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Doppelgegentaktmodulator mit vier Transistoren Die Erfindung betrifft
einen Doppelgegentaktmodulator mit vier Transistoren, bei dem eingangsseitig ein
symmetrischer Signalübertrager und ein ebenfalls symmetrischer Trägerübertrager
vorgesehen sind.
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Modulatoren zur Umsetzung breiter übertragungsbänder müssen beispielsweise
in Trägerfrequenzübertragungssystemen vielfach hohen Anforderungen an die Linearität
genügen. Aus diesem Grund sollten derartige Modulatoren mit einem möglichst niedrigen
Eingangspegel betrieben werden. Auf der anderen Seite ist man jedoch bestrebt, bei
solchen Modulatoren im Hinblick auf ein möglichst niedriges Grundgeräusch des dem
Modulator folgenden Verstärkers möglichst hohe Ausgangspegel zu erzielen. Deshalb,
wirkt sich eine niedrige Seitenbanddämpfung bzw. eine hohe Seitenbandverstärkung
eines Modulators sowohl im Hinblick auf die Linearität als auch bezüglich des Grundgeräusches
vorteilhaft aus.
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Es gibt Modulatoren, die passive, nichtlineare Elemente enthalten
und dabei eine verhältnismäßig niedrige Seitenbanddämpfung aufweisen. Wird am Abschluß
solcher Modulatoren ein Teil der Seitenbänder reflektiert, d. h. erneut dem
Modulator zugeführt, so beeinflußt das reflektierte Signal die Steuerung der Nichtlinearitäten,
was eine Vergrößerung des Klirrfaktors zur Folge hat. Bei solchen Modulatoren hat
daher die begrenzte, vielfach nicht ausreichende Rückwirkungsfreiheit einerseits
häufig zur Folge, daß die Einfügung einer weiteren Dämpfung zur Verringerung der
Reffexion nötig wird. Dadurch wird der Seitenbandpegel weiter abgesenkt. Andererseits
-muß das dem Modulator folgende Filter für alle Seitenbänder reell angepaßt werden,
so daß sich ein erhöhter Aufwand an Filtermitteln ergibt.
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Es sind ferner verstärkende Modulatoren mit Transistoren als nichtlineare
Elemente bekannt, die das Seitenband am Ausgang verstärkt abgeben und dabei weitgehend
rückwirkungsfrei sind. Dies ist besonders im Hinblick auf die genannten Gesichtspunkte
bei der Dimensionierung von Modulatorschaltungen von Vorteil. Da mit solchen Modulatoren
selbst hohe Anforderungen an die Klirrdämpfung ohne zusätzliche, zur besseren Anpassung
bestimmte
Dämpfungsglieder zu erfüllen sind, kann die zwischen dem Modulatoreingang
und dem Modulatorausgang wirksame Seitenbandverstärkung dabei meist voll ausgenutzt
werden.
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Es gibt Anwendungsfälle, für die derartige bekannte, verstärkende
Doppelgegentaktmodulatoren schwierig zu realisieren sind. Dies ist der Fall, wenn
Nachrichtenbänder in eine sehr tiefe Frequenzlage, beispielsweise in die Videolage,
in der sogar Gleichspannungsanteile auftreten, umgesetzt werden sollen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen verstärkenden Doppelgegentaktmodulator
mit einem gleichstromübertragenden Signalausgang zu schaffen.
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Eine spezielle Aufgabe der Erfindung ist es, einen rückwirkungsfreien
Doppelgegentaktmodulator derart auszubilden, daß ein Frequenzband aus der Trägerfrequenzlage
in die Videolage umgesetzt werden kann.
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Der Doppelgegentaktmodulator mit vier Transistoren, bei dem eingangsseitig
ein symmetrischer Signalübertrager und ein ebenfalls symmetrischer Trägerübertrager
vorgesehen sind, wird gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß jede Mittelanzapfung
der beiden sekundärseitigen Symmetriewicklungen des Trägerübertragers jeweils mit
der Mittelanzapfung einer der beiden sekundärseitigen Symmetriewicklungen des Signalübertragers
verbunden und an je einen Pol einer Spannungsquelle geführt sind, deren Mittelanzapfung
zusammen mit einem Verbindungspunkt der Kollektoren sämtlicher Transistoren den
Modulatorausgang bildet und daß bei einem aus zwei Transistoren gleichen Leitfähigkeitstyps
bestehenden und einem weiteren, aus zwei dazu komplementären Transistoren gebildeten
Transistorpaar jeweils die Basisanschlüsse der Transistoren eines Paares an derartige
äußere Anschlüsse einer der Symmetriewicklungen des Trägerübertragers und jeweils
die Emitter an solche äußeren Anschlüsse der auf Grund der Verbindung der Mittelanzapfung
zugehörigen Symmetriewicklung des Signalübertragers geführt sind, daß eine Basis-Emitter-Strecke
bei einem Transistorpaar zwischen zwei Wicklungsanfängen
und bei
dem anderen Transistorpaar zwischen einem Wicklungsanfang und einem Wicklungsende
liegt.
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Damit ist in vorteilhafter Weise bei einem ver---stärkenden, rückwirkungsfreien
Doppelgegentaktmodulator ein Ausgangsübertrager eingespart, ohne daß auf andere
Weise ein Gleichstromweg zwischen den Ausgangsklemmen geschaffen werden muß. Der
Modulator kann ferner sehr breite Nachrichtenbänder abgeben, ohne daß am Ausgang
durch einen übertrager ein nachteiliger Frequenzgang erzeugt wird. Ein weiterer
Vorteil ist, daß mit diesem verstärkenden Doppelgegentaktmodulator Frequenzbänder
in eine sehr tiefe Frequenzlage umgesetzt werden können. Da der Modulatorausgang
frei von Gleichstromanteilen ist, die nicht zum Ausgangssignal gehören, kann er
zur Umsetzung von Nachrichtenbändem in die Videolage verwendet werden.
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Die Erfindung wird an Hand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Die Figur zeigt einen Doppelgegentaktmodulator mit vier Transistoren,
der einen übertragerfreien Signalausgang für die Seitenbänder mit den Frequenzen
o) ± Q aufweist. Bei den Wicklungen der beiden Eingangsübertrager,
nämlich des Trägerübertragers 5 und des Signalübertragers 6, sind
die Anfänge mit einem Punkt bezeichnet.
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Der Doppelgegentaktmodulator enthält die vier Transistoren
1, 2, 3 und 4, die kollektorseitig miteinander verbunden und an eine
AusgangsklernTne geführt sind, die zusammen mit einer Anzapfung der Spannungsquelle
7, einer symmetrischen Gleichspannungsquelle einen übertragerfreien Ausgang
des Doppelgegentaktmodulators bildet. Die Transistoren 1 und 2 sind vom
Typ pnp, die weiteren Transistoren 3 und 4 vom Typ npn. Der
Anfang der Symmetriewicklung 9 des Trägerübertragers 5 liegt an der
Basis des Transistors 1, und das Ende dieser Wicklung ist an die Basis des
Transistors 2 geführt. Ihre Mittelanzapfung ist mit dem Pluspol der Spannungsquelle
7 und der Mittelanzapfung der Symmetriewicklung 11 des Signalübertragers
6 verbunden, deren Anfang an den Emitter des Transistors 1 und deren
Ende an den Emitter des Transistors 2 geführt ist.
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Der Anfang der weiteren Symmetriewicklung 10
des Trägerübertragers
5 liegt an der Basis des Transistors 3 und das Ende an der Basis des
Transistors 4. Ihre Mittelanzapfung ist mit dem Minuspol der Spannungsquelle
7 und mit der Mittelanzapfung der Symmetriewicklung 12 des Signalübertragers
6
verbunden, deren Ende am Emitter des Transistors 3
und deren Anfang
am Emitter des Transistors 4 liegt.
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Dabei können bei zwei beliebigen Symmetriewicklungen beider Eingangsübertrager
5, 6 gleichzeitig jeweils Anfang und Ende. miteinander vertauscht werden.
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Die als Eingang für die Trägerfrequenz w vorgesehene Primärwicklung
8 des Trägerübertragers 5
und die als Eingang für das Signal der Frequenz
Q
bestimmte weitere Primärwicklung 13 des Signalübertragers
6 sind miteinander vertauschbar, so daß man auch an den Trägerübertrager
5 das Eingangssignal und an den Signalübertrager 6 den Träger anlegen
kann. Der Ausgang des Modulators liegt in einer Diagonalen einer Brücke, die durch
die Hälften der Spannungsquelle 7 und die KoRektor-Emitter-.Strecken der
beiden Transistoren 1 und 4 und die dazu in Serie liegenden Teile der Symmetriewicklungen
11 bzw. 12 gebildet ist.
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Wird an die Primärwicklung 8 des Trägerübertragers
5 eine Trägerspannung geführt, so werden von einer Halbwelle des Trägers
gleichzeitig die Transistoren 1 und 4 und in der anderen Halbwelle gleichzeitig
die Transistoren 2 und 3 durchgesteuert. In der Trägerhalbwelle, während
der die Transistoren 1 und 4 durchgesteuert sind, fließt ein Strom von dem
positiven Pol der Spannungsquelle 7 über den zwischen der Mittelanzapfung
und dem Anfang der Symmetriewicklung 11 des Signalübertragers 6 liegenden
Wicklungsteil zum Emitter des Transistors 1,
von dessen Kollektor weiter zum
Kollektor des Transistors 4 und schließlich von dessen Emitter über den Anfang und
die Mittelanzapfung der Symmetriewicklung 12 des Eingangsübertragers 6 zum
negativen Pol der Spannungsquelle 7 zurück. Der Ausgang des Modulators ist
dabei frei von signalfremden Gleichspannungen.
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Während der anderen Trägerhalbwelle fließt der Gleichstrom über die
in Reihe geschalteten Kollektor-Emitter-Strecken der beiden Transistoren 2 und
3,
d. h., ohne Signalaussteuerung liegen während jeder Trägerhalbwelle
die beiden Ausgangsklemmen des Modulators auf dem Mittelpotential der Spannungsquelle
7, d. h. auf dem Potential, das am Abgriff der Spannungsquelle
7 herrscht.
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Führt man der Primärwicklung 13 des Eingangsübertragers
6 ein Signal zu, so wird während der einen Halbwelle dieses Signals der Kollektorstrom
des Transistors 1 vergrößert und der des Transistors 4 verkleinert. Dadurch
entsteht für die an die Kollektoren angeschlossene Klemme des Modulatorausgangs
eine Potentialverschiebung zu positiven Spannungswerten hin. In der anderen Halbwelle
des Trägers wird bei gleicher Polarität des Signals der Kollektorstrom. des Transistors
2 verringert und der des Transistors 3 vergrößert, so daß an der Ausgangsklemme
des Modulators, die an die Kollektoren angeschlossen ist, eine Potentialverschiebung
in Richtung negativer Spannungswerte eintritt. Damit wird das Signal abhängig vom
Träger am Ausgang umgepolt. Vertauscht man die beiden Modulatoreingänge für den
Träger und für das modulierende Signal miteinander und führt also den Träger der
Primärwicklung 13 des Sigaalübertragers 6 zu, so werden im Takt der
Trägerfrequenz die Transistoren 1 und 3 bzw. 2 und 4 abwechselnd durchgesteuert.
In beiden Betriebsarten sind-am Ausgang des Modulators auf Grund der Doppelgegentaktanordnung
alle Modulationsprodukte von der Form pe) ± qD, bei denen
p und q nicht gleichzeitig ungerade sind, unterdrückt.