DE1191869B - Elektrische Modulationsschaltung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H03c

Deutsche Kl.: 21 a4-14/01

Nummer: 1191 869

Aktenzeichen: G 36150IX d/21 a4

Anmeldetag: 16. Oktober 1962

Auslegetag: 29. April 1965

Anmelder:

General Precision, Inc.,

Hillcrest, Binghamton, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. K.-R. Eikenberg und DipL-Chem.W. Rücker, Patentanwälte, Hannover, Am Klagesmarkt 10-11

Als Erfinder benannt:

Clarence S. Jones, Los Altos, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. Oktober 1961 (145 881)

Elektrische Modulationsschaltung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Modulationsschaltung mit einer vierarmigen Impedanzbrücke, bei welcher ein Brückenarm einen Transistor enthält, dem Audio-Eingangssignale zugeleitet werden.

Unter Modulation wird ganz allgemein eine Änderung einer oder mehrerer Charakteristiken eines Trägersignals in Abhängigkeit von einem anderen Signal verstanden. Bei der Amplitudenmodulation wird die augenblickliche Amplitude der Trägerwelle entsprechend dem modulierenden Signal geändert. Dabei wird das modulierende Signal entweder eine einzige Frequenz sein, es kann aber auch aus einem Gemisch von vielen Frequenzen mit verschiedenen Amplituden und Phasen bestehen, wie dies z. B. bei den Audiowellen der Sprache der Fall ist. Obwohl die Modulation eines Trägers mit Hilfe nichtlinearer Elemente erfolgt, ist es doch wünschenswert, daß die Hüllkurve des modulierten Trägers zum Zweck von Verzerrungen mit dem Modulationssignal identisch ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine ■*

verbesserte Modulationsschaltung anzugeben, die tors sind bei dieser Schaltung ebenfalls nicht vorgeeine gute Linearität besitzt, so daß die modulierte _sehen. Das gleiche gilt für eine bereits vorgeschlagene Spannung weder Oberwellen der Trägerfrequenz noch Brückenschaltung zur Ampulitudenmodulation mit Kombinationsfrequenzen enthält. Insbesondere soll 25 Transistoren, deren Aufgabe im Gegensatz zu der Erdie Charakteristik der Schaltung gemäß der Erfin- fid di bh i älih Alit

dung im wesentlichen unabhängig von den von der Schaltung benutzten Bauteilen sein.

Es ist bereits eine Anordnung zum Modulieren von g g g ,

Wechselströmen für Meßzwecke bekannt, die auf der 30 daß ein über eine Diagonale geschalteter Impedanz-Änderung der inneren Kapazitäten von Röhren mit zweig eine in einer Richtung leitende Vorrichtung der Gitterspannung beruht. Bei dieser Anordnung enthält, der ein Trägersignal zugeführt wird und von wird eine Wechselstrom-Brückenschaltung verwendet, der das modulierte Ausgangssignal abgenommen und in der die Gitter-Anoden-Kapazitäten von Röhren an einen Ausgangskreis gelegt wird, welcher mit eingeschaltet sind. Dadurch soll eine für Meßzwecke 35 einem Demodulator gekoppelt ist, von dem aus ein notwendige Konstanz erzielt werden. Die Erzielung Gegenkopplungsweg für die Audiosignale zum Traneiner besonders hohen Linearität ist bei dieser Schal- sistor gebildet ist.
tung nicht beabsichtigt. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung

Es ist weiter eine Modulationsvorrichtung mit einer sollen nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung Brückenschaltung bekannt, bei der Transistoren in 40 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert einen Zweig der Brücke eingeschaltet sind. Für jeden werden.

Transistor ist ein Vorspannungsnetzwerk vorgesehen, Die Zeichnung ist ein Schaltbild einer nach der Er-

das mit Einrichtungen zum geringen Ausdehnen der findung aufgebauten Modulationsschaltung.
Zeit, während der der entsprechende Transistor eine In der Modulationsschaltung sind drei Widerstände

vorwärts gerichtete Vorspannung erhält, über die Zeit 45 11, 12 und 13 sowie ein Transistor 14 in einer vierder Halbperiode der modulierenden Wechselspan- armigen Brückenschaltung zusammengeschaltet. Dem nung hinaus versehen ist. Durch diese Maßnahme soll Transistor werden die Adio-Eingangssignale zugedie Ausgangsimpedanz des Modulators über die ge- leitet. Über der einen Diagonale der Brücke liegt samte Periode der modulierenden Wechselspannung eine Speisespannung, indem der eine Eckpunkt 15 hinweg konstant auf einem geringen Wert gehalten 50 geerdet und der gegenüberliegende Eckpunkt 16 an werden. Maßnahmen zur Erhöhung der Linearität der eine negative Spannungsquelle — E angeschlossen ist. Schaltung und damit zur Verringerung des Klirrfak- Die beiden anderen Eckpunkte 17 und 18, die die

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, g g

findung darin besteht, eine zusätzlich zur Amplitudenmodulation auftretende unerwünschte Frequenzmodulation zu vermeiden.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch,

Id

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Endpunkte der zweiten Diagonale der Brücke bilden, auf die Frequenz des Trägersignals abgestimmt sein, sind über eine Leitung miteinander verbunden, welche so daß der Transistor 25 einen selektiven Verstärker einen Widerstand 19, eine Diode 20 und die Primär- bildet, der das modulierte Trägersignal durchläßt und wicklung eines Transformators 21 enthält. der Oberschwingungen dieses Signals dämpft. Der Das Trägersignal wird von einem Oszillator 22 er- 5 Transistor 26 bildet einen Emitterverstärker, welcher zeugt und über einen Kondensator 23 zur Diode 20 einen Ausgang von geringer Impedanz liefert. Die geleitet. Über der Diode 20 wird ein moduliertes Trä- Basis des Transistors 26 ist direkt mit der Kollektorgersignal entwickelt, das mittels des Transformators elektrode des Transistors 25 verbunden. Die Emitter-21 abgenommen und nach Verstärkung durch Tran- elektrode des Transistors 26 liegt über zwei in Serie sistoren 25 und 26 zu einem Ausgangstransformator io geschaltete Widerstände 44 und 45 an Erde. Vom

27 geleitet wird. Um die Wellenform des modulierten Emitterkreis des Transistors 26 ist über einen Wider-Ausgangssignals zu linearisieren, sind zwei Dioden stand 46 und über die Sekundärwicklung des Trans-

28 und 29 vorgesehen, die das Ausgangssignal demo- formators 21 eine Gegenkopplungsschleife zur Basisdulieren und die über einen negativen Rückkopp- elektrode des Transistors 25 gebildet.

lungsweg, der einen Widerstand 30 enthält, mit dem 15 Das modulierte Ausgangssignal wird von der Emit-

Transistor 14 verbunden sind. Über einen Widerstand terelektrode des Transistors 26 abgenommen und

31 wird eine weitere Rückkopplung direkt aus dem über einen Kondensator 47 an die Primärwicklung

Brückenkreis bewirkt. des Ausgangstransformators 27 gelegt. Sekundärseitig

Die modulierenden Audiosignale werden an die ist der Ausgangstransformator 27 mit zwei Sekundär-Eingangsklemmen 33 der Schaltung angelegt und 20 wicklungen versehen. Die erste Sekundärwicklung 48 über einen Widerstand 34 an die Basiselektrode des dient zur Abnahme der modulierten Ausgangssignale Transistors 14 geleitet. Der Transistor 14 liegt in dem für irgendeinen nachgeschalteten Verbraucher. Die zwischen den Eckpunkten 15 und 17 gebildeten zweite Sekundärwicklung 49 bildet einen Teil eines Brückenarm. Da sich die Impedanz des Transistors Demodulationskreises, in welchem aus dem modu-14 nach Maßgabe der an den Transistor angelegten 25 lierten Ausgangssignal die modulierende Audio-Eingangssignale ändert, ensteht durch die Eingangs- frequenz wiedergewonnen wird. Die Sekundärwicksignale eine entsprechende Änderung des Brücken- lung 49 ist mit einem geerdeten Mittelabgriff verabgleichs. Dadurch wird ein den Eingangssignalen sehen, während ihre Endabgriffe mit den Dioden 28 entsprechender Stromfluß durch den zwischen den und 29 verbunden sind. Ein Kondensator 50, der als Eckpunkten 17 und 18 der Brücke gebildeten Diago- 30 Filter zum Dämpfen der Trägerfrequenz wirkt, ist mit nalzweig, der den Widerstand 19, die Diode 20 und beiden Dioden 28 und 29 gekoppelt. Die Audiodie Primärwicklung des Transformators 21 enthält, frequenz läuft über den Widerstand 30 zur Basiselekhervorgerufen. Dabei stellt die Diode 20 für das Trä- trode des Transistors 14 zurück,
gersignal eine Impedanz dar, die sich mit dem modu- Das an die Klemmen 33 angelegte Signal wurde lierenden Signal ändert. 35 bislang als »Audiosignal« bezeichnet. Diese Bezeich-

Der Oszillator 22 zur Erzeugung des Trägersignals nung soll aber nicht bedeuten, daß die Modulations-

kann ein üblich aufgebauter Hochfrequenzoszillator schaltung begrenzt ist auf die Verwendung von Fre-

sein. Von dem Oszillator 22 aus läuft das Träger- quenzen, wie sie im üblichen Hörbereich vorkommen.

signal über den Kondensator 23, die Diode 20 und Tatsächlich ist die erfindungsgemäß aufgebaute Schal-

die Primärwicklung 21 zum Eckpunkt 18 der Brücke. 40 tung auch in der Lage, modulierende Eingangssignale

Vom Eckpunkt 18 aus läuft dieses Signal über einen zu verarbeiten, wenn sich deren Frequenz stark an

Kondensator 36 und über Erde zum Oszillator 22 die Frequenz des Oszillators 22 annähert und von

zurück. In diesem Leitungsweg wird der Trägerstrom dieser Frequenz schließlich nur noch um einen Fak-

im wesentlichen nur begrenzt durch den in Leitrich- tor 5 verschieden ist. In einer praktischen Ausfüh-

tung wirkenden Widerstand der Diode 20, der sich 45 rungsform wurde beispielsweise eine Trägerfrequenz

nach Maßgabe der an die Eingangsklemmen 33 ange- mit einem Signal moduliert, dessen Frequenz etwa

legten und den Transistor 14 vorspannenden Audio- ein Fünftel der Trägerfrequenz betrug.

Eingangssignale ändert. Mithin ändert sich die Am- In der zeichnerischen Darstellung sind die Trans-

plitude des durch die Diode 20 und die Primärwick- formatoren 21 und 27 sowie die Induktivität 41 mit

lung des Transformators 21 fließenden Trägersignals 50 Luftkernen gezeigt. Es können jedoch auch mit

nach Maßgabe des modulierenden Audiosignals, so Ferritkernen ausgerüstete Elemente verwendet wer-

daß die in der Sekundärwicklung des Transformators den, falls die Trägerfrequenz nicht zu groß ist.

21 induzierte Spannung ein moduliertes Träger- Am Punkt 51 des Eingangskreises des Transistors

signal ist. 14 werden mehrere aus verschiedenen Quellen stam-

Das vom Transformator 21 abgenommene modu- 55 mende Signale miteinander addiert. Die modulieren- lierte Trägersignal wird an die Basiselektrode des den Eingangssignale werden über den Widerstand 34 Transistors 25 angelegt und in diesem Transistor ver- zum Punkt 51 geführt, die Rückkopplungssignale stärkt. Im Emitterkreis des Transistors 25 ist über kommen über den Widerstand 30 beim Punkt 51 an, einen Kondensator 37 ein Rückweg für das Träger- und weitere Rückkopplungssignale werden über den signal gebildet. Weiterhin ist der Emitter des Tran- 60 Widerstand 31 an den Punkt 51 angelegt. In einer sistors 25 über einen Widerstand 38 geerdet. Die KoI- praktischen Ausführungsform der Erfindung hat es lektorelektrode des Transistors 25 ist über eine Be- sich als zweckmäßig erwiesen, den Widerstand 31 lastungsimpedanz, die einen Widerstand 39 und ein beträchtlich größer zu halten als den Widerstand 30, aus einem Kondensator 40 und einer Induktivität 41 so daß die wesentliche Rückkopplungsspannung vom aufgebautes Filter enthält, mit einer negativen Span- 65 Ausgangstransformator 27 stammte, während die nungsquelle — E verbunden. Zur Ableitung hoch- über den Widerstand 31 laufenden Signale einen ent- frequenter Signale ist ein geerdeter weiterer Konden- sprechend kleineren Anteil zum Zwecke der Stabilisator 42 vorgesehen. Der Filterkreis 40, 41 kann breit sierung des Brückenkreises ausmachten. An den

Punkt 51 kann im übrigen noch ein RC-N&tz angeschlossen sein, das vom Eckpunkt 17 der Brückenschaltung ausgeht und einen Kondensator 52 sowie einen Widerstand 53 enthält. Dieses i?C-Netz bildet einen starken Gegenkopplungsweg für die höheren Frequenzen im Transistor 14, es dämpft diese höheren Frequenzen und verhindert damit deren Verstärkung durch den Transistor 14.

In einer praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Modulationsschaltung wurden Trägerfrequenzen zwischen 50 kHz und 1 MHz mit einem Hilfsträger aufmodulierten Eingangssignalen moduliert, deren Bandbreiten bis zu 20% der Trägerfrequenz betrugen. Obgleich die Diode 20 und die Transistoren 14, 25 und 16 nichtlinear sein können und obgleich die Eigenschaften dieser Schaltungselemente sich mit ihrem Alter ändern können, haben sich in der praktischen Aiisführungsform der Schaltung die modulierten Ausgangssignale als außergewöhnlich gut linear erwiesen. Dies beruht auf dem durch die Gegenkopplungswege, vornehmlich dem Gesamtgegenkopplungsweg mit den Dioden 28 und 29 und dem Widerstand 30, erzielten Stabilisierungseffekt.

Claims (6)

Patentansprüche: 25

1. Elektrische Modulationsschaltung mit einer vierarmigen Impedanzbrücke, bei welcher ein Brückenarm einen Transistor enthält, dem Audio-Eingangssignale zugeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein über eine Diagonale geschalteter Impedanzzweig eine in einer Richtung leitende Vorrichtung enthält, der ein Trägersignal zugeführt wird und von der das modulierte Ausgangssignal abgenommen und an einen Ausgangskreis gelegt wird, welcher mit einem Demodulator gekoppelt ist, von dem aus ein Gegenkopplungsweg für die Audiosignale zum Transistor gebildet ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drei anderen Brückenarme Widerstände enthalten und daß die in einer Richtung leitende Vorrichtung in dem diagonalen Impedanzzweig der Brücke eine Diode ist, an die der Ausgang eines Trägerfrequenzoszillators angeschlossen ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangskreis einen Verstärker enthält, der von der Sekundärwicklung eines Transformators gespeist wird, dessen Primärwicklung in dem diagonalen Impedanzzweig der Brücke liegt, wobei eine zusätzliche Gegenkopplung von der Primärwicklung des Transformators abgenommen wird.

4. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der diagonale Impedanzzweig der Brücke einen Widerstand in Serie mit der Diode enthält, wobei der Ausgang des Trägerfrequenzoszillators an einen Punkt zwischen der Diode und diesem Widerstand angelegt ist.

5. Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der im Ausgangskreis enthaltene Verstärker mit der Primärwicklung eines Ausgangstransformators verbunden ist, welcher zwei Sekundärwicklungen besitzt, wobei die erste Sekundärwicklung zur Abgabe des modulierten Ausgangssignals dient, während die zweite Sekundärwicklung einen Teil des Demodulators im Gegenkopplungsweg bildet.

6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Demodulator zwei Dioden enthält, die mit den gegenüberliegenden Endabgriffen der zweiten Sekundärwicklung des Ausgangstransformators verbunden sind, wobei mit den beiden Dioden ein Kondensator gekoppelt ist, der die Signale der Trägerfrequenz und deren Oberschwingungen dämpft, aber die Audiofrequenz ungedämpft läßt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 842 370, 1122109; deutsche Auslegeschrift Nr. 1102 218.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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