DE1087643B

DE1087643B - Schaltungsanordnung zur Erzeugung frequenzmodulierter Schwingungen

Info

Publication number: DE1087643B
Application number: DEG28077A
Authority: DE
Inventors: Hermann Kuenst
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-10-03
Filing date: 1959-10-03
Publication date: 1960-08-25

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung frequenzmodulierter Schwingungen, bei welcher die Kapazität bzw. die Induktivität eines selbst- oder fremderregten Resonanzkreises durch eine Modulationsspannung beeinflußt wird.

Es ist bekannt, die wirksame Schwingkreiskapazität bzw. Induktiviät durch steuerbare Blindwiderstände, welche festen Kapazitäten bzw. Induktivitäten parallel oder in Serie geschaltet sind, zu steuern.

Die Erfindung geht von einer bekannten Schaltung zur Erzeugung frequenzmodulierter Schwingungen aus, bei welcher eine feste Kapazität mit Hilfe eines steuerbaren Widerstandes, z. B. eines Gleichrichterelementes, durch die Modulationsspannung beeinflußt wird. Derartige einfache Modulatorschaltung«! besitzen jedoch zahlreiche Nachteile. Einerseits tritt eine verhältnismäßig große Amplitudenmodulation auf. Andererseits ist der Aussteuerbereich (Hub) der Schaltung relativ eng begrenzt. Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, daß die Frequenzkonstanz wegen der Temperaturabhängigkeit des verwendeten Gleichrichterelementes relativ gering ist.

Es ist z. B. bekannt, zwei entgegengesetzt gepolte Gleichrichter parallel zu Teilen einer Schwingkreisimpedanz zu schalten und durch die veränderbaren Widerstände der beiden Gleichrichter die wirksame Impedanz, z. B. der Schwingkreisspule, zu beeinflussen. Die Anordnung der bekannten Art hat jedoch den Nachteil, daß sich gleichzeitig neben der Frequenz auch in erheblichem Maße der Resonanzwiderstand ändert.

Andererseits sind Schaltungen unter Vermeidung dieses Nachteils bekanntgeworden, bei denen der Schwingkreis an einer bestimmten Stelle angezapft und die an diese Anzapfstelle geschalteten Reaktanzen bzw. Impedanzen durch veränderliche Widertände, z. B. Gleichrichter, beeinflußt werden. Es liegt demnach eine mittelbare Frequenzmodulation des Schwingkreises vor, bei der naturgemäß der Hub sehr gering ist, wenn auch die auftretende AM sehr gering ist.

Erfindungsgemäß liegt dagegen eine unmittelbare Frequenzmodulation des Schwingkreises vor, bei dem die Mängel und Nachteile obengenannter Anordnungen, überwunden sind.

In einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung frequenzmodulierter Schwingungen mit Hilfe als veränderbare Widerstände wirkender Gleichrichterelemente besteht die Schwingkreiskapazität und die Schwingkreisinduktivität aus je zwei in Serie geschalteten Teilen, es ist ferner jeweils zwischen dem Verbindungspunkt der Teile und dem gemeinsamen Bezugspunkt des Schwingungskreises ein Gleich- · richter geschaltet, wobei beide Gleichrichter entgegen-Schaltungsanordnung

zur Erzeugung frequenzmodulierter

Schwingungen

Anmelder:

Max Grundig,
Fürth (Bay.), Kurgartenstr.37

Hermann Kunst, Nürnberg,
ist als Erfinder genannt worden

gesetzt gepolt sind und die Modulationsspannung den beiden Gleichrichtern gemeinsam zugeführt wird.

Die Mängel und Nachteile der bekannten Schaltung werden erfindungsgemäß dadurch behoben, daß bei einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung frequenzmodulierter Schwingungen mit Hilfe eines als veränderbarer Widerstand wirkenden Gleichrichterelementes die Schwingkreiskapazität und/oder die Schwingkreisinduktivität aus je zwei in Serie geschalteten Schaltelementen bestehen, daß an deren Verbindungspunkten zwei entgegengesetzt gepolte Gleichrichterelemente angeschlossen sind und daß die Modulationsspannung den beiden Gleichrichterelementen gemeinsam zugeführt wird. Durch diese erfindungsgemäße Schaltung wird erreicht, daß die Temperaturabhängigkeit der Gleichrichterelemente keinen Einfluß mehr auf die Mittenfrequenz hat. Zur Frequenzmodulation wird auch bei der neuen Schaltung die Änderung des Gleichrichterwiderstandes ausgenutzt.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sowie Einzelheiten und weitere Vorteile werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine bekannte Schaltungsanordnung zur Erzeugung frequenzmodulierter Schwingungen mit Hilfe eines als veränderbarer Widerstand, wirkenden Gleichrichterelementes ;

Fig. 2 eine Schaltung gemäß der Erfindung, schematisch dargestellt, während

Fig. 3 die Ersatzschaltung zur Fig. 2 darstellt.

Der selbsterregte bzw. fremderregte elektrische Resonanzkreis besteht im wesentlichen aus der Kapazität 1 und der Induktivität 2. Parallel zur Kapazität 1

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ist die Reihenschaltung einer Kapazität 5 und eines Gleichrichterelementes 3 geschaltet. Dem Gleichrichterelement 3 wird über einen zur Vorspannungserzeugung dienenden Widerstand. 4 die Modulationsspannung zugeführt. Der Widerstand des Gleichrichterelementes 3 ändert sich in Abhängigkeit von der angelegten Vorspannung bzw. Modulationsspannung. Im allgemeinen wird die Steuerung des Gleichrichters im linearen Teil seiner Widerstandskennlinie durchgeführt. Dadurch ist bei kleiner Aussteuerung auch die resultierende Kapazität linear steuerbar. Bei Änderungen der Betriebsspannungen, welche sich beispielsweise in Amplitudenänderungen der erregten Mittenfrequenz auswirkt, ändert sich der Widerstand des Gleichrichterelementes 3. Dadurch wird ohne Einfluß einer Modulationsspannung die resultierende Kapazität verändert und dadurch gleichzeitig die Mittenfrequenz verschoben. Außerdem ändert sich der Innenwiderstand des Gleichrichterelementes 3 bei Änderungen der Außentemperatur. Bekanntlich sind Gleichrichterelemente, insbesondere Trockengleichrichter, Halbleiter u. ä., in ihren elektrischen Eigenschaften mehr oder weniger temperaturabhängig. Auch diese Temperaturabhängigkeit wirkt über die besprochene Innenwiderstandsänderung auf die Mittenfrequenz zurück.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung dargestellt. Dem Kreis, der aus der Kapazität 1 und der Induktivität 2 besteht, ist in an sich bekannter Weise die Kapazität 5 zugeschaltet. An dem Verbindungspunkt liegt das Gleichrichterelement 3. Das Gleichrichterelement 3 erhält über eine Reaktanz die Modulationsspannung. Zusätzlich dazu ist an den Verbindungspunkt der eigentlichen Schwingkreisinduktivität 2 und einer zusätzlichen in Reihe geschalteten Induktivität 6 ein zweites Gleichrichterelement 7 angeschaltet. Dieses Gleichrichterelement 7 ist entgegengesetzt gepolt wie .das Gleichrichterelement3. Dem Gleichrichterelement7 wird die Modulationsspannung ebenfalls über eine Reaktanz 8 von der gemeinsamen Modulationäspannung 9 zugeführt. Die Reaktanzen 4 bzw. 8 dienen zur Erzeugung von Vorspannungen für die Gleichrichterelemente bzw. zur Entkopplung. Vorzugsweise werden ohmsche Widerstände vorgesehen.

Es wird zunächst angenommen, die Modulationsspannung sei Null, d. h., die Gleichrichterelemente 3 und 7 erhalten durch Gleichrichtung der Hochfrequenzspannung ihre Vorspannung. Wird nun beispielsweise die Modulationsspannung positiv, dann wird das Gleichrichterelement 3 niederohmiger und das Gleichrichterelement 7 hochohmiger. Durch die Parallelschaltung dieser Gleichrichterelemente zu der Teilkapazität 5 bzw. der Teilinduktivität 6 ändern sich die wirksame Kapazität bzw. Induktivität des Schwingkreises. Da der Innenwiderstand des Gleichrichterelementes 3 im beschriebenen Fall niedriger wird, wird die Gesamtkapazität (C₁₁ in Fig. 3) der Reihenschaltung 5 und 1 größer. Andererseits wird durch die Erhöhung des Innenwiderstandes des Gleichrichterelementes 7 die Gesamtinduktivität (L₁₁ in Fig. 3) der Reihenschaltung 2 und 6 ebenfalls vergrößert. Die resultierenden Frequenzänderungen, hervorgerufen durch die Änderungen der Widerstände der Gleichrichterelemente 3 und 7 unterstützen und addieren sich. Dadurch wird der erreichbare Frequenzhub wesentlich vergrößert. Im erläuterten Fall wird die Resonanzfrequenz kleinen

Gleichzeitig mit der beschriebenen Wirkung verkleinert sich auch der in den Kreis transformierte Gleichrichterwiderstand' R₁ (Fig. 3). Andererseits wird der in dem Kreis transformierte Gleichrichterwxderstand R₂ größer. Dies hat zur Folge, daß der Gesamt-

keinen größeren Schwankungen

widerstand

T?

* ™ R₁ + R₂

unterliegt. Insbesondere ist die Schwankung wesentlich geringer als bei Verwendung nur eines Gleichrichterelementes. Die Amplitudenmodulation ist daher trotz eines vergrößerten Frequenzhubes geringer als

ίο bei den bisher bekannten Anordnungen.

Wandert der Arbeitspunkt der Gleichrichterelemente, ζ. B. durch Temperaturänderungen oder Änderungen der Vorspannung, so erfolgt dies bei Verwendung gleicher (z. B. ausgesuchter) Gleichrichter-

elemente naturgemäß gleichsinnig. Beispielsweise werden die Gleichrichterelemente 3 und 7 niederohmiger. Dies hat eine Verkleinerung der wirksamen Induktivität L₁₁ bzw. eine Vergrößerung der wirksamen Schwingkreiskapazität C₁₁ zur Folge. Bei ge-

eigneter Bemessung der Schaltung heben sich diese Frequenzabweichungen auf. Es hat sich gezeigt, daß eine vollständige Behebung der Frequenzabweichungen dann möglich ist, wenn das Verhältnis der Kapazitäten 5 und 1 gleich ist dem Verhältnis der Induktivitäten 2 und 6. Wesentlich für eine einwandfreie Funktion der Schaltung ist es, daß die Temperaturabhängigkeiten der beiden Gleichrichterelemente gleichsinnig und möglichst gleich groß ist. Als vorteilhaft hat sich die Verwendung von Halbleiter-Dioden erwiesen.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Wesentlich ist, daß dem einen veränderbaren Widerstand ein entgegengesetzt gepolter derart parallel geschaltet ist, daß Widerstandsänderungen des einen Elements, welches durch äußere Einflüsse, z. B. Temperaturänderungen, Schwankungen der Betriebsspannungen u. dgl., hervorgerufen werden, durch entgegengesetzt gleichsinnige Änderungen der Eigenschaften des anderen Gleichrichterelementes kompensiert werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung frequenzmodulierter Schwingungen mit Hilfe als veränderbare Widerstände wirkender Gleichrichterelemente, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingkreiskapazität und die Schwingkreisinduktivität aus je zwei in Serie geschalteten Teilen bestehen, daß jeweils zwischen dem Verbindungspunkt der Teile und dem gemeinsamen Bezugspunkt des Schwingungskreises ein Gleichrichter geschaltet ist, wobei beide Gleichrichter entgegengesetzt gepolt sind und die Modulationsspannung den beiden Gleichrichtern gemeinsam zugeführt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleichrichterelemente Halbleiter dienen, deren Temperaturabhängigkeit möglichst gleich ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bzw. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Modulationsspannungsquelle und den Gleichrichterelementen, zur Erzeugung einer Vorspannung und/oder zur Entkopplung Reaktanzen, vorzugsweise ohmsche Widerstände, angeordnet sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der vorhergehenden, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Teil-

kapazitäten bzw. Teilinduktivitäten, daß das Verhältnis der dem einen Gleichrichter parallel geschalteten Kapazität zur eigentlichen Schwingkreiskapazität umgekehrt gleich ist dem Verhältnis der zum zweiten Gleichrichter parallel geschal-

teten Induktivität zur eigentlichen Schwingkreis-Induktivität.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 727 560, 911 742.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen