DE951459C - Modulationsschaltung fuer ein breites Frequenzband - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 31. OKTOBER 1956

M 24099 VIII a 121 a*

ist als Erfinder genannt worden

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Modulation einer dem Eingang einer Röhren-Modulatorstufe von ainer Treiberstuife zugeführten Trägerfrequenz mit einem ebenfalls dem Eingang der Modulatorröhre zugeführten Signalgemisch großer Bandbreite. Es handelt sich also um einen Verstärker, welcher einerseits mit einer Trägerfrequenz gesteuert wird und gleichzeitig moduliert wird, indem auch Modulationsspannungen, die über ein relativ breites Frequenzband sich erstrecken, z. B. die Spannungen eines Videosignalbandes, seinem Eingangsgitter zugeführt werden.

Bei derartigen Modulationsschaltungen, wie gittermodulierten Fernsehverstärkern, treten gewisse Schwierigkeiten auf, welche auf zwei Haupt-Probleme zurückgeführt werden können, die beide auf dem in der Modulatorstufe fließenden Gitterstrom beruhen. Für den Idealfall fordert man, daß der modulierte Verstärker mit konstanter Hochfrequenzspannung (Trägerfrequenzspannung) auch während der Änderungen der Vorspannung, die durch die am Gitter zugeführten Modulationsfrequenzen auftreten, angeregt wird..In Wirklichkeit treten auf Grund der Tatsache, daß die

Treiberstufe der Trägerfrequenz eine endliche Impedanz hat, zwei Hauptfehlerquellen auf Erstens ist auf Grund der nichtlinearen Natur des Gitterstroms des modulierten Verstärkers eine Nichtlihearität während der Modulationsperiode vorhanden, zweitens tritt auf Grund des Fließens von Gitterstrom durch die steuernde Impedanz eine ungleichförmige Wiedergabe über den gesamten Bereich der Modulationsfrequenzen auf, da der ίο Gittefstromfluß nicht über das ganze Band der Modulationsfrequenzen konstant ist.

In der gegenwärtigen Technik wird die erste Fehlerquelle, welche bei allen Modulationsfrequenzen auftritt, dadurch überwunden, daß entweder die nichtlineare Belastung durch den Gitterstrom im Vergleich zur Kreisdämpfung sehr klein gemacht wird oder daß die steuernde Impedanz sehr klein gemacht wird. Die andere Fehlerquelle wurde bisher dadurch überwunden, daß man die steuernde Impedanz so bemessen hat, daß sie über den ganzen Bereich von Modulationsfrequenzen einen konstanten, aber sehr kleinen Wert besaß, mit anderen Worten, wurde die Treiberstufe, welche nur zur Übertragung der Trägerfrequenz diente, für dieselbe große Bandbreite ausgelegt wie der modulierte Verstärker. Diese Methode, nämlich der Treiberstufe eine so große Bandbreite zu geben, hat eine erhebliche Verminderung des Wirkungsgrades dieser Stufe zur Folge, da sie nur durch eine große Dämpfung erreicht werden kann. Tatsächlich besitzt der Wirkungsgrad der Röhre (oder der Röhren) in der Treiberstufe häufig nur die Hälfte oder ein Drittel des Wertes, den sie sonst besitzen könnte, und zwar nur, um die erforderliche Bandbreite und als Folge davon die erforderliche Konstanz der steuernden Impedanz zu erhalten.

Die Erfindung versucht, diese Nachteile der bekannten Anordnungen zu vermeiden und eine breitbandige, gittermodulierte Verstärkerstufe- anzugeben, bei der die Treiberstufe mit großem Wirkungsgrad betrieben wird und gleichzeitig eine gute Linearität erzielt wird.

Gemäß der Erfindung ist eine Modulationsschaltung der oben bezeichneten Art derart ausgebildet, daß zwischen dem Ausgang der Treiberstufe und dem Eingang der Modulatorröhre ein aus mindestens zwei Gliedern bestehendes gedämpftes Filternetzwerk eingeschaltet ist, das durch Schwungradwirkung dem Gitterkreis der Modulatorstufe die erforderliche Trägerenergie mit weitgehend konstanter von der Modulationsspannung unbeeinflußter Amplitude zuführt, wobei der Eingangskreis des Filternetzwerkes schmalbandig und der Ausgang so breitbandig ist, daß dieser für die Gitterströme der Trägerfrequenz und aller Seitenbandfrequenzen einen weitgehend konstanten endlichen Widerstand aufweist.

. Da die Treiberstufe auf schmale Bandbreite eingestellt ist,. kann sie einen hohen Wirkungsgrad besitzen. Das Netzwerk von konstanter Impedanz kann auch mehr als zwei Glieder enthalten.

Im folgenden soll die Erfindung an Hand zweier Ausführungsbeispiele beschrieben werden, die in den Abb. 1 und 2 in vereinfachter Form dargestellt sind. Der Einfachheit halber sind die Treiberstufe und die modulierte Verstärkerstufe jeweils als einfache Trioden dargestellt. Sie können aber auch aus mehreren Röhren mit jeweils mehr als einem Gitter bestehen. Die Modulationsquelle ist in der Zeichnung als einfache Wechselstromquelle dargestellt. In beiden Abbildungen sind Induktivitäten und Kapazitäten durch Bezugszeichen L und L' bzw. C und C dargestellt, welche noch mit einem Index versehen sein können. Widerstände sind mit Bezugszeichen R versehen, die ebenfalls einen-Index besitzen können. Reaktanzen ohne einen »Strich« (L, C) gehören zu den Filtergliedern und sind — wie später ausführlicher dargestellt — so dimensioniert, daß sie die Gleichung l/-pr = R in dem Glied, in welchem sie auftreten, erfüllen. Reaktanzen mit einem »Strich« (L', C) sind Abstimmreaktanzen, welche so dimensioniert sind, daß sie mit anderen Reaktanzen (wie im einzelnen ausgeführt wird) auf die Trägerfrequenz /₀ (oder als Kreisfrequenz ω₀) abgestimmt sind.

Gemäß Abb: 1 wird die Trägerfrequenz /₀ — wie angegeben — dem Gitter der Treiberstufenröhre V₁ zugeführt. Diese Stufe ist für ein-schmales Band bemessen und besitzt in ihrem Anodenkreis einen abgestimmten Kreis C L', der bei der Trägerfrequenz /₀ Resonanz hat, wie durch das Zeichen ώ₀ angedeutet ist. Dieser abgestimmte Kreis kann sehr scharf abgestimmt sein, so daß der Wirkungsgrad der Röhre V₁ hoch ist. Die -Induktivität L' ist mit einer zweiten Induktivität L'₂ gekoppelt, die ihrerseits einen Kondensator C parallel geschaltet hat, der mit L'₂ zusammen ebenfalls auf die Trägerfrequenz abgestimmt ist. Der Kondensator C bildet einen Teil eines Filtergliedes LCR, dessen andere Elemente durch die Induktivität L und den Widerstand R dargestellt werden und welches so dimensioniert ist, daß es der oben angegebenen

Gleichung I/— = R genügt: Der Kondensator C₂

ist mit der Induktivität L —■■ wie angedeutet — auf ₀ abgestimmt. Die nicht mit der Induktivität L verbundene Klemme des Kondensators C₂ ist mit dem Steuergitter, des gittermodulierten Verstärkers V₂ über eine Induktivität L₂ und einen Kondensator C₃ verbunden, wobei L₂ und C₃ ebenfalls auf Cu₀ abgestimmt sind. Die Induktivität L₂ bildet den induktiven Zweig eines zweiten Filtergliedes, welches ebenfalls die oben angegebene Gleichung erfüllt und welches als weitere Elemente den Kondensator C₂ und den Widerstand R₂ enthält sowie einen effektiven Widerstand vom Wert R_e, welcher dargestellt wird durch das gesamte Netzwerk, enthaltend die Elemente L', C, L'₂, C, L, C₂ und R und welches als zwischen den Verbindungspunkten von C₂ mit L₂ und Erde eingeschaltet betrachtet werde., kann. Dieser effektive Widerstand vom Wert R_e ist für das im Bereich der Trägerfrequenz iegende schmale Frequenzband numerisch gleich dem Wert des Widerstandes R₂ im zweiten Filterglied. Der Kondensator C₂ ist durch die parallel

geschaltete Induktivität IZ₃ auf ω₀ abgestimmt.

Modulationsspannungen von einer Quelle M werden dem Gitter der Röhre V₂ durch den Widerstand R₂

und den Kreis U₃ C₂ — wie dargestellt — zugeführt und der modulierte Ausgang wird an der Klemmet von der Anode der Verstärkerröhre abgenommen.

. Auf Grund der bereits gegebenen Beschreibung der Abb. ι ist die Abänderung gemäß Abb. 2 ohne weiteres aus der Zeichnung verständlich. Der

ίο Anodenkreis L' C ist der gleiche wie in Abb. ι und ebenfalls mit einer Induktivität V₂ gekoppelt, die mit Hilfe des Kondensators C auf ω₀ abgestimmt ist. Der Kondensator C und die Elemente L und R sind wie oben so bemessen, daß sie der genannten Gleichung genügen, wobei ein Kondensator C₂ vorgesehen ist, welcher die Induktivität L auf die Frequenz (O₀ abstimmt. Der Kondensator C₂ des nächsten Filtergliedes liegt hier in einem Querzweig und wird durch eine Induktivität ZZ₃ auf ω₀ abgestimmt. Dies Element C₂ ist zusammen mit den Elementen L₂ und R₂ so dimensioniert, daß sie die vorgenannte · Gleichung erfüllen, wobei außerdem das Element L₂ durch einen Kondensator C₃ auf ω₀ abgestimmt ist. Modulations'spanndngen werden dem Steuergitter der -Röhre V₂ von einer Modulationsquelle M über einen auf die Frequenz ω₀ abgestimmten Kreis zugeführt, welcher die Induktivität ZZ₄ enthält, die zusammen mit der Gitterkapazität C₄ (punktiert eingezeichnet) der Röhre V₂ auf ω₀ abgestimmt ist.

Die Erfindung ist nicht auf die genaue Anordnung, wie sie in den Zeichnungen dargestellt ist, beschränkt, sondern kann mit Hilfe der verschiedensten mehrgliedrigen Filter (dieser Ausdruck umfaßt auch zweigliedrige Filter) durchgeführt werden, welche nach bekannten Bemessungsregeln so ausgelegt sind, daß sie von der Modulationsstufe her gesehen eine konstante Impedanz besitzen. Der wesentliche Punkt der Erfindung besteht darin, daß ein solches Filter als energiespeichernde Schwungradanordnung benutzt wird, welche die Modulatorstufe mit Energie versorgt, derart, daß die Treiberstufe auf ein schmales Band abgestimmt werden kann.

Claims (3)

1. Patentansprüche: . 4£

   ι. Schaltungsanordnung zur Modulation eirier dem Eingang einer Röhren-Modulatorstufe von einer Treiberstufe zugeführten Trägerfrequenz mit einem ebenfalls dem Eingang der Modulator röhre zugeführten Signalgemisch großer Bandbreite, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang der Treiberstufe und dem Eingang der Modulatorröhre ein aus mindestens zwei' Gliedern bestehendes gedämpftes Filternetzwerk eingeschaltet ist, das durch Schwungradwirkung dem Gitterkreis der Modulatorstufe die erforderliche Trägerenergie mit weitgehend konstanter von der Modulationsspannung unbeeinflußter Amplitude zuführt, wobei .der Ein:- gangskreis des Filtefnetzwerkes schmalbandig und der Ausgang so breitbandig ist, daß dieser für die Gitterströme der Trägerfrequenz und aller Seitenbandfrequenzen einen weitgehend konstanten endlichen Widerstand aufweist. ■
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Filterglied einen Widerstand vom Wert R- enthält sowie eine erste Induktivität vom Wert L und eine erste Kapazität vom Wert C, deren Werte der

   Gleichung Λ, — = R genügen und daß das zweite

   Filterglied ebenfalls einen effektiven Widerstand vom Wert R besitzt, welcher gleich der Impedanz des ersten Gliedes für das im Bereich der Trägerfrequenz liegende schmale Frequenzband der Treiberstufe ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der ersten Induktivitäten durch eine zweite Kapazität und jede der ersten Kapazitäten durch eine zweite Induktivität auf die Trägerfrequenz abgestimmt ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Schweizerische Patentschrift Nr. 271 263;
   Fernmeldetechnische Zeitschrift, 1953, Heft 8, . 397-

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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