DE1087181B

DE1087181B - Mehrfach-Gegentaktmodulatorschaltung

Info

Publication number: DE1087181B
Application number: DES61655A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Scherer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1959-02-06
Filing date: 1959-02-06
Publication date: 1960-08-18

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Mehrfach-Gegentaktmodulatorschaltung für Amplitudenmodulation mit gegeneinander entkoppelten Klemmenpaaren für die Trägerfrequenz, die Eingangs-Zeichen und die Ausgangs-Zeichen, wobei die Schaltungsanordnung zwei Überträger enthält mit je zwei mittelangezapften sekundärseitigen Gegentaktwicklungen, deren Enden über vier Gleichrichterzellen derart miteinander verbunden sind, daß an den beiden Enden einer mittelangezapften Gegentaktwicklung jeweils gleichartige Gleichrichterpole angeschlossen sind, daß an die zwei Gegentaktwicklungen desselben Übertragers verschiedenartige Gleichrichterpole angeschlossen sind und daß die Verbindungen so gewählt sind, daß bei der Übertragung von einem Übertrager zum anderen Übertrager eine Umpolung eintritt, wenn die an beiden Gegentaktwicklungen eines Übertragers angeschlossenen zwei Gleichrichterpaare durch den Trägerstrom abwechselnd in Durchlaß- bzw. Sperrichtung gesteuert werden.

Der bekannte Ringmodulator ist ein Sechspol, an dessen drei Klemmenpaaren von den in den nichtlinearen Zweigen entstehenden vier Gruppen von Modulationsprodukten nur drei zugänglich' sind, während die vierte Gruppe mit dem Hauptmodulationsprodukt / = 0 (Gleichstrom) im Ring kurzgeschlossen ist und nicht entnommen oder durch Abschlußwiderstände beeinflußt werden kann.

Die Mehrfäch-Gegentaktmodulatorschaltung wird daher gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß jede der vier Gruppen von Modulationsprodukten I (gh ± ufζ), Π (ufr ± Sfζ), ΙΠ (ufj ± uf_z) „IV (gfr + gh) an einem besonderen Klemmenpaar auftritt, das gegen die anderen Klemmenpaare durch Gegentaktwirkung entkoppelt ist, so daß die übrigen Gruppen von Modulationsprodukten jeweils unterdrückt werden, wobei mit u ungerade Zahlen 1, 3, 5 . . ., mit g gerade Zahlen 0, 2, 4.-.., mit f_T die Trägerfrequenz und mit f% die Zeichenfrequenz bezeichnet ist und wobei ein dritter Übertrager für das Modulationsprodukt II mit zwei Sekundärwicklungen gleicher Windungszahl vorgesehen ist, die an die Mittelpunkte der vier Gegentaktwicklungen der beiden anderen Übertrager derart angeschlossen sind, daß jede Wicklung des dritten Übertragers die Mittelpunkte von solchen Gegentaktwicklungen verschiedener Übertrager miteinander verbindet, deren Enden zu gleichartigen Gleichrichterpolen führen, und daß die bezüglich der Trägerspannung gleichpoligen Enden der sekundärseitigen Wicklungen des dritten Übertragers zu den Mitten der Gegentaktwicklungen desselben Übertragers führen und wobei das vierte Klemmenpaar für Gruppe IV der Modulationsprodukte entweder an den Mittelabgriffen oder an gleichpoligen Mehrfach-Gegentaktmodulatorschaltung

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Karl Scherer, München,
ist als Erfinder genannt worden

Enden der beiden sekundärseitigen Wicklungen des dritten Übertragers angeschlossen ist und wobei das Modulationsprodukt I und III je einem der beiden sekundärseitig mit den Gleichrichtern verbundenen Übertrager zugeordnet ist. Dadurch ergeben sich Achtpolschaltungen, bei denen alle vier Gruppen der in den nichtlinearen Zweigen entstehenden Modulationsprodukte an vier gegeneinander entkoppelten. Klemmenpaaren auftreten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das vierte Klemmenpaar für Gruppe IV der Modulationsprodukte mit einem reellen oder komplexen Widerstand abgeschlossen werden, der z. B. zeitlich veränderbar, insbesondere manuell oder automatisch regelbar ist. Der Abschlußwiderstand kann auch so ausgebildet sein, daß er für die Frequenz/=0 gleich oder angenähert gleich Null oder unendlich bzw. zwischen beiden Werten abwechselnd schaltbar ist. Es kann zur Steuerung des Übertragungsmaßes einer Frequenzumsetzung auch eine sprungweise oder stetig veränderbare Gleichspannung an das vierte Klernmenpaar angelegt werden. Je nach Anwendung des Mehrfach-Gegentaktmodulators kann es sich auch als zweckmäßig erweisen, parallel und/oder in Reihe mit den Gleichrichterzellen Widerstände, insbesondere reelle Widerstände zu schalten.

Die Erfindung wird an Hand der in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Wenn ein nichtlinearer Stromkreis von Strömen verschiedener Frequenz, z. B. der Zeichenfrequenz fi und der Trägerfrequenz /γ, durchflossen wird, so entsteht durch nichtlineare Verzerrung ein verzerrter Strom, dessen Spektrum sich aus folgenden Gruppen

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zusammensetzt: (7*=ungerade' Zahlen.: 1, 3, 5..., g—gerade Zahlen: 0, 2, 4 ...)

Gruppe I:

gfr±^ufz enthaltend Hauptprodukte: f_z
Gruppe II:

nfr + gfz enthaltend Hauptprodukte f_T
Gruppe III:

uf_T±ufz enthaltend Hauptprodukte: fcifz
Gruppe IV:

^gfz enthaltend Hauptprodukte: /=0

Diese vier Teilgruppen enthalten je ein sie charakterisierendes Hauptmodulationsprodukt: die Trägerfrequenz, die Zeichenfrequenz, die Seitenfrequenz fr^fz ^und die Frequenz Null (Gleichstrom). Durch Gegentaktschaltungen oder Doppelgegentaktschaltungen mit mehreren, z. B. zwei oder vier nichtlinearen Zweigen, kann man nun erreichen, daß in den äußeren Stromkreisen jeweils nur das betreffende Hauptmodulationsprodukt und das Teilspektrum seiner Gruppe auftritt. So können z. B. in der bekannten Ringmodulatorschaltung an den drei Klemmenpaaren drei voneinander entkoppelte äußere Stromkreise für die Teilspektren der Gruppen I, II und III angeschlossen werden, während für das Spektrum der Gruppe IV (Hauptmodulationsprodukt Gleichstrom, / = 0) nur ein innerer in sich kurzgeschlossener Stromkreis, der Gleichrichterring, besteht. ,

In den Fig. 1 und 2 sind Schaltungen dargestellt, die von der Ringmodulatorschaltung abgeleitet wurden und bei denen unter Aufteilung der Übertragerwicklungen in je zwei parallel geführte Wicklungen ein vierter äußerer Kreis mit den Klemmen 4/4' für das Teilspektrum der Gruppe IV geschaffen wurde. Die vier Klemmenpaare 1/1'... 4/4' des so entstandenen Achtpolmodulators sind durch Gegentaktwirkung alle gegeneinander frequenzmäßig entkoppelt, d. h., bei idealer Symmetrie der Schaltung entsteht an jedem Klemmenpaar nur ein Teilspektrum: Die Gruppenl bis IV.Legt man an dieKlemmen 1/1'dieZeichenf requenz f_z und an die Klemmen 2/2' die Trägerfrequenz f_T, so sind an den Klemmen 1/1'... 4/4' die entsprechenden Teilspektren Γ bis IV vorhanden. Man kann also an den Klemmen 3/3' die Seitenbänder fj + fz entnehmen. Die Funktion des Modulators ist jedoch abhängig von der Belastung der Klemmen 4/4'.

Bei Kurzschluß an den Klemmen 4/4' entspricht die Arbeitsweise der des normalen Ringmodulators. In jeder Trägerhalbwelle wird jeweils das schraffierte Gleichrichterzellenpaar G 2, G 3 oder das unschraffierte Gleichrichterzellenpaar Gl, G 4 durchlässig gesteuert. Die beiden Zellenpäare liegen zwar an verschiedenen Übertragerwicklungen von U₁₁₁, jedoch effektiv parallel an der Trägerquelle (Klemmen 2/2'), wobei die beiden Paare durch den Trägerstrom abwechselnd in Durchlaß- bzw. Sperrzustand gesteuert werden. Wie beim Ringmodulator sind hierbei »Linearisierungswiderstände« in Reihe mit den Zellen vorteilhaft, durch die die Ströme in Durchlaßrichtung begrenzt werden. Die Widerstände der Übertragerwicklungen wirken dabei ebenfalls in diesem Sinn.

Bei Leerlauf an den Klemmen 4/4' sind für die Trägerspeisung die beiden Gleichrichterzellen eines Paares parallel geschaltet, die beiden Paare jedoch in verschiedener Polung in Reihe geschaltet. Auch die beiden Wicklungen des Übertragers U₁₁ wirken in Reihenschaltung. Die Wirkungsweise ist also anders als beim Ringmodulator. An-Stelle von »Linearisierungswiderständen« in "Reihenschaltung mit den Gleichrichterzellen sind gegebenenfalls solche in Parallelschaltung zu den Gleichrichterzellen vorzusehen, die die Spannungsabfälle an den Sperrwiderständen der Gleichrichterzellen begrenzen.
Legt man an den Klemmen 4/4' eine Spannung an, so wirkt diese auf alle Gleichrichterzellen gleichsinnig. Dadurch kann man die Modulatoreigenschaften steuern. Insbesondere läßt sich mit einer Gleichspannung das Dämpfungsmaß der Frequenzumsetzung I/II stetig steuern. Solche Einrichtungen können ζ. Β zur Regelung, insbesondere zur automatischen Regelung, der Dämpfung von TF-Kanälen oder Kanalgruppen mit direkter oder indirekter Steuerung durch einen gleichgerichteten Pilotstrom, als Presser und als Dehner schaltung in TF-Kompandersystemen, als Volumenregler für Senderaussteuerung, als Tastschaltung zur Sperrung von Kanälen oder zur Impulstastung und zur zusätzlichem Amplitudenmodulation (auch mit Wechselstrom) von gleichzeitig frequenzumgesetzten Schwingungen verwendet werden.

Schließlich kann auch eine frequenzabhängige Belastung z. B. durch einen Tiefpaß (im Grenzfall Längsdrossel oder Parallelkondensator) oder eine Bandsperre (Sperrkreis oder Saugkreis) mit einer Gleichstromsteuerung kombiniert werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrfachgegentaktmodulatorschaltung für Amplitudenmodulation mit gegeneinander entkoppelten Klemmenpaaren für die Trägerfrequenz, die Eingangs-Zeichen und die Ausgangs-Zeichen, wobei die Schaltungsanordnung zwei Übertrager (U₁ bzw. U₁₁₁) enthält mit je zwei mittelangezapften sekundärseitigen Gegentaktwicklungen, deren Enden über vier Gleichrichterzellen (Gl... G4) derart miteinander verbunden sind, daß. an den beiden Enden einer mittelangezapften Gegentaktwicklung jeweils gleichartige Gleichrichterpole angeschlossen sind, daß an die zwei Gegentaktwicklungen desselben Übertragers (U₁ bzw. U₁₁₁) verschiedenartige Gleichrichterpole angeschlossen sind und daß die Verbindungen so gewählt sind, daß bei der Übertragung von einem Übertrager zum anderen Übertrager eine Umpolung eintritt, wenn die an beiden Gegentaktwicklungen eines Übertragers angeschlossenen zwei Gleichrichterpaare durch den Trägerstrom abwechselnd in Durchlaß- bzw. Sperrichtung gesteuert werden, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung, daß jede der Ader Gruppen von Modulationsprodukten I (jf_T + w/_z), II (uf_T±gfz), III (uf_T±ufz), IV (gfr^gfz) ^an- einem besonderen Klemmenpaar (1/1' bzw. 2/2' bzw. 3/3' bzw. .4/4') auftritt, das gegen die anderen Klemmenpaare durch Gegentaktwirkung entkoppelt ist, so daß die übrigen Gruppen von Modulationsprodukten jeweils unterdrückt werden, wobei mit u ungerade Zahlen 1, 3, 5 ..., mit g gerade Zahlen 0, 2, 4 ..., mit f_T die Trägerfrequenz und mit f_z die Zeichenfrequenz bezeichnet ist und wobei ein dritter Übertrager (U₁₁) für das Modulationsprodukt II mit zwei Sekundärwicklungen gleicher Windungszahl vorgesehen ist, die an die Mittelpunkte der vier Gegentaktwicklungen der beiden anderen Übertrager (ϋχ, U₁₁₁) derart angeschlossen sind, daß jede Wicklung des dritten Übertragers (U₁₁) die Mittelpunkte von solchen Gegentaktwicklungen verschiedener Übertrager (U₁, U₁₁₁) miteinander

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verbindet, deren Enden zu gleichartigen Gleichrichterpolen führen, und daß die bezüglich der Trägerspannung gleichpoligen Enden der sekundärseitigen Wicklungen des dritten Übertragers (Ü_a) zu den Mitten der Gegentaktwicklungen desselben Übertragers führen und wobei das vierte Klemmenpaar (4/4') für Gruppe IV der Modulationsprodukte entweder an den Mittelabgriffen oder an gleichpoligen Enden der beiden sekundärseitigen Wicklungen des dritten Übertragers (Ü"_n) angeschlossen ist und wobei das Modulationsprodukt I und III je einem der beiden sekundärseitig mit den Gleichrichtern verbundenen Übertrager (U₁ bzw. Um) zugeordnet ist.

2. Mehrfach-Gegentaktmodulatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vierte Klemmenpaar (4/4') für Gruppe IV der Modulationsprodukte mit einem reellen oder komplexen Widerstand abgeschlossen ist.

3. Mehrfacli-Gegentaktmodulatorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußwiderstand zeitlich veränderbar, insbesondere manuell oder automatisch geregelt ist.

4. Mehrfach-Gegentaktmodulatorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußwiderstand für die Frequenz f=0 gleich oder angenähert gleich Null oder unendlich bzw. zwischen beiden Werten abwechselnd schaltbar ist.

5. Mehrfach-Gegentaktmodulatorschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Übertragungsmaßes einer Frequenzumsetzung eine sprungweise oder stetig veränderbare Gleichspannung an das vierte Klemmenpaar (4/4') angelegt ist.

6. Mehrfach-Gegentaktmodulatorschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel und/oder in Reihe mit den Gleichrichterzellen (Gl. .. G 4) Widerstände, insbesondere reelle Widerstände geschaltet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 248 981.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen