, rechteckförmig
ist, wird erfindungsgemäß die Steuerspannung einem Rechteckumformer entnommen, der
zwecks Verminderung der Restmodulation dem mechanischen Resonanzgebilde nachgeordnet
ist.
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Auf diese Weise gelingt. es, die Modulationsprodukte höherer Ordnung
und damit den Klirr-' faktor erheblich zu reduzieren. Außerdem kann die Amplitude
der rechteckförmigen Steuerspannung, verglichen mit einer sinusförmigen Steuerspannung
bei gleichem Klirrfaktor, verhältnismäßig klein gehalten werden. Im selben Maße
fällt auch der durch die z. B. beim Altern der Gleichrichter entstehende Unsymmetrie
des Modulators hervorgerufene Trägerrest kleiner aus, weshalb auch die bei einer
Anordnung mit getrenntem Rückkopplungsweg bisher vorhandenen Schwierigkeiten weitgehend
behoben sind.
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Die beiden möglichen Wege für die Rückkopplung lassen sich nun beispielsweise
wie folgt gestalten: Die Trägerschwingung wird über den Modulator rückgekoppelt.
Um dies zu ermöglichen, ist ein Modulator zu verwenden, bei dem die Trägerschwingung
nicht vollständig unterdrückt wird. Zu diesem Zwecke ist die bei einem symmetrisch
aufgebauten Modulator sich ergebende Entkopplung der Ein- und Ausgänge in geeigneter
Weise aufzuheben. Die Störung der an sich vorhandenen Symmetrie kann durch zusätzliche
Mittel erfolgen, z. B. mittels einer für die Trägerunterdrückung gebräuchlichen
Anordnung. Der Vorteil dieser Art der Rückkopplung besteht darin, daß der Modulator
mit seinen nicht linearen Widerständen zugleich als Begrenzer benutzt werden kann,
womit zusätzliche Einrichtungen zu diesem Zwecke entfallen. Bei dem weiter unten
beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Rückkopplung in vorerwähnter Weise bewerkstelligt.
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Die Rückkopplung kann jedoch auch ohne die eingangs erwähnten Unzulänglichkeiten
über einen getrennten Weg im Ausgang des Modulators (in diesem Fall mit Trägerunterdrückung)
bzw. direkt in den Eingang der Entladungsstrecke erfolgen. Bei dieser Ausführung
kann es vorteilhaft sein, den Rechteckumformer in den Rückkopplungszweig einzubeziehen
und derart auszubilden, daß derselbe zugleich als Amplitudenbegrenzer wirkt.
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Nachstehend wird an Hand der Zeichnung eine beispielsweise Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes näher erläutert.
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In der dargestellten Modulationsschaltung wird als Entladungröhre
eine Pentode P verwendet, die als Trägergenerator und als Hochfrequenzverstärker
für die Seitenbänder arbeitet. Die Trägerfrequenz und die Seitenbandfrequenzen gelangen
auf die Wicklung W i des Ausgangstransformators Tr3. An den Klemmen 3 und -4, die;
mit der Wicklung W4: des Transformators Tr3 verbunden sind, kann die mit den an
den Klemmen i und a zugeführten Signalfrequenzen amplitudenmodulierte Trägerschwingung
abgenommen werden.
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Die Signalfrequenzen gelangen von den Eingangsklemmen i und
a über den Transformator Tr i in den Modulator M. Dieser ist ein symmetrisch
aufgebauter Ringmodulator, dessen Symmetrie jedoch durch den zusätzlich eingeführten
Widerstand R i gestört wird, so daß an seinem Ausgang ein Trägerrest auftritt.
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Die an der Wicklung W a des Transformators Tr3 abgenommene,
von der Ausgangsspannung abhängige Spannung wird über den Schwingquarz Q, den Rechteckumformer
RU und den Transformator Trq. dem Modulator M als Steuerspannung zugeführt. DerSchwingquarzQbe-,virkteineweitgehende
Unterdrückung der Seitenbandfrequenzen. Der Rechteckumformer RU, bestehend aus den
Gleichrichtern G i, G a, den Kondensatoren C i, C:2 und
dem
Widerstand R2, beschneidet die zugeführte, noch schwach modulierte Spannung, so
daß auch die bei niedrigen Modulationsfrequenzen noch verhältnismäßig stark vertretenen
entsprechenden Seitenbandfrequenzen erheblich geschwächt werden. Auf diese Weise
erhält man als Steuerspannung für den Modulator M eine Rechteckspannung, die nur
mehr eine vernachlässigbar geringe Restmodulation aufweist. Diese Rechteckspannung
steuert nun einerseits den Ringmodulator und gelangt anderseits über den Widerstand
R i an den Eingang des Transformators Tr2. Der letztere ist zusammen mit dem Kondensator
C als Schwingkreis ausgebildet, womit die Grundschwingung der Rechteckspannung ausgesiebt
wird.
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Über diesen Schwingkreis gelangen die einzig rückgekoppelte Trägerschwingung
und die im Modulator M erzeugten Seitenbandfrequenzen an den Eingang der Pentode
P.
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Die Widerstände R3, R,. und die Kondensatoren C3 und Cq. dienen in
üblicher Weise zur Bestimmung der Potentiale bzw. zur Entkopplung der Elektroden
der Pentode P. Mittels der Wicklung W 3 des Transformators Ty 3 wird
eine der Ausgangsspannung proportionale Spannung in den Eingangskreis der Pentode
P gegengekoppelt, um die Linearität und vor allem die Stabilität der Schaltung zu
erhöhen.
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Mit der angegebenen Modulationsschaltung sind folgende Resultate erzielt
worden. Die Ausgangsleistung betrug q.o mW bei einer Trägerfrequenz von 241 kHz.
Der Modulationsklirrfaktor ergab sich zu etwa i,50/00 bei Modulationsfrequenzen
von ioo ... 2ooo Hz und zu etwa 30/00 bei einer Modulationsfrequenz von 3o
Hz, jeweils bei einem Modulationsgrad von 8o% gemessen. Die Änderung der Anodenspannung
von Zoo V auf 300 V hatte eine Frequenzänderung der Trägerschwingung von
0,5 Hz zur Folge. Hierbei konnte eine Änderung der Ausgangsspannung von i,5 °/o
festgestellt werden. Beim Röhrenwechsel betrugen die entsprechenden Wertei Hz und
i 0/00 im Maximum.
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Die beschriebene Mödulationsschaltung eignet sich vor allem als Sender
für Hochfrequenz-Telefonrundspruchanlagen, da gegenüber dem bisher hierfür benötigten
Aufwand an Röhren und dem ziemlich großen Platzbedarf eine wesentliche Einsparung
erzielt werden kann.