DE1198425B - Schaltungsanordnung mit elektrisch steuerbarer Kapazitaet - Google Patents

Schaltungsanordnung mit elektrisch steuerbarer Kapazitaet

Info

Publication number
DE1198425B
DE1198425B DEC31469A DEC0031469A DE1198425B DE 1198425 B DE1198425 B DE 1198425B DE C31469 A DEC31469 A DE C31469A DE C0031469 A DEC0031469 A DE C0031469A DE 1198425 B DE1198425 B DE 1198425B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
potentiometer
circuit
capacitance
arrangement according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEC31469A
Other languages
English (en)
Inventor
Petit De Leudeville
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alcatel CIT SA
Original Assignee
Alcatel CIT SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alcatel CIT SA filed Critical Alcatel CIT SA
Publication of DE1198425B publication Critical patent/DE1198425B/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/92Capacitors having potential barriers
    • H01L29/93Variable capacitance diodes, e.g. varactors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03JTUNING RESONANT CIRCUITS; SELECTING RESONANT CIRCUITS
    • H03J3/00Continuous tuning
    • H03J3/02Details
    • H03J3/16Tuning without displacement of reactive element, e.g. by varying permeability
    • H03J3/18Tuning without displacement of reactive element, e.g. by varying permeability by discharge tube or semiconductor device simulating variable reactance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Description

  • Schaltungsanordnung mit elektrisch steuerbarer Kapazität Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit elektrisch steuerbarer Kapazität mit wenigstens einer Flächendiode mit veränderlicher Kapazität (Varaktor) und einer die Diode in der Sperrichtung vorspannenden einstellbaren Gleichspannungsquelle.
  • Wenn man an eine Flächendiode eine Vorspannung in der Sperrichtung anlegt, ändert sich bekanntlich die Kapazität C des Übergangs nach folgendem Gesetz: Darin bezeichnet V den Absolutwert der Vorspannung, V, das Kontaktpotential des die Diode bildenden Paares von Stoffen und n einen Koeffizienten, der für alle Dioden des gleichen Typs gleich ist; er beträgt 1/z für die sogenannten »plötzlichen« Übergänge und 1/s für die sogenannten »allmählichen« Übergänge.
  • Dieses Gesetz läßt sich in folgender Form schreiben: log C = K - n log (V -h VO), (1') wenn man K = log k setzt, wobei dieser Koeffizient sich bei Dioden des gleichen Typs von einer Diode zur anderen ändert.
  • Diese Eigenschaft der Dioden wird zur Bildung von elektrisch steuerbaren Kapazitäten ausgenutzt; diese enthalten eine derartige Diode, »Varaktor« genannt, an die eine einstellbare Vorspannung V angelegt wird.
  • Es ist jedoch offensichtlich, daß die Kurve, welche in logarithmischen Koordinaten das Gesetz für die Änderung der Kapazität als Funktion der einstellbaren Vorspannung V darstellt, wegen des Vorhandenseins des konstanten Gliedes V., welches die Kontaktspannung der Elemente des Übergangs darstellt, nichtlinear ist.
  • Dieser Nachteil wird gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß zur Erzielung einer linearen Änderung des Logarithmus der Kapazität des Varaktors als Funktion des Logarithmus der einstellbaren Vorspannung in Serie mit der einstellbaren Steuergleichspannung, aber gegensinnig zu dieser eine feste Kompensationsgleichspannung geschaltet ist, die gleich der Kontaktspannung der den Diodenübergang bildenden Elemente ist.
  • Die an die Diode angelegte Vorspannung ist dann V'-Vo, und das Gesetz (1') wird log C = K - n log (V' - Vo -I- Vo) = K - n log V. (2) Diese Gleichung drückt aus, daß der Logarithmus der Kapazität des Übergangs eine lineare Funktion der einstellbaren Spannung V' ist.
  • Diese Linearität erleichtert ganz wesentlich den Aufbau von Schaltungen, bei denen Kapazitäten nach einer vorgegebenen Funktion und in eindeutig reproduzierbarer Weise eingestellt werden sollen.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung ist besonders dann vorteilhaft, wenn mit Hilfe von Varaktoren mehrere getrennte einstellbare Kondensatoren gebildet werden sollen, welche unter sich stets streng gleiche Kapazitäten haben, unabhängig von der mit Hilfe eines einzigen Potentiometers für sämtliche Varaktoren bewirkten Einstellung der gemeinsamen Kapazität.
  • Dies kann dadurch erreicht werden, daß eine gemeinsame feste Kompensationsgleichspannungsquelle für die verschiedenen Varaktoren vorgesehen ist und daß eine einstellbare Vorspannungsquelle, die aus einer Gleichspannungsquelle in Verbindung mit einem Hauptpotentiometer besteht, mit jedem der Varaktoren über ein eigenes einstellbares Potentiometer verbunden ist.
  • Ein anderer Anwendungsfall, bei dem die mit der Erfindung erzielte Linearität der Varaktorkennlinie von besonderem Vorteil ist, besteht in der Bildung von Mehrbereichs-Abstimmschaltungen. Die Verwendung von Varaktoren als Abstimmkapazitäten in Überlagerungsempfängern ist zwar bereits bekannt, doch bestehen Schwierigkeiten, wenn ein einziger Varaktor mit mehreren Spulen für verschiedene Frequenzbereiche zusammenwirken soll. Durch die Erfindung wird es in diesem Fall ermöglicht, die Abstimmung im Innern der verschiedenen Frequenzbereiche mit einem einzigen Varaktor durchzuführen.
  • Dies geschieht nach der Erfindung dadurch, daß zur Bildung einer Mehrbereichs-Abstimmschaltung mit einer Gruppe von LC-Schwingkreisen, die mehrere Frequenzbereiche mit Hilfe von mehreren Spulen erfassen, deren Zahl gleich der Zahl der Bereiche ist, ein einziger Varaktor zur Einstellung der Kapazität in jedem Bereich vorgesehen ist, dem eine für alle Bereiche gleiche feste Kompensationsgleichspannung zugeführt wird, und daß zur Einstellung der Steuergleichspannung ein Kontaktumschalter, bei dem wenigstens ein Schaltsegment zur Auswahl eines dem gewählten Bereich entsprechenden Abgriffs an einem ersten, an eine feste Spannungsquelle angeschlossenen Widerstandsspannungsteiler dient, und ein zweiter Widerstandsspannungsteiler, der elektrisch mit dem ersten Spannungsteiler verbunden ist und dessen Änderung die Frequenzänderung in den Grenzen des gewählten Bereichs ermöglicht, vorgesehen sind.
  • Die Linearität der Kennlinie, die durch die an den Varaktor angelegte Kompensationsgleichspannung erhalten wird, ermöglicht die Abstimmung im Innern aller Frequenzbereiche mit dem gleichen Varaktor und der gleichen, durch den zweiten Widerstandsspannungsteiler festgelegten Änderungskurve der Steuergleichspannung, wobei für die Bereichsumschaltung lediglich die Steuergleichspannung um einen festen Betrag geändert wird, der durch den Kontaktumschalter bestimmt wird.
  • Diese Eigenschaft ist besonders günstig für die Bildung von dekadisch einstellbaren Abstimmschaltungen, wie sie beispielsweise bei Einseitenband-Überlagerungsempfängern verwendet werden. Wenn beispielsweise sämtliche Bereiche eine Breite von 1 MHz haben, wird die Schaltung vorzugsweise so ausgebildet, daß zur Auswahl der Abstimmfrequenz bis auf 10 kHz genau ein numerisches Steuerorgan vorgesehen ist, das die Megahertz, die Hundertkilohertz und die Zehnkilohertz mit Hilfe von drei elektrisch miteinander verbundenen Widerstandsspannungsteilern angibt, wobei der Wählschalter für die Megahertz mechanisch mit dem Wählschalter für die Bereichsspulen verbunden ist.
  • Hinsichtlich der Bildung des Eingangsschwingkreises und des überlagerungsschwingkreises von Mehrbereichs-Überlagerungsempfängern ergibt diese Eigenschaft den Vorteil, daß diese beiden Schwingkreise völlig gleich aufgebaut werden können, ohne daß der sonst übliche Padding-Kondensator erforderlich ist. Die Schaltung besteht in diesem Fall vorzugsweise darin, daß die veränderlichen Kapazitäten des Eingangsschwingkreises und des überlagerungsschwingkreises durch zwei Varaktoren gebildet sind, daß der Oszillatorschwingkreis den gleichen Aufbau wie der Eingangsschwingkreis ohne Verwendung eines Padding-Kondensators in Serie mit der veränderlichen Kapazität hat, daß zur Auswahl des Bereichs ein Schalter mit mehreren Schaltsegmenten vorgesehen ist, von denen ein Schaltsegment zur Auswahl der Bereichsspulen und zwei weitere Schaltsegmente zur Auswahl von Abgriffen an einem einzigen Widerstandsspannungsteiler dienen, daß zur Auswahl der Empfangsfrequenz im Innern jedes Bereichs ein Potentiometer elektrisch mit dem Spannungsteiler verbunden ist, daß die von den Schaltsegmenten in Verbindung mit dem Potentiometer gebildeten Spannungen den beiden Varaktoren als Steuergleichspannungen zugeführt werden und daß an die beiden Varaktoren eine gemeinsame feste Kompensationsgleichspannung angelegt ist.
  • Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Darin zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Varaktorschaltung bekannter Art in Verbindung mit einem Kapazitätsmeßgerät, F i g. 2 die gemäß der Erfindung abgeänderte Varaktorschaltung, F i g. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Varaktorschaltungen von F i g. 1 und 2, F i g. 4 a eine gemäß der Erfindung ausgeführte Schaltung mit zwei Varaktoren, F i g. 4 b die Schaltung von F i g. 4 a mit zusätzlicher Temperaturkompensation, F i g. 5 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung von F i g. 4 a, F i g. 6 ein teilweise symbolisch dargestelltes allgemeines Schaltbild eines gemäß der Erfindung ausgeführten Abstimmsystems für einen Mehrbereichs-Funkempfänger, F i g. 7 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung von F i g. 6, F i g. 8 drei mögliche Äusführungsformen eines Teils der Schaltung von F i g. 6, F i g. 9 ein Diagramm zur Darstellung der Frequenzabweichung in den verschiedenen Bereichen als Funktion des Drehwinkels des Potentiometers bei der Schaltung von F i g. 6, F i g. 10 ein Schaltbild für die praktische Ausführung einer der Teilanordnungen von F i g. 8 für die Dekadeneinstellung der Abstimmfrequenz eines Schwingkreises des Funkempfängers und F i g. 11 ein Beispiel für die Anwendung der Erfindung für den Eingangskreis und den Oszillatorkreis eines Überlagerungsempfängers.
  • F i g. 1 zeigt eine Diode 16, eine Gleichspannungsquelle 1.2 und ein Potentiometer 13, dessen Klemmen A und B mit den Klemmen der. Spannungsquelle verbunden sind. Zwischen der Klemme B und dem Schleifkontakt D des Potentiometers wird eine einstellbare Spannung V abgenommen, die mit einem Voltmeter 11 gemessen und über eine Induktivität 15 an die beiden Elektroden F und G der Diode 16 angelegt wird. Diese Diode ist über einen festen Kondensator 17 mit einem beliebigen Kapazitätsmeßgerät 18 verbunden.
  • Bei einer derartigen Anordnung ändert sich die Eigenkapazität C des Übergangs der Diode 16 als Funktion der Spannung V nach dem zuvor angegebenen Gesetz (1'), wie die Kurve a von F i g. 3 zeigt.
  • Es ist jedoch zu bemerken, daß die vom Gerät 18 gemessene Kapazität nicht die Eigenkapazität C des Übergangs ist, sondern eine Kapazität C = C -f- Co, wobei Co eine Gruppe von festen Störkapazitäten bezeichnet, zu denen die Verdrahtungskapazitäten, die Kapazitäten gegen Masse usw. gehören. Es gilt also in Wirklichkeit log (C - Co) = K - n - log (V - VO).
  • Die in F i g. 2 dargestellte erfindungsgemäße Anordnung unterscheidet sich von der bekannten Anordnung nach F i g. 1 dadurch, daß zwischen dem Schleifkontakt des Potentiometers 13 und der Induktivität 15 eine Hilfsspannungsquelle 19 eingefügt ist, welche eine Gleichspannung des Wertes V, liefert, die gegensinnig zu einer am Abgriff des Potentiometers abgenommenen Spannung V' liegt. Dann gilt log ( C - Co) = K - n log V.
  • Dies entspricht der Geraden b von F i g. 3.
  • F i g. 4 a zeigt ein Beispiel für die Anwendung der Erfindung auf die Bildung von zwei Varaktoren mit gemeinsamer Einstellung, die zwei verschiedenen Schwingkreisen zugeordnet sind. F i g. 5 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise dieser Schaltung.
  • Der erste Schwingkreis besteht aus einer Induktivität 30 in Serie mit einer Diode 28, der zweite Schwingkreis ist aus einer Induktivität 35 in Serie mit einer Diode 37 gebildet. Einstellbare Trimmkondensatoren 29 und 36 sind parallel zu den Dioden 28 und 37 geschaltet. Die Schaltungen enthalten ferner einen Kondensator 27 und feste Entkopplungskondensatoren 31 und 39.
  • Die Gleichspannungsquelle 40 ist mit den Klemmen des Hauptpotentiometers 20 verbunden. Zwischen der einen Klemme dieses Potentiometers und dessen Schleifkontakt 21 sind parallel die Klemmen von zwei Hilfspotentiometern 22 und 23 angeschlossen. Die Schleifkontakte 24 und 25 dieser Mlfspotentiometer sind über Drosselspulen 38 bzw. 26 mit den Dioden 37 bzw. 28 verbunden.
  • Ferner ist eine Hilfsgleichspannungsquelle 34 mit den beiden Induktivitäten 30 und 35 über zwei einen Spannungsteiler bildende einstellbare Widerstände 32 und 33 verbunden. Diese Widerstände werden so eingestellt, daß die den beiden Dioden dadurch zugeführte Gegenvorspannung VO gleich dem Kontaktpotential der Dioden ist, das nur von der verwendeten Diodenart abhängt. Diese Einstellung braucht später nicht mehr geändert zu werden. Nachstehend wird angegeben, wie man in einem besonderen Fall den Wert für diese Spannung V, experimentell ermitteln kann.
  • Nachdem der Spannungsteiler 32, 33 ein für allemal eingestellt ist, erfolgt die Einstellung der Hilfspotentiometer 22 und 23 in folgender Weise: Die Potentiale an den Schleifkontakten 24 und 25 dieser Potentiometer seien mit V1 bzw. V2 bezeichnet. Wenn das Potential V1 von einem Wert V" auf einen Wert V12 ansteigt, vermindert sich die Kapazität C der zugehörigen Diode 37 von einem Wert C2 auf einem Wert C1 (F i g. 5). Auf Grund der eingefügten Gegenvorspannung VO ist diese Änderung, wie bereits erläutert wurde, im logarithmischen Maßstab linear; sie ist durch die Gerade a von F i g. 5 dargestellt.
  • Wenn das Potential V2 von einem Wert V"1 auf einen Wert V22 zunimmt, vermindert sich die kapazität der zugehörigen Diode 28 von einem Wert C2 zu einem Wert C1 (F i g. 5). Diese Änderung ist in logarithmischen Koordinaten durch eine Gerade b dargestellt, welche auf Grund der zuvor durchgeführten Einstellung der Spannung V, parallel zur Geraden a liegt. Da die Geraden a und b parallel sind, müssen die Spannungen V1 und V2 stets in einem konstanten Verhältnis zueinander stehen. Man erhält dieses Ergebnis dadurch, daß die Schleifkontakte 24 und 25 der Hilfspotentiometer 22 und 23 so eingestellt werden, daß bei einer beliebigen Stellung des Schleifkontaktes 21 des Potentiometers 20 die von den Hilfspotentiometern 22 und 23 zu den Dioden 37 bzw. 28 gelieferten Potentiale V1 und V2 gerade die Werte haben, welche den Dioden die gleiche Kapazität erteilen. Beispielsweise wird der Schleifkontakt 21 so eingestellt, daß V1 = Vii und V2 = V21 ist (F i g. 5).
  • Es ist offensichtlich, daß die Schwingkreise bei dem soeben beschriebenen Beispiel jede beliebige Funktion haben können. Es kann sich dabei beispielsweise um den Antennenabstimmkreis und den Oszillatorkreis eines überlagerungsempfängers handeln. In diesem Fall ist der Kondensator 27 ein einstellbarer Padding-Kondensator.
  • Die beschriebene Anordnung ermöglicht die Realisierung von einstellbaren Mehrfachkondensatoren, deren Kapazität mit einer größeren Genauigkeit als bei einstellbaren mechanischen Plattenkondensatoren untereinander gleichbleiben.
  • Wie bereits zuvor angegeben wurde, kann man mit einer einfachen Maßnahme experimentell den Wert der Kompensationsgleichspannung VO ermitteln, welche bei einer erfindungsgemäßen Anordnung angewendet werden muß, falls die Störkapazitäten Co vernachlässigbar klein gegen die Kapazität C des übergangs sind. Wenn man beispielsweise eine Diode mit »plötzlichem« Übergang verwendet, bei welcher der Parameter n den Wert 1/z hat, gibt man zunächst der einstellbaren Vorspannung V den Wert 0, und man mißt die entsprechende Kapazität C1 der Diode. Dann gibt man der einstellbaren Vorspannung einen solchen Wert, daß die Diode die Kapazität C2 = 21 hat. Wenn man diesen Wert mit V1 bezeichnet, läßt sich aus der Gleichung (1) ableiten: Schließlich ist es bekannt, daß das Kontaktpotential der Elemente der Dioden in Abhängigkeit von der Temperatur veränderlich ist. Es ist daher vorteilhaft, wenn sich die Kompensationsgleichspannung Vo gemäß der gleichen Funktion ebenfalls mit der Temperatur ändert. Dies kann gemäß F i g. 4b in herkömmlicher Weise beispielsweise dadurch erreicht werden, daß der Widerstand 32 von F i g. 4a durch zwei parallele Zweige ersetzt wird, von denen der eine einen Widerstand 321 und der andere in Serie einen Widerstand 322 und einen Thermistor 323 enthält.
  • Es sollen nun verschiedene Anwendungsbeispiele für die beschriebene Varaktoranordnung mit Kompensationsgleichspannung bei Mehrbereichs-Abstimmsystemen beschrieben werden.
  • F i g. 6 zeigt eine Anordnung zur Einstellung einer Gruppe von Resonanzkreisen, die verschiedenen Frequenzbereichen 1 ... n ... p zugeordnet sind und jeweils eine Induktivität L1 ... L" ... LP enthalten, wobei jeweils eine dieser Spulen entsprechend dem gewählten Bereich parallel zu einem für sämtliche Bereiche vorgesehenen einzigen Varaktor 47 geschaltet wird. Diese Anordnung enthält für die Umschaltung der Bereichsspulen einen insgesamt mit K bezeichneten Schalter, der drei Schaltsegmente K1, K2, K2 enthält, von denen jedes Kontakte 1. . . h ... p aufweist, wobei die Kontaktarme der drei Schaltsegmente durch eine beliebige mechanische Vorrichtung miteinander verbunden sind.
  • Der Varaktor 47 dient zur Einstellung der Abstimmfrequenz im Innern jedes Bereichs, und er ist zu diesem Zweck mit Einrichtungen zur Steuerung seiner Vorspannung versehen. Bei dem in F i g. 6 dargestellten Beispiel wird diese Vorspannung durch ein symbolisch bei P dargestelltes Potentiometer eingestellt. Mit a ist die Winkelstellung des Schleifkontakts dieses Potentiometers in bezug auf eine Ursprungsstellung bezeichnet.
  • Bei der Darstellung von F i g. 6 stehen die Kontaktarme der Schaltsegmente K1, K2, Ks auf den Kontakten n, welches dem n-ten Bereich entspricht, dem die Induktivität L" zugeordnet ist.
  • Die Kontakte 1 bis p des Schaltsegments K1 sind mit Widerständen derart verbunden, daß ein Spannungsteiler gebildet wird, der elektrisch mit dem Potentiometer P verbunden ist. Diese Anordnung, die zur Einstellung der Vorspannung des Varaktors 47 dient, ist in F i g. 6 symbolisch in Form eines Vierpols Q mit den Eigengangsklemmen A, B und den Ausgangsklemmen C, D dargestellt.
  • Drei mögliche Ausführungsformen für diesen Vierpol Q sind in F i g. 8a, Sb und 8c im einzelnen dargestellt.
  • In F i g. 6 ist ferner eine Gleichspannungsquelle 41 gezeigt, welche an die Eingangsklemmen A, B des Vierpols Q eine konstante Spannung U, anlegt.
  • Eine Klemme 46 des Varaktors 47 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen zwei Widerständen 42 und 44 verbunden, die in Serie an die Klemmen A und D des Vierpols Q angeschlossen sind.
  • Die andere Klemme 48 des Varaktors 47 ist mit der Klemme C des Vierpols Q über eine Drosselspule 43 verbunden. Die Drosselspule soll verhindern, daß die dem Varaktor zugeführten Hochfrequenzströme zum Vierpol gelangen. Andererseits ist ein Entkopplungskondensator 45 mit großer Kapazität an die Klemmen des Widerstands 44 angeschlossen.
  • Nachstehend wird mit ui . . . u" . . . up die Steuerspannung bezeichnet, die an die Klemme 48 des Varaktors angelegt wird und von der Spannungsquelle Uo je nach dem eingestellten Bereich über das Schalsegment K1, das Potentiometer P und die Drosselspule 43 geliefert wird. Diese Spannungen können sich von Kleinstwerten Ui ... U" ... Up, die erhalten werden, wenn der Schleifkontakt des Potentiometers P in der einen Grenzstellung a = 0 steht, bis zu einem Wert Uo ändern, der dann erhalten wird, wenn der Schleifkontakt die entgegengesetzte Grenzstellung a = am einnimmt.
  • Mit Uo ist die konstante Kompensationsspannung an den Klemmen des Widerstands 44 bezeichnet, die der Klemme 46 des Varaktors zugeführt wird.
  • Schließlich ist mit ü der durch den Varaktor fließende Strom bezeichnet.
  • Bei 50 ist der »heiße Punkt« des Resonanzkreises gezeigt; er ist mit dem Schaltarm 51 des zweiten Schaltsegments K2 verbunden. Dieser Schaltarm ermöglicht je nach dem zu empfangenden Bereich die Auswahl der Spule, beispielsweise der Spule L", die dem betreffenden Bereich zugeordnet ist. Diese Klemme 50 ist außerdem über einen Kondensator 49 großer Kapazität mit der Klemme 48 des Varaktors verbunden. Die nicht mit dem Schaltsegment K2 verbundene Klemme der Spule L" ist mit der KlemmeD des Vierpols Q verbunden.
  • Schließlich ist eine Spule L. magnetisch mit der Spule L" gekoppelt, so daß sie von dieser einen induzierten Strom empfängt. Die Umschaltung dieser Spule erfolgt je nach dem eingestellten Bereich gleichzeitig mit der Umschaltung der Spule L" durch das dritte Schaltsegment K3. Der Schaltarm dieses Schaltsegments ist mit der Klemme 53 verbunden.
  • Nachstehend werden mit fl ... f" . . . f. beliebige Frequenzen im Innern der Bereiche 1 . . . n . . . p bezeichnet, welche für die Werte ui . . . u" . . . up der Steuerspannung des Varaktors erhalten werden. Mit F1 ... F" . . . Fp werden die kleinsten Werte der Frequenz in jedem Bereich bezeichnet, welche jeweils dem kleinsten Wert Ui ... U" . . . Up der Steuerspannung des Varaktors entsprechen.
  • Mit A fl ... A f" . . . A fp wird eine Frequenzänderung bezeichnet, die einer Änderung Aa der Stellung des Schleifkontakts des Potentiometers P entspricht. Mit A F wird der gemeinsame Wert der Breite aller Bereiche bezeichnet, so daß der größte Wert F,' . . . Frz . . . Fp der Frequenz jedes Bereichs folgendermaßen lautet: AFi = F1 -I- AF ... Fn =F"+AF...Fp =Fp+AF. Es ist ohne weiteres zu erkennen, daß eine besonders vorteilhafte Ausführungsform mit einer Spannungsänderungseinrichtung erhalten wird, die es ermöglicht, einerseits durch Drehen eines Kontaktumschalters vom unteren Ende eines Bereichs zum oberen Ende eines anderen Bereichs überzugehen und andererseits durch Drehen eines einzigen Potentiometers von der einen Grenzstellung a = 0 bis zur anderen Grenzstellung am vom unteren Ende bis zum oberen Ende jedes Bereichs zu gelangen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll im einzelnen für ihre Anwendung bei einem überlagerungsempfänger beschrieben werden, dessen verschiedene Empfangsfrequenzbereiche die gleiche Breite A F haben.
  • F i g. 7 ist ein Diagramm, das die Werte der Steuerspannung des Varaktors für die verschiedenen Bereiche als Funktion der Winkelstellung a des Schleifkontakts des Potentiometers P zeigt.
  • Zunächst wurde die Änderung der Spannung für den Bereich 1 (niedrigster Frequenzbereich) bestimmt. Die entsprechende Kurve l geht von einem Punkt der Ordinate Ui für a = 0 aus und endet an einem Punkt J der Ordinate Uo für a = am.
  • Es wird so vorgegangen, daß für die den anderen Bereichen entsprechenden Kurven, beispielsweise für den Bereich n, die folgende Änderung erhalten wird: wobei k" ein vom Bereich abhängender Koeffizient ist. Die erfindungsgemäße Anordnung läßt sich auch in einer etwas anderen, nicht dargestellten Form dadurch realisieren, daß die Spannung U, vom einen zum anderen Bereich mit Hilfe eines Widerstands mit umschaltbaren Abgriffen, der in Serie zu der Spannungsquelle 41 geschaltet ist, veränderlich ist.
  • Nachdem die Elemente für den Bereich 1 bestimmt sind, ist die Kurve der Frequenz f 1 als Funktion des Winkels a des Schleifkontakts des Potentiometers P festgelegt: f1 - f (a) und, da f 1 = F1 -i- d f 1 , ,@ f(a)=F1+dfl. Die Elemente des Vierpols Q können so bestimmt werden, daß das gleiche Änderungsgesetz für sämtliche Bereiche erhalten wird, d. h. daß für jeden gleichen Wert von a gilt: dfl=df2=...dfa=...dfp. Durch Rechnung läßt sich zeigen, daß es zur Erzielung eines kleinsten Fehlers für den Wert von d fn erforderlich ist, daß Es ist möglich, den Vierpol Q so auszubilden, daß er die Gleichungen (3) und (4) erfüllt. Die F i g. 8 a, 8 b und 8 c zeigen drei zu diesem Zweck verwendbare Schaltungen, wobei vorausgesetzt ist, daß der Widerstand des Vierpols Q von den Klemmen C, D aus gesehen sehr viel, beispielsweise hundertmal kleiner als der durch definierte Widerstand ist.
  • Man erhält einen kleinsten Abgleichfehler für Schnittpunkte, die nicht an den Enden jedes Bereichs, sondern an Zwischenpunkten liegen. Wenn beispielsweise Schnittpunkte bei d f = 0,1 - d F und d f = 0,9 - d F gewählt werden, erhält man einen dazwischenliegenden dritten Schnittpunkt: Es besteht genau das gleiche Problem wie im Falle des Abgleichs bei einem herkömmlichen iTberlagerungsempfänger zwischen dem Eingangsschwingkreis und dem Oszillatorkreis. Man erhält die zuvor erwähnten Schnittpunkte durch entsprechende Bemessung der Spule L und des einstellbaren Kondensators C.
  • F i g. 9 zeigt annähernd die Fehlerkurve eines beliebigen Bereichs n (gestrichelte Kurve n) gegenüber dem als Bezugsbereich gewählten Bereich 1 (voll ausgezogene Kurve 1). Diese Kurven schneiden sich an drei Punkten X (d f = 0,1 - d F), Z (d f = 0,9 -,d F) und einem Zwischenpunkt Y. Die Wahl des Bereichs 1 als Bezugsbereich ergibt im allgemeinen befriedigende Ergebnisse, doch ist es möglich, eine bessere Verteilung der relativen Fehler und damit einen geringeren Höchstwert des relativen Fehlers dadurch zu erreichen, daß als Bezugsbereich ein etwas über dem Bereich 1 liegender Bereich gewählt wird.
  • F i g. 10 zeigt ein Beispiel für die Anwendung der Erfindung bei einem Einseitenbänd-überlagerungsempfänger. Bekanntlich wird bei derartigen Empfängern die überlagerungsfrequenz von einem Pilotoszillator geliefert. Die von diesem Pilotoszillator abgegebene Frequenz wird durch Betätigung von Tasten oder Knöpfen in dekadischer Steuerung mit direkter Anzeige bis auf 1 kHz genau erhalten. Bei Frequenzen von mehreren Megahertz, die bei Einseitenbandempfängern allein in Betracht zu ziehen sind, ist eine Genauigkeit der Abstimmfrequenz des Eingangskreises bis auf 10 kHz unter Berücksichtigung der Selektivität der Hochfrequenzkreise bei weitem ausreichend. Deshalb erfolgt die Einstellung des Abstimmschwingkreises auf die gewünschte Frequenz mit Hilfe einer Vorrichtung mit drei mit Abgriffkontakten versehenen Spannungsteilern, die in F i g. 10 dargestellt ist und aus der Schaltung von F i g. 8 c abgeleitet ist. Der Schaltarm 89 des Schaltsegments K1 ist bei 81 mechanisch mit dem Megahertz-Einstellknopf 85 des Pilotoszillators 64 verbunden. Ein Spannungsteiler P1 hat zwei Zwillingsschleifkontakte, die jeweils auf zwei nebeneinanderliegenden Abgriffskontakten stehen, und seine Einstellwelle 90 ist über die Verbindung 83 mit dem Hundertkilohertz-Einstellknopf 86 des Pilotoszillators verbunden. Der Schleifkontakt 91 eines Spannungsteilers P2 ist über die Verbindung 82 mit dem Zehnkilohertz-Einstellknopf 87 des Pilotoszillators verbunden. Mit .2o . . . 09 sind die Widerstände bezeichnet, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abgriffen am Widerstand des Potentiometers P1 liegen, mit r1 . . . r9, ro die Widerstände zwischen einem Ende des Potentiometerwiderstands und den verschiedenen Abgriffen. an diesem, mit R1 ... R5 die verschiedenen vom Schaltersegment K1 eingeschalteten Widerstände und schließlich mit r: der Gesamtwiderstand des Potentiometers P2. Nachdem die Widerstände R1 und r. für den Bereich 1 festgelegt sind, werden die Widerstände R2, R3, R4 und R5 unter Berücksichtigung der Gleichung (4) errechnet. Damit eine gute überschneidung des Frequenzmaßstabs zwischen den Bereichen erhalten wird, muß der Widerstand rö groß gegen den größten Widerstand 09 des Potentiometers P1, beispielsweise hundertmal größer als dieser sein.
  • Nachdem auf diese Weise R1 und r. bestimmt sind, berechnet man den Widerstand R" am Schaltsegment K1 für den Bereich n durch folgende Formel: Die Widerstände r1 ... r; ... r. des Potentiometers P, berechnen sich nach folgender Formel: Wenn die Widerstände ri, r2 ... r" auf diese Weise berechnet sind,- steilt man fest, daß die Werte der Widerstände o zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Kontakten des Potentiometers P1 oa w. r1 ol=rz-r" Q8 r. - r. oe-ro-rs annähernd eine geometrische Reihe bilden: Bei einem praktisch ausgeführten Beispiel hat k den kleinsten Wert 1,208 und den größten Wert 1,224, k ist also annähernd konstant. Eine mathematische Untersuchung der Änderungen der Frequenz als Funktion der Änderungen der Spannung entlang dem Potentiometer P2 zeigt, daß zwischen der Potentialdifferenz d Ü; zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kontakten des Potentiometers P1, die einer Frequenzänderung d F = 100 kHz entspricht, und dem Spannungsanstieg du, der vom Potentiometer P2 für einen Frequenzanstieg d (erzeugt wird, die folgende Beziehung besteht: Es ist zu erkennen, daß das Verhältnis von der Wahl des Abgriflkontakts am Potentiometer P1 nicht abhängt. Daraus folgt, daß für das Potentiometer P2 ein einziges Gesetz für die Verteilung der Widerstände aufgestellt werden kann, das eine Frequenzunterteilung von 10 zu 10 kHz für sämtliche Hundertkilohertzwerte ergibt.
  • Bei einer (nicht dargestellten) etwas anderen Ausführungsform werden nur zwei Dekadenabstimmstufen beibehalten, nämlich für Megahertz und für Hundertkilohertz. Das Kontaktabgriffpotentiometer P2 wird dann durch ein Wiekelpotentiometer mit einem Gesamtwiderstandswert in der Größenordnung von 0,1 Mg ersetzt. Aus Vorstehendem folgt, daß die Eichung dieses Potentiometers in Kilohertz für das gesamte empfangene Band gültig ist.
  • Die Eichung des nach den vorstehenden Grundlagen gebildeten Widerstandsnetzwerks ist nur dann möglich, wenn der Varaktor genau festgelegte Eigenschaften, beispielsweise eine bestimmte Kapazität für eine gegebene Sperrspannung, hat. Wenn eine Toleranz von 1% für diese Kapazität zulässig ist, erzwingt die Schwankung der handelsüblichen Varaktoren eine Auslese, durch welche der Preis des Varaktors beträchtlich vergrößert wird. Man erhält ein befriedigendes Ergebnis unter günstigeren Bedingungen, wenn man einem Varaktor großer Kapazität (beispielsweise 56 pF ± 20 %) einen Varaktor von geringer Kapazität hinzufügt, so daß die Gesamtkapazität einen zuvor festgelegten Wert, beispielsweise 68 pF ± 1%, hat, weil dann die Varaktoren n:2:_t mehr mit einem beträchtlichen Ausschuß ausgelesen werden, sondern nach Größenklassen sortiert werden: in F i g. 11 ist als weiteres Beispiel die Anwendung der Erfindung für den Eingangskreis und den Oszillatorkreis eines Dreibereich-Überlagerungsempfän= gers gezeigt. Die Schaltung enthält eine Spule 93 und einen einstellbaren Kondensator 94 des Eingangskreises, dessen veränderliche Kapazität von einem Varaktor 99 gebildet wird, die Spule 93' und den einstellbaren Kondensator 94' des Oszillatorkreises, dessen veränderliche Kapazität von einem Varaktor 99' gebildet wird, Widerstände 97 und 98, welche die Kompensationsschaltung für die Varaktoren 99 und 99' bilden, und Kondensatoren 95 und 96 von großem Wert. Die Varaktören 99 und 99' sind über Drosselspulen 92 und 92' mit den Schaltarmen von zwei Schaltsegmenten K, bzw. Ki verbunden, welche die Abgriffe für die Bereichsumschaltung des Eingangskreises bzw. des OsZllatorkreises an einem einzigen Spannungsteiler der in F i g. 8 b dargestellten Art mit Widerständen r1 ... r0 auswählen. Zwei weitere Schaltsegmente K2 und K2 wählen die Spulen des Eingangskreises bzw. des Oszillatorkreises für die verschiedenen Bereiche aus.
  • Durch Betätigung des Potentiometers P ist die Empfangsfrequenz innerhalb der Grenzen jedes Bereichs veränderbar.
  • Das Problem des Abgleichs des Überlagerungsempfängers ist genau das gleiche wie das Problem der Ausbildung der zuvor erläuterten gestaffelten Bereiche von konstanter absoluter Breite. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht also die Realisierung eines Oszillatorkreises für einen überlagerungsempfänger, der den gleichen Aufbau wie der Eingangskreis hat und einen ausgezeichneten Gleichlauf mit dem Eingangskreis aufweist, ohne daß ein in Serie geschalteter Korrekturkondensator (Padding-Kondensator) notwendig ist, wie er üblicherweise bei Überlagerungsempfängern mit verstellbaren Plattenkondensatoren verwendet wird.

Claims (9)

  1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung mit elektrisch steuerbarer Kapazität mit wenigstens einer Flächendiode mit veränderlicher Kapazität (Varaktor) und einer die Diode in der Sperrichtung vorspannenden einstellbaren Gleichspannungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer linearen Änderung des Logarithmus der Kapazität des Varaktors als Funktion des Logarithmus der einstellbaren Vorspannung in Serie mit der einstellbaren Steuergleichspannung, aber gegensinnig zu dieser eine feste Kompensationsgleichspannung geschaltet ist, die gleich der Kontaktspannung der den Diodenübergang bildenden Elemente ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung von mehreren elektrisch steuerbaren Kapazitäten mit gemeinsamer Steuerung, deren Kapazitätswerte unabhängig von ihrem Gesamtwert untereinander stets gleichbleiben, eine gemeinsame feste Kompensationsgleichspannungsquelle für die verschiedenen Varaktoren vorgesehen ist und daß eine einstellbare Vörspannungsquelle, die aus Einer Gleichspannungsquelle in Verbindung mit einem Hauptpotentiometer besteht, mit jedem der Varaktoren über ein eigenes einstellbares Potentiometer verbunden ist.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer Kompensationsspannung, die ungeachtet von Temperaturänderungen ständig gleich der Kontaktspannung der Dioden ist, ein temperaturabhängiger Widerstand zu der Kompensationsgleichspannungsquelle in an sich bekannter Weise hinzugefügt ist.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung einer Mehrbereichs-Abstimmschaltung mit einer Gruppe von LC-Schwingkreisen, die mehrere Frequenzbereiche mit Hilfe von mehreren Spulen erfassen, deren Zahl gleich der Zahl der Bereiche ist, ein einziger Varaktor zur Einstellung der Kapazität in jedem Bereich vorgesehen ist, dem eine für alle Bereiche gleiche feste Kompensationsgleichspannung zugeführt wird, und daß zur Einstellung der Steuergleichspannung ein Kontaktumschalter, bei dem wenigstens ein Schaltsegment zur Auswahl eines dem gewählten Bereich entsprechenden Abgriffs an einem ersten, an eine feste Spannungsquelle angeschlossener Widerstandspannungsteiler dient, und ein zweiter Widerstandsspannungsteiler, der elektrisch mit dem ersten Spannungsteiler verbunden ist und dessen Änderung die Frequenzänderung in den Grenzen des gewählten Bereichs ermöglicht, vorgesehen sind.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Spannungsteiler ein Potentiometer ist.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Spannungsteiler aus mehreren miteinander verbundenen, mit Abgriffskontakten versehenen Spannungsteilern besteht.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Spannungsteiler aus der Verbindung von wenigstens einem mit Abgriffkontakten versehenen Spannungsteiler und einem Potentiometer gebildet ist. B.
  8. Anordnung nach Anspruch 4, bei welcher sämtliche Bereiche eine Breite von 1 MHz haben, dadurch gekennzeichnet, daß zur -Auswahl der Abstimmfrequenz bis auf 10 kHz genau ein numerisches Steuerorgan vorgesehen ist, das die Megahertz, die Hundertkilohertz und die Zehnkilohertz mit Hilfe von drei elektrisch miteinander verbundenen Widerstandsspannungsteilern angibt, wobei der Wählschalter für die Megahertz mechanisch mit dem Wählschalter für die Bereichsspulen verbunden ist.
  9. 9. Anordnung nach Anspruch 4 zur Anwendung bei einem Mehrbereichs-überlagerungsempfänger, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderlichen Kapazitäten des Eingangsschwingkreises und des Überlagerungsschwingkreises durch zwei Varaktoren gebildet sind, daß der Osillatorschwingkreis den gleichen Aufbau wie der Eingangsschwingkreis ohne Verwendung eines Padding-Kondensators in Serie mit der veränderlichen Kapazität hat, daß zur Auswahl des Bereichs ein Schalter mit mehreren Schaltsegmenten vorgesehen ist, von denen ein Schaltsegment zur Auswahl der Bereichsspulen und zwei weitere Schaltsegmente zur Auswahl von Abgriffen an einem einzigen Widerstandsspannungsteiler dienen, daß zur Auswahl der Empfangsfrequenz im Innern jedes Bereichs ein Potentiometer elektrisch mit dem Spannungsteiler verbunden ist, daß die von den Schaltsegmenten in Verbindung mit dem Potentiometer gebildeten Spannungen den beiden Varaktoren als Steuergleichspannungen zugeführt werden, und daß an die beiden Varaktoren eine gemeinsame feste Kompensationsgleichspannung angelegt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: »Electronis«, 22. 7. 1960, S. 60 bis 62.
DEC31469A 1962-11-22 1963-11-20 Schaltungsanordnung mit elektrisch steuerbarer Kapazitaet Pending DE1198425B (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1198425X 1962-11-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1198425B true DE1198425B (de) 1965-08-12

Family

ID=9670098

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEC31469A Pending DE1198425B (de) 1962-11-22 1963-11-20 Schaltungsanordnung mit elektrisch steuerbarer Kapazitaet

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE1198425B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1297702B (de) * 1966-11-01 1969-06-19 Motorola Inc Automatische Abstimmeinrichtung
DE1539858B1 (de) * 1966-04-04 1970-04-23 Itt Ind Gmbh Deutsche Schwingkreisanordnung zum Erhoehen der Kapazitaetsvariation von Kapazitaetsdioden

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1539858B1 (de) * 1966-04-04 1970-04-23 Itt Ind Gmbh Deutsche Schwingkreisanordnung zum Erhoehen der Kapazitaetsvariation von Kapazitaetsdioden
DE1297702B (de) * 1966-11-01 1969-06-19 Motorola Inc Automatische Abstimmeinrichtung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19723645B4 (de) Anordnung zur Signalübertragung zwischen einer Geberstelle und einer Empfangsstelle
DE2640057C3 (de) Gerät zum Messen kleiner mechanischer Verschiebungen
DE2412689C3 (de) Schaltungsanordnung zur Abstimmung und Bereichs- bzw. Bandumschaltung eines HF-Schwingungskreises
EP0319470B1 (de) Verfahren und Schaltung zur Reduktion der Temperaturabhängigkeit der Schwingparameter eines Oszillators
DE1288171B (de) Abstimmvorrichtung fuer Hochfrequenzempfanger
EP0043536A2 (de) Regelsystem zum Einstellen einer physikalischen Grösse
DE1498819C3 (de) Vorrichtung zur Bestimmung einer charakteristischen Eigenschaft eines Materials
DE1498815C3 (de) Meßanordnung
DE2151048B2 (de) Schaltung zur Demodulation frequenz modulierter elektrischer Hochfrequenz schwingungen und zur Gewinnung einer Spannung fur eine Frequenznachstellung
DE1198425B (de) Schaltungsanordnung mit elektrisch steuerbarer Kapazitaet
DE1499293A1 (de) Elektronische Integrierschaltung
DE2002168B2 (de) Dielektrisches Feuchte-Messgerät
DE1808869A1 (de) Schaltungsanordnung zum Messen des Verhaeltnisses zwischen dem Wert einer ersten elektrischen Impedanz und dem einer zweiten Impedanz
CH194295A (de) Verfahren zur Scharfabstimmung von Empfängern der drahtlosen Empfangstechnik.
DE3402220C2 (de)
DE69912492T2 (de) Spannungsgesteuerter Oszillator und Verfahren zum Einstellen seiner Frequenzverschiebung
DE3229013A1 (de) Erfassungsschaltung zur umformung einer mechanischen verstellung in ein gleichgerichtetes signal
DE1539858B1 (de) Schwingkreisanordnung zum Erhoehen der Kapazitaetsvariation von Kapazitaetsdioden
DE1934173C3 (de) Sinuswellengenerator mit einem rückgekoppelten Verstärker
DE1540231C3 (de) Drehpotentiometer, insbesondere zum Einstellen verschiedener Vorspannungen für Kipazitätsdioden
DE1539858C (de) Schwingkreisanordnung zum Erhohen der Kapazitatsvanation von Kapazitatsdioden
DE2813792C3 (de) Einrichtung zur Signal-Kompression und -Expansion
DE1920796C3 (de) Verfahren und Schaltungsanordnungen zur Einstellung der Phasenlage einer Wechselspannung, insbesondere eines Farbhilfsträgers
DE3028099C2 (de) Antenneneingangsschaltung
DE701610C (de) Elektrische Folgesteuerung