DE1019712B

DE1019712B - Frequency modulated portable radio frequency transmitter

Info

Publication number: DE1019712B
Application number: DEB20580A
Authority: DE
Inventors: Dr Helmut Salow; Otto Schulz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-05-27
Filing date: 1952-05-27
Publication date: 1957-11-21

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für tragbare Sender zur Erzeugung hochfrequenter, frequenzmodulierter Schwingungen mittels eines Spitzentransistors. The invention relates to a circuit arrangement for portable transmitters for generating high-frequency, frequency-modulated oscillations by means of a tip transistor.

Es sind bereits Schaltungsanordnungen bekanntgeworden, bei denen die negative Kennlinie eines Spitzentransistors zur Schwingungserzeugung ausgenutzt wird. Zum Beispiel ist eine Schaltung schwingfähig, welche einen Serienschwingkreis zwischen Emitter und Kollektor enthält. Eine andere, häufig angewendete Möglichkeit ist die sogenannte Basisrückkopplung; hierzu ist ein hoher Widerstand für die Schwingungsfrequenz, z. B. ein Parallelresonanzkreis, in der Basisleitung erforderlich.Circuit arrangements have already become known in which the negative characteristic of a tip transistor is used to generate vibrations. For example, a circuit is capable of oscillation, which contains a series resonant circuit between emitter and collector. Another one that is often used The so-called basic feedback is a possibility; this is a high resistance for the Vibration frequency, e.g. B. a parallel resonance circuit, required in the base line.

Es ist auch bereits bekannt, neben der Basisrückkopplung einen zusätzlichen äußeren Rückkopplungsweg, z. B. vom Kollektor oder Emitter auf die Basis, vorzusehen, wodurch Wirkungsgrad und Ausgangsleistung des Senders steigen.It is also already known to have an additional external feedback path, e.g. B. from the collector or emitter to the base, provided, which increases the efficiency and output power of the transmitter.

Zur Anfachung und Auf rechterhaltung von Schwingungen ist es bekanntlich erforderlich, daß die Amplituden- und Phasenbilanz für die zu erregende Frequenz erfüllt sind. Die Amplitudenbilanz kann in der Regel verhältnismäßig leicht erfüllt werden, da die Leistungsverstärkung von Transistoren auch noch bei hohen Frequenzen wesentlich größer als Eins ist. Dagegen bereitet die Erfüllung der Phasenbilanz mit steigender Schwingungsfrequenz zunehmend Schwierigkeiten. Dies rührt daher, daß die inneren Transistorwiderstände nicht reell sind und ihre (kapazitiven) Blindanteile bei hohen Frequenzen Größen erreichen, die schädliche Phasendrehungen verursachen. For fanning and maintaining vibrations it is well known that the amplitude and phase balance for the frequency to be excited are fulfilled. The amplitude balance can usually be met relatively easily because the The power gain of transistors is significantly greater than one even at high frequencies. Against it The fulfillment of the phase balance causes increasing difficulties with increasing oscillation frequency. This is due to the fact that the internal transistor resistances are not real and their (capacitive) Reactive components at high frequencies reach sizes that cause harmful phase rotations.

Zur Erhöhung der maximalen Schwingungsfrequenz eines Transistoroszillators in Basisrückkopplungsschaltung wird ein zusätzliches äußeres Rückkopplungsnetzwerk im Emitterkreis vorgesehen, das aus einer mit dem Basisschwingkreis gekoppelten Spule und einem in Serie liegenden ohmschen Widerstand besteht. Bei richtiger Dimensionierung des Rückkopplungsnetzwerkes ließen sich damit noch Schwingungsfrequenzen in der Größenanordnung von 20 MHz mit den von üblichen Transistoren bequem erreichen, während ohne diese Maßnahme die obere Frequenzgrenze für den gleichen Transistor bei etwa 5 MHz lag.To increase the maximum oscillation frequency of a transistor oscillator in a base feedback circuit an additional external feedback network is provided in the emitter circuit, which consists of one coupled to the base resonant circuit Coil and an ohmic resistor in series. If the Feedback network can thus still have oscillation frequencies in the order of magnitude of 20 MHz can easily be achieved with that of conventional transistors, while without this measure the upper one Frequency limit for the same transistor was around 5 MHz.

Die Wirkungsweise der Anordnung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles (Fig. 1) näher erläutert: Die Basis des Spitzentransformators 4, dessen Germanium elektronenleitend ist (n-Germanium), ist mit einer Spule 5 verbunden. Im Emitterkreis liegt eine mit der Basisspule gekoppelte Spule 6 mit einem in Serie liegenden ohmschen Widerstand 8. Der Kollektorkreis des Transistors ist über den Transformator 9The mode of operation of the arrangement is explained in more detail using an exemplary embodiment (Fig. 1): The base of the tip transformer 4, the germanium of which is electron-conductive (n-germanium), is with a coil 5 connected. In the emitter circuit there is a coil 6 which is coupled to the base coil and has an in Series lying ohmic resistance 8. The collector circuit of the transistor is via the transformer 9

Frequenzmodulierter
tragbarer HochfrequenzsenderFrequency modulated
portable radio frequency transmitter

Anmelder:Applicant:

Dr. phil. habil. Oskar Vierling,
Ebermannstadt, Pretzfeider Str. 174Dr. phil. habil. Oskar Vierling,
Ebermannstadt, Pretzfeider Str. 174

Dr. Helmut Salow und Otto Schulz, Darmstadt,
sind als Erfinder genannt wordenDr. Helmut Salow and Otto Schulz, Darmstadt,
have been named as inventors

geschlossen. Die Stromquellen für Emitter und Kollektorkreis sind durch Kondensatoren 10 und 11 für Wechselspannungen entkoppelt. Die Schwingungs-closed. The current sources for the emitter and collector circuit are through capacitors 10 and 11 for AC voltages decoupled. The vibrational

ao frequenz der Schaltungsanordnung ist im wesentlichen durch die Eigenresonanz der Spule 5 gegeben. Ohne die Anwendung der äußeren Rückkopplung ist die Schaltung nur schwingfähig, wenn die Eigenresonanz der Spule 5 unterhalb der durch die innere Phasendrehung im Transistor 4 gegebenen maximal erregbaren Schwingungsfrequenz liegt. Um höhere Schwingungsfrequenzen zu erhalten, ist die Spule 6 mit der Spule 5 gekoppelt. Auf diese Weise ist die Schaltungsanordnung auch noch bei sehr hohen Frequenzen schwingfähig. Außerdem wird durch die zusätzliche äußere Kopplung bei geeigneter Wahl des Übersetzungsverhältnisses in bekannter Weise die Amplitudenbilanz des Senders noch bei relativ hoher Leistungsentnahme erfüllt. Die Senderleistung wird beispielsweise über eine getrennte Wicklung 7 zum Verbraucher ·—· etwa eine Antenne oder eine Leitung — geführt.The frequency of the circuit arrangement is essentially given by the natural resonance of the coil 5. Without the use of external feedback, the circuit can only oscillate if the natural resonance of the coil 5 below the maximum given by the internal phase rotation in the transistor 4 excitable oscillation frequency is. In order to obtain higher oscillation frequencies, the coil is 6 coupled to the coil 5. In this way the circuit arrangement is still at very high frequencies oscillatable. In addition, with a suitable choice of the additional external coupling Transmission ratio in a known manner, the amplitude balance of the transmitter is still relatively high Performance withdrawal fulfilled. The transmitter power is for example via a separate winding 7 to the Consumers · - · such as an antenna or a cable - guided.

Eine weitere Maßnahme, die die maximale Schwingungsfrequenz um einige MHz nach oben verschieben läßt, besteht im Anlegen eines Magnetfeldes, dessen Feldlinien in der Oberfläche des Transistorkristalls verlaufen. Dieses Magnetfeld muß bei Transistoren aus η-Germanium in der Emitter-Kollektor-Richtung verlaufen, bei p-Germanium in der umgekehrten Richtung; die Magnetfeldinduktion soll vorzugsweise 5000 bis 10000 Gauß betragen.Another measure that shifts the maximum oscillation frequency upwards by a few MHz lets, consists in the application of a magnetic field, the field lines in the surface of the transistor crystal get lost. In the case of transistors made of η-germanium, this magnetic field must be in the emitter-collector direction run, in the case of p-germanium in the opposite direction; the magnetic field induction should preferably 5000 to 10000 Gauss.

Die meisten Anwendungen einer Schaltung nach Fig. 1 erfordern eine Modulation des Senders. Dazu kann in bekannter Weise eine Amplitudenmodulation in der Oszillatorstufe vorgenommen werden. Die Modulationsspannung wird beispielsweise über den Übertrager 9 in den Kollektorkreis des Transistors eingekoppelt. Eine Amplitudenmodulation, jedoch von geringerer Qualität, ergibt sich auch bei EinführenMost applications of a circuit according to FIG. 1 require modulation of the transmitter. In addition an amplitude modulation can be carried out in the oscillator stage in a known manner. the Modulation voltage is for example via the transformer 9 in the collector circuit of the transistor coupled. An amplitude modulation, but of lower quality, also results when it is inserted

709 80:5/248709 80: 5/248

der Modulationsspannung in den Emitter- oder Basiskreis. the modulation voltage in the emitter or base circuit.

Für manche Anwendungszwecke wird eine Modulation mit einer festen Frequenz benötigt. Diese wird vorzugsweise in einem Transistoroszillator erzeugt und gegebenenfalls in einem mit Transistoren bestückten Modulationsverstärker, der in bekannter Weise aufgebaut ist, verstärkt. Wird der Sender mit Sprache moduliert, wobei im allgemeinen wiederum ein Modulationsverstärker benötigt wird, so wird dieser zweckmäßig ebenfalls mit Transistoren bestückt. For some applications, modulation with a fixed frequency is required. These is preferably generated in a transistor oscillator and optionally in one with transistors equipped modulation amplifier, which is constructed in a known manner, amplified. Will the sender with Speech is modulated, and a modulation amplifier is generally required in turn this also appropriately equipped with transistors.

Ein Anwendungsbeispiel eines automatisch getasteten, niederfrequent modulierten Senders zeigt Fig. 2. Der Hochfrequenzoszillator 12 ist darin wie in Fig. 1 aufgebaut. Die Stufe 13 stellt einen Niederfrequenzoszillator in Basisrückkopplungsschaltung dar, der den Hochfrequenzoszillator 12 moduliert. Der Niederfrequenzoszillator 13 wird seinerseits durch einen Multivibrator 14 in einem durch diesen be- _ao stimmten Rhythmus getastet. Eine solche Anordnung kann beispielsweise in der Eisenbahnsignaltechnik verwendet werden.An example of an application of an automatically keyed, low-frequency modulated transmitter is shown in FIG. 2. The high-frequency oscillator 12 is constructed as in FIG. The stage 13 represents a low-frequency oscillator in a basic feedback circuit, which modulates the high-frequency oscillator 12. The low-frequency oscillator 13 is, in turn, in a sawn through this _ao polled by a multivibrator 14 keyed rhythm. Such an arrangement can be used, for example, in railway signaling technology.

Es ist natürlich auch möglich, den Hochfrequenzoszillator direkt im Rhythmus des Multivibrators zu tasten, so daß in den Tastpausen keine Hochfrequenz ausgesandt wird.It is of course also possible to switch the high-frequency oscillator directly to the rhythm of the multivibrator key, so that no high frequency is emitted in the key pauses.

Nach der Erfindung läßt sich jedoch bei dem beschriebenen Sender in besonders einfacher Weise eine Frequenzmodulation vornehmen (Fig. 3). Es ist dazu nur erforderlich, ein Kondensatormikrophon 15, das als frequenzmodulierendes Glied dient, zwischen Emitter und Kollektor des Oszillatortransistors 4 zu schalten. Hierbei ergibt sich schon bei sehr geringer Kapazitätsänderung ein großer Frequenzhub.According to the invention, however, can be in the described transmitter in a particularly simple manner make a frequency modulation (Fig. 3). All that is required is a condenser microphone 15, which serves as a frequency modulating member, between the emitter and collector of the oscillator transistor 4 to switch. In this case, even with a very small change in capacitance, there is a large frequency deviation.

Die durch den Basisschwingkreis bestimmte und durch die äußere Rückkopplung stabilisierte Mittelfrequenz des Senders wird dabei in ihrer Stabilität nicht beeinträchtigt. Auch andere veränderliche Blindwiderstände können zwischen Emitter und Kollektor des Transistors eingeschaltet werden, ohne den Boden der Erfindung zu verlassen. Die Beeinflussung dieser Blindwiderstände erfolgt nach der weiteren Erfindung wiederum durch Transistorschaltungen, wie Modulationsverstärker, Oszillator- oder Multivibratorschaltungen. The mean frequency determined by the basic resonant circuit and stabilized by the external feedback of the transmitter is not impaired in its stability. Also other variable reactances can be switched between the emitter and collector of the transistor without the ground to leave the invention. The influencing of these reactances takes place according to the further invention again by transistor circuits such as modulation amplifiers, oscillator or multivibrator circuits.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung erlaubt den Aufbau von Kurzwellensendern, welche mit den bekannten Transistorschaltungen die Vorzüge geringer Abmessungen und hohen Wirkungsgrades teilen. Damit werden der Transistortechnik weitere Anwendungsgebiete erschlossen, z. B. für Gegensprechanlagen, kabellose Mikrophone, Radiosonden, Nachrichtenverbindungen mit Ballons und im Eisenbahnrangierdienst. The circuit arrangement according to the invention allows the construction of short wave transmitters, which with the known transistor circuits the advantages of small dimensions and high efficiency share. This opens up further areas of application for transistor technology, e.g. B. for intercoms, wireless microphones, radiosondes, communication links with balloons and rail shunting.

Claims

Patent claims:

1. Frequency modulated portable radio frequency transmitter, characterized by the use of a transistor generator with base feedback and additional external feedback, between its emitter and collector that for modulation Serving variable reactance, preferably a condenser microphone, is located.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the required modulation amplifier stages are equipped with transistors.

3. Circuit arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the modulation with a fixed low frequency, which is generated in a transistor oscillator.

4. Circuit arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that the transmitter or the Modulation stage with the help of a transistor multivibrator in a rhythm determined by this is keyed.

Considered publications:
"Electronics," Dec. 1951, p. 132; May 1952, p. 98; "Funkechnik", 1951, p. 295;

"Progress in Radiotechnik", 1950/51, p. 259; "The electron in science and technology", 1950, P. 378;

French Patent No. 981695;
U.S. Patent Nos. 2,570,436, 2,570,939.

1 sheet of drawings