DE1043420B - Phase modulator, in which circles are detuned in the rhythm of the modulation through variable capacities - Google Patents

Phase modulator, in which circles are detuned in the rhythm of the modulation through variable capacities

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Publication number
DE1043420B
DE1043420B DET13798A DET0013798A DE1043420B DE 1043420 B DE1043420 B DE 1043420B DE T13798 A DET13798 A DE T13798A DE T0013798 A DET0013798 A DE T0013798A DE 1043420 B DE1043420 B DE 1043420B
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Germany
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phase modulator
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DET13798A
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German (de)
Inventor
Dipl-Ing Klaus Sann
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Telefunken AG
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Telefunken AG
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03CMODULATION
    • H03C3/00Angle modulation
    • H03C3/10Angle modulation by means of variable impedance
    • H03C3/12Angle modulation by means of variable impedance by means of a variable reactive element
    • H03C3/22Angle modulation by means of variable impedance by means of a variable reactive element the element being a semiconductor diode, e.g. varicap diode

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  • Networks Using Active Elements (AREA)

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft einen Phasenmodulator, bei welchem durch variable Kapazitäten Kreise im Takte der Modulation verstimmt werden.The invention relates to a phase modulator in which circles in the cycle through variable capacitances the modulation can be detuned.

Phasenmodulatoren, die einen Kreis mit variabler Kapazität enthalten, sind bekannt. Sie machen von der bekannten Tatsache Gebrauch, daß ein Schwingungskreis bei seiner Verstimmung um die Resonanzlage seine Amplitude nicht oder nur sehr wenig ändert. Den Zusammenhang zwischen Amplitude und Phase eines Schwingungskreises zeigt die Fig. 1. Man erkennt aus ihr, daß bei einer Verstimmung von ± 1 (45°-Verstimmung) sich die Amplitude nur um 30 °/0 ändert, während der Phasenwinkel den Bereich von ±45° durchläuft. Wie weit diese Phasenkurve ausgesteuert werden kann, hängt von dem geforderten Klirrfaktor ab, der wiederum durch die Linearität der Phasenkurve bestimmt ist. Es soll im folgenden angenommen werden, daß die ± 1-Verstimmung gerade auch dem verlangten Klirrfaktor entspricht, so daß der Modulator einen Phasenwinkelhub von ±45° erzeugt.Phase modulators that incorporate a variable capacitance circuit are known. They make use of the well-known fact that an oscillation circuit does not change its amplitude, or only changes it very little, when it is detuned about the resonance position. The relationship between amplitude and phase of an oscillating circuit is shown in FIG. 1. It can be seen from it that with a detuning of ± 1 (45 ° detuning) the amplitude changes only by 30 ° / 0 , while the phase angle changes within the range of ± 45 °. How far this phase curve can be controlled depends on the required distortion factor, which in turn is determined by the linearity of the phase curve. It should be assumed in the following that the ± 1 detuning also corresponds to the required distortion factor, so that the modulator generates a phase angle deviation of ± 45 °.

Phasen- und Frequenzmodulation sind nun durch die BeziehungPhase and frequency modulation are now through the relationship

fmfm

Δφ0 = Phasenwinkelhub im Bogenmaß, Δφ 0 = phase angle deviation in radians,

Af0 = Frequenzhub in Hz, Af 0 = frequency deviation in Hz,

fm = Modulationsfrequenz in Hz, fm = modulation frequency in Hz,

miteinander verknüpft. Man kann also eine frequenzmodulierte Schwingung als eine phasenmodulierte Schwingung mit dem Winkelhub Δφ0 = Af Jfm auffassen.linked together. A frequency-modulated oscillation can therefore be understood as a phase-modulated oscillation with the angular deviation Δφ 0 = Af Jfm .

Bei Funkgeräten im UKW-Band, die mit Frequenzoder Phasenmodulation arbeiten, ist nun immer ein bestimmter Frequenzhub vorgeschrieben. So müssen z. B. Funksprechgeräte einen Frequenzhub von ±15 kHz erzeugen können, ohne dabei einen unzulässig hohen Klirrfaktor zu haben. Legt man nun den eingangs erwähnten maximalen Phasenhub von ±45° zugrunde, so erhält man bei einer Modulationsfrequenz von 1000 Hz einen Frequenzhub vonIn the case of radios in the VHF band that work with frequency or phase modulation, there is always a certain one Frequency deviation prescribed. So z. B. radiotelephones have a frequency deviation of ± 15 kHz without having an impermissibly high distortion factor. If you now put the entrance The maximum phase deviation of ± 45 ° mentioned above is based on a modulation frequency of 1000 Hz a frequency deviation of

Af0 = Αψ0 ■ fm =Af 0 = Αψ 0 ■ fm =

45
360
45
360

1000 = 125 Hz.1000 = 125 Hz.

Um nun auf den geforderten Hub zu kommen, fängt man mit einer sehr tiefen Frequenz an und vervielfacht die Frequenz, bis man auf die gewünschte Endfrequenz kommt, da mit der Frequenzvervielfachung auch der Frequenzhub mit vervielfacht wird. Man würde im obigen Beispiel die Frequenz mehr als verhundertfachen müssen, um auf den geforderten Frequenzhub zu kommen. Dies ist ein großer Nachteil der Phasenmodulation, der durch die Erfindung zu einem erheblichen Teil beseitigt wird.In order to get the required stroke, you start with a very low frequency and multiply the frequency, until you get to the desired end frequency, since with the frequency multiplication also the Frequency deviation with is multiplied. In the above example, the frequency would be increased more than a hundredfold must in order to achieve the required frequency deviation. This is a major disadvantage of phase modulation, the is eliminated to a considerable extent by the invention.

Phasenmodulator, bei welchem durchPhase modulator, in which by

variable Kapazitäten Kreise im Rhythmus der Modulation verstimmt werdenvariable capacitance circles can be detuned in the rhythm of the modulation

Anmelder:Applicant:

Telefunken G.m.b.H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71
Telefunken GmbH,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71

Dipl.-Ing. Klaus Sann, Ulm/Donau,
ist als Erfinder genannt worden
Dipl.-Ing. Klaus Sann, Ulm / Danube,
has been named as the inventor

Gemäß der Erfindung sind bei einem Phasenmodulator, bei welchem durch eine variable Kapazität ein Kreis im Takte der Modulation verstimmt wird, mehrere mit je einer variablen Kapazität ausgerüstete Kreise zu einem unterkritisch gekoppelten Filter vereinigt, welches derart abgestimmt ist, daß die Welligkeit seines Phasenganges im Bereich von Αφ = 45 · (2» —1)0 praktisch verschwindet, wobei η die Zahl der Kreise bedeutet.According to the invention, in a phase modulator in which a circuit is detuned in time with the modulation by a variable capacitance, several circuits each equipped with a variable capacitance are combined into a subcritically coupled filter which is tuned in such a way that the ripple of its phase response is in the range of Αφ = 45 · (2 »—1) 0 practically vanishes, where η denotes the number of circles.

Bei der erfindungsgemäßen Anwendung eines Dreikreisfilters würde dies bedeuten, daß sich ein völlig linearer Phasenhub von ±112,5° ergibt. Bei einem Vierkreisfilter hingegen, welches in Fig. 2 dargestellt ist, beläuft sich der lineare Phasenhub auf ±157,5°. Setzt man letzteren Wert in die Gleichung Αψ0 = Afojfm ein, so bekommt man einen Frequenzhub von rund 440 Hz bei einem verschwindend kleinen Klirrfaktor im Gegensatz zu dem relativ hohen Klirrfaktor bei der 45°-Verstimmung eines Einzelkreises. Um zu einem richtigen Ergebnis zu kommen, muß man das Ein- und Vierkreisfilter bei gleichem Klirrfaktor betrachten. So ergibt das Einkreisfilter bei einem Phasenhub von ±20° einen Klirrfaktor von 4 %, das Vierkreisfilter hingegen erreicht einen Klirrfaktor von 4 °/0 erst bei einem Phasenhub von ±200°, also bei dem zehnfachen Phasenhub des Einzelkreises. When using a three-circuit filter according to the invention, this would mean that a completely linear phase deviation of ± 112.5 ° results. In the case of a four-circuit filter, on the other hand, which is shown in FIG. 2, the linear phase deviation amounts to ± 157.5 °. If you put the latter value in the equation Αψ 0 = Af o jfm , you get a frequency deviation of around 440 Hz with a negligibly small distortion factor in contrast to the relatively high distortion factor with the 45 ° detuning of a single circuit. In order to arrive at a correct result, one must consider the single and four-circle filters with the same distortion factor. The single-circuit filter results in a distortion factor of 4% with a phase deviation of ± 20 °, whereas the four-circuit filter only achieves a distortion factor of 4 ° / 0 with a phase deviation of ± 200 °, i.e. ten times the phase deviation of the individual circuit.

Fig. 2 zeigt als Ausführungsbeispiel einen Phasenmodulator mit einem Vierkreisfilter. Über die Röhre 1 gelangt die Hochfrequenz an das Filter, welches aus vier gleich aufgebauten Kreisen I, II, III, IV besteht, von denen jeder mit einer variablen steuerbaren Kapazität ausgerüstet ist. Die vier Kreise sind über die Kopplungskondensatoren CS1, C62, C713 miteinander unterkritisch gekoppelt. Dieses Filter wird dann so abgeglichen, daß die Welligkeit seines Phasenganges im Bereich vonAs an exemplary embodiment, FIG. 2 shows a phase modulator with a four-circuit filter. Via the tube 1, the high frequency reaches the filter, which consists of four identically structured circuits I, II, III, IV, each of which is equipped with a variable controllable capacity. The four circles are coupled to one another in a subcritical manner via the coupling capacitors C S1 , C 62 , C 713. This filter is then adjusted so that the ripple of its phase response is in the range of

809 678/232809 678/232

/ίφ = 45 · (2η — i)0 praktisch verschwindet. Die Modulationsspannung Umod wird sämtlichen vier Kreisen gleichphasig zugeführt. / ίφ = 45 (2η - i) 0 practically vanishes. The modulation voltage U mod is fed to all four circuits in phase.

Als variable Kapazität eignet sich besonders gut die Sperrschichtkapazität einer Siliziumflächendiode. Die Siliziumdiode hat erstens sehr kleine Verluste, etwa 0,6 °/0 bei 10 MHz, und zweitens einen geringen TK ihrer Kapazität, der etwa +100 · 10"6 beträgt. Auch ist der Dämpfungsanstieg bei Temperaturerhöhung bei diesen Dioden zu vernachlässigen.The junction capacitance of a silicon area diode is particularly suitable as a variable capacitance. The silicon diode has first, very small losses, about 0.6 ° / 0 at 10 MHz, and secondly a low TK their capacity, which is about +100 x 10 '6. Also, the increase in attenuation with increasing temperature for these diodes is negligible.

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Phasenmodulator, bestehend aus mehreren hintereinander geschalteten Modulatoren, die, von der1. Phase modulator, consisting of several modulators connected in series, which, from the Modulationsseite aus gesehen, parallel geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere mit je einer variablen Kapazität ausgerüstete Kreise zu einem unterkritisch gekoppelten Filter vereinigt sind und die Kopplung derart abgeglichen ist, daß die Welligkeit seines 'Phasenganges im Bereich von A φ = 45 · (2n —1)0 praktisch verschwindet, wobei η die Zahl der Kreise bedeutet.From the modulation side, they are connected in parallel, characterized in that several circuits, each equipped with a variable capacitance, are combined to form a subcritically coupled filter and the coupling is balanced in such a way that the ripple of its' phase response is in the range of A φ = 45 · (2n —1) 0 practically disappears, where η denotes the number of circles. 2. Phasenmodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als variable Kapazitäten Siliziumflächendioden verwendet sind.2. Phase modulator according to claim 1, characterized in that silicon area diodes as variable capacitances are used. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 844 322.
Considered publications:
German patent specification No. 844 322.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
DET13798A 1957-06-29 1957-06-29 Phase modulator, in which circles are detuned in the rhythm of the modulation through variable capacities Pending DE1043420B (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE844322C (en) * 1945-03-28 1952-07-21 Patelhold Patentverwertung Circuit arrangement for a multi-channel system with a phase-modulated carrier

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE844322C (en) * 1945-03-28 1952-07-21 Patelhold Patentverwertung Circuit arrangement for a multi-channel system with a phase-modulated carrier

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