HU210743B - Wide-band double balanced linearized multiplying modulator - Google Patents
Wide-band double balanced linearized multiplying modulator Download PDFInfo
- Publication number
- HU210743B HU210743B HU561689A HU561689A HU210743B HU 210743 B HU210743 B HU 210743B HU 561689 A HU561689 A HU 561689A HU 561689 A HU561689 A HU 561689A HU 210743 B HU210743 B HU 210743B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- bridge
- current
- double
- controlled
- modulator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Amplitude Modulation (AREA)
Abstract
A találmány kétszeresen kiegyenlített szorzómodulátor kapcsolási elrendezés, mely szélessávú nagyfrekvenciás jelek közel lineáris, kétoldalsávos elnyomott vivőjű modulációjára alkalmas. A passzív áramköri elemekből felépülő kapcsolás szerinti modulátor kettős hidat alkotó amplitúdómodulátor, melynek hídágai (1, 2, 3, 4) két sorbakapcsolt PIN diódát és járulékos linearizáló elemeket tartal- maznak. A kapcsolásnak van jelbecsatoló ellenfázisú teljesítményelosztója (14), és aszimmetrizáló jelkicsatoló transzformátora (9). A munkaponti áramgenerátorok (5, 7) és a vezérelt áramgenerátorok (6, 8) a kettőshíd két-két szembenlévő csomópontjaira (11, 13 és 10, 12) kapcsolódnak. A vezérelt áramgenerátorok (6, 8) egy-egy hídkiegyenlítő változtatható ellenállást is tartalmaznak. HU 210 743 B A leírás terjedelme: 8 oldal (ezen belül 2 lap ábra)DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention is a double-balanced multiplier modulator circuitry suitable for modulation of a near-linear, double-band, suppressed carrier of high frequency high frequency signals. The switching modulator based on passive circuit elements is a dual bridge amplitude modulator whose bridges (1, 2, 3, 4) comprise two interlocked PIN diodes and additional linearization elements. The switch has a counter-phase power distributor (14) and an asymmetric signal detector transformer (9). The working point current generators (5, 7) and the controlled current generators (6, 8) are connected to the two opposite nodes (11, 13, and 10, 12) of the double bridge. The controlled current generators (6, 8) also include a bridge-balanced variable resistor. EN 210 743 B Scope of the description: 8 pages (including 2 sheets)
Description
A találmány tárgya szélessávú, kétszeresen kiegyenlített, linearizált szorzómodulátor kapcsolási elrendezés, amely széles frekvenciasávban négy síknegyedes vezérlési tartományban nagylinearitású működést tesz lehetővé.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a broadband, double-balanced, linearized multiplication modulator switching arrangement which provides high linearity operation over a wide frequency band in a four plane quarter control range.
Rádiónavigációs, rádióiránymérő berendezések antennarendszereiben a modulátor szerepét betöltő mechanikus goniométereket felváltotta az elektronikus elemekből álló goniométer. A DE 1 516 901 lajstromszámú szabadalomban a modulátorhíd varaktordiódákat tartalmaz és a moduláló vezérlő jeleket bonyolult módon realizálható töréspontos közelítéssel úgy formálják, hogy a varaktordiódák nemlineáris karakterisztikáját kompenzálják. Ez a megoldás állandó amplitúdójú vezérlőjeleket feltételez és a kettőshídú amplitúdómodulátor csak alacsonyfrekvenciás és keskenysávú linearizált működést biztosít, az áramkör igen sok elemet tartalmaz és beállítása bonyolult.The mechanical goniometers, which act as modulators, have been replaced by an electronic goniometer in the antenna systems of radionavigation, radio direction finding equipment. In DE 1 516 901, the modulator bridge contains varactord diodes and the modulating control signals are formed by a complex realization of the break point to compensate for the non-linear characteristics of the varactord diodes. This solution assumes constant amplitude control signals and the dual bridge amplitude modulator provides only low frequency and narrow band linearised operation, the circuit contains many elements and is difficult to set up.
A szakirodalomból ismeretes olyan megoldás, ahol a modulátorhídágak vezérelt eszközként térvezérlésű tranzisztorokat (FET) tartalmaznak, a FET eszközök feszültségvezérelt ellenállás kétpólusként működnek. Az alkalmazott eszközök nemlinearitása az említett módszerhez hasonlóan a moduláló vezérlőjel előtorzításával, formálásával kompenzálható. Kielégítő lineáris működés feltétele továbbá a munkapont szigorú rögzítése. A működési frekvenciasávot az eszközkapacitás jelentősen korlátozza. A nemlineáris karakterisztika és a tisztán feszültség vezérlés következtében, mivel a vezérelt ellenálláson csak jeláram folyik, a létrejövő intermodulációs torzítás viszonylag szűk dinamikatartományú működést eredményez.It is known in the literature that modulator bridges include field-controlled transistors (FETs) as a controlled device, whereas FETs operate as a voltage-controlled bipolar resistor. The nonlinearity of the applied devices can be compensated by distorting or shaping the modulating control signal similarly to the above mentioned method. In addition, a strict fixation of the operating point is a prerequisite for satisfactory linear operation. The operating frequency band is severely limited by device capacity. Due to the non-linear characteristic and purely voltage control, since only the signal current flows on the controlled resistor, the resulting intermodulation distortion results in a relatively narrow dynamic range operation.
A technika fejlődésével a rádiónavigációs, rádióhelymeghatározó berendezések működési frekvenciatartománya, átfogása, műszaki paramétereinek minőségi követelménye számottevően megnőtt, és minden ilyen feladatra tervezett korszerű berendezés számára szükségessé vált olyan szorzómodulátor kapcsolási elrendezés, mely nagy frekvenciaátfogású tartományban lineáris, nagy dinamikatartományú működést biztosít. Célul tűztük ki olyan kapcsolási elrendezés kialakítását, melynek felépítése és beállítása egyszerű, és univerzálisan, áramköri egységként is alkalmazható az említett berendezésekben.With the advancement of technology, the operating frequency range, coverage and quality requirements of the technical parameters of radionavigation and positioning equipment have significantly increased, and every modern equipment designed for such task requires a multiplier switching arrangement which ensures linear, high dynamic range operation over a large frequency range. It is an object of the present invention to provide a circuit arrangement which is simple to construct and configure and which can be used universally as a circuit unit in the aforementioned devices.
A kitűzött műszaki követelmények megvalósítását célzó kísérletek eredményei, következtetései többirányú, előnyös tulajdonságok felismerésére vezettek. A találmányt képező kétszeresen kiegyenlített szorzómodulátor működési frekvenciatartománya kiterjeszthető, ha a modulátor hídágaiban az eddig ismert egy vezérelt elem helyett két vezérelt eszköz soros kapcsolását alkalmazzuk. A soros kapcsolás eredményeképpen egyegy hídág kapacitása feleződik, a hídág kapacitáscsökkenése szélesebb működési sávot biztosít. A hídágakban elhelyezett két vezérelt soros elem következtében az egy vezérelt eszközre jutó nagyfrekvenciás jelszintterhelés is feleződik azonos bemenő jelszint mellett, mely az intermodulációs torzítás csökkenését, a dinamikatartomány növekedését eredményezi.The results and conclusions of the experiments aimed at the realization of the set technical requirements led to the identification of multi-directional, advantageous properties. The operating frequency range of the doubly balanced multiplication modulator of the present invention can be extended by using serially coupling two controlled devices in the modulator bridges instead of a known controlled element. As a result of the serial connection, the capacity of a single bridge is halved and the capacity reduction of the bridge provides a wider operating band. Due to the presence of two controlled serial elements in the bridge branches, the high frequency signal load per controlled device is halved at the same input signal level, resulting in a reduction in intermodulation distortion and an increase in dynamic range.
A hídágakban alkalmazott két sorbakapcsolt vezérelt elem az alkalmazott eszköztől és az impedanciaviszonyoktól függő mértékben további linearizáló hatást gyakorol a modulált jelre. Elméletileg lineárisan vezérelhető elemekből felépülő kettőshíd-modulátorban lineáris moduláló jel mellett a moduláció matematikailag nemlineáris. Ez az összefüggés irányította arra a figyelmet, hogy a hídágakban adott kapcsolási feltételek (generátorimpedancia, terhelőimpedancia, eszközkapacitás, munkapont) mellett matematikailag meghatározható a lineáris modulációt létrehozó vezérelt eszköz nemlinearitása.The two series-connected controlled elements in the bridge branches have a further linearizing effect on the modulated signal, depending on the device used and the impedance conditions. In a double-bridge modulator composed of theoretically linear controllable elements, the modulation is mathematically non-linear with a linear modulation signal. This context led to the observation that, under the given switching conditions (generator impedance, load impedance, device capacity, operating point), the nonlinearity of the controlled device generating linear modulation can be mathematically determined.
Kísérletileg is kimutatható, hogy a PIN dióda nemlineáris karakterisztikája a legkedvezőbb a moduláció linearizálásának irányában, és ez a linearizáló hatás függ a PIN dióda típusától, karakterisztikájától. Ha vezérelt eszközként a hídágakat csak egyetlen, alkalmasan kiválasztott típusú PIN dióda alkotja, akkor a PIN diódákból álló kettőshídú szerzőmodulátor kedvezőbb linearitású más, hídáganként hasonlóan egy vezérelt eszközzel (pl. FET) felépített modulátorral összehasonlítva. A linearizáló hatás fokozható, ha két PIN dióda soros kapcsolásából alakítunk ki egyetlen hídágat, és ez a linearitást javító intézkedés összhangban van a működési frekvenciatartomány és a dinamikatartomány kiteqesztésével. A PIN diódák párhuzamos kapacitása is lényegesen kisebb, mint a FET eszközöké, ezért a két PIN dióda soros kapcsolásából álló hídágakat tartalmazó modulátor a legalkalmasabb a nagyfrekvenciás lineáris működés követelményeinek kielégítésére, a moduláció szempontjából legkedvezőbb munkapontban a kapcsolási elrendezés jól illeszkedik a szélessávú feltételekhez, optimálisan illeszthető a meghajtó és terhelő áramkörökhöz. A hídágak vezérelt eszközeinek soros kapcsolása esetén nagyobb munkaponti áram mellett optimális a linearizáló hatás, mely további kedvező hatást gyakorol az intermodulációra, és a nagyobb áramú munkapontban a környezeti hőmérsékletváltozás hatása is kisebb.It can be experimentally shown that the nonlinear characteristic of the PIN diode is most favorable in the direction of linearization of modulation, and this linearizing effect depends on the type and characteristics of the PIN diode. If a bridge device is composed of only one suitably selected type of PIN diode as a controlled device, the dual bridge authoring modulator consisting of PIN diodes has a more linearity compared to other modulators built on a controlled device (eg FET). The linearizing effect can be enhanced by forming a single bridge by serial connection of two PIN diodes, and this linearity improvement measure is consistent with extending the operating frequency range and the dynamic range. The parallel capacitance of the PIN diodes is also significantly lower than that of the FET devices, therefore the modulator with bridge switches consisting of two PIN diodes is best suited to meet the requirements of high frequency linear operation. for drive and load circuits. In the case of serial switching of bridge-controlled devices, the linearizing effect is optimized at a higher operating point current, which has a further positive effect on intermodulation, and at a higher operating point the effect of the ambient temperature change is smaller.
A linearitás további javítása azon a döntő felismerésen alapul, hogy ha megfelelő kapcsolástechnikai elrendezéssel a modulátor hídágait önmagában lineáris elemmel vagy elemekkel, előnyösen ellenállással vagy ellenállásokkal egészítjük ki, akkor a linearitás jelentős mértékben fokozható az azonos linearitási hibához tartozó kivezérlési tartomány egyidejű növelésével. A linearizáló elemek a maximális kivezérelhetőségi tartományt csak csekély mértékben csökkentik. A frekvenciafüggetlen elem alkalmazása szélessávú linearizálást biztosít.Further improvement of linearity is based on the crucial recognition that, by adding a linear element or elements, preferably resistors or resistors, to the modulator bridges by a suitable circuit arrangement, the linearity can be significantly increased by simultaneously increasing the output range for the same linearity error. The linearization elements reduce the maximum output range only marginally. The use of a frequency-independent element provides broadband linearization.
A kiegészítő elemekkel történő linearizálás első lépéseként a két sorbakapcsolt PIN diódából álló hídághoz egy adott értékű első ellenállást galvanikus módon párhuzamosan kapcsolunk, ahol az ellenállás értéke a PIN dióda típusához és munkaponti ellenállásához igazodik. Második lépésben a hídág kapcsolását úgy módosítjuk, hogy a két PIN diódából álló hídágba sorosan beiktatunk egy adott értékű második ellenállást, melyet a működési frekvenciasávban csatolást biztosító kondenzátorral áthidalunk. Csak párhuzamos, első linearizáló ellenállással az áramköri felépítés egyszerűbb, aAs a first step in linearizing with the auxiliary elements, a first resistor of a given value is galvanically connected in parallel to the bridge consisting of two serially connected PIN diodes, where the resistor value is adapted to the type of pin diode and to the point resistor. In the second step, the bridge circuit is modified by inserting in series a second resistor of a given value in a bridge consisting of two PIN diodes which is bridged by a capacitor providing coupling in the operating frequency band. Only with a parallel first linearizing resistor, the circuit design is simpler, a
HU 210 743 B gyakorlat linearitási követelményeit teljesíti. Mindkét, első és második linearizáló ellenállással végrehajtott karakterisztikakompenzálás egyidejű alkalmazása fokozottabb linearitási igények kielégítésére alkalmas. A járulékos ellenállással vagy ellenállásokkal kiegészített hídág további kedvező hatása, hogy a találmány szerinti szimmetrikus kapcsolási struktúrában a nagy ellenállású kivezérlési szakaszban a reaktáns komponensek szórásából adódó, az ellenütemű vezérléskor ható frekvenciafüggő aszimmetria csökken.EN 210 743 meets the linearity requirements of Exercise B. The simultaneous application of both characteristic compensations performed with the first and second linearizing resistors is suitable for satisfying increased linearity demands. A further advantage of the bridge with the additional resistor or resistors is that the frequency dependent asymmetry due to the scattering of the reactant components in the high resistance control section in the symmetrical switching structure according to the invention is reduced.
A találmány olyan szélessávú, kétszeresen kiegyenlített, linearizált szorzómodulátor kapcsolási elrendezés, kétoldalsávos elnyomott vivőjű modulált jelek előállítására, előnyösen rádiónavigációs berendezésekhez, amely kettőshídú passzív amplitúdómodulátort tartalmaz, a kettőshidat alkotó hídágakat egy-egy vezérelt elem képezi, a nagyfrekvenciás modulálandó vivőjel az egyik hídátlóra van csatolva, a modulált nagyfrekvenciás kimenő jel a másik hídátlóról van kicsatolva.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a broadband, double balanced, linearized multiplier modulator switching arrangement for generating double-band suppressed carrier modulated signals, preferably for radionavigation devices, comprising a double-passive amplitude modulator, a double-bridge, , the modulated high frequency output signal is disconnected from the other bridge crossing.
A találmányra az jellemző, hogy a hídágak vezérelt elemeit két-két sorbakapcsolt áramvezérelt eszköz, az áramvezérelt eszközökkel sorbakapcsolt lineáris frekvenciafüggetlen elem és egy frekvenciafüggő elem párhuzamos kapcsolása, továbbá a kettőshíd csomópontjaira kapcsolódó egy-egy további lineáris frekvenciafüggetlen elem alkotja, a kettőshíd egyik hídátlójának csomópontjaira teljesítményelosztó kimenetei és munkaponti áramgenerátorok kimenetei csatlakoznak; a kettőshíd másik hídátlójának csomópontjaira transzformátor bemenetel és vezérelt áramgenerátorok és a vezérelt áramgenerátorok másik kapcsai földpotenciálra vannak kötve; a nagyfrekvenciás modulálandó vivővel a teljesítményelosztó bemenő kapcsára van vezetve, és a transzformátor kimenete a modulált nagyfrekvenciás kimenő jel kimenet.It is a feature of the present invention that the controlled elements of the bridge branches are connected in parallel by two series-connected current-controlled devices, a linear frequency-independent element connected in series with the current-controlled devices and a frequency-dependent element connected to one of the two power splitter outputs and point current generator outputs connected; a transformer input connected to nodes of the other bridge bridge bridge of the double bridge and grounded current generators and other terminals of the controlled current generators are connected to earth potential; the high frequency carrier to be modulated is led to the power distributor input terminal, and the transformer output is the modulated high frequency output signal output.
A találmány szerinti négy síknegyedes szorzómodulátor példakénti kapcsolási elrendezését a továbbiakban rajz alapján ismertetjük részletesen. Az 1. ábra a találmány szerinti szorzómodulátor kapcsolási elrendezését mutatja, a különböző hídág-kétpólusokat a 2/a., 2/b., 2/c., 2/d. ábrák mutatják, a 3. ábrán a működésre jellemző átviteli mennyiségek közötti függvénykapcsolatok láthatók.An exemplary circuit arrangement of the four plane quadrant multiplier modulators of the present invention will now be described in detail with reference to the drawing. Fig. 1 shows the circuit arrangement of the multiplication modulator according to the invention, the various bridge bipolar poles being shown in Figs. 2 / a, 2 / b, 2 / c, 2 / d. Figure 3 shows the function relationships between the transmission rates typical of operation.
Az 1. ábrán az UBE nagyfrekvenciás modulálandó vivőjel a 15 bemenő kapcson csatlakozik a szorzómodulátorra, az UK1 kimenő jel a modulált nagyfrekvenciás jel. Az UBE nagyfrekvenciás modulálandó vivőjel a 14 teljesítményelosztón keresztül ellenfázisban kapcsolódik a kettőshíd elrendezés 11 és 13 csomópontjaira, a kettőshíd 10 és 12 csomópontjaiba az aszimmetrizáló 9 transzformátor van beiktatva, a modulált UKI kimenő jel a 9 transzformátor 16 kimenetén jelenik meg. Az 1, 2, 3, 4 hídágak a 10, 11, 12, 13 csomópontokban kapcsolódva egymáshoz képezik a kettőshidat. Az 1, 2 hídág a 10 csomópontban, a 3, 4 hídág a 12 csomópontban, az 1, 4 hídág a 13 és a 2, 3 hídág a 11 csomópontban van összekötve. Az egymással szemben lévő 1, 3 és 2, 4 hídágakban a PIN diódák, mint a modulátor vezérelt elemei, azonos polaritásúak oly módon, hogy a kettőshíd 13 csomópontjában a PIN diódák anódjai (katódjai), ill. all csomópontjában a PIN diódák katódjai (anódjai) találkoznak. A 11, 13 csomópontokra a 7 és 5 munkaponti áramgenerátorok, a kettőshíd 10, 12 csomópontjaira a 6 és 8 vezérelt áramgenerátorok kapcsolódnak. Az 1, 2, 3, 4 hídágak találmány szerinti, különböző linearizáltsági fokozatot képviselő hídág-kétpólusait a 2/a., 2/b., 2/c., 2/d. ábrák szemléltetik. Az ábrákon a 10,11, 12,13 csomópontok közé kapcsolódó 1, 2, 3, 4 hídágak különböző kiviteli alakjai láthatók. Az 1, 2, 3, 4 hídágakat a D, Dl, D2 áramvezérelt eszközök, az Rl, R2 lineáris frekvenciafüggetlen elemek és a C frekvenciafüggő elem ábrákon látható kapcsolási változatai képezhetik. A 3. ábrán az UM moduláló jel és UK] kimenő jel közötti, 2/a., 2/b., 2/c., 2/d. ábrák szerinti hídág-kétpólusokkal paraméterezett átviteli függvények láthatók.In FIG. 1, the high frequency carrier U BE to be modulated is connected to the multiplication modulator at the input terminal 15, the output signal U K1 being the modulated high frequency signal. The high frequency carrier signal U BE to be modulated is coupled via a power splitter 14 to the nodes 11 and 13 of the double bridge arrangement, the asymmetric transformer 9 is inserted into the nodes 10 and 12 of the double bridge, the output U K1 is output to transformer 9. The bridge branches 1, 2, 3, 4 at the junctions 10, 11, 12, 13 form a double bridge. Bridge 1, 2 is connected at node 10, bridge 3, 4 at node 12, bridge 1, 4 at bridge node 13 and bridge 2, 3 at node 11. In opposite bridges 1, 3, and 2, 4, the PIN diodes, as controlled by the modulator, are of the same polarity such that the anodes (cathodes) or pin diodes of the PIN diodes at the node 13 of the double bridge. all nodes meet the cathodes (anodes) of the PIN diodes. At the nodes 11, 13 the current generators 7 and 5 are connected, and at the nodes 10, 12 the controlled current generators 6 and 8 are connected. The bridge poles of the bridges 1, 2, 3, 4 according to the invention, representing different degrees of linearization, are shown in Figs. are illustrated. The figures show various embodiments of the bridge branches 1, 2, 3, 4 connected between nodes 10, 11, 12, 13. The bridge branches 1, 2, 3, 4 may consist of the switching variants of the current-controlled devices D, D1, D2, the linear frequency independent elements R1, R2 and the frequency dependent element C shown in the figures. FIG. 3 is a diagram illustrating the signal between the modulating signal U M and the output signal U K1 , 2 / a., 2 / b. The transmission functions parameterized by the bridge bipolar poles of FIGS.
A találmány szerinti kapcsolási elrendezés példakénti kiviteli alakjának működését szakember számára követhető és megtervezhető módon ismertetjük.The operation of the exemplary embodiment of the circuit arrangement of the present invention will be described in a manner that is readily observable and designable to one skilled in the art.
A kapcsolási elrendezés nagyfrekvenciás jelútjait kizárólag passzív áramköri elemek határozzák meg. A szorzómodulátor kettőshídját az 1, 2, 3, 4 hídágak alkotják, a modulátor különböző linearizáltsági szintjéhez rendelhető hídág-kétpólusok a 2/a., 2/b., 2/c., 2/d. ábrákon láthatók a linearizáltsági fokozatok sorrendjében, azaz a 2/a. ábra szerinti kapcsolással kialakított 1, 2, 3, 4 hídágakból felépülő szorzómodulátor a legalacsonyabb, a 2/d. ábrának megfelelő kapcsolással kialakított 1, 2, 3, 4 hídágakból felépülő szorzómodulátor a legmagasabb linearizáltsági szintű. A hídágak különböző linearizáltsági fokot képviselő kapcsolási megoldásaiban a vezérelt elem vagy elemek valamennyi esetben PIN diódák. A passzív kettőshíd köré a 10, 11, 12, 13 csomópontokhoz kapcsolódnak az azonos felépítésű és belső ellenállású, szimmetrikus, állandó egyenáramot szolgáltató 5 és 7 munkaponti áramgenerátorok, ill. az egyenáramúlag csatolt szimmetrikus moduláló vezérlőáramot szolgáltató 6 és 8 vezérelt áramgenerátorok. Egyik lehetséges kialakítás szerint a munkaponti állandó negatív egyenáramot adó 5 munkaponti áramgenerátor az 1, 4 hídágak találkozási pontjában, a 13 csomópontban, és az állandó pozitív egyenáramot adó 7 munkaponti áramgenerátor a 2, 3 hídágak találkozási pontjában, a 11 csomópontban kapcsolódik a kettőshídhoz. Ekkor az 1, 4 hídág összekötési pontjában, a 13 csomópontban az 1, 4 hídág PIN diódáinak katódjai, a 2, 3 hídág összekötési pontjában, a 11 csomópontban a 2, 3 hídág PIN diódáinak anódjai találkoznak. A szimmetrikus munkaponti egyenáram beállítás előnye, hogy a kettőshíd 10 és 12 csomópontjában zérus potenciál alakul ki, ami lehetővé teszi az erre a csomópont-párra kapcsolódó 6 és 8 vezérelt áramgenerátorok galvanikus csatolását. A 6 és 8 vezérelt áramgenerátorok szimmetrikusan, ellenütemben vezérlik a kettőshidat az árammá konvertált UM moduláló jellel, biztosítva az egyenáramú vezérlés lehetőségét is. Moduláció esetén a 6 és 8 vezérelt áramgenerátorok az UM moduláló jellel arányos negatív, ill. pozitív irányú áramot injektálnak a kettőshíd 11 és 12 csomópontjaiba és az 1, 2, 3, 4 hídágak PIN diódáinak nyugalmi munka3The high frequency signal paths of the switching arrangement are defined solely by passive circuit elements. The double bridge of the multiplication modulator consists of the bridge branches 1, 2, 3, 4, and the bridge bipolar poles that can be assigned to the different linearization levels of the modulator are shown in Figures 2 / a, 2 / b, 2 / c, 2 / d. Figures 2A and 4B show the order of the degrees of linearization, i.e. Fig. 2 / a. 2 / d is the lowest multiplication modulator formed by the bridge branches 1, 2, 3, 4. The multiplication modulator consisting of the bridge branches 1, 2, 3, 4 constructed according to FIGS. In switching solutions for different degree of linearization of bridge branches, the controlled element or elements are in each case PIN diodes. Around the passive double bridge, the 5, 7 current generators 5 and 7 with the same structure and internal resistance, symmetrical, providing a constant DC current are connected to the nodes 10, 11, 12, 13. controlled current generators 6 and 8 providing a DC coupled symmetrical modulating control current. According to one embodiment, the point current generator 5, which supplies the permanent negative DC current, is connected to the double bridge at the junction 13 of the bridges 1, 4 and the current generator 7 to the junction 11 at the junction 11 of the bridges. Then, the cathodes of the PIN diodes of the bridge 1, 4 at the junction of bridge 1, 4, and the anodes of the PIN diodes of the bridge 2, 3 at the junction of bridge 2, 3 meet at the junction 11. The advantage of symmetric point-to-point DC adjustment is that zero potentials are generated at nodes 10 and 12 of the double bridge, allowing galvanic coupling of the controlled current generators 6 and 8 connected to this pair of nodes. The controlled current generators 6 and 8 control the double bridge symmetrically and countercurrently with the U M modulating signal converted to current, providing DC control as well. In the case of modulation, the controlled current generators 6 and 8 are negative or respectively proportional to the U M modulating signal. injecting positive current into nodes 11 and 12 of the double bridge and dormant work of PIN diodes on bridge branches 1, 2, 3, 4
HU 210 743 Β ponti áramát a vezérlés egyik félperiódusában úgy módosítják, hogy az egymással szembeni egyik hídág-pár PIN diódáin átfolyó áram növekedésekor a másik hídág-pár PIN diódáin átfolyó áram csökken, ill. a vezérlés másik félperiódusában a hídágak PIN diódáin átfolyó áram ellenkező értelemben változik. Az ellenütemű áramvezérlés a hídágakban elhelyezett PIN diódák áram-ellenállás karakterisztikájától függő, a munkaponti áramhoz tartozó ellenállás körül időben változó ellenállásingadozást hoz létre, mely ellenállásváltozás az UM moduláló jel amplitúdójával arányos áramvezérlés mértékének függvénye. A szorzómodulátor egyik bemenő mennyiségét képező UBE nagyfrekvenciás modulálandó vivőjel a 14 teljesítményelosztó 15 bemenőkapcsára kerül. Az önmagában ismert módon kialakított és a találmány szerinti kapcsolási elrendezésben előnyösen alkalmazott 14 teljesítményelosztó vonaltranszformátoros technikával realizált, passzív, szélessávú, a nagyfrekvenciás impedanciaviszonyokhoz jól illeszthető. A 14 teljesítményelosztó két kimenőjele, a kettőshíd nagyfrekvenciás oldali vezérlése szimmetrikusan, ellenfázisban, váltóáramúlag kapcsolódik a 11 és 13 csomópontokra. A szorzómodulátor másik bemenő mennyisége az alacsonyfrekvenciás oldali UM moduláló jel, mely polaritásának megfelelően növekvő, vagy csökkenő ellenállásváltozást hoz létre a kettőshíd egymással szemben fekvő 1, 3 és 2, 4 hídágaiban. Az ellenütemű vezérlés következtében az ellenállásváltozás az egymással szembeni 1, 3 és 2, 4 hídágakban egyidejűleg azonos mértékű, de ellentétes irányú. Vezérlésmentes működéskor, amikor a 6, 8 vezérelt áramgenerátorok árama zérus, a 14 teljesítményelosztó szimmetrikussá alakított jelei a kiegyenlített kettőshíd impedanciaviszonyainak arányában azonos szintre osztódnak a 10 és 12 csomópontokban. A kiegyenlítés mindenkori feltétele, hogy az egymással szembeni 1, 3 hídág impedanciáinak szorzata azonos legyen a 2, 4 hídág impedanciáinak szorzatával. A kettőshidat és a teljes kapcsolást alkotó alkatrészek paramétereinek szórása következtében szükséges a kettőshíd járulékos egyenáramú kiegyenlítése. A találmány szerinti kapcsolási elrendezésben a hídkiegyenlítés, ill. annak optimalizálása egyszerű módon elvégezhető. A 6 és 8 vezérelt áramgenerátorok áramát vezérlés nélküli működéskor úgy állítjuk be, hogy a kettőshidat alkotó hídágak PIN diódáinak munkaponti árama az optimális kiegyenlítésnek feleljen meg. A kiegyenlítés egyik lehetséges módja, hogy a szimmetrikus vezérlőáram szimmetriatengelyét a 6, 8 vezérelt áramgenerátorokban nyugalmi áramot létrehozva egy-egy változtatható ellenállás alkalmazásával a kívánt irányban és mértékben eltoljuk.EN 210 743 Β, the current in one half of the control is modified to decrease or decrease the current through one of the two pair of bridge PINs. in the other half of the control the current flowing through the PIN diodes of the bridge branches changes in the opposite sense. Countercurrent current control generates a time-varying resistance oscillation of the resistor current at the point of current depending on the current resistor characteristic of the pin diodes, which varies as a function of current control proportional to the amplitude of the U M modulating signal. The high frequency carrier signal U BE, which is an input quantity of the multiplication modulator, is applied to the input terminal 15 of the power distributor 14. The power distributor 14, which is designed in a manner known per se and is preferably used in the circuit arrangement according to the invention, is realized by a line transformer technique and is well adapted to the high frequency impedance conditions. The two output signals of the power distributor 14, the high-frequency side control of the double bridge, are connected symmetrically to the nodes 11 and 13 in counter-phase alternating current. Another quantity of the multiplier input of the low frequency side U modulator modulating signal M which generates increasing or decreasing the resistance change kettőshíd 1, 3 and 2, 4 hídágaiban opposite polarity accordingly. As a result of counter-stroke control, the change in resistance in the opposite bridge branches 1, 3 and 2, 4 is simultaneously the same, but in the opposite direction. In uncontrolled operation, when the current of the controlled current generators 6, 8 is zero, the symmetrical signals of the power distributor 14 are distributed to the same level at the nodes 10 and 12 in proportion to the impedance conditions of the balanced double bridge. It is always a condition of equalization that the product of the impedances of the opposite bridges 1, 3 is equal to the product of the impedances of the bridges 2, 4. Due to the standard deviation of the parameters of the double bridge and the components that make up the complete circuit, additional DC balancing of the double bridge is required. In the circuit arrangement according to the invention, the bridge alignment and / or the bridging it can be optimized in a simple way. The current of the controlled current generators 6 and 8 is adjusted in the uncontrolled operation so that the point of current current of the PIN diodes of the double bridge bridges corresponds to the optimum balancing. One way to compensate is to shift the symmetry axis of the symmetrical control current in the controlled current generators 6, 8 using a variable resistor in the desired direction and to the desired extent.
A 6, 8 vezérelt áramgenerátorokkal vezérelt kettőshíd 10, 12 csomópontjaiban a moduláló árammal arányos feszültségre szuperponálva jelenik meg a pillanatnyi ellenállásosztással arányos összetett nagyfrekvenciás jel. A 10, 12 csomópontok szimmetrikus modulált jelösszetevőit a 9 transzformátor földszimmetrikusan aszimmetrizálja, a szorzómodulátor kimeneti mennyiségét képező elnyomott vivőjű összetett modulált jel, az UKj kimenő jel a 9 transzformátor 16 kimenetén jelenik meg. Az előnyösen vonaltranszformátorral realizált, passzív, szélessávú 9 transzformátor a kettőshíd frekvenciaátfogásának korlátozása nélkül vektoriálisan összegzi a 10,12 csomópontok modulált jelkomponenseit. Az alkalmasan kialakított 9 transzformátor váltóáramú kicsatolással biztosítja a megfelelő összegzéshez szükséges közös módusú jelelnyomást, továbbá a moduláló jelfrekvencia leválasztását, kiszűrését.At the nodes 10, 12 of the dual-bridge controlled current generators 6, 8, a complex high-frequency signal proportional to the instantaneous resistor distribution is superimposed on a voltage proportional to the modulating current. The symmetric modulated signal components of the nodes 10, 12 are earth-symmetrically transformed by transformer 9, the composite signal with suppressed carrier constituting the output quantity of the multiplier modulator, the output signal U K j appears at the output 16 of the transformer 9. The passive broadband transformer 9, preferably realized by a line transformer, vectorizes the modulated signal components of the nodes 10,12 without limiting the frequency bridge coverage of the double bridge. The suitably designed transformer 9 provides, by means of AC coupling, the common mode signal suppression required for proper summation, as well as the isolation and filtering of the modulating signal frequency.
A szorzómodulátor linearitását az UM moduláló jel, mint egyik bemeneti mennyiség és az összetett modulált jel, az υω kimenő jel, mint kimeneti mennyiség közötti függvénykapcsolat határozza meg. Lineáris a moduláció, ha az összetett modulált jel burkológörbéje, az UKI kimenőjel pillanatnyi amplitúdója matematikailag követi az UM moduláló jel alakját. A kettőshíddal megvalósított, kétszeresen kiegyenlített amplitúdómodulátor UM moduláló jele, egyik bemeneti mennyisége és a modulált UKI kimenő jelének, kimeneti mennyiségének burkológörbéje közötti kapcsolat jellemző a szorzómodulátor átvitelére, nemlinearitási mértékére, linearitási hibájára. A 3. ábra a., b„ c., d. függvényei a találmány szerinti kapcsolási elrendezés megépített, a 2/a., 2/b., 2/c., 2/d. ábrák szerinti hídág-kétpólusokkal realizált kiviteli alakjának átvitelét szemléltetik a moduláció és a modulált jel burkolója közötti függvénykapcsolatban. A 3. ábra vízszintes tengelye az UM moduláló jel amplitúdója, a modulátor egyik bemeneti mennyisége, a függőleges tengely a modulátor kimeneti mennyiségének az UK1 kimenő jelének a másik bemenő mennyiséghez, az UBE nagyfrekvenciás modulálandó vivőjelhez viszonyított aránya. Az átviteli függvényekhez azonos kapcsolási struktúra és működési feltételek tartoznak, a különböző hídág-kétpólusokkal felépített kapcsolás PIN diódáinak munkaponti árama, valamint a generátor- és terhelőimpedancia valamenynyi függvénynél azonos. Az ismert alapkiépítésben az 1, 2, 3, 4 hídágak egy vezérelt elemet, egyetlen PIN diódát (2/a. ábra szerinti kétpólus, 3. ábra a függvénye) tartalmaznak. A 2/b., 2/c., 2/d. ábrák szerinti kétpólusokat tartalmazó 1, 2, 3,4 hídágakkal felépülő kettőshídú modulátor átvitelét a 3. ábra b., c„ d. függvényei mutatják. A függvények összehasonlításával a kivezérlési szinttől, az UM moduláló jel amplitúdójától függő linearitási hiba és egy adott kivezérlési szint melletti linearitás javulás a linearizáló intézkedések, a járulékos elemek beiktatása következtében jól követhető a 2/a. ábra szerinti egy elemes, egy PIN diódás kétpólusokkal felépülő modulátor átviteléhez viszonyítva. A 2/b., 2/c., 2/d. ábrák szerinti hídág-kétpólusokból álló modulátorok átviteli függvényeinek összevetésével a linearizáló hatás fokozásának lépései, a linearizáltsági szintek értékelhetők. Az alapkiépítés szerinti 3. ábra a függvénye és a legnagyobb mértékű linearizáltsági szintet jelentőThe linearity of the multiplication modulator is determined by the function relation between the U M modulating signal as one input quantity and the composite modulated signal υ ω output signal as output quantity. Linear modulation, when the composite modulated signal, the envelope of the instantaneous amplitude of the output signal U OFF mathematically follows the shape of the modulating signal U M. Implemented in the double bridge, doubly balanced amplitude modulator modulating signal U M, one of the volume and the modulated output signal U OFF, the output volume of the connection between the envelope of the input variable transmission multiplier modulator non-linearity level, the linearity error. Figure 3 is a., B. C., D. 2 / a, 2 / b, 2 / c, 2 / d. 1 to 6 illustrate the transmission of an embodiment of the bridge binary poles of Figures 1 to 4 in the function relation between the modulation and the envelope of the modulated signal. Figure 3 is a horizontal axis U, the amplitude of the modulating signal M, one of the input amount of the modulator, the ratio of the vertical axis of the modulator output quantity U K1 output signal of the second input quantity, the U-ON high-frequency modulated vivőjelhez ratio. The transmission functions have the same switching structure and operating conditions, the operating current of the pin diodes of the switching bridge with different bridge poles, and the generator and load impedance are the same for all functions. In the known basic configuration, the bridge branches 1, 2, 3, 4 contain a controlled element, a single PIN diode (bipolar according to Fig. 2 a, function of Fig. 3). A 2 / b., 2 / c., 2 / d. 3, b, c and d of FIG. functions. By comparing the functions the linearity error depending on the output level, the amplitude of the U M modulating signal and the linearity improvement at a given output level due to the introduction of the linearization measures, the auxiliary elements can be well followed. 1A to FIG. 1A, relative to the transmission of a single-element modulator consisting of a PIN diode bipolar. A 2 / b., 2 / c., 2 / d. The steps of increasing the linearization effect, the linearization levels, can be evaluated by comparing the transfer functions of the bridge-bipolar modulators of FIGS. Figure 3 shows the function and represents the highest level of linearization
3. ábra d. átviteli függvénye adott kivezérlési tartományhoz tartozó nemlinearitása szemléletesen tükrözi a 2/d. ábra szerinti kétpólusokkal felépített modulátor azonos linearitási hibához tartozó kivezérlési tartományának jelentős növekedését, megközelítve a maximális kivezérelhetőséget.Figure 3 d. The non-linearity of its transmission function for a given output control range is illustrated in Fig. 2 / d. Figure 1A shows a significant increase in the output control range of the modulator of the bipolar modulator of FIG. 1A, approaching the maximum output capability.
HU 210 743 BHU 210 743 B
A találmány szerinti kapcsolási elrendezés jellemző, az ismert megoldásoktól megkülönböztető ismérvei, előnyös tulajdonságai az alábbiakban foglalhatók össze.The characteristic features of the circuit arrangement according to the invention, which distinguish it from the known solutions, and its advantageous properties can be summarized as follows.
A szorzómodulátor hídágaiban két PIN dióda alkalmazásával a sávkiterjesztés és a linearizáló hatás egyidejűleg érvényesül, adott munkaponti ellenállás nagyobb árammal realizálható, mely a dinamikatartomány növekedését eredményezi, csökkenti a környezeti hőmérsékletváltozás befolyását. A hídágban járulékosan és galvanikus összekapcsolással elhelyezett lineáris elem, vagy elemek a hídágkétpólusok eredő vezérelt ellenállását úgy módosítják, hogy a hídág karakterisztikájának nemlinearitása a matematikailag lineáris átvitelhez szükséges nemlineáris összefüggéshez közelíthető. A linearizálás frekvenciafüggetlen eszközzel, ellenállással érhető el, mely szélessávú linearizálást biztosít, nincs hatása az intermodulációs viszonyokra. A párhuzamos, vagy párhuzamos és soros ellenállások értékei úgy választhatók, hogy a kapcsolási elrendezés optimálisan lineáris beállításban működjön. Az ohmikus érték csak a munkaponti egyenáramtól, a PIN dióda típusától függ. A munkaponti egyenáram értéke nem kritikus, adott tartományon belül nem befolyásolja észrevehetően a linearizáltság mértékét.By using two PIN diodes in the multiplier modulator bridges, the band extension and the linearization effect are applied simultaneously; The resulting linear resistance of the linear element or elements in the bridge branch additionally and galvanically coupled is modified to approximate the nonlinearity of the bridge characteristic to the non-linear relationship required for mathematically linear transmission. Linearization is achieved with a frequency-independent device, with resistance that provides broadband linearization, with no effect on intermodulation conditions. The values of the parallel or parallel and series resistors can be selected so that the switching arrangement operates optimally in a linear setting. The ohmic value depends only on the operating point DC current, the type of PIN diode. The DC value of the operating point is not critical and does not appreciably influence the degree of linearization within a given range.
A szimmetrikusan, galvanikus módon csatolt moduláló jelek egyszerű, szélessávú hídkiegyenlítést tesznek lehetővé. A diszkrét elemekből felépülő egyes hídágak munkaponti ellenállásainak alkatrészszórásából adódó differenciái egyenáramúig kiegyenlíthetők. A hídkiegyenlítés úgy történik, hogy a 6, 8 vezérelt áramgenerátorok szimmetriatengelyét az optimális kiegyenlítéshez szükséges szintre állítjuk. A linearizált kapcsolási elrendezés előnye, hogy tetszőleges jelalakú modulálójel alkalmazható, a moduláló jel bonyolult hullámformálása, munkapontfüggő előtorzítása nem szükséges. A párhuzamosan kapcsolt linearizáló ellenállás járulékos kedvező hatása, hogy csökkenti a reaktáns komponensek szórásából származó frekvenciafüggő aszimmetriát is.Symmetrically galvanically coupled modulating signals provide simple broadband bridge compensation. Differences due to component scattering of the working point resistances of some bridge branches made up of discrete elements can be compensated up to DC. The bridge compensation is done by adjusting the axis of symmetry of the controlled current generators 6, 8 to the level required for optimal compensation. The advantage of the linearized circuit arrangement is that any signal modulation signal can be used, no complicated waveforming of the modulating signal or work point dependent distortion is necessary. An additional beneficial effect of parallel-coupled linearizing resistor is that it also reduces the frequency-dependent asymmetry resulting from the scattering of reactant components.
Az alkalmasan kialakított, vonaltranszformátoros technikával megvalósított nagyfrekvenciás jelbecsatolás, ill. jelkicsatolás nem korlátozza a kettőshíd működési sávszélességét, a szélessávú transzformátorokkal a modulátor a nagyfrekvenciás átvitel impedanciaviszonyaihoz jól illeszthető.The high-frequency signal coupling and / or the high-frequency signal transformer implemented by the line transformer technique. signal unlinking does not limit the operating bandwidth of the dual bridge, with the broadband transformers the modulator can be well adapted to the impedance conditions of the high frequency transmission.
Az azonos belső ellenállású áramgenerátorokkal realizált munkaponti, ill. moduláló áram, a hídágak és a teljes kapcsolási struktúra ismertetett szimmetrikus és nagyfrekvenciás kialakítása eredményeképpen a reaktáns komponensek, frekvenciafüggő aszimmetriák hatása a működési sávban elhanyagolható.The operating point and the current generated by the same internal resistance current generators As a result of the described symmetrical and high-frequency design of the modulating current, the bridge branches and the entire switching structure, the effect of the reactant components and frequency-dependent asymmetries in the operating band is negligible.
A találmánnyal linearizált, 1000 MHz-et meghaladó működési sávszélességű kétszeresen kiegyenlített passzív szorzómodulátor valósítható meg.The invention provides a double-balanced passive multiplier with a working bandwidth greater than 1000 MHz, which is linearized by the invention.
Az egyszerű aktív áramgenerátorokkal kiegészített, kevés számú, csak passzív alkatrészekből felépített kettőshídú szorzómodulátor a bevezetőben említett alkalmazásokban kis méretű hibrid kivitelben is realizálható áramköri egységként használható.A small number of dual-bridge multiplication modulators, complete with simple active current generators, using only passive components, can also be used as small-scale hybrid units in the applications mentioned in the introduction.
SZABADALMI IGÉNYPONTOKPATENT CLAIMS
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU561689A HU210743B (en) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | Wide-band double balanced linearized multiplying modulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU561689A HU210743B (en) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | Wide-band double balanced linearized multiplying modulator |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU895616D0 HU895616D0 (en) | 1990-01-28 |
| HUT59263A HUT59263A (en) | 1992-04-28 |
| HU210743B true HU210743B (en) | 1995-07-28 |
Family
ID=10970471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU561689A HU210743B (en) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | Wide-band double balanced linearized multiplying modulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| HU (1) | HU210743B (en) |
-
1989
- 1989-10-31 HU HU561689A patent/HU210743B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HU895616D0 (en) | 1990-01-28 |
| HUT59263A (en) | 1992-04-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5523716A (en) | Microwave predistortion linearizer | |
| US5172068A (en) | Third-order predistortion linearization circuit | |
| US5450044A (en) | Quadrature amplitude modulator including a digital amplitude modulator as a component thereof | |
| WO1993010603A1 (en) | Shunt-expansive predistortion linearizers for optical analog transmitters | |
| EP0366265B1 (en) | Phase detector for amplitude modulated radio frequency signals containing a low frequency waveform | |
| US7902937B2 (en) | Positive coefficient weighted quadrature modulation method and apparatus | |
| US4319196A (en) | Temperature compensated wide dynamic range linear envelope detector | |
| CA1312125C (en) | Wide band balanced output frequency modulator using a video signal as a modulation signal | |
| US5963858A (en) | Method and apparatus for mixing signals | |
| ES368051A1 (en) | Symmetrical polyphase networks utilizing constant reactances | |
| HU210743B (en) | Wide-band double balanced linearized multiplying modulator | |
| US4134076A (en) | Pulse width modulated signal amplifier | |
| US20230223971A1 (en) | Radio-frequency modulator apparatus | |
| JPH06216649A (en) | Balanced modulator | |
| JPS63158903A (en) | Modulator | |
| JPH0326012A (en) | Phase shifter | |
| US10284289B1 (en) | Signal modulator | |
| EP0522525A1 (en) | Process for compensation of AM/PM distortion of a transmitter by modulation of the local oscillator phase, and associated compensation circuit | |
| US6225861B1 (en) | Variable capacitance circuit | |
| JP2850937B2 (en) | Phase modulator for microwave band | |
| CA2323982A1 (en) | Rf amplifier having a dual slope phase modulator | |
| US6573802B2 (en) | Single-ended to differential and differential to single-ended conversion using a common mode shunt | |
| US3436684A (en) | Bridge type demodulator having diodes adjustably operated | |
| US7224940B2 (en) | Frequency modulating device of an integrated circuit and a method of measuring modulated frequency | |
| FI102227B (en) | Circuit device for providing signals with different phases |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |