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Ringmodulatorschaltung Die Erfindung betrifft eine Ringmodulatorschaltung,
die besonders hohen Anforderungen an die Freiheit von Modulationsprodukten höherer
Ordnung genügt. Die Unterdrückung solcher Modulationsprodukte ist besonders wichtig
in Einseitenbandträgerfrequenzsystemen, bei denen ein Sendekanal und ein Empfangskanal,
die -erhebliche Pegelunterschiede aufweisen können, frequenzmäßig so nahe beieinander
liegen, daß sie durch Filter mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwande nicht mehr
voneinander getrennt werden können. Dieser Fall ergibt sich praktisch z. B. in Einseitenbandsystem.en
für EW-Telefonie, bei denen für beide Gesprächsrichtungen die gleiche Trägerfrequenz
und für eine Richtung das obere und für die andere Richtung das untere Seitenband
benutzt wird.
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Es ist bekannt, daß Modulationsprodukte höherer Ordnung durch den
gekrümmten Teil der im oberen Teil der Fig. z dargestellten Modulatorkennlinie (Strom(J)-Spannungs(U)-Kennlinie)
hervorgerufen werden. Bisher sind zwei Wege bekanntgeworden, die es gestatten, bei
,einer gegebenen Modulatorkennlinie die Modulationsprodukte höherer Ordnung zu verringern.
Sie laufen darauf hinaus, daß man. dafür sorgt, daß der gekrümmte Teil der Modulatorkennlinie
möglichst schnell, d. h. in einem möglichst kleinen Bruchteil der Halbperiode durchlaufen
wird. Das kann entweder dadurch erreicht werden, daß man die Amplitude der im unteren
Teil der Fig. r (für zwei verschiedene Amplitudenwerte) angedeuteten Trägerfrequenzspannung
2,C S2 möglichst groß macht, oder daß man für die Trägerfrequenz keine sinusförmige,
sondern eine rechteck- oder trapezförmig verlaufende Spannung wählt. Man erkennt
aus der Fig. r, daß damit die Steilheit bei den Nulldurchgängen vergrößert werden
kann.
Beiden bekannten Verfahren haften Nachteile an. Die Herstellung
einer rechteck- oder trapezförmigen Trägerspannung erfordert zusätzliche, umständliche
Maßnahmen und der Erhöhung der Trägerspannung sind Grenzen gesetzt.
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Die Erfindung beschreitet einen anderen Weg zur Vermeidung und Unterdrückung
der Modulationsprodukte höherer Ordnung. Sie beruht auf der Beobachtung, daß die
Modulationsprodukte höherer Ordnung ganz erheblich vermindert werden, wenn durch
Anwendung geeigneter Vorspannungsmittel im Gleichrichterkreis des Ringmodulators
eine zusätzliche, sämtliche Gleichrichterelemente durchfließende Gleichstromkomponente
erzeugt wird, deren Größe von der Kenn-Linienform der Gleichrichterelemente und
von der Größe der verwendeten Trägerspannung abhängig ist. Der optimale Wert dieser
Gleichstromkomponente kann experimentell mühelos ermittelt werden.
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Dieb Erfindung betrifft eine Ringmodulätorschaltung mit gleichstrommäßig
gegenüber den Wechselstromanschlüssen abgetrenntem Gleichrichterring, bei der durch
Anwendung geeigneter Vorspannungen Modulationsprodukte höherer Ordnung unterdrückt
werden. Erfindungsgemäß ist innerhalb des Gleichrichterringes selbst als Vorspannung@squelle
mindestens eine Parallelschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators derart
angeordnet, daß sämtliche Gleichrichterelemente von der gleichen Gleichstromkomponente
durchflossen werden.
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Es ist eine Ring- bzw. Doppelgegentaktmodulatorschaltung bekanntgeworden,
bei der unerwünschte Modulationsprodukte höherer Ordnung dadurch unterdrückt werden,
daß das Verhältnis der Durchlaßzeit zur Sperrzeit der Gleichrichterelemente auf
einen bestimmten Wert gebracht wird. Die Einstellung der Schaltzeiten erfolgt dabei
im Fall des Ringmodulators durch eine einseitige, nichtlineare Verzerrung der 'Trägerspannung
(z. B. mittels einer die Trägereingangsklemmen überbrückenden Reihenschaltung eines
Gleichrichters und eines Widerstandes) und im Fall des Doppelgegentaktmodulators
durch eine der Trägerspannung überlagerte, von zwei Batterien gelieferte paarweise
Vörspannung der Gleichrichter.
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Es ist ferner eine Ringmodulatorschaltung bekannt, bei der für die
einzelnen Gleichrichter eine gemeinsame Gleichspannungsquelle benutzt wird. Dabei
sind die Gleichrichter paarweisse mit gleichem Richtungssinn über hohe Wechselstromwiderstände
an die gemeinsame Gleichstromvorspannungsquelle angeschaltet und die für den Gleichstrom
nicht zu benutzenden Wege werden durch hohe Gleichstromwiderstände abgeriegelt.
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Bei den vorstehend erwähnten bekannten Ringmodulatorschaltungen werden
nicht sämtliche Gleichrichterelemente des Gleichrichterringes von der gleichen Gleichstromkomponente
durchflossen, wie dies beim Erfindungsgegenstand der Fall ist. Durch diesen alle
Gleichrichter durchfließenden, von der Trägerspannung selbst abgeleiteten Gleichstrom
erfolgt auf einfache Weise ein weitgehender Ausgleich etwaiger Unsymmetrien der
einzelner (-ileichrichterelemente, der die Anforderungen ar die Sorgfalt der Auslese
dieser Elemente auf möglichst gleiche Kennlinien hin gegenüber den bekannten Schaltungen
herabsetzt. Gegenüber der bekannten Ringmodulatorschaltungen, bei denen die Gleichrichterelemente
mit einer festen Vorspannung aus einer Batterie betrieben werden, bringt der Erfindungsgegenstand
den Vorteil mit sich, daß das für die Unterdrückung der unerwünschten Modulationsprodukte
(Klirrprodukte) kritische Verhältnis von Gleichspannungskomponente zur Trägeramplitude
bei einer Änderung der letzteren praktisch konstant bleibt, da diese Gleichspannung
vom Träger selbst abgeleitet ist.
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Es ist zwar eine Doppelgegentaktmodulatorschaltung bekannt, bei der
eine vom Träger selbst abgeleitete, an einer Widerstands-Kondensator-Parallelschaltung
auftretende Gleichspannung als Vorspannung für sämtliche Gleichrichterelemente wirksam
ist. Diese sind. aber nicht sämtlich, sondern immer nur paarweise von der gleichen
Gleichstromkomponente durchflossen und erfordern daher die erwähnte sorgfältige
und kostspielige Auswahl von, Gleichridhterelemnenten. Außerdem dient aber die Einführung
der Vorspannung hier gar nicht zur Unterdrückung unerwünschter höherer Modulationsprodukte;
sondern lediglich einer Erhöhung der zulässigen Aussteuerung.
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Es ist. schließlich noch eine Modulatorschaltung bekannt, bei der
vier Gleichrichterelemente in den Armen einer Brücke in Durchlaßrichtung in Reihe
liegen und sämtlich von dem gleichen Gleichstrom durchflossen werden, der von einer
in einem Brückenarm liegenden Vorspannungsbatterie erzeugt wird. Die. eine Diagonale
der Brücke ist mit der Trägerspannungsquelle, die andere Diagonale einerseits über
ein Tiefpaßfilter mit dem Eingangs-' kreis für die Signalspannung, andererseits
über ein Hochpaßfilter für das gewünschte Seitenband mit dem Belastungskreis verbunden.
Diese Schaltung arbeitet funktionsmäßig ganz anders als der Ringmodulator. Während
letzterer grundsätzlich auch ohne Vorspannung der Gleichrichterelemente als Modulator
wirksam ist, kommt bei der bekannten Schaltung bei Weglassen der eingeführten Vorspannung
überhaupt leine Modulation zustande, da die Vorspannung die Gleichrichter offen
steuert und diese erst durch die Trägerspannung zugesteuert werden. Die Schaltung,
die eine Verdoppelung der Trägerfrequenz bewirkt, ist durch das Erfordernis zweier
Filter mit einem wesentlich größeren Aufwand verbunden als der Erfindungsgegenstand.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines in der Fg.2 gezeigten
Ausführungsbeispieles und einiger in Fig.3 dargestellter Dämpfungskurven näher erläutert.
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Der in Fig.2 angegebenen Schaltung liegt die bekannte Ringmodulatorschaltung
zugrunde mit vier im Ring geschalteten Trockengleichrichterelementen i bis q., und
vier jeweils in Reihe zu ihnen liegenden, gestrichelt angedeuteten Linearisierungswiderständen
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bis 8, die bekanntlich eine Dämpfung der unerwünschten Modulationsprodukte höherer
Ordnung bewirken, dem Eingangsübertrager 9 für die Signalfrequenz co, den Eingangsklemmen
io, ii für die Trägerfrequenz SZ und dem Ausgangsübertrager 12 für die gewünschten
Seitenbänder ,Q ± co. Der Gleichrichterring ist mit Hilfe von vier Kondensatoren
13 bis 16 gleichstrommäßig gegenüber den Wechselstromanschlüssen des Modulators
abgetrennt. Innerhalb des Gleichrichterringes selbst ist eine als Vorspannungsquelle
dienende Parallelschaltung eines ohmschen, vorzugsweise veränderbaren Widerstandes
17 und eines Kondensators i8 eingeschaltet. An dieser Parallelschaltung tritt
infolge des den Widerstand 17 durchfließenden gleichgerichteten Trägerstromes eine
Gleichspannung auf, die eine zusätzliche, sämtliche Gleichrichterelemente des Ringes
durchfließende Gleichstromkomponente (in Durchlaßrichtung der Gleichrichter) erzeugt.
Ihre Größe hängt außer von der Kennlinienform der Gleichrichterelemente von der
Größe der verwendeten Trägerspannung ab.
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In der vorbeschriebenen Schaltung ist die als Vorspannungsquelle dienende
Parallelschaltung nur in einem der vier Zweige des Gleichrichterringes vorgesehen.
Es hat sich gezeigt, daß dies für die erstrebte Wirkung im allgemeinen völlig ausreichend
ist. Man kann aber die die Gleichstromkomponente erzeugenden Schaltelemente auch
symmetrisch auf zwei bzw. vier Zweige des Ringes verteilen.
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Fig.3 zeigt die mit der erfindungsgemäßen Modulatorschaltung erreichte
Klirrdämpfung, und zwar ist das Verhältnis des unerwünschten Modulationsproduktes
höherer Ordnung S2 ± 3 co zu dem Modulationsprodukt erster Ordnung S2 ± (o in Neper
über der Trägeramplitude it.D aufgetragen. Kurve i9 gilt für die übliche Ringmodulatorschaltung
ohne Linearisierungswiderstände. Man erkennt, daß durch Steigerung der Trägerspannung
eine gewisse Verbesserung erzielt werden kann, die jedoch bald einem bei etwa 3
Neper liegenden Grenzwert zustrebt. Kurve 2o gilt für die gleiche Schaltung mit
Linearisierungswiderständen, jedoch ohne die erfindungsgemäßen Schaltmaßnahmen.
Kurve 21 gilt für die erfindungsgemäße Schaltanordnung gemäß Fig.2. Es zeigt sich,
daß mit dieser erfindungsgemäßen Schaltanordnung die Klirrdämpfung des erwähnten
Modulationsproduktes höherer Ordnung gegenüber dem Nutzseitenband bis auf etwa 9
Neper heraufgesetzt werden kann. Dabei sind die Unterschiede der Klirrdämpfung,
die sich ergeben, je nachdem, ob in dieser Schaltungsanordnung die gestrichelten
Linearisierungswiderstände verwendet werden oder nicht, nur gering und daher nicht
besonders eingezeichnet.