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Die vorliegende Erfindung betrifft Modulatoren und
insbesondere Modulatoren zur Anwendung einer digitalen Modulation zur
Erzeugung von modulierten Ausgangsdaten, z. B. zum Gebrauch in
Transceivern (Sendern-Empfängern) für den Gebrauch in einem
lokalen Netz.
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Modulatoren, die einen spannungsgesteuerten Oszillator in
einer phasenstarren Schleife verwenden, werden benutzt zur
Erzeugung eines frequenzmodulierten Ausgangssignals, z. B.
ausgehend von analogen Signalen wie von Sprachsignalen. Solche
Modulatoren werden ebenfalls eingesetzt zur Modulation von
digitalen Daten.
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Zum Beispiel ist ein solcher Modulator in Fig. 1 gezeigt. Bei
Abwesenheit der Anwendung eines modulierenden Eingangssignals
auf die Modulationseinrichtuncjen 1, d. h. falls ein
gleichmäßiger Eingang des digitalen Zustands 0 oder des digitalen
Zustands 1 angewendet wird, wird der Ausgang des
spannungsgesteuerten Oszillators 2 bei N Fref festgehalten, wobei N das
Verhältnis eines Teilers 3 und Fref eine von einem
Kristalloszillator erzeugte Referenzfrequenz ist. Jede Abweichung
zwischen dem Ausgang und N Fref resultiert in einem Fehlersignal
eines Phasendetektors 4, das als ein Eingangswert in den
spannungsgesteuerten Oszillator gespeist wird mit der Absicht,
diesen Unterschied zu verringern. Ein Tiefpassfilter 5
entfernt vom spannungsgesteuerten Oszillator erzeugtes Rauschen,
während er den gewünschten Modulationsfrequenzen (außerhalb
der Bandweite des Tiefpassfilters 5) erlaubt, den Ausgang zu
modulieren. Das Durchlassband sollte so breit wie möglich
sein, um soviel Rauschen wie möglich zu entfernen, aber nicht
so breit, dass ein Niederfreguenzanteil des digitalen
Modulationssignals entfernt wird, der im Falle einiger digitaler
Signale, wie z. B. den N. R. Z. (non-return to zero;
Wechselschrift), beträchtlich sein kann.
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Spannung an dem Eingangsanschluss des Koppelkondensators,
soweit keine Modulation angewendet wird, auf dem mittleren Wert
aufrecht erhält, der an dem Eingangsanschluss erreicht wird,
wenn eine zufällige Modulation angewendet wird, und dadurch
die Verzerrung des Ausgangssignals minimiert, wenn eine
Modulation angewendet wird.
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Mit einer solchen Anordnung werden die korrekten Frequenzwerte
unmittelbar nach der Wiederaufnahme des Sendens erzeugt.
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Ein Modulator für digitale Modulation in einem Funk-Sender-
Empfänger zur Verwendung in einem LAN (lokalen Netz) wird
nachfolgend beispielshalber mit Bezug auf Fig. 5 der
beigefügten Zeichnungen beschrieben, die einen Teil der Schaltung des
Modulators zeigt.
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Der Modulator ist von der allgemeinen, in Fig. 1 gezeigten
Form. Der modulierte Ausgang liefert die Ansteuerung für einen
Leistungsverstärker und eine Antenne, die nicht dargestellt
sind. Der Funk-Sender-Empfänger ist verbunden mit dem LAN
durch einen geeigneten Sender-Empfänger. Das zu sendende
Signal wird einer Modulationseinrichtung 1 zugeführt und erzeugt
einen frequenzmodulierten Ausgang aus einem
spannungsgesteuerten Oszillator 2 in einer phasenstarren Schleife mit einem
Teiler 3, einem Tiefpassfilter 5 zur Unterdrückung von
Rauschen aus dem spannungsgesteuerten Oszillator und einem
Phasendetektor 4, der ein Eingangssignal aus einem auf Fref
eingestellten Kristalloszillator aufnimmt.
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Gemäß Fig. 5 ist die Schaltung der Modulationseinrichtung und
ein Teil des spannungsgesteuerten Oszillators in weiteren
Einzelheiten gezeigt. Wie bekannt ist, umfasst der
spannungsgesteuerten Oszillator einen Schwingkreis 6, der wiederum an
eine Anregungsschaltung A gekoppelt ist. Der Schwingkreis 6 ist
mit einer Varactordiode 7 über einen Koppelkondensator 8
verbunden. Der Varactor ist mit dem Widerstand 9 verbunden zur
Festlegung des Gleichstrompegels an einem Anschluss der
Varactordiode, um dadurch die Schwingfrequenz des Schwingkreises 6
und damit des spannungsgesteuerten Oszillators festzulegen.
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Der andere Anschluss der Varactordiode 7 ist über eine
Hochfrequenzdrossel an den Ausgang des Schleifenfilters 5
angelegt. Daher ist die Kapazität der Varactordiode abhängig von
Wechselstromsignalen aus der Modulationseinrichtung und von
der Schleife über den Tiefpassfilter.
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Die Modulationen, z. B. die zu übertragenden Daten, werden zum
Puffer 12 geleitet, und die richtige Menge von Ausgangssignal
aus dem Puffer wird durch einen Spannungsteiler 13, 14 über
einen LC-Filter 15-17 und einen Koppelkondensator 18 an einen
Anschluss der Varactordiode 7 geführt, um ein
frequenzmoduliertes Ausgangssignal aus dem spannungsgesteuerten Oszillator
2 zu erzeugen. Der Filter 15-17 kann bei Bedarf weggelassen
werden.
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Der bislang beschriebene Schaltkreis ist bekannt.
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Gemäß der Erfindung umfasst die Modulationseinrichtung eine
Schaltung zur Vorspannung (biasing) mit Widerständen 19, 20,
und der Puffer 12 ist ein Drei-Zustands-Bauelement, welches
zusätzlich zur Bereitstellung von Ausgangsspannungen
entsprechend der logischen Werte 0 und 1, wie im Fall der Puffer der
bisher bekannten Modulatoren, auch in einen hochohmigen
Zustand durch Anwendung eines geeigneten Steuerungseingangs
versetzt werden kann, in den der Puffer einen offenen Schalter
hinsichtlich der Spannungsführungen für logisch 0 und logisch
1 darstellt.
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Die Widerstände 19, 20 sind gleich groß ausgelegt, so dass,
wenn das Drei-Zustands-Bauelement in seinen hochohmigen
Zustand versetzt ist, die Spannung an der Verbindungsstelle der
Widerstände 19, 20 den mittleren Wert zwischen den Spannungswerten
für logisch 0 und logisch 1 annimmt. Wenn der Modulator
in einer Empfangsbedingung ist und der Modulationseingang
dauernd auf dem logischen Wert 0 oder den logischen Wert 1
gesetzt ist, wird daher der Steuerungseingang zu dem Puffer auf
hohen Widerstand und die Spannung an der Verbindungsstelle
zwischen den Widerständen wird auf einen Wert in der Mitte
zwischen dem logisch 0 und dem logisch 1 entsprechenden
Spannungswert gesetzt.
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Wenn der Modulator darauffolgend in eine Sendebedingung
geschaltet wird, entspricht die Spannungsschwankung an der
Verbindungsstelle der Widerstände 19, 20 der halben Schwankung
zwischen den zu logisch 0 und logisch 1 gehörenden
Spannungswerten. Die Spannungsschwankung am Anschluss des Kondensators
18, der mit dem Filter 15-17 verbunden ist, unterliegt auch
einer Schwankung ausgehend von einer Spannung, die dem
Mittelwert der zu den zwei logischen Werten gehörenden entspricht,
und der Spannung entsprechend dem wie auch immer aussehenden
logischen Wert, mit dem das Senden beginnt. Die
Spannungsschwankung wird an den anderen Anschluss des Kondensators und
damit an die Varactordiode übertragen. Der durch die
Widerstände 19, 20 vorgegebene Widerstand ist hoch genug, damit die
Auswirkungen auf die Ausgangsspannung des Puffers in den
logischen Zuständen 0, 1 vernachlässigbar sind.
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Die Arbeitsweise der früheren Modulatoren, die nicht mit einer
Schaltung zur Vorspannung oder einem Drei-Zustands-Bauteil
ausgestattet waren, kann verstanden werden, wenn man sich
erinnert, dass der Kondensator 18 eine Gleichstromsperre ist.
Daher kann der Gleichspannungsanteil der Spannung an jedem
Anschluss des Kondensators unterschiedlich sein. Die Spannung am
Eingangsanschluss des Kondensators 18 kann als Kombination
eines Gleichspannungs- und eines Wechselspannungsanteils
angesehen werden. Der Wechselspannungsanteil wird durch den
Kondensator hindurch gelassen, der Gleichspannungsanteil hingegen
nicht. Wenn der Modulator sendet, besteht die Spannung am
Eingangsanschluss
aus einem Gleichspannungsanteil mit den
überlagerten Daten als Wechselspannungsanteil. Letzterer fügt in der
Tat einen weiteren Gleichspannungsanteil hinzu, der gleich der
halben Schwankungsbreite zwischen den logischen
Spannungswerten ist. Wenn der Modulator empfängt (über den Empfänger, der
nicht dargestellt ist), behält der Eingang des Modulators
einen dauernden logischen 0 oder logischen 1 Wert, und der
weitere Gleichstromanteil entlädt (im Fall von logisch 0) oder
lädt (im Fall von logisch 1) über den Widerstand 9, Sobald
dann das Senden fortgesetzt wird und Daten vom umgekehrten
logischen Wert übertragen werden, ist der Spannungsausschlag am
Eingangsanschluss des Kondensators die volle Schwankung vom
logischen Wert 0 zum logischen Wert 1 (oder umgekehrt).
Zusammen mit der Schaltung zur Vorspannung und dem Drei-Zustands-
Bauelement ist der Ausschlag nur die gewünschte Schwankung vom
Wert der Vorspannung aus um die halbe Schwankung zwischen den
Spannungswerten und dem relevanten zu übertragenden Datenwert.
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Natürlich können Veränderungen vorgenommen werden, ohne den
Rahmen der Erfindung zu verlassen. Daher ist die Erfindung
auch auf die Situation anwendbar, in der die Datenrate ein
beträchtlicher Teil der Schleifenbandbreite ist, in welchen Fall
der Ausgang nicht frequenzmoduliert sein wird sondern
phasenmoduliert. Die Induktivität 13 kann durch einen Widerstand
ersetzt werden. Genauso können die Widerstände 13, 14, 20 durch
komplexe Impedanzen ersetzt werden.
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Nicht zuletzt ist die Erfindung, wenngleich sie in Bezug auf
einen Sender-Empfänger mit abwechselndem Senden und Empfangen
beschrieben wurde, auf jeglichen Synthesizer mit einem
spannungsgesteuerten Oszillator in einer phasenstarren Schleife
und mit unterbrochen stattfindendem Senden anwendbar.