DE1143242B - Doppelgegentaktmodulator mit Transistoren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

S72790IXd/21a⁴

ANMELDETAG: 2. MÄRZ 1961

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 7. F E B R U AR 1963

Die Erfindung betrifft einen Doppelgegentaktmodulator mit Transistoren zur gegenseitigen Modulation zweier Signale, bei dem in dem Kollektorkreis der Transistoren ein moduliertes Signal entnehmbar ist und die beiden Signale vier Transistoren des gleichen Leitfähigkeitstyps zugeführt sind, wobei je zwei Transistoren ein Paar bilden und in jedem Paar die Basiselektrode des einen Transistors unmittelbar oder über Linearisierungswiderstände mit der Emitterelektrode des anderen Transistors verbunden ist.

Bei der Dimensionierung von Modulationsschaltungen für Trägerfrequenzsysteme mit breiten Übertragungsbändern treten folgende Probleme auf:

1. Der Eingangspegel am Modulator soll wegen der Nichtlinearität möglichst niedrig sein.

2. Der Ausgangspegel des Modulators soll wegen des Grundgeräusches des folgenden Modulationsverstärkers möglichst hoch sein.

3. Die Seitenbanddämpfung von Doppelgegentaktmodulatoren mit passiven Modulationselementen ist nur beschränkt frei wählbar. Sie setzt sich zusammen aus der durch die Schaltfunktion bei verlustlosen Elementen gegebenen Grunddämpfung und der sich aus den Verlusten der Modulationselemente und den Linearisierungswiderständen ergebenden Verlustdämpfung. Bei einem sehr großen Schaltverhältnis wird die Verlustdämpfung um so größer, je kleiner der aus technischen Gründen, bei gegebener Bandbreite und Frequenzlage, realisierbare Scheinwiderstand der Modulationsschaltung wird. Wird ein Teil der Seitenbänder am Abschluß des Modulators reflektiert und erneut dem Modulator zugeführt, so vergrößert sich der Klirrfaktor. Bei extremen Linearitätsforderungen muß dann eine weitere Dämpfung zur Verringerung der Reflexion eingeführt oder das am Modulator folgende Filter für alle Seitenbänder reell angepaßt werden.

Es sind verschiedene Modulatorschaltungen unter Verwendung von Röhren, Dioden oder Transistoren als nichtlineare Elemente bereits bekannt. Auch sind Doppelgegentaktmodulatoren mit vier Transistoren gleichen Leitfähigkeitstyps bekannt, die aber aufwendige Ein- und Ausgangsübertrager mit jeweils mehreren symmetrisch ausgebildeten Wicklungen benötigen und zudem nicht die häufig erforderliche hohe Rückwirkungsfreiheit zwischen Ausgangs- und Eingangsklemmen aufweisen. Bei solchen Doppelgegentaktmodulator mit Transistoren

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Reginhard Pospischil, München,
ist als Erfinder genannt worden

Modulatoren macht sich diese mangelnde Rückwirkungsfreiheit ebenso wie beim Ringmodulator zumindest durch einen größeren Klirrfaktor bemerkbar, weil die am Ausgang ζ. B. bei Nach-

2ü schaltung einfacher Einseitenbandfilter reflektierten Seitenbänder die Steuerung der Nichtlinearitäten beeinflussen. Es ist auch eine Modulatorschaltung mit vier Transistoren gleichen Leitfähigkeitstyps bekannt, die eine hohe Rückwirkungsfreiheit aufweist, die aber den Nachteil hat, drei symmetrisch aufgebaute Übertrager zu benötigen. Dieser Nachteil wirkt sich insbesondere bei hohen Frequenzen aus, bei denen Übertrager mit symmetrischem Aufbau schwierig zu realisieren sind und weil man

z. B. den symmetrischen Übertrager in der Trägerzuführung mit Rücksicht auf eine wirtschaftliche Ausnutzung der Trägerfrequenzgeneratoren nicht durch symmetrische Ohmsche Spannungsteiler ersetzen kann. Um aufwendige Übertrager bei Transistormodulatoren zu vermeiden, ist auch bereits eine Modulatorschaltung mit einem Satz von Gegentakt-Flächentransistoren des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps bekannt. Dieser Transistormodulator hat bezüglich der Rückwirkungsfreiheit ebenfalls die bereits erläuterten Nachteile. Eine derartige Modulatorschaltung hat aber außerdem noch den Nachteil, daß es bei Verwendung von Transistoren von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp schwieriger ist, solche mit gleichen Kennlinien zu erhalten als bei Transistoren gleichen Leitfähigkeitstyps.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Modulator hoher Linearität bei kleiner Seitenbanddämpfung zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe und zur Vermeidung der eingangs erwähnten Nachteile der bisher bekannten Modulatorschaltungen wird daher der Doppelgegentaktmodulator gemäß der Erfindung so aus-

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gebildet, daß die Kollektoren eines jeden Transistorpaares unmittelbar miteinander verbunden sind und eine Emitter-Basis-Verbindung des einen Paares mit einer Emitter-Basis-Verbindung des anderen Paares verbunden ist, über die symmetrische Sekundärwicklung des Eingangsübertragers das eine Signal und das andere Signal über einen zweiten Übertrager mit unsymmetrischem Aufbau der Mitte der Sekundärwicklung des ersten Übertragers und dem gemeinsamen Punkt von jeweils einer Basis- oder Emitterelektrode aller vier Transistoren zugeführt wird, und daß das modulierte Signal über einen Ausgangsübertrager mit symmetrischer Primärwicklung abgenommen wird, die in der Verbindung zwischen den Kollektoren des einen und des anderen Paares liegt, wobei die Kollektorgleichspannung zwischen dem Mittelpunkt der symmetrischen Primärwicklung des Ausgangsübertragers und dem Mittelpunkt der symmetrischen Sekundärwicklung des ersten Übertragers oder der gemeinsamen Basis-Emitter-Durchschaltung aller vier Transistoren zugeführt ist.

Bei diesem Aufbau des Doppelgegentaktmodulators werden die beiden miteinander zu modulierenden Signale gegenseitig entkoppelt, den Emitter-Basis-Strecken der Transistoren zugeführt, während das modulierte Signal an den Kollektoren ausgekoppelt wird, so daß eine Rückwirkung der am Ausgang liegenden Spannungen auf den Steuervorgang der Transistoren vermieden wird. Ferner ergibt sich der weitere Vorteil, daß durch die spezielle Ausbildung der Schaltung eines der beiden Signale unsymmetrisch dem Modulator zugeführt werden kann. Von den benötigten drei Übertragern weisen nur zwei Übertrager symmetrische Wicklungen auf.

Es ist zwar auch bereits ein Doppelgegentaktmodulator mit vier Transistoren des gleichen Leitfähigkeitstyps bekannt, wobei je zwei Transistoren ein Paar bilden und in jedem Paar die Basiselektrode des einen Transistors unmittelbar mit der Emitterelektrode des anderen Transistors verbunden ist. Dabei ist am Ausgang und am Eingang kein Symmetrieübertrager erforderlich. Diese bekannte Modulatoranordnung hat aber den wesentlichen Nachteil, daß der Modulationsvorgang nicht von der Signalquelle entkoppelt ist und somit auch den Signalstrom führt. Solche Modulatoren sind ferner nicht rückwirkungsfrei, d. h., an Seitenbandfiltern reflektierte Modulationsprodukte steuern den Modulator erneut aus. Dadurch wird die Anpassung des Modulators erschwert und seine Linearität verschlechtert. Demgegenüber ist der Modulator nach der Erfindung ein echter rückwirkungsfreier Doppelgegentaktmodulator, der außerdem die Leistung zur Verstärkung des modulierten Signals nicht der teuren Trägerstromquelle, sondern der billigen Gleichstromquelle entnimmt, d. h., der Verbrauch an Trägerleistung ist wesentlich kleiner als bei der bekannten Anordnung.

Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung sind in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt.

Die Fig. 1 zeigt eine Doppelgegentaktmodulatorschaltung mit vier Transistoren 71 ... Γ4 gleichen Leitfähigkeitstyps zur gegenseitigen Modulation zweier Signale 5Ί und S2. Die Kollektoren der Transistoren T\ und Tz sowie Tz und Γ4 sind unmittelbar miteinander verbunden. Ferner ist *iüe Basis des Transistors Ti mit dem Emitter des Transistors Tz und die Basis des Transistors Tz mit dem Emitter des Transistors Ti verbunden. Die verbleibenden Elektroden der Transistoren Γι bis Ta, nämlich die Emitter der Transistoren 71 und Ti und die Basen der Transistoren Tz und Γ4 sind ebenfalls unmittelbar miteinander verbunden, wodurch sich ein gemeinsamer Mittelpunkt für diese Elektroden ergibt. Das Eingangssignal S\ wird über den Übertrager ί/ι_zugeführt. Die Sekundärwicklung des Übertragers Üi ist als symmetrische Wicklung ausgebildet. Die Sekundärwicklung dieses Übertragers Ui ist einerseits mit der Basis des Transistors 71 bzw. mit dem Emitter des Transistors Tz und andererseits mit der Basis des Transistors Tz und dem Emitter des Transistors 7i verbunden. Die Durchverbindungen der Kollektoren der Transistoren Γι und Tz sowie T% und Γ4 führen zu der symmetrisch ausgebildeten Primärwicklung des Ausgangsübertragers Uz, an dem die Modulationsprodukte Si+Sz abnehmbar sind. Das zweite Signal Sz wird über den unsymmetrisch ausgebildeten Übertrager Uz zugeführt. Die Sekundärwicklung des Übertragers t/2 liegt zwischen dem Mittelpunkt der Sekundärwicklung des Übertragers Üi und dem für alle vier Transistoren Ti ... Ti gemeinsamen Mittelpunkt. Die für den Betrieb der Transistoren Ti ... Ti erforderliche Stromversorgung B wird. zwischen diesem gemeinsamen Mittelpunkt M und der Mittelanzapfung der Primärwicklung des Ausgangsübertragers Uz zugeführt. Der gemeinsame Mittelpunkt M kann dabei auch an Masse liegen.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der Schaltungsanordnung nach Fig. 1. Es gelten dieselben Bezeichnungen, wie sie für die Fig. 1 erläutert sind. Auch hier sind die Kollektoren der Transistoren T₁ und Γ3 bzw. Tz und Γ4 unmittelbar miteinander verbunden. In die übrigen Durchverbindungen der Elektroden der Transistoren Tx ... Ti sind die Linearisierungswiderstände Ri, Rz, Rz, Ra, Ru, Riz, Riz, Ru eingeschaltet. Unterschiedlich zu der Schaltung nach Fig. 1 ist ferner, daß die Stromversorgung zwischen dem Mittelpunkt der Sekundärwicklung des Übertragers Ui und dem Mittelpunkt der Primärwicklung des Übertragers U3 zugeführt wird, wobei die Mittelanzapfung des Übertragers Ui an Masse gelegt werden kann. Die Übertrager Ui und Ua können bei beiden Ausführungsbeispielen durch Ohmsche Spannungsteiler ersetzt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Doppelgegentaktmodulator mit Transistoren zur gegenseitigen Modulation zweier Signale, bei dem in dem Kollektorkreis der Transistoren ein moduliertes Signal entnehmbar ist und die beiden Signale vier Transistoren des gleichen Leitfähigkeitstyps zugeführt sind, wobei je zwei Transistoren ein Paar bilden, und in jedem Paar die Basiselektrode des einen Transistors unmittelbar oder über Linearisierungswiderstände mit der Emitterelektrode des anderen Transistors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoren eines jeden Transistorpaares unmittelbar miteinander verbunden sind und eine Emitter-Basis-Verbindung des einen Paares mit einer Emitter-Basis-Verbindung des anderen Paares über die symmetrische Sekundärwicklung des

   Eingangsübertragers für das eine Signal verbunden ist und das andere Signal über einen zweiten Übertrager mit unsymmetrischem Aufbau der Mitte der Sekundärwicklung des ersten Übertragers und dem gemeinsamen Punkt von jeweils einer Basis- oder Emitterelektrode aller vier Transistoren zugeführt wird und daß das modulierte Signal über einen Ausgangsübertrager mit symmetrischer Primärwicklung abgenommen wird, die in der Verbindung zwischen den Kollektoren des einen und des anderen Paares liegt, wobei die Kollektorgleichspannung zwischen dem Mittelpunkt der symmetrischen Primärwicklung des Ausgangsübertragers und dem Mittelpunkt der symmetrischen Sekundärwicklung des ersten Übertragers oder der gemeinsamen Basis-Emitter-Durchschaltung aller vier Transistoren zugeführt ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 967 946;
   französische Patentschrift Nr. 1 145 796.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 309 508/192 1.63