DE1302970B - - Google Patents

Description

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Es ist bereits ein Gegentaktmodulator bekannt (Tucker, 1953, Modulators and frequency changers, Mac Donald & Co., Limited London, S. 89, Fig. 41), bei dem die Gitter zweier Trioden über eine symmetrische Sekundärwicklung eines Eingangs-Übertragers miteinander verbunden und die Anoden über eine symmetrische Primärwicklung eines Ausgangsübertragers zusammengeführt sind und bei dem das modulierende Signal an eine Primärwicklung des Eingangsübertragers gelegt und die Trägerspannung zwischen der Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Eingangsübertragers und dem Verbindungspunkt der Kathoden der Trioden eingespeist wird, wobei die Versorgungsspannung zwischen der Mittelanzapfung der Primärwicklung des Ausgangsüberträgers und den miteinander verbundenen Kathoden angelegt ist.

Ferner ist es aus der französischen Patentschrift 1 145 796 bereits bekannt, bei einem derartigen Gegentaktmodulator als Verstärkungselemente an Stelle der Trioden Transistoren zu verwenden, wobei die Basisanschlüsse der Transistoren über die Sekundärwicklung des Eingangsübertragers und die Kollektoren über die Primärwicklung des Ausgangsübertragers miteinander verbunden sind. Bei diesem Gegentaktmodulator sind die Emitter der Transistoren über Widerstände miteinander verbunden, die zur Stromgegenkopplung dienen.

Es ist weiterhin bereits ein verstärkender Gegentaktmodulator mit Stromgegenkopplung bekannt, bei dem die Emitter zweier Transistoren über einen Widerstand miteinander verbunden sind. Bei diesem Gegentaktmodulator sind die Basisanschlüsse der Transistoren über eine symmetrische Sekundärwicklung eines Eingangsübertragers zusammengeführt, deren Mittelanzapfung über einen Trägereingang an Erde liegt. Dabei sind die Kollektoren der Transistoren über eine symmetrische Primärwicklung eines Ausgangsübertragers zusammengeführt, deren Mittelanzapfung über eine Versorgungsspannungsquelle an die geerdete Symmetriemitte des zwischen den Emittern angeordneten Widerstandes geführt ist.

Bei Modulatoren mit Stromgegenkopplung kann es sich nachteilig auswirken, daß der Betrag der aufgenommenen Trägerleistung bei Ausfall der Versorgungsspannung sehr stark anwächst. Der Wert der aufgenommenen Trägerleistung kann dabei etwa um den Faktor der Stromverstärkung, z. B. um den Faktor 70, ansteigen. Dies kann sich besonders nachteilig auswirken, wenn mehrere Modulatoren jeweils aus ein und derselben Trägerquelle gespeist sind, die auf die Betriebsleistung ausgelegt ist, da in diesem Fall die Trägerquelle durch die zusätzliche Belastung den Sollwert der Trägerspannung kräftig unterschreitet und damit auch alle übrigen an diese Trägerspannungsquelle angeschlossenen Modulatoren zum Ausfall bringt.

Bei Trägerfrequenzsystemen, besonders in der unteren Frequenzebene, ist die Versorgung vieler Modulatoren aus einer Trägerquelle jedoch ein wesentlicher Bestandteil der Wirtschaftlichkeit. Da es häufig notwendig ist, diese vielen Modulatoren in kleineren Gruppen versorgungsspannungsseitig abzusichern, kann es in solchen Einrichtungen durchaus vorkommen, daß die Kollektorspannung an einzelnen Modulatoren im Betrieb ausfällt. Es wäre dabei in vielen Fällen untragbar, wenn ein Versorgungsspannungsausfall an einzelnen Modulatoren 970

Rückwirkungen auf alle mit der gleichen Trägerfrequenz versorgten Modulatoren haben würde.

Es gibt zwar Modulatoren, die keine Versorgungsspannung benötigen und bei denen somit das vorstehend näher dargelegte Problem nicht auftritt. Derartige Modulatoren haben jedoch einen großen Trägerleistungsbedarf und weisen im allgemeinen nicht die für viele Anwendungsfälle geforderte hohe Rückwirkungsfreiheit verstärkender, mit einer Versorgungsspannung gespeister Modulatoren auf. Diese Nachteile hat auch ein vorbekannter Gegentaktmodulator mit zwei Transistoren und mit Stromgegenkopplung, dem an Stelle einer Versorgungsspannung die Trägerspannung über eine Diode zugeführt wird.

Die Erfindung betrifft einen verstärkenden Gegentaktmodulator, der gemeinsam mit weiteren Modulatoren aus ein und derselben Trägerspannungsquelle gespeist wird, mit wenigstens zwei aus einer Versorgungsspannungsquelle gespeisten Transistoren und mit Stromgegenkopplung, bei dem die Transistoren durch die an einen Trägereingang gelegte Trägerspannung einer Trägerspannungsquelle jeweils während der einen Halbperiode der Trägerspannung gleichzeitig geöffnet und während der anderen Halbperiode gleichzeitig gesperrt werden, insbesondere zur Umsetzung von Nachrichtenbändern in Einrichtungen der Trägerfrequenztechnik.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen aus einer Versorgungsspannungsquelle gespeisten Modulator derart auszubilden, daß ein niedriger Wert der bei anliegender Versorgungsspannung aufgenommenen Trägerleistung bei Ausfall der Versorgungsspannung nicht wesentlich anwächst.

Gemäß der Erfindung wird der Modulator derart ausgebildet, daß in der Verbindung der Trägerspannungsquelle mit dem Trägereingang ein Kondensator eingefügt ist und daß der Trägereingang über zumindest bei gesperrten Basis-Emitter-Strecken der Transistoren leitende Schaltmittel überbrückt ist. Durch diese Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß sich bei dem Modulator mit Stromgegenkopplung der Wert der aufgenommenen Trägerleistung bei Ausfall der Versorgungsspannung nur unwesentlich ändert.

Der Kondensator und die Schaltmittel können auch für mehrere Modulatoren zugleich, z. B. für ein Modulatorpaar für Sende- und Empfangsrichtung, vorgesehen werden.

Es ist ferner zweckmäßig, die Schaltmittel derart zu bemessen, daß die bei Anliegen der Versorgungsspannung am Modulator von den Schaltmitteln aufgenommene Trägerleistung in der Größenordnung der von dem Modulator unter Ausschluß der Schaltmittel aufgenommenen Trägerleistung liegt. Bei einer derartigen Bemessung ergibt sich der Vorteil, daß der Modulator einschließlich der zusätzlich vorgesehenen Schaltmittel eine besonders geringe Trägerleistung aufnimmt. Die Schaltmittel können jedoch auch eine größere Trägerleistung aufnehmen.

Ein Gegentaktmodulator, bei dem die Trägerspannungsquelle und die Versorgungsspannungsquelle einpolig geerdet sind, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung derart ausgebildet, daß der in der Verbindung der Trägerspannungsquelle mit dem Trägereingang des Modulators vorgesehene Kondensator in der Verbindung der Trägerspannungsquelle mit dem Mittelabgriff der Eingangsschaltung einge-

fügt ist. Dabei ergibt sich der Vorteil, daß der Modulator bei beliebig einpolig geerdeter Versorgungsspannungsquelle ohne Zwischenschaltung eines Trägerübertragers aus einer unsymmetrischen Trägerspannungsquelle gespeist werden kann.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Schaltmittel zur Überbrückung des Trägereinganges durch einen mit einem Zweig zwischen dem Mittelabgriff der Eingangsschaltung und einem Pol der Versorgungsspannungsquelle und durch einen mit dem anderen Zweig zwischen dem' Mittelabgriff der Eingangsschaltung und dem anderen Pol der Versorgungsspannungsquelle liegenden Spannungsteiler gebildet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens einer der Zweige des Spannungsteilers derart einstellbar, daß der bei den Transistoren auftretende Stromflußwinkel den Wert π/2 annimmt, so daß die Transistoren jeweils gerade während einer Trägerhalbperiode Strom führen. Bei einer derartigen Einstellung des Spannungsteilers wirken sich Veränderungen der Versorgungsspannung um den Sollwert herum in besonders geringem Maße auf den Pegel des vom Modulator abgegebenen Seitenbandes aus. Darüber hinaus werden verschiedene unerwünschte Seitenbänder in vorteilhafter Weise weitgehendst unterdrückt.

Es ist ferner zweckmäßig, die Transistoren als Siliziumtransistoren auszubilden. Dabei wird der Spannungsteiler zur Erzielung eines besonders günstigen Schaltverhältnisses des Gegentaktmodulators etwa auf die Gleichspannung 0,6 V eingestellt. Ein Feinabgleich läßt sich auf besonders einfache Weise dadurch erzielen, daß die Unterdrückung eines Modulationsproduktes des doppelten Trägers, insbesondere des Modulationsproduktes mit der Frequenz 2 H — n, d. h. der durch die Differenz aus der doppelten Trägerfrequenz 2 H und der Frequenz η des modulierenden Signals gebildeten Frequenz, gemessen wird.

Die Erfindung wird an Hand des in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispieles sowie an Hand der in den F i g. 2 und 3 gezeigten Diagramme näher erläutert. In

F i g. 1 ist ein Stromlauf eines Gegentaktmodulators nach der Erfindung dargestellt;

F i g. 2 zeigt den Verlauf der Spannung am Trägereingang als Funktion der Zeit für eine bevorzugte Einstellung des Spannungsteilers, und zwar Kurve 1 bei anliegender Versorgungsspannung, Kurve 3 bei fehlender Versorgungsspannung sowie die Eingangskennlinien der im Modulator enthaltenen Transistoren, und zwar Kurve 2 bei anliegender Versorgungsspannung, Kurve 4 bei fehlender Versorgungsspannung;

F i g. 3 zeigt die von einem Modulator nach der Erfindung aufgenommene Trägerleistung als Funktion der Versorgungsspannung.

Bei dem in F i g. 1 gezeigten Gegentaktmodulator sind die Emitteranschlüsse der Transistoren 1 und 2 über die in Serie zueinander geschalteten Emitterwiderstände 3 und 4 miteinander verbunden. Die Emitter der Transistoren 1 und 2 sind ferner über den Widerstand 50 miteinander verbunden, der die durch die Emitterwiderstände 3 und 4 bewirkte Stromgegenkopplung für das Eingangssignal herabsetzt.

Die Transistoren 1 und 2 sind vom Typ npn. Es

können jedoch auch pnp-Transistoren verwendet werden. Die Basisanschlüsse der Transistoren 1 und 2 liegen an den äußeren Anschlüssen der symmetrischen Eingangsschaltung 7. Die Kollektoren der Transistoren 1 und 2 sind an die äußeren Anschlüsse, der symmetrischen Ausgangsschaltung 8 geführt. Die Versorgungsspannungsquelle 11 liegt zwischen dem Verbindungspunkt 9 der Emitterwiderstände 3 und 4 und der Symmetriemitte 15 der Ausgangsschaltung 8, in der die Kollektorströme der Transistoren 1 und 2 gegenphasig addiert das Ausgangssignal des Modulators ergeben.

Die Trägerspannungsquelle 12 ist einpolig geerdet und mit dem anderen Anschluß über den Kondensator 13 an die Symmetriemitte bzw. den Mittelabgriff 14 der Eingangsschaltung 7 geführt, die wiederum über den einstellbaren Widerstand 5 an die Symmetriemitte bzw. den Mittelabgriff 15 der Ausgangsschaltung 8 und über den einstellbaren Widerstand 6 an den Verbindungspunkt 9 der Emitterwiderstände 3 und 4 geführt ist. Der positive Pol der Versorgungsspannungsquelle 11 ist geerdet. Es kann jedoch auch der negative Pol der Versorgungsspannungsquelle 11 geerdet werden. Ferner kann der Widerstand 5 entfallen.

Der geerdete Anschluß der Trägerspannungsquelle 12 könnte statt an Erde auch an jeden wechselstrommäßig mit dem Verbindungspunkt 9 der Emitterwiderstände verbundenen Anschluß der Modulatorschaltung gelegt werden.

Der erdfreie Anschluß 16 der Trägerspannungsquelle 12 führt über den Kondensator 13 zum Mittelabgriff 14 der Eingangsschaltung 7, der eine Symmetriemitte des erdsymmetrischen Basisstromkreises bildet.

Die Widerstände 5 und 6 bilden einen an die Versorgungsspannungsquelle 11 angeschlossenen Spannungsteiler. Dadurch erhält der Mittelabgriff 14 ein Gleichspannungspotential, das durch die Bemessung der Widerstände 5 und 6 innerhalb des durch die Versorgungsspannung gegebenen Bereiches frei gewählt und durch Abgleich eines von beiden oder beider Widerstände fein eingestellt werden kann. Dieses Gleichspannungspotential unterstützt die Steuerung der Transistoren in den leitenden Zustand.

Die Eingangsschaltung 7 besteht vorzugsweise aus einem Eingangsübertrager mit einer symmetrischen Sekundärwicklung, deren äußere Anschlüsse an die Basisanschlüsse der Transistoren 1 und 2 geführt und deren Mittelanzapfung über den Kondensator 13 mit der Trägerspannungsquelle 12 verbunden ist. Wesentlich dabei ist, daß das modulierende Signal an den äußeren Anschlüssen der Eingangsschaltung?, bezogen auf den Mittelabgriff 14, mit entgegengesetzter Phase anliegt.

Die Ausgangsschaltung 8 besteht zweckmäßigerweise aus einem Ausgangsübertrager mit einer symmetrischen Primärwicklung, deren äußere Anschlüsse an die Kollektoren der Transistoren 1 und 2 geführt sind und deren Mittel anzapfung als Mittelabgriff 15 der Ausgangsschaltung 8 über die Versorgungsspannungsquelle 11 an den Verbindungspunkt 9 der Emitterwiderstände 3 und 4 geführt ist.

Bei dem Modulator nach Fig. 1 wird, wie in Fig. 2, Kurve 1, gezeigt, die Trägerspannung am Trägereingang einer Gleichspannung überlagert und zusammen mit der Gleichspannung den beiden Basis-

Claims (7)

anschlüssen der Transistoren 1 und 2 zugeführt. Die Kurve 1 in Fig. 2 zeigt den Verlauf der an den Trägereingang 19 des Mudulators angelegten Spannung bei Überlagerung der Trägerspannung mit einer Gleichspannung in der Größe von etwa 0,6 V. Diese Gleichspannung von 0,6 V ist gleich der am Knick der Eingangskennlinie nach Kurve 2, Fig. 2, wirksamen Spannung. Diese Eingangskennlinie zeigt die Abhängigkeit des vom Modulator aufgenommenen Trägerstromes / von der an den Trägereingang 19 gelegten Spannung U für einen Modulator mit Siliziumtransistoren. Während der Trägerstrom für Spannungen unterhalb der am Knick der Eingangskennlinie wirksamen Spannung nur sehr geringe Werte aufweist, wächst der Basisstrom für Spannungen oberhalb der am Knick wirksamen Spannung stark an. Die Gleichspannung wird nach Kurve 1 in Fig. 2 zunächst etwa ebenso groß gewählt, wie die am Knick der Eingangskennlinie vorhandene Spannung. Bei Verwendung von Siliziumtransistoren liegt der Knick der Eingangskennlinie etwa bei + 0,6 V. F i g. 2, Kurve 2, zeigt ferner die durch die Emitterwiderstände 3 und 4 linearisierte Eingangscharakteristik des Modulators zwischen dem Mittelabgriff 14 und dem Verbindungspunkt 9 bei Betrieb. Durch die Wahl der am Widerstand 6 anliegenden Vorspannung kann das Tastverhältnis fein gewählt bzw. eingestellt werden. Dadurch ist es möglich, unerwünschte Modulationsprodukte zu unterdrücken. Fällt bei anliegender Trägerspannung die Versorgungsspannung Ub aus, so stellt sich zwischen den Punkten 14 und 9 eine Eingangscharakteristik ähnlich der in Fig. 2, Kurve 4, gezeigten Eingangscharakteristik ein, da der am Trägereingang wirksame Eingangswiderstand in diesem Falle einen etwa um den Faktor der Stromverstärkung der Transistoren 1 und 2 niedrigeren Wert annimmt. Würde die Trägerspannung dabei nach wie vor derselben Gleichspannung wie in Fig. 2, Kurve 1, gezeigt, überlagert, dann würde nach Ausfall der Versorgungsspannung ein sehr viel größerer Basis-strom fließen als im normalen Betrieb. Die Folge wäre eine sehr viel größere Trägerleistungsaufnahme. Bei dem in F i g. 1 gezeigten Modulator lädt sich jedoch nach Ausfall der Versorgungsspannung der Kondensator 13 über den sehr viel niedriger gewordenen Trägereingangswiderstand des Modulators auf und schafft zwischen dem Mittelabgriff 14 und dem Anschluß 16 eine Potentialdifferenz, die sich aus dem Unterschied zwischen dem sehr großen Ladestrom über den Modulator und dem sehr kleinen Entladestrom über die für den Entladestrom einander parallelgeschalteten Widerstände 5 und 6 ergibt. Durch die sich am Kondensator 13 einstellende Gleichspannung wird, wie aus F i g. 2, Kurve 3, hervorgeht, die Trägerspannung in Richtung der Basissperrspannung der Transistoren so weit verschoben, daß entsprechend der schraffierten Fläche nur noch so wenig Trägerstrom in den Modulator fließt, als zur Nachladung des Kondensators 13 notwendig ist, um die Entladung über die Widerstände 5 und 6 auszugleichen. Den Verlauf der aufgenommenen Trägerleistung eines entsprechend der Erfindung aufgebauten Modulators bei bis zum Wert Null abnehmender Versorgungsspannung zeigt Fig. 3. Dabei geht die vom Modulator aufgenommene Trägerleistung bei absinkender Versorgungsspannung zurück und steigt bei der Versorgungsspannung Null auf einen Wert an, der noch unter dem bei voller Versorgungsspannung aufgenommenen Wert liegt. Patentansprüche:

1. Verstärkender Gegentaktmoter, der gemeinsam mit weiteren Modulatoren aus ein und derselben Trägerspannungsquelle gespeist wird, mit wenigstens zwei aus einer Versorgungsspannungsquelle gespeisten Transistoren und mit Stromgegenkopplung, bei dem die Transistoren durch die an einen Trägereingang gelegte Trägerspannung einer Trägerspannungsquelle jeweils während der einen Halbperiode der Trägerspannung gleichzeitig geöffnet und während der anderen Halbperiode gleichzeitig gesperrt werden, insbesondere zur Umsetzung von Nachrichtenbändern in Einrichtungen der Trägerfrequenztechnik, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung der Trägerspannungsquelle (12) mit dem Trägereingang ein Kondensator (13) eingefügt ist und daß der Trägereingang über zumindest bei gesperrten Basis-Emitter-Strecken der Transistoren (1, 2) leitende Schaltmittel (Widerstände 5, 6) überbrückt ist.

2. Modulator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Schaltmittel, daß die bei Anliegen der Versorgungsspannung am Modulator von den Schaltmitteln aufgenommene Trägerleistung in der Größenordnung der von dem Modulator unter Ausschluß der Schaltmittel aufgenommenen Trägerleistung liegt.

3. Modulator nach Ansprüchen 1 oder 2, bei dem die Trägerspannungsquelle und die Versorgungsspannungsquelle einpolig geerdet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Verbindung der Trägerspannungsquelle (12) mit dem Trägereingang des Modulators vorgesehene Kondensator (13) in der Verbindung der Trägerspannungsquelle (12) mit dem Mittelabgriff (14) der Eingangsschaltung (7) eingefügt ist.

4. Modulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel zur Überbrückung des Trägereinganges durch einen mit einem Zweig zwischen dem Mittelabgriff (14) der Eingangsschaltung (7) und einem Pol (17) der Versorgungsspannungsquelle (11) und durch einen mit dem anderen Zweig zwischen dem Mittelabgriff (14) der Eingangsschaltung (7) und dem anderen Pol (18) der Versorgungsspannungsquelle (11) liegenden Spannungsteiler gebildet sind.

5. Modulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Zweige des Spannungsteilers (5, 6) derart einstellbar ist, daß der bei den Transistoren (1, 2) auftretende Stromflußwinkel den Wert π/2 annimmt.

6. Modulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren (1, 2) durch Siliziumtransistoren gebildet sind.

7. Modulator nach Anspruch 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel zur Überbrückung des Trägereinganges durch einen

zwischen dem Mittelabgriff (14) der Eingangsschaltung (7) und dem an die Emitter der Transistoren (1, 2) geführten Pol (17) der Versorgungsspannungsquelle (11) liegenden Widerstand (6) gebildet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen