-
Modulator, insbesondere in Gitterbasis-Schaltung, vorzugsweise für
Dezimeterwellen und UKW Die Erfindung betrifft einen Modulator, insbesondere in
Gitterbasis-Schaltung, vorzugsweise für Dezimeterwellen und UKW.
-
Bekanntlich fließt bei der Gitterbasis-Schaltung der gesamte Anodenstrom
durch die zwischen Kathode und Gitter liegende Impedanz. Dies hat eine Gegenkopplung
zur Folge. Für einen Modulator weist nun die Gitter-Kathoden-Impedanz ein Bandfilterverhalten
in der Umgebung der Modulationsfrequenz auf, und diese mit der Frequenz schwankende
Impedanz hat gleichfalls eine nach Betrag und Phase schwankende Gegenkopplung bzw.
Verzerrung der Seitenbänder zur Folge.
-
Es ist bekannt, diese Schwankungen durch zusätzliche Bedämpfung des
auf die Trägerfrequenz abgestimmten Gitter-Kathoden-Kreises zu verringern. Dies
hat jedoch den Nachteil, daß der Bedarf an Trägerleistung dadurch erheblich vergrößert
wird.
-
Die Erfindung beseitigt nun diese Nachteile. Sie ermöglicht ein Konstanthalten
und ein Verringern der Gegenkopplung für die gewünschten Seitenbänder bei Modulatoren,
insbesondere in Gitterbasis-Schaltung, ohne den Trägerleistungsbedarf zu erhöhen.
-
Sie hat noch den weiteren zusätzlichen Vorteil, daß die Gegenkopplung
für die gewünschten Seitenbänder durch eine Modifikation des Netzwerkes wesentlich
verringert werden kann.
-
Die Erfindung besteht darin, daß an den trägerfrequenten (HF-)Eingang
des Modulators ein aus Tief-, Hoch- und Bandpässen bzw. -sperren bestehendes
Netzwerk
angeschlossen ist, das vom Modulator aus gesehen für sämtliche Frequenzen des Frequenzbereiches
Null bis Unendlich einen konstanten Eingangswiderstand aufweist und das ferner mehrere
verschiedene Stränge mit eigenen Ausgängen enthält, von denen einer nur für die
Trägerfrequenz durchlässig ist und ein bzw. mehrere andere nur für die Seitenbänder.
-
Netzwerke, dessen Schwingkreise sich invers zueinander verhalten und
welche an die trägerfrequenten Eingänge von Modulatoren angeschlossen sind, sind
an sich bekannt. Diese bekannten Anordnungen sind jedoch nur in einem sehr kleinen
Bereich in der Weise wirksam, daß sie in diesem einen relativ konstanten Eingangswiderstand
aufweisen. Bei der Erfindung dagegen handelt es sich um die Verwendung eines Netzwerkes,
dessen Eingangswiderstand für sämtliche Frequenzen, d. h. für einen Frequenzbereich
von Null bis Unendlich, konstant ist. Wie sich mit Hilfe der exakten Vierpoltheorie
zeigen läßt, lassen sich diese Verhältnisse nicht mit Netzwerken erzielen, die keine
Ohmschen Abschlußwiderstände aufweisen.
-
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
-
Fig. i bis 5 zeigen bekannte Anordnungen im Vergleich zu der Erfindung;
Fig. 6 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise; - Fig. 7 bis 9 zeigen,
teilweise als Blockschaltbilder, Ausführungsbeispiele der Erfindung. Bekanntlich
fließt bei der Gitterbasis-Schaltung der Röhre V (Fig. i) der gesamte Anodenstrom
I, durch die zwischen Kathode K und Gitter i liegende Impedanz Rgk (bei Aussteuerung
ins Gitterstromgebiet fließt auch noch der Gitterstrom durch diese Impedanz). Dieser
Strom hat eine zusätzliche Gitterwechselspannung I" - Rgk zur Folge, die
bei reellem Rgk eine phasenreine Gegenkopplung (i 8o' Phasenverschiebung gegenüber
der von außen angelegten Spannung) bewirkt.
-
Bei einem Modulator (Fig. 2) weist die Gitter-Kathoden-Impedanz ein
Parallelkreis- oder ein Bandfilterverhalten in der Umgebung der Modulationsfrequenz
fm und der Trägerfrequenz fT auf. Die Trägerfrequenz fT wird z. B. über den Kreis
2 bzw. 3, welcher aus der Induktivität L3 und der Kapazität C3 besteht, eingekoppelt,
während die Modulationsfrequenz fm über den Kreis q. bzw. 5 mit der Induktivität
L5 und der veränderbaren Kapazität C5 zugeführt werden kann. Für die bei der Modulation
entstehenden Seitenbänder unterhalb und oberhalb des Trägers hat die Gitter-Kathoden-Impedanz
einen komplexen Wert, welcher von dem Abstand vom Träger, d. h. von der Größe der
Modulationsfrequenz abhängt.
-
Diese mit der Frequenz schwankende Impedanz verursacht eine dem Betrag
und Phase nach schwankende Gegenkopplung und somit Verzerrung der Seitenbänder.
-
Bei den bekannten Anordnungen zur zusätzlichen Bedämpfung des auf
die Trägerfrequenz abgestimmten Gitter-Kathoden-Kreises z. B. mit Hilfe des Dämpfungswiderstandes
Rd werden zwar die Schwankungen und - unter Umständen - die Größe der Gegenkopplung
verringert. Der Bedarf an Trägerleistung wird aber dadurch erheblich vergrößert,
weil diese Bedämpfungswiderstände für die Trägerfrequenz als zusätzliche Leistungsverbraucher
voll wirksam sind.
-
In den Fig. 3 und ¢ sind die Verhältnisse noch einmal schematisch
dargestellt. 6 ist ein HF-Generator, welcher die Trägerfrequenz fT erzeugt, die
über den Anschluß 7 an den HF-Eingang 8 des Modulators M angekoppelt ist. Der Ausgang
des Modulators ist mit 9 bezeichnet. Die Modulationsfrequenz fm wird über den Anschluß
io an den modulationsfrequenten Eingang i i des Modulators 2,1 angekoppelt. Die
Dämpfung wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 durch einen einfachen, parallel
geschalteten Dämpfungswiderstand Rd erzielt, während gemäß Fig. 4. die Dämpfung
durch ein T-Glied Td erreicht wird, das natürlich durch ein entsprechendes n-Glied
ersetzt werden kann. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 3
versehen. Die Schaltung nach Fig. q. hat den Vorteil, daß der Wellenwiderstand konstant
gehalten werden. kann. Derartige Netzwerke sind als Dämpfungsnetzwerke bekannt.
-
Erfindungsgemäß wird nun ein Netzwerk konstanten Eingangswiderstandes
verwendet. Hierdurch ist ein Konstanthalten der Gegenkopplungsimpedanz Rgkermöglicht,
ohne denTrägerleistungsbedarf 2u vergrößern. Außerdem kann die Gegenkopplung für
die gewünschten Seitenbänder durch eine nachstehend erläuterte Modifikation des
Netzwerkes wesentlich verringert werden.
-
Unter einem Netzwerk konstanten Eingangswiderstandes versteht man
bekanntlich eine Weiche (vgl. Teil 12, Fig. 5), welche die Energie als Funktion
der Frequenz an zwei oder mehrere Verbraucher I bis III verteilt, wobei dem Generator
G stets ein konstanter Widerstand geboten wird. Die einzelnen Verbraucher sind jedoch
immer voneinander getrennt. Die Weiche kann aus einer Kombination von Tief-, Hoch-
und Bandpässen bzw. -sperren bestehen. Die Leistungsaufnahmecharakteristik der Verbraucher
I bis III kann hierzu z. B. gemäß der Fig. 6 verlaufen. Die Ordinate stellt die
Leistung A' dar, während die Abszisse ein Maß für die Frequenz f ist. Wie ersichtlich,
ergibt sich, daß die drei Charakteristiken insgesamt stets einen konstanten Eingangswiderstand
liefern.
-
Eine Gitterbasisstufe hat einen niedrigen Eingangswiderstand Re (Fig.
2), daher wird eine Leistungsanpassung angestrebt, d. h. durch geeignete Transformation
wird Re an den Innenwiderstand: RI des Generators angepaßt unter gleichzeitiger
Kompensation (Abstimmung) der Reaktanzen. Hierdurch ergibt sich das bereits erwähnte
Parallelkreis- oder Bandfilterverhalten.
-
Bei der Trägerfrequenz ist also Rgk = R, Dabei ist Re der auf
die Filter-Kathoden-Impedanz transformierte Innenwiderstand des Generators. Bei
den Nachbarfrequenzen und Seitenbändern ist dann Rgk komplex.
Wird
nun der trägerfrequente Eingang des Modulators M (Fig. 7) an den Eingang 13 der
Weiche 12 angeschlossen und der Trägergenerator G an den hauptsächlich für die Trägerfrequenz
durchlässigen Ausgang 16 der Weiche, während der oder die übrigen Ausgang bzw. Ausgänge
mit Verbraucher 17, 18 abgeschlossen sind (d. h. die oben beschriebene Weiche ist
entgegengesetzt angeschlossen), so bleibt Rgh im ganzen Band konstant. Trotzdem
wird die vom Generator gelieferte Leistung vorwiegend als Steuerleistung im Modulator
verbraucht, weil die Widerstände voneinander entkoppelt sind.
-
Dimensioniert man die Abschlüsse einzelner Ausgänge oder die Transformation
dieser Stränge mit dem Ziel, für bevorzugte Frequenzbereiche den Eingangswiderstand
der Weiche besonders klein zu halten, so kann dadurch die Gegenkopplung für die
in die Bereiche fallenden Seitenbänder wesentlich verringert und dadurch der Wirkungsgrad
des Modulators insbesondere beim Betrieb als Umsetzer gesteigert werden.
-
Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird nachfolgend an Hand des Blockschaltbildes
Fig. 8 erläutert. Die Weiche ig besteht hier aus einem Bandpaß 2o und einer Bandsperre
21. Bei dieser Anordnung verhindert die Bandsperre 21 ein Abwandern .der Trägerfrequenzleistung
in den Bedämpfungswiderstand (so daß Trägerfrequenzenergie in Richtung 8 und nicht
in Richtung 21 läuft). Durch passende Wahl der Reaktanzgänge der verwendeten Schwingkreise
bzw. bei hohen Frequenzen durch passende Wahl der Länge und des Wellenwiderstandes
der Verbindungsleitungen ist das gewünschte Verhalten der Weiche erreichbar.
-
In Fig. g ist ein Ausführungsbeispiel in einfacher Form für- das Blockschaltbild
nach Fig.8 dargestellt. Die Modulationsfrequenz fm wird bei 22 zugeführt, während
der Trägergenerator, entsprechend angepaßt, den aus der Reihenschaltung des Kondensators
CT und der Induktivität LT gebildeten Bandpaß speist. DieBandsperre wird
durch die Parallelschaltung des Kondensators C$ und der Induktivität L$ gebildet.
Bandpaß und Bandsperre bilden zusammen die Weiche ig. Der Ohmsche Abschluß (entsprechend
I -I- III der Fig. 7) ist durch den Widerstand R dargestellt. Für die Trägerfrequenz
ist für CT und LT der zugehörige Widerstand XC = XL, so daß sich hierfür
die größte Durchlässigkeit ergibt, während bei der Trägerfrequenz bzw. den entsprechenden
Seitenbändern L$ und C$ inverses Verhalten aufweisen und somit einen konstanten
Ohmschen Widerstand R bewirken. In Weiterbildung des Erfindungsgedankens können
die Eingangs- bzw. Ausgangskreise des Modulators und des Trägergenerators in das
Netzwerk eingezogen werden und einen Bestandteil dieses Netzwerkes bilden. Für Deziwellen
und UKW ist es zweckmäßig, als Schaltelemente Leitungen oder Leitungskreise bzw.
Hohlrohrleit-ungen od. dgl. zu benutzen.