DE2012922C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Phaserunodulaior für hohe Frequenzen zur EinspeKtin?' zusätzlicher Modulationssignale in einen hierfür freigehaltenen Modulationsfrequenzbereich im Radiofrequenzband eines Richtfunksystems, dem von einem Oszillator die zu modulierenden Hochfrequenzschwingungen zugeleitet sind, die ihrerseits gegebenenfalls nach Frequenzvervielfachung und Überlagerung mit einer bereits modulierten Schwingung (ZF-Band) zur Aussendung gelangen, unter Verwendung einer eingangs- und ausgangsseitigangepaßtenBriicken-T-Schaltungals Grundschaltung des Modulators, mit einer Übertragerwicklung im Läpgszweig und einem an deren Mittelanzapfung angeschlossenen, einen ohmschen Widerstand enthaltenden Querzweig.

Solche eingangs- und ausgangsseitig angepaßten Brücken-T-Schaltungen sind in Modulatorschaltungen vielfach bekannt. Beispielsweise ist in der deutschen Patentschrift 862 919 eine Modulatoranordnung beschrieben mit riichtlinearen Widerständen in Brückenschaltung oder äquivalenter Differentialbrückenschaltung bzw. überbrückter T-Schultung, in deren Ausgang die eingangsseilig zugeführten Frequenzen überbrückt sind. E>ie einzelnen Zweige sind hierbei zum Teil mit ohmschen Widerständen, zum Teil mit nichtlinearen Widerständen versehen, derart, daß sowohl die Zeichenfrequenz- und die Trägerfrequenzeingänge gegeneinander als auch diese Eingänge gegenüber dem Seitenbandausgang entkoppelt sind.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1 266 833 ist eine Vorrichtung zur Phasenmodulation eines Trägersignals bekannt, die sus einem von einer T-Schaltung oder einer äquivalenten π-Schaltung _oebildeten passiven Netzwerk besteht, mit einer variablen Kapazität in Form eines spannungsabhängigen Kondensators, dem eine Modulationsspannung zugeführt wird. Dabei ist in den Längszweigen der Brücke je eine Induktivität und im Querzweig der spannungsabhängige Kondensator angeordnet.

Eine derartige Brückerii-T-Schaltung mit einer Übertragerwicklung im Längscweig und einer dazu parallelliegenden variablen Kapazität ist auch durch die französische Patentschrift 1 388 359 bekannt.

Alle diese Modulatorschaltungen betreffen jedoch nicht die spezielle Problematik der vorliegenden Anmeldung. Bei FM-Richtiunksystemen mit ZF-Durchschaltung werden nämlich häufig zusätzlich zu dem Multiplcxsignal, welches von Endstelle zu Endstelle ohne Demodulation übertragen wird, ein oder mehrere Dienstkanäle und/oder mehrere TF-Kanäle übertragen. Diese Zusatzkanäle sollen auf jeder Relaisstation eingespeist und demoduliert werden können, wobei die

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Pinspeisung beispielsweise durch Frequenz- oder F i g. 5 in einer graphischen Darstellung den Steilfhasenmodulation des Sendeoszillators erfolgt. heüsverlauf eines Pha^enmodulators aus zwei Grund-Überlegungen im Rahmen der Erfindung haben ge- schaltungen und

leigt, daß es bei einer Erzeugung der RF-Schwingung F i g. 6 das Schaltbild eines Phasenmodulators aus

des Sendeoszillators durch Frequenzvervielfachung 5 zwei Grundschaltungen mit zwischengeschalteten

der Schwingung eines Quarzoszillators zweckmäßig ist, Trennverstärkern.

hinter dem Quarzoszillator eine Phasenmodulation In F i g. 1 ist die Grundschaltung des Phasemnodu-

vorzunehmen, da eine Frequenzmodulation des Quarz- lators dargestellt. Es ist eine Brücken-T-Schaltung, die

eszillators nicht mit ausreichender Linearität möglich aus einem reellen Innenwiderstand R gespeist wird und

fet. ίο auf einem reellen Lasiwiderstand R arbeitet. Der

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Längszweig der Brücken-T-Schaltung wird von einem

hierfür geeigneten Phasenmodulator zu schaffen, mit Sparübertrager mit einer abstimmbaren Hauptindukti-

dem man bei möglichst linearer Abhängigkeit des vität gebildet, parallel zu dessen durchgehender Wick-

f'hasenwinkels von der Modulationsspannung einen lung zwei Sperrschichtvaraktoren V_x und K₁ mit gegen-

möglichst großen Phasenhub erreicht. Die Dämpfung 15 sinniger Polung in Serie liegen, deren Verbindungs-

des Phasenmodulators soll hierbei unabhängig von punkt über eine Drossel Dr die Modulationsspannung

der Modulationsspannung sein, d.h., es soll keine und eine Varaktorspannung zugeführt werden. Der

Amplitudenmodulation erzeugt werden. Kondensator C₁ dient als Siebkondensator für die

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der HF-Spannun«. Von der Minelanzapfung des Über-

Weise gelöst, daß parallel zu der (Jherlrage-v.icklung 20 tracers liegt der einen ohms^hen Widerstand R₃ von

des Längszweigs, die von der durchgehenden Wicklung . ' „ °j; , , . _. . „ _1en c,._h.,i

lines Sparübertragers gebildet ist. die Serienschaltung ^{der Grüße} 2 ™^th;lhende Querzvve.g gegen den Schal-

iweier spannungsabhängiger Kapazitäten liegt, von tungsnullpiinki. Zwei symmetrisch zur Mittelanzap-

denen wenigstens eine durch einen Sperrschichivarak- ii'ng liegende Anzapfungen bilden den Ein- und Aus-

lor realisiert ist, an deren Verbindungspunkt die Mo- 25 gang des Modulators' Die Yaraktorkapazität wird

dulationsspannung und eine Varaktorsvorpannung dann um den Faktor u- übersetzt. Es gilt hierfür geführt sind, und daß zwei symmetrisch zur Mittelan-

lapfung liegende Anzapfungen den Ein-und Ausgang CC I des Modulators bilden. Dabei ist es besonders vorteil- —L .. ² ■ ,r² - C, (D haft, wenn die Grundschaltung so abgestimmt wird, 30 daß die Steilheitskurve des Modulators auf iln Maximum eingestellt ist. wobei C₁ und C die Kapazitäten der Sperrschicht-

Das Verhältnis des Wirkwiderstandes im Querzweig varaktoren V₁ und C, sind. Das hat den Vorteil, daß

turn transformierten Blindwiderstand bei der Mitten" man mit kleinen Varaktorkapazitäten auskommt, so

Irequenz wird für eine !'-Ersatzschaltung (vgl. F i g. 2) 35 daß am Modulationscingang nur eine kleine Kapazität

vorteilhafterweise größer als \ [3. insbesondere zwi- wirksam ist und man trotzdem mit einem kleinen

ichen 0,5 und 0,75 gewählt, was für eine Kreuzschal- ohmschen Widerstand R. z. B. 75 Ω, arbeiten kann,

lung einem Verhältnis des Wirkwiderstandes im Parallel zum Widerstand R_:i des Querzweiges liegt der

Diagonalzweig zum Blindwiderstand des Längszweiges Kondensator C₃ der zur Kompensation der Streu-

von größer als J/3 bzw. zwischen 2 und 3 entspricht. 40 induktivität des Übertragers und Jes Widerstandes R

In diesem Bereich erreicht man einen Phasenhub mit dient. E>ie Kapazität des Kondensators C₃ wird dabei

einem Minimum an Steilheitsverzerrungen und qua- so eingestellt, daß die entstehende Amplitudenmodii-

dratischen Klirrprodukten. lation möglichst klein ist.

Einen noch größeren Phasenhub bei guter Linearität F i g. 2 und 3 zeigen das Ersatzschaltbild des Phasenerzielt man durch eine Kettenschaltung von wenig- 45 mcdulators in der Brückcn-TSchaltung und in der ttens zwei Grundschaltungen, die durch je einen zwi- Kreuzschaltiing. Beim Ersatzschaltbild in der Brückenlchengeschalteten Trennverstärker miteinander ver- T-SchalUing liegen im Längszvieig jeweils in Parallclbunden sind. Bei einer solchen Kettenschaltung ist es schaltung zur Hnuptinduktivitiit eine Induktivität der besonders vorteilhaft, die Maximader beiden Steiilieits- Größe 2/. und eine spannungsabhängige Kapazität kurven so gegeneinander zu versetzen, daß sich über 50 } C(U). Im Qurr/weig liegt der ohmsche Widerstand einen möglichst weiten Bereich der Moduiationswech- _{R d G} „ R _{ß jm Ersatzscha}Hbild in der lclspannung -ine flache Steilhcitskurve ergibt. Dies ' «jhi.l ,

wird durch die unterschiedliche Abstimmung der Kreu/sehaltung sand in den Längs/weigen jeweils ein

übertragerinduklivitälen und Sperrschichtvan'kioren Parallelrcsonanz.krcis mit den Elementen/. und C(C)

tier Teilmodulatoren erreicht, die derart gewühlt sind. 55 und in den Diagonalzweigen je ein ohirscher Wider-

tJaßdcr Arbeitspunkt beim einen Teilmodulator auf der stand R angeordnet. Die Kapazität C(U) ist eine

Vorderflanke der Steilheitskurve liegt urci beim aiide- Funktion der angelegten Spannung U₁ für die die

rcn Teilmodulator auf der Rückflankc. Hierbei kann Beziehung gilt auch ein Verhältnis der Wirk- und Blindwiderstände
von > 3 bzw. 0,75 von Vorteil sein. 60 ZiZ₀-! U₀ V- ,,.

Nachstellend wird die Erfindung an H ind von Aus- (CIU)--- ^o\—j", ".. \ · '-'

führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt \ ⁽ t> I

F i g. 1 die Grundschaltung eines Phasenmodulators, Hierbei ist n eine für den jeweiligen Varakiortyp

F i g. 2 und 3 je ein Ersatzschaltbild des Phasenrno- 65 spezifische Größe, beispielsweise 2. Un die Dioden-

dulators, spannung und C₀ die transformierte Kapazität bei der

F i g. 4 den Stcillicitsvcriauf eines Phasenmodula- Spannung U₀. tors aus einer Grundschaltung, lür den Phasenwinkel zwischen Ausgangsspannung

t/g und Qiicllspannimg Uq ergibt sich die in Gleichung 3) dargestellte Beziehung

wobei

= _π- 2arctgr.._nC_ofl

1 . (U]- Ui,

ω — - und r

\U₀ ■ Uu

Der Differentialquotient des Phasenwinkel nachn der Spannung - ^% ist die Phasensteilheit des Phasenmodulators. Für die normierte Steilheit -_t- ergibt sich die Beziehung

dv

b_o{\^{A 2} - 2v · [1 r 1/V1»'³²)

Hierbei ist b₀ — <t>₀C₀R das Verhältnis von Wirkwiderstand R zu Blindwiderstand l/w₀C₀ bei der Resonanzfrequenz w₀.

F i g. 4 zeigt den Steilheitsverlauf eines Phasenmodulators aus einer Grundschaltung, wobei die normierte

Steilheit S' = — über ν bei unterschiedlichem b₀ als dv

Parameter aufgetragen ist. Man erkennt, daß die Kurve bei größerem b₀ eine größere Steilheit aufweist, aber wesentlich schmalbandiger ist als bei kleinerem

F i g. 5 zeigt den prinzipiellen Steilheitsverlauf eines

Phasenmodulators mit zwei Grundschaltungen, wie er in F i g. 6 dargestellt ist. Mit einem solchen Phasenmodulator aus zwei oder auch mehr in Kette geschalteten Grundschaltungen ist ein wesentlich höherer Phasenschub erreichbar als mit einer Grundschaltung. Die Maxima der beiden Steilheitskurven werden dabei so gegeneinander versetzt, daß sich ein möglichst großer Phasenhub bei guter Linearität ergibt. Dies wird durch eine unterschiedliche Abstimmung der Überlragerinduktivitäten und Varaktorkapazitäten der beiden Grundschaltungen erreicht, wobei die Abstimmung der Varaktorkapazitäten durch die Wahl der Vorspannung erfolgen kann. Der Arbeitspunkt beim einen Teilmndulalor befindet sich dann auf der Vorderflankc tier Steillieilskiirve und beim anderen Teilmodiilator auf der Rückflanke. In der graphischen Darstellung der Steilheitskurven in F i g. 5, bei der die Sleilheit S als Funktion der Vorspannung U₁ bzw. C₂ aufgetragen ist, sind die Steilheitskurven der Teilmodulatoren 1 und 2 striehliert bzw. strichpunktiert eingezeichnet und die Steilheitskurve des Gesamtmodulators, bei der U₂ — U_x -- U₂, ■■■-- const, ist, in einem ίο ausgezogenen Linienzug. Die Steilheitskurve des Gesamtmodulutors weist einen größeren Bereich konstanter Steilheit auf.

F i g. 6 zeigt das Schaltbild eines Phasenmodulators aus zwei Grundschaltungen G₁ und G₂ gemäß Fig. 1, die über einen Trennverstärker 7VK₁ in Kette geschaltet sind. Ein weiterer Trennverstärker 7VK₂ ist am Ausgang der zweiten Grundschaltung angeschaltet. Die beiden Grundschaltungen G₁ und G₂ sind jeweils strichliert umrandet.

Die beiden Grundschaltungen G₁ und G₂ enthalten in ihrem Längszweig jeweils einen Übertrager C₁ bzw. C₂ mit einstellbarer Hauptinduktivität, parallel zu deren durchgehender Wicklung die beiden Sperr

schichtvaraktoren

K₂ bzw. V₃ und K₄ mit gegen-

»5 sinniger ?olung in Serie liegen. Von der Mittclanzapfung der Übertrager C₁ bzw. C₂ liegt der aus der Parallelschaltung von C₁, R, und R₂ bzw. C_1n. R₉ und R₀ bestehende Querzweig gegen den Schaltungsnullpunkt. Zwei symmetrisch zur Mittelanzapfung liegende Anzapfungen bilden den Ein- und Ausgang der Grundschaltungen. wobei am Eingang der ersten Grundschaltung G₁ der Oszillator angeschaltet ist. während sein Ausgang an den Transistorverstärker 7VK₁ angeschaltet ist, über den die beiden Grundschaltungen G₁ und G₂ des Phasenmodulators miteinander verbunden sind. Über die Drosseln DrI bzw. DrS, die jeweils an den Verbindungspunkt der Sperrschichtvaraktoren K₁ und K₂ bzw. V₃ und V_x angeschaltet sind, werden dem Phaseninodulator die Modulationsspannung und die Vorspannungen U₁ bzw. U₁ für die Sperrschichtvaraktoren zugeführt.

Bei Übertragungeines Dienstgespräches in Originallage und mehreren TF-Kanälen kann es von Vorteil sein, zwei Phasenmodulatoren in Serie zu schalten, wobei dann der Dienstgesprächskanal und die TF-Kanäle getrennt auf je einen Phasenmodulator gegeben werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Phasenmodulator für hohe Frequenzen zur Einspeisung zusätzlicher Modulationssignale in s einen hierfür freigehaltenen Modulationsfrequenzbereich im Radiofrequenzband eines Richtfunksystems, dem von einem Oszillator die zu modulierenden Hochfrequenzschwingungen zugeleitet sind, die ihrerseits gegebenenfalls nach Frequenzverviel- xo fachung und Oberlagerung mit einer bereits modulierten Schwingung (ZF-Band) zur Aussendung gelangen, unter Verwendung einer eingangs- und ausgangsseitig angepaßten Brficken-T-Schaltung als Grundschaltung des Modulators, mit einer Obertragerwicklung im Längszweig und einem an deren Mittelanzapfung angeschlossenen, einen ohmschen Widerstand enthaltenden Querzweig, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Übertragerwicklung des Längszweigs, die ao von der durchgehenden Wicklung eines Sparübertragers gebildet ist, die Serienschaltung zweier spannungsabhängiger Kapazitäten liegt, von denen wenigstens eine durch einen Sperrschichtvaraktor {V\, Vl) realisiert ist, an deren Verbindungspunkt die Modulationsspannung {U_mod) und eine Varaktorvorspannung geführt sind, und daß zwei symmetrisch zur Mittelanzapfung liegende Anzapfungen den Ein- u;.d Ausgang des Modulators bilden.

2. Phasenmodulator nach Anspruch 1, dauurch gekennzeichnet, daß paralk, zur durchgehenden Wicklung des Übertragers iie Serienschaltung zweier gegensinnig gepolter Spirrschichtvaraktoren (Kl, Vl) liegt.

3. Phasenmodulator nach Anspruch ! oder 2, gekennzeichnet durch eine solche Abstimmung der Grundschaltung, daß die Steilheitskurve des Modulators auf ihr Maximum eingestellt ist.

4. Phasenmodulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Wirkwiderstandes im Querzweig zum transformierten Blindwiderstand des Längszweiges bei der Mittenfrequenz größer als \ y'3 gewählt ist (T-Ersatzschaltung; vgl. F i g. 2).

5. Phasenmodulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Wirkwiderstandes im Querzweig zum transformierten Blindwiderstand des Längszweiges bei der Mittenfrequenz zwischen 0,5 und 0,75 gewählt ist.

6. Phasenmodulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Wirk widerstandes im Diagonalzweig zum Blindwiderstand des Längszweiges bei der Mittenfrequenz größer als ^3 gewählt ist (Kreuz-Ersatzschaltung; vgl. F i g. 3).

7. Phasenmodulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Wirkwiderstandes im Diagonalzweig zum Blindwiderstand des Längszweiges bei der Mittenfrequenz zwischen

2 und 3 gewählt ist.

8. Phasenmodulator nach einem der Ansprüche bis 7, gekennzeichnet durch eine Keltenschaltung von wenigstens zwei Grundschaltungcn (Cl, Gl), die über je einen zwischengeschaltctcn Trennverstärker (TrVX, TrVl) miteinander verbunden sind und die vom gleichen Modulalionssignal {Umod) angesteuert werden.

9. Phasenmodulator nach Anspruch 8, dadurch

for au? der Rückflanke. und daß di ^ heiUkurve über einen möglichst großen Bereich des PhänTubs einen weitestgehend konstanten Verlauf hat.