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Schaltung zur Frequenzmodulation einer Trägerschwingung
In Schaltungen zur Frequenzmodulation einer Trägerschwingung tritt häufig neben der gewünschten Modulierung im Rhythmus der modulierenden Schwingungen infolge von Nebeneinflüssen eine unerwünschte Frequenztrift auf. Es beeinflussen z. B. Temperaturänderungen die Abstimmung des frequenzbestimmenden Schwingungskreises des Trägerwellenoszillators, so dass sich die Frequenz der erzeugten Trägerwelle mehr oder weniger langsam ändert. Auch Änderungen der Speisespannungen und Änderungen der Eigenschaften, namentlich der Steilheit, infolge des Alterns der Oszillatorröhre führen eine unerwünschte Frequenz- änderung herbei. Die Erfindung bezweckt, diese Frequenztrift weitestgehend zu unterdrücken.
Erfindungsgemäss wird dieser Zweck mittels einer Schaltung erzielt, in der zwei in gleicher Weise ausgebildete und gleichen Nebeneinflüssen ausgesetzte Hilfsoszillatoren zwei gleiche Hilfs- schwingungen erzeugen, von denen mindestens eine von der gewünschten Schwingung in der
Frequenz moduliert wird, wobei eine Mischstufe vorgesehen ist, in der eine dieser Hilfsschwin- gungen mit einer in einem örtlichen Oszillator erzeugten Schwingung von der Frequenz der
Trägerschwingung, und die so erhaltene Differenz- bzw. Summenfrequenz darauffolgend in einer letzten Mischstufe mit der anderen Hilfsschwin- gung gemischt wird, worauf die frequenz- modulierte Summen-bzw. Differenzfrequenz mittels eines Filters ausgesiebt wird.
Die beiden Hilfsoszillatoren sind völlig symmetrisch gebaut und erleiden daher innerhalb der Grenzen der praktischen Erfordernisse gleiche Frequenztriften. Durch Überlagerung der einen dieser Hilfsfrequenzen mit der kristallgesteuerten gewünschten Trägerfrequenz entsteht ein Modulationsprodukt, welches u. a. die Differenzfrequenz zwischen dem ersten Hilfsoszillator und dem kristallgesteuerten Oszillator enthält. Durch nachträgliche Hinzufügung der Frequenz des zweiten Hilfsoszillators in einer getrennten Mischstufe kann nun eine Summenfrequenz des zweiten Hilfsoszillators und der erwähnten Mischfr'*quenz gebildet werden, wodurch die Hilfsfrequenz und die Frequenztrift herausfällt und nur die Frequenzmodulation des gewünschten kristallgesteuerten Senders übrig bleibt.
Die Schaltung nach der Erfindung kann vorteilhaft derart eingerichtet werden, dass beide Hilfsträgerwellen moduliert werden. In diesem Falle ist es zweckmässig, dass die modulierenden Schwingungen die Hilfsträgerwellen gegenphasig modulieren. Eine unerwünschte Frequenztrift kann auch noch durch Veränderungen in den Einrichtungen entstehen, die zum Zwecke der Modulierung der Frequenz des Oszillators vorgesehen sind. Wird z. B. als Modulator eine Reaktanzröhre verwendet, so bedingen Ver- änderungen der Speisespannungen und Kontaktpotentiale, sowie ein Altem der Entladungsröhre eine Veränderung der Reaktanz, die eine unerwünschte Frequenztrift herbeiführt.
Sind bei einer Schaltung nach der Erfindung, bei der beide Hilfsträgerschwingungen von den modulierenden Schwingungen moduliert werden, die beiden Frequenzmodulatoren, welche die
Frequenzmodulation der Hilfsträgerschwingungen bewerkstelligen, in gleicher Weise gebildet, so dass die genannten, auf die Modulatoren ein- wirkenden Nebeneinflüsse die gleiche unerwünschte
Frequenztrift des zugehörigen Oszillators herbei- führen, so ergibt sich, dass in der erhaltenen frequenzmodulierten Trägerschwingung auch diese unerwünschte Frequeqztrift unterurückt ist.
Die Erfindung ist in der Zeichnung näher erläutert.
In Fig. 1 sind zwei Oszillatoren 1 und 2 dar- gestellt, die je eine Hilfsträgerschwingung mit
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werden. Die von einer Quelle 5 herrührenden modulierenden Schwingungen werden über einen Transformator 6 den Modulatoren gegenphasig zugeführt. Die infolge dieser Modulation herbeigeführte augenblickliche Frequenzausweichung
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gungen, u. zw.
beim Oszillator 1 um einen Frequenzbetrag Mi und beim Oszillator 2 um einen Betrag "2'In diesem Falle ist die Frequenz/1 der Schwingungen im Ausgangskreis des Oszillators 1
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und die Frequenz f2 der Schwingungen im Ausgangskreis des Oszillators 2
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Die Schwingungen im Ausgangskreis des Oszillators werden nun erfindungsgemäss in einer Mischstufe 8 mit einer Schwingung von der Frequenz 10 der endgültig gewünschten Trägerschwingung gemischt, die von einem Oszillator 7 erzeugt wird. Dieser Oszillator wird z. B. von einem Kristall gesteuert, so dass die Frequenz 10 konstant ist. Im Ausgangskreis der Mischstufe 8 entstehen Schwingungen mit der Summen- und Differenzfrequenz f0+f1 und fü-fl.
Von diesen wird beispielsweise die Differenzfrequenz mittels eines Filters 9 ausgesiebt und in einer zweiten Mischstufe 10 mit der modulierten, vom Oszillator 2 gelieferten Hilfsträgerschwingung gemischt. Die Summen- frequenz f, ==/2+./o"/i wird schliesslich mittels eines Filters 11 ausgesiebt und weiter benutzt.
Durch Substitution der Gleichungen 1 und 2 kann ; in der Form
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geschrieben werden, woraus sich ergibt, dass die erhaltene Schwingung eine frequenzmodulierte Trägerwelle mit der gewünschten Frequenz 10 und der augenblicklichen gewünschten Frequenzausweichung A/i-+/A-jj und einer unerwünschten Frequenzausweichung nu-nul ist. Wenn beide Oszillatoren in gleicher Weise gebildet sind und so von Nebeneinflüssen, wie Temperatur- änderungen usw., in gleicher Weise beeinflusst werden, ist n, = ni und die unerwünschte Frequenzausweichung ist unterdrückt.
Es ergibt sich in diesem Falle eine frequenzmcdulierte Trägerschwingung mit der Frequenz f0, die ausschliesslich die gewünschte Frequenzmodulation A/i+''./ :- trägt.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass ein entsprechendes Ergebnis erhalten worden wäre, wenn nur eine der beiden Hilfsträgerschwingungen moduliert wäre. Der Unterschied würde nur darin liegen, dass in dem Ausdruck für/,, A/i oder A/ verschwindet, je nachdem, welche der beiden Hilfsträgerschwingungen moduliert wird.
In Fig. 2 ist der OsziUatormodulatorteil der
Schaltung gemäss dem in Fig. 1 angegebenen
Schema näher ausgearbeitet.
Die Oszillatoren bestehen aus rückgekoppelten Entladungsröhren 1 und 2, deren frequcsx- bedingende Schwingungskreise 12 und 13, die auf die gleiche Frequenz abgestimmt sind, mit
Reaktanzröhren 3 und 4 verbunden sind. Die von der Quelle 5 gelieferten, modulierenden Schwingungen werden den Reaktanzröhren gegenphasig zugeführt. Die vom Oszillator-Modulator 1, 3 und 2, 4 erzeugten frequenzmodulierten Hilfs- trägerschwingungen werden über Leitung 14, 15 den Mischstufen 8 bzw. 10 in Fig. 1 zugeführt. Die beiden Mischstufen 8 und 10, die Filter 9 und 11 und der Oszillator 7 sind in Fig. 2 nicht näher dargestellt, da die Schaltung dieser Teile bekannt ist.
Eine Schaltung nach der Erfindung, bei der beide Hilfsträgerschwingungen von den modulierenden Schwingungen gegenphasig moduliert werden, hat die Eigenschaft, dass eine unerwünschte Frequenzmodulation durch Nebenursachen in den Modulatoren selbst unterdrückt wird.
Ändern sich z. B. die Speisespannungen der Reaktanzröhren 3 und 4 in der Schaltung nach Fig. 2, so tritt eine unerwünschte Frequenzmodulation ml bzw. m2 der Hilfsträger- schwingungen fm auf. Diese unerwünschten Frequenzmodulationen gleichen einander auf die gleiche Weise aus, wie vorstehend in bezug auf die unerwünschten Frequenzmodulationen n, und n2 in den Oszillatoren 1 und 2 auseinander-
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Die Wirkungsweise der Schaltung ist wie folgt :
Während der ersten Hälfte der positiven Halbperiode der Ausgangsspannung des Begrenzers 16 lädt sich der Kondensator C, über die Zweipolröhre 18. Während der folgenden Hälfte der positiven Halbperiode und der nächstfolgenden ersten Hälfte der negativen Halbperiode entlädt sich Cl über die Zweipolröhre 19 und den Kondensator Cs, wodurch sich eine gewisse Ladung auf letzteren überträgt. Dies wiederholt sich während jeder folgenden Periode, so dass sich der Kondensator immer mehr lädt, u. zw. ist die je Zeiteinheit auf den Kondensator übertragene Ladung proportional der Frequenz der Ausgangsspannung des Begrenzers 16, d. h. proportional der Frequenz des Oszillators 1.
In durchaus gleicher Weise überträgt sich infolge der Ausgangsspannung des Begrenzers 17 eine entgegengesetzte Ladung auf diesen Kondensator, da ja die Ausgangsspannung des Begrenzers 17 über die Zweipolröhre 20 den Kondensator C2 lädt, der sich darauf über die Zweipolröhre 21 und den Kondensator Cs entlädt. Die so je
Zeiteinheit auf den. Kondensator Cg übertragene
Ladung ist proportional der Frequenz des
Oszillators 2.
Der Ladestrom des Konden- sators Cg über die Zweipolröhre 19 ist nun dem
Ladestrom des Kondensators Cg über die Zwei- polröhre 21 entgegengesetzt, so dass der Konden- sator Cg spannungslos bleibt, wenn die je Zeit- einheit über die Zweipolröhre 19 zugeflossene
Ladung der je Zeiteinheit über-die Zweipol- röhre 21 abgeflossenen Ladung entspricht, was der Fall ist, wenn die Frequenzen der Oszillatoren 1 und 2 gleich sind. Weichen sie voneinander ab, so entsteht tuber zeine positive oder negative
Spannung gegen Erde, je nachdem die Frequenz des Oszillators 1 niedriger oder höher als die Frequenz des Oszillators 2 ist.
Diese Spannung wird nun über eine Leitung 24 beispielsweise dem Modulator 4 zugeführt, der die Frequenz des Oszillators 2 derart regelt, dass der Frequenzunterschied zwischen den Oszillatoren verringert wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltung zur Frequenzmodulation einer Trägerschwingung, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in gleicher Weise ausgebildete und gleichen Nebeneinnüssen ausgesetzte Hilfsoszillatoren (1, 2) zwei gleiche Hilfsschwingungen erzeugen, von denen eine oder beide mittels ebenfalls gleich ausgebildeten Modulatoren (3 bzw. 3 und 4) in der Frequenz moduliert werden, und dass eine Mischstufe (8) vorgesehen ist, in der eine dieser Hilfsschwingungen mit einer in einem örtlichen Oszillator (7) erzeugten
Schwingung mit der Frequenz der Träger- schwingung, und die so erhaltene Differenz- bzw. Summenfrequenz darauffolgend in einer letzten Mischstufe (10) mit der anderen Hilfs- schwingung gemischt wird, wonach die frequenz- modulierte Summen-bzw.
Differenzfrequenz mittels eines Filters (11) ausgesiebt wird.
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Circuit for frequency modulation of a carrier wave
In circuits for the frequency modulation of a carrier oscillation, in addition to the desired modulation in the rhythm of the modulating oscillations, an undesirable frequency drift occurs due to secondary influences. It affect z. B. temperature changes the tuning of the frequency-determining resonant circuit of the carrier wave oscillator, so that the frequency of the carrier wave generated changes more or less slowly. Changes in the supply voltages and changes in the properties, namely the slope, as a result of the aging of the oscillator tube also lead to an undesirable change in frequency. The invention aims to suppress this frequency drift as far as possible.
According to the invention, this purpose is achieved by means of a circuit in which two auxiliary oscillators designed in the same way and exposed to the same secondary influences generate two identical auxiliary oscillations, at least one of which is from the desired oscillation in the
Frequency is modulated, with a mixer being provided in which one of these auxiliary oscillations with an oscillation generated in a local oscillator of the frequency of the
Carrier oscillation, and the difference or sum frequency obtained in this way is then mixed in a last mixing stage with the other auxiliary oscillation, whereupon the frequency-modulated sum or. Difference frequency is filtered out by means of a filter.
The two auxiliary oscillators are built completely symmetrically and therefore suffer the same frequency drift within the limits of practical requirements. By superimposing one of these auxiliary frequencies with the crystal-controlled desired carrier frequency, a modulation product is created which u. a. contains the difference frequency between the first local oscillator and the crystal controlled oscillator. By subsequently adding the frequency of the second auxiliary oscillator in a separate mixer stage, a sum frequency of the second auxiliary oscillator and the mentioned mixing frequency can now be formed, whereby the auxiliary frequency and the frequency drift are eliminated and only the frequency modulation of the desired crystal-controlled transmitter remains.
The circuit according to the invention can advantageously be set up in such a way that both subcarrier waves are modulated. In this case it is useful that the modulating oscillations modulate the subcarrier waves in antiphase. An undesirable frequency drift can also arise from changes in the devices which are provided for the purpose of modulating the frequency of the oscillator. Is z. If, for example, a reactance tube is used as a modulator, changes in the supply voltages and contact potentials, as well as aging of the discharge tube, cause a change in the reactance, which causes an undesirable frequency drift.
Are in a circuit according to the invention, in which both subcarrier oscillations are modulated by the modulating oscillations, the two frequency modulators, which the
Achieve frequency modulation of the subcarrier oscillations, formed in the same way, so that the mentioned secondary influences acting on the modulators have the same undesirable effects
If the frequency drift of the associated oscillator leads to the result that this undesired frequency drift is also suppressed in the frequency-modulated carrier oscillation obtained.
The invention is explained in more detail in the drawing.
In Fig. 1, two oscillators 1 and 2 are shown, each with an auxiliary carrier oscillation
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will. The modulating oscillations originating from a source 5 are fed to the modulators in antiphase via a transformer 6. The instantaneous frequency deviation brought about as a result of this modulation
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gung, u. between
with oscillator 1 by a frequency amount Mi and with oscillator 2 by an amount "2 'In this case the frequency / 1 of the oscillations in the output circuit of oscillator 1
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and the frequency f2 of the oscillations in the output circuit of the oscillator 2
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The oscillations in the output circuit of the oscillator are now mixed according to the invention in a mixer 8 with an oscillation of the frequency 10 of the finally desired carrier oscillation which is generated by an oscillator 7. This oscillator is z. B. controlled by a crystal so that the frequency 10 is constant. In the output circuit of mixer 8, vibrations with the sum and difference frequency f0 + f1 and fü-fl occur.
From these, for example, the difference frequency is filtered out by means of a filter 9 and mixed in a second mixer 10 with the modulated subcarrier oscillation supplied by the oscillator 2. The sum frequency f, == / 2 +. / O "/ i is finally filtered out by means of a filter 11 and used further.
By substituting equations 1 and 2; in the shape
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from which it follows that the oscillation obtained is a frequency-modulated carrier wave with the desired frequency 10 and the instantaneous desired frequency deviation A / i - + / A-jj and an undesired frequency deviation nu-zero. If both oscillators are formed in the same way and are influenced in the same way by secondary influences such as temperature changes etc., then n, = ni and the undesired frequency deviation is suppressed.
In this case, a frequency-modulated carrier oscillation with the frequency f0 results, which only carries the desired frequency modulation A / i + ". /: -.
It is readily apparent that a corresponding result would have been obtained if only one of the two subcarrier oscillations had been modulated. The only difference would be that in the expression for / ,, A / i or A / disappears, depending on which of the two subcarrier oscillations is being modulated.
In Fig. 2 the OsziUatormodulatorteil is the
Circuit according to that indicated in FIG
Scheme worked out in more detail.
The oscillators consist of feedback discharge tubes 1 and 2, with their frequency-dependent oscillation circuits 12 and 13, which are tuned to the same frequency
Reactance tubes 3 and 4 are connected. The modulating oscillations supplied by the source 5 are fed to the reactance tubes in antiphase. The frequency-modulated subcarrier oscillations generated by the oscillator modulator 1, 3 and 2, 4 are fed to the mixer stages 8 and 10 in FIG. 1 via lines 14, 15. The two mixer stages 8 and 10, the filters 9 and 11 and the oscillator 7 are not shown in more detail in FIG. 2, since the circuitry of these parts is known.
A circuit according to the invention, in which both subcarrier oscillations are modulated in phase opposition by the modulating oscillations, has the property that undesired frequency modulation due to secondary causes in the modulators themselves is suppressed.
Change z. B. the supply voltages of the reactance tubes 3 and 4 in the circuit according to FIG. 2, an undesired frequency modulation ml or m2 of the subcarrier oscillations fm occurs. These unwanted frequency modulations cancel each other out in the same way as above with respect to the unwanted frequency modulations n, and n2 apart in oscillators 1 and 2.
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The operation of the circuit is as follows:
During the first half of the positive half-cycle of the output voltage of the limiter 16, the capacitor C is charged via the two-pole tube 18. During the following half of the positive half-cycle and the first half of the negative half-cycle, Cl discharges through the two-pole tube 19 and the capacitor Cs, whereby a certain charge is transferred to the latter. This is repeated during each subsequent period, so that the capacitor charges more and more, u. zw. The charge transferred to the capacitor per unit of time is proportional to the frequency of the output voltage of the limiter 16, i. H. proportional to the frequency of oscillator 1.
In exactly the same way, an opposite charge is transferred to this capacitor as a result of the output voltage of the limiter 17, since the output voltage of the limiter 17 charges the capacitor C2 via the two-pole tube 20, which then discharges via the two-pole tube 21 and the capacitor Cs. The so ever
Time unit on the. Capacitor Cg transferred
Charge is proportional to the frequency of the
Oscillator 2.
The charging current of the capacitor Cg via the two-pole tube 19 is now that
The charging current of the capacitor Cg via the two-pole tube 21 is opposite, so that the capacitor Cg remains de-energized when the amount that has flowed in via the two-pole tube 19 per unit of time
Charge corresponds to the charge that has flowed off via the two-pole tube 21 per unit of time, which is the case when the frequencies of the oscillators 1 and 2 are the same. If they deviate from one another, there will be two positive or negative ones
Voltage to earth, depending on whether the frequency of oscillator 1 is lower or higher than the frequency of oscillator 2.
This voltage is now fed via a line 24, for example to the modulator 4, which regulates the frequency of the oscillator 2 in such a way that the frequency difference between the oscillators is reduced.
PATENT CLAIMS:
1. Circuit for the frequency modulation of a carrier wave, characterized in that two auxiliary oscillators (1, 2), which are designed in the same way and exposed to the same secondary influences, generate two auxiliary oscillations, one or both of which by means of modulators (3 or 3 and 4) which are likewise designed in the same way. are modulated in frequency, and that a mixer (8) is provided in which one of these auxiliary oscillations is generated with one in a local oscillator (7)
Oscillation with the frequency of the carrier oscillation, and the difference or sum frequency obtained in this way is then mixed in a last mixer stage (10) with the other auxiliary oscillation, after which the frequency-modulated sum or.
Difference frequency is filtered out by means of a filter (11).