DE1171029B - Schaltung zur Frequenznachregelung von durchstimmbaren Oszillatoren - Google Patents

Description

• Schaltung zur Frequenznachregelung von durchstimmbaren Oszillatoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Frequenznachregelung von durchstimmbaren Oszillatoren, deren Schwingkreiskapazität unter Verwendung von durch Steuerspannungen steuerbare Reaktanzen veränderbar ist.
• Aus einer Schaltung zur Frequenzumtastung ist es bekannt, die Schwingkreisfrequenz des Oszillators durch Zuschalten einer zusätzlichen Kapazität zur Schwingkreiskapazität mittels steuerbarer Dioden zu verändern, wobei die Diodenvorspannung an Abgriffen eines kapazitiven Spannungsteilers abgenommen wird, der der Schwingkreisinduktivität parallel geschaltet ist.
• Zur Frequenzmodulation oder zur selbsttätigen Scharfabstimmung eines Schwingungskreises ist es bekannt, einer von zwei in Reihe geschalteten Festkapazitäten des Schwingungskreises eine weitere Kapazität in Reihe mit einem gesteuerten stromabhängigen Wirkwiderstand (Diode) parallel zu schalten.
• Ebenso ist es bekannt, zur Frequenzmodulation eines Senders dem frequenzbestimmenden Schwingungskreis eine Festkapazität parallel zu schalten und den Hochfrequenzstrom durch diese Kapazität mittels Dioden zu steuern.
• Es ist auch bekannt, in Frequenzregelschaltungen zur Frequenznachregelung als steuerbare Reaktanzen Siliziumdioden, die im Sperrbereich eine spannungsabhängige Kapazität besitzen, zu verwenden, indem diese parallel zum Schwingkreis geschaltet werden. Die kapazitive Abstimmung kombiniert mit einer ebenfalls kapazitiven Nachstimmung hat aber den Nachteil, daß der Regelbereich stark frequenzabhängig ist. Der bei Parallelschaltung zum Abstimmkondensator durch eine Kapazitätsänderung d C erzeugte Frequenzhub ändert sich zwischen der tiefsten Frequenz F 1 und der höchsten Frequenz F2 des Abstimmbereiches wie (F 2/F l.)3. Durch einen mit dem Abstimmkondensator in Reihe geschalteten Nachstimmkondensator ändert sich dagegen der Frequenzhub wie (F1/F2)n, wobei der Exponent von der Verwendung weiterer Kapazitäten in der Schaltung abhängt. Es ist auch bereits bekannt, diese nachteilige Frequenzabhängigkeit teilweise dadurch zu beheben, da.ß in Reihe mit dem veränderbaren Nachstimmkondensator ein Trimmerkondensator eingeschaltet ist, der mit dem Abstimmkondensator mechanisch gekuppelt ist. Andere bekannte Anordnungen bestehen darin, der steuerbaren Recktanz einen Tiefpaß vorzuschalten oder dem Nachstimmkondensator eine Induktivität parallel zu schalten und diese Kombination über einen Kondensator an den Schwingkreis anzukoppeln. Abgesehen davon, daß sich bei Verwendung zusätzlicher Induktivitäten der Oszillator auf einer falschen Frequenz erregen kann, lassen sich die erforderlichen L- und C-Werte für die letztere Schaltung oft nicht verwirklichen. Um einen über einen größeren Frequenzbereich konstanten Regelbereich zu erhalten, sind die angeführten Maßnahmen nicht geeignet.
• Gemäß der Erfindung wird die Frequenzabhängigkeit mit einfachen Mitteln und unter Umgehung der nachteiligen Wirkungen bekannter Schaltungen dadurch behoben, daß der Frequenzhub bei gleich großer Steuerspannung durch Verwendung von einer oder zwei als Parallel- und Reihenkapazität zum durchstimmbaren Schwingkreiskondensator bzw. Schwingkreis wirksam werdenden steuerbaren Kapazitäten über den gesamten Frequenzbereich nahezu konstant gehalten wird.
• Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, die nur eine steuerbare Reaktanz benutzt, wobei durch Verwendung einer Kombination von Kapazitäten die als Nachstimmkondensator wirkende steuerbare Reaktanz sowohl als Reihen- als auch als Parallelkapazität wirkt, besteht darin, daß die Reihenschaltung aus Abstimmkondensator und einem Fest- (Verkürzungs-) Kondensator mit einer Reihenschaltung aus einer steuerbaren Kapazität und einem weiteren Kondensator eine Brückenschaltung bildet, in deren Diagonale ein so bemessener Koppelkondensator eingeschaltet ist, daß der Frequenzhub an den Frequenzbereichsgrenzen gleich groß ist.
• Derartige Frequenzregelschaltungen eignen sich in besonderer Weise für Oszülatoren, die über einen großen Frequenzbereich in gleichen Schritten an ein Frequenzraster angebunden werden sollen, da die sichere Funktion der Rasteroszillatoren wesentlich davon abhängig ist, ob der Fang- und Haltebereich jeder Raststelle gleich groß gehalten werden kann. Die Voraussetzung dafür, nämlich den Regelbereich über den gesamten Abstimmbereich konstant zu halten, wird durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bei Verwendung von als steuerbare Reaktanzen arbeitenden Siliziumdioden mit geringem Aufwand ermöglicht.
• An Hand von zwei Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.
• F i g. 1 stellt ein Ausführungsbeispiel einer Frequenzregelschaltung dar, die mit zwei steuerbaren Reaktanzen arbeitet, während F i g. 2 eine Frequenzregelschaltung unter Verwendung von nur einer in einer Brückenschaltung arbeitenden steuerbaren Reaktanz wiedergibt; in F i g. 3 ist der durch die steuerbare Reaktanz erzielte Frequenzhub über dem Abstimmbereich dargestellt.
• Die Frequenz des zu regelnden Oszillators (F i g. 1) wird im wesentlichen durch die Spule L und den durchstimmbaren Kondensator C 1 bestimmt. Zur Frequenznachregelung des Oszillators werden als Nachstimmkapazitäten steuerbare Reaktanzen, z. B. Siliziumdioden C3 und C3', verwendet, wovon die Siliziumdiode C3 dem Schwingkreis parallel und die Siliziumdiode C3' mit dem Abstimmkondensator C 1 in Serie geschaltet ist. Während durch eine Parallelreaktanz ein mit der Frequenz steigender Frequenzgang und mit einer Serienreaktanz ein fallender Frequenzgang erzielt wird, kompensieren sich hier durch die Verwendung sowohl einer Parallel- als auch einer Serienreaktanz die gegenläufigen Frequenzgänge so weit, daß über den ganzen Frequenzbereich ein nahezu konstanter Regelbereich entsteht. Als Bestandteile eines Frequenzregelkreises wird den Siliziumdioden C 3 und C 3' über die Klemme A eine Steuerspannung zugeführt. Zur besseren Anpassung kann die an den Potentiometern p 1 und p 2 abgegriffene Steuerspannung den Siliziumdioden unabhängig voneinander über die Entkopplungswiderstä.nde R 1 und R 2 zugeführt werden. Zur Entkoppplung von Schwingkreis und Regelkreis ist zwischen dem Verbindungspunkt des Abstimmkondensators C 1 mit der Siliziumdiode und der Spule L ein Entkopplungskondensator C2 vorgesehen. Der Entkopplungskondensator C2 kann jedoch ebenfalls in die Verbindung von Durchstimmkondensator C1 und Siliziumdiode C 3 eingeschaltet werden. Infolge der mit steuerbaren Reaktanzgliedem erzielbaren relativ kleinen Kapazitätsänderungen kann es erforderlich sein, im Schwingkreis Verkürzungskondensatoren verwenden zu müssen, die z. B. parallel zur Siliziumdiode C3' mit dem Abstimmkondensator C1 in Serie oder auch dem Schwingkreis parallel geschaltet sind. Im Hinblick auf die Verwendung derartiger Verkürzungskondensatoren wird die Kapazitätsvariation des Abstimmkondensators C 1 so bemessen, daß der gewünschte Frequenzbereich erhalten bleibt.
• Die in F i g. 2 gezeigte Schaltung stellt eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Schaltung nach F i g. 1 dar und benötigt nur eine steuerbare Reaktanz C7, die zusammen mit den Kondensatoren C5, C6 und C 8 eine Brückenschaltung bildet. Die Spule L 1 und die Kondensatoren C5, C6, C7, C 8 sind die frequenzbestimmenden Elemente des Oszillatorkreises. Zusammen mit dem Verkürzungskondensator C8 bildet der Abstimmkondensator C5 einen Zweig der genannten Kapazitätsbrücke. Der andere Brückenzweig besteht aus dem Kondensator C 6 und der aus einer Siliziumdiode C 7 bestehenden steuerbaren Reaktanz. In der Diagonale der Brücke liegt der Kondensator C9. Die Bemessung der vier Brückenzweige erfolgt zweckmäßig so, daß etwa in der Mitte des Abstimmbereiches der Kondensator C 9 in der Diagonale der Brücke stromlos ist. Bei Frequenzen oberhalb dieses Punktes kommt der über die Siliziumdiode C7 fließende Strom über den Kondensator C6. Die steuerbare Reaktanz C7 hat in diesem Bereich die Funktion einer Parallelkapazität, so daß der Frequenzhub mit steigender Frequenz wächst. Im unteren Abstimmbereich fließt der Strom in die Siliziumdiode C7 über den Kondensator C9 in der Brückendiagonale, so daß die Siliziumdiode wie eine Serienkapazität wirkt und der Frequenzhub infolgedessen mit fallender Frequenz ansteigt. Durch eine optimale Bemessung des Kondensators C9, dessen Größe die Gesamtfrequenz nur unwesentlich beeinflußt, wird erreicht, daß der Frequenzhub an den Enden des Abstimmbereiches genau gleich groß ist.
• Der mit dieser Schaltung über einen großen Frequenzbereich nahezu konstant gehaltene Frequenzhub A f ist in der F i g. 3 über der Oszillatorfrequenz f aufgetragen. Der in der Mitte des Durchstimmbereiches auftretende Durchhang der Kurve kann bei entsprechender Bemessung der beteiligten Kapazitäten bis auf einen geringen Bruchteil beseitigt werden.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Schaltung zur Frequenznachregelung von durchstimmbaren Oszillatoren, deren Schwingkreiskapazität unter Verwendung von durch Steuerspannungen steuerbare Reaktanzen veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzhub bei gleich großer Steuerspannung durch Verwendung von einer oder zwei als Parallel- und Reihenkapazität zum durchstimmbaren Schwingkreiskondensator bzw. Schwingkreis wirksam werdenden steuerbaren Kapazitäten über den gesamten Frequenzbereich nahezu konstant gehalten wird.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung nur einer steuerbaren Kapazität (C7) die Reihenschaltung aus Abstimmkondensator (C5) und einem Fest-(Verkürzungs-) Kondensator (C8) mit einer Reihenschaltung aus einer steuerbaren Kapazität (C7) und einem weiteren Kondensator (C6) eine Brückenschaltung bildet, in deren Diagonale ein so bemessener Koppelkondensator (C9) eingeschaltet ist, daß der Frequenzhub an den Frequenzbereichsgrenzen gleich groß ist.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von zwei steuerbaren Kapazitäten (C 3, C 3') eine von beiden mit dem abstimmbaren Schwingkreiskondensator (C1) in Reihe liegt und die andere steuerbare Kapazität (C3) dieser Reihenschaltung parallel geschaltet ist.
4. 4. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückendiagonale etwa in der Mitte des Frequenzbereiches stromlos ist.
5. 5. Schaltung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den steuerbaren Kapazitäten Festkondensatoren parallel oder in Reihe geschaltet sind.
6. 6. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den steuerbaren Kapazitäten zugeführte Steuerspannung unabhängig voneinander einstellbar ist.
7. 7. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als steuerbare Kapazitäten Siliziumdioden verwendet werden. B. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als steuerbare Kapazitäten mit Festkapazitäten in Reihe geschaltete, stromflußwinkelgesteuerte Dioden verwendet werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 911742; britische Patentschrift Nr. 735 506; USA.-Patentschrift Nr. 2 906 968.