DE1267277B - Transistorisierter Frequenzmodulator mit einem Clapp-Oszillator - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H 03 c

Deutsche Kl.: 21 a4-14/01

Nummer: 1 267 277

Aktenzeichen: P 12 67 277.4-35

Anmeldetag: 20. August 1966

Auslegetag: 2. Mai 1968

Die Erfindung betrifft einen transistorisierten Frequenzmodulator mit einem Clapp-Oszillator, bei dem zwischen Emitter und Kollektor ein frequenzbestimmendes Glied eingefügt ist.

Bei einem herkömmlichen Frequenzmodulator mit einer Vakuumröhre oder einem Transistor ändert sich nicht nur die Schwingungsfrequenz, sondern auch die Schwingungsamplitude, wenn der Frequenzhub bzw. Tasthub groß ist. Infolge dieser Änderungen treten Modulationsverzerrungen infolge von Amplituden- und Phasenunsymmetrie, wo die Amplitudenänderung in eine Phasenverzerrung umgewandelt wird, innerhalb des Frequenzmodulators selbst sowie innerhalb des nachgeschalteten Zwischenfrequenzverstärkers und Amplitudenbegrenzers auf, wodurch das Signal-Zwischenmodulationsrauschen-Verhältnis verringert wird (vgl. S. 553 bis 558 der Arbeit »FM Radio Engineering [FM musen kogaku]«, herausgegeben von Teizen Sugawara [Nikkan Kogyo Shimbun Sha, Tokyo, 1959] sowie einen Aufsatz von P. T. Sproul und H. D. Griffiths auf den S. 1542 bis 1547 des »Bell System Technical Journal«, Bd. 40, November 1961). Insbesondere bei einem Frequenzmodulator für ein Vielkanal-Telefonsystem mit 1200 bis 1800 Kanälen oder für ein Farbfernseh-Relaisnetz ist die Frequenz des Moduliersignals so hoch, daß das Zwischenmodulationsrauschen auf Grund der genannten Unsymmetrieverzerrung außerordentlich ansteigt, so daß das Signal-Zwischenmodulationsrauschen-Verhältnis verschlechtert wird.

Da ferner der Stromverstärkungsfaktor kleiner wird, wenn die Schwingungsfrequenz eines transistorisierten Oszillators ansteigt, kommt es ferner zu einer Verringerung der Ausgangsleistung.

Es ist auch ein transistorisierter Oszillator mit einer Kapazitäts-Variations-Diode als Frequenzmodulator für Breitbandsignale bekannt. Ein solcher Modulator ist jedoch für ein Vielkanal-Telefonsystem mit mehr als 1200 Kanälen ungeeignet, da dieser Frequenzmodulator keine horizontale Ausgangsleistungs-Schwingungsfrequenz-Kennlinie aus den genannten Gründen aufweist.

Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Verbesserung bzw. Verlängerung des horizontalen Abschnitts der Ausgangsleistungs-Schwingungsfrequenz-Kennlinie eines transistorisierten Frequenzmodulators mit einem Clapp-Oszillator, damit das Zwischenmodulationsrauschen herabgesetzt wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das frequenzbestimmende Glied eine Kapazitäts-Variations-Diode enthält, an deren Anschlüsse die Modulierspannungsleitung und eine Transistorisierter Frequenzmodulator mit einem
Clapp-Oszillator

Anmelder:

Nippon Electric Company Limited, Tokio

Vertreter:

Dipl.-Ing. M. Bunke, Patentanwalt,
7000 Stuttgart, Schloßstr. 73 B

Als Erfinder benannt:
Teiji Uchida, Tokio

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 10. November 1965 (69 015)

Gleichsperrspannungsquelle angeschlossen sind, und daß dazu parallel eine Spannungsteilerschaltstufe zwischen Emitter oder Basis des Transistors und die Modulierspannungsleitung derart eingefügt ist, daß der Kollektorstrom bei einer Verringerung der Sperrschichtkapazität der Diode ansteigt und umgekehrt.

Infolge der durch die erfindungsgemäße Anordnung erzielten Verbesserung der Frequenzkennlinie des Modulators erhält man neben der Herabsetzung des Zwischenmodulationsrauschens ein wesentlich höheres Signal-Zwischenmodulationsrauschen-Verhältnis.

Die Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung erläutert. Es stellt dar

Fig. 1 ein Schaltbild eines Frequenzmodulators mit einem sogenannten Clapp-Oszillator und

Fig. 2 ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 1 zeigt den Aufbau eines sogenannten Clapp-Oszillators, dessen Schwingungsfrequenz kaum durch eine Änderung der Transistorkennwerte beeinflußt wird und der infolgedessen eine hohe Frequenzstabilität aufweist. Die Widerstände R₂ und jR₃ bilden ein Widerstandsnetzwerk zur Erzeugung einer Gleichvorspannung für den Basisanschluß eines Transistors TR, ferner sind eine Drosselspule L_cl und ein Blockkondensator C₆₁ vorgesehen. Beispielsweise gelten für einen Clapp-Oszillator im 70-MHz-Bereich mit einem NPN-Transistor 2 SC 253 (in Japan im Handel erhältlich) für die Schaltelemente C₁, C₂, C₁,, L₀ und R₁ folgende Werte: 40, 70, 10 pF, 0,5 μΗ und 300 U. Der Verlustwiderstand der Spule L₀ und des Kondensators C₁. ist jeweils geringer als einige zehn Li. Da

809 574123

täts-Variations-Diode D größer als der Wert C₀, und infolgedessen wird die Schwingungsfrequenz kleiner als J₀. Auf Grund der genannten Frequenzabhängigkeit des Stromverstärkungsfaktors [i wird die Schwingungsamplitude etwas größer. Wenn jedoch ein Teil des Moduliersignals über einen Widerstand R₁. zu dem Emitter des Transistors TR dieser Baustufe geführt wird, sinkt der Kollektorstrom ab, da es sich bei diesem Transistor TR um einen NPN-Transistor

die Schwingungsfrequenz des Clapp-Oszillators hauptsächlich durch L₀ und C₁. bestimmt ist und kaum von derKollektorkapazität des Transistors beeinflußt ist, ist diese Schaltung häufig als stabilisierter Oszillator benutzt.

Andererseits ist ein Frequenzmodulator mit einer
Kapazitäts-Variations-Diode in der Arbeit »A wideband frequency modulator having a variable-capacitance diode« von Yoshito U e η ο und Sukehiro 11 ο
(Proceedings of 1961 General Meetings of the Institute ίο handelt. Damit wird der Anstieg der Oszillatorof Electrical Communication Engineers of Japan, amplitude unterdrückt, weil der Wert des Kollektor-Nr. 389) sowie in einer Arbeit »A diode modulator« Stroms im wesentlichen infolge des Sättigungseffekts von Kazuo N ο d a (Proceedings of 1963 Joint General die Oszillatoramplitude festlegt. Infolgedessen wird Meetings of Four Institutes of Electrical Engineers die Oszillatorspannung im wesentlichen durch gleichof Japan, Nr. 1660) beschrieben. Im einzelnen ist 15 phasige und parallele Einspeisung eines Teils des in der letztgenannten Arbeit ausgeführt, daß man eine Moduliersignals in den Emitter konstant gehalten, gute Modulationskennlinie. wo die Beziehung zwischen Wenn andererseits das Moduliersignal eine negative Schwingungsfrequenz und Modulationsspannung Spannungsabweichung aufweist, wird die Vermindelinear ist, mittels einer Kapazitäts-Variations-Diode rung der Schwingungsamplitude aus demselben Grund erhalten kann, deren Sperrschichtkapazität C₁. sich 20 ebenfalls kompensiert. Mit anderen Worten kann nach der Beziehung man durch Einspeisung eines Teils des Moduliersignals

in den Emitter die Frequenz-Ausgangsleistungs-Kennlinie verbessern. Bei einem 70-MHz-Clapp-OszilIator unter Verwendung eines 2-SC-253-Transistors liegt der optimale Wert für den Widerstand R_c zwischen einigen hundert Ll und einigen tausend Ll.

Nach einer abgewandelten Ausfuhrungsform der Erfindung kann ein Teil des Moduliersignals auch in die Basis an Stelle des Emitters des Transistors TR wird, wobei diese Änderung der Vorspannung durch 30 nach F ig. 2 eingespeist werden. In diesem Fall das Moduliersignal erfolgt. Doch auch bei einem muß die Polarität der Kapazitäts-Variations-Diode

sowie der Gleichsperrspannung umgekehrt werden. Außerdem muß der Kondensator C_M so bemessen werden, daß er einen Kurzschluß Tür die Schwingungs-

C₁.a V" (η = 2-3)

erhält mit V als Sperrvorspannung.

Somit läßt sich ein stabilisierter, transistorisierter Frequenzmodulator durch Änderung der Vorspannung dieser Kapazitäts-Variations-Diode leicht verwirklichen, die als Kondensator C₁ in Fi g. 1 benutzt

transistorisierten Frequenzmodulator dieser Bauart führt die Frequenzabhängigkeit des Stromverstärkungsfaktors β zu einer Verminderung der Ausgangs

leistung mit ansteigender Schwingungsfrequenz, so 35 frequenz und ein Sperrelement für das Moduliersignal

daß sich auch hierbei die obengenannten Unsymmetrieverzerrungen einstellen.

Die durch die Erfindung vorgeschlagene Lösung zur Linearisierung der Frequenzkennlinie ist in F i g. 2 dargestellt. Die Eingangsklemmen 1. 2 dienen zum Anlegen des Moduliersignals, eine Drosselspule L_c2 ist für das Moduliersignal durchlässig, jedoch nicht für die Oszillatorfrequenz, ein Kondensator C_hl bildet für die Oszillatorfrequenz einen Kurzschluß und sperrt das Moduliersignal, ein Kondensator C_M dient als Blockkondensator, und eine Kapazitäts-Variations-Diode D ist in der dargestellten Weise in die Schaltung eingefügt. Zwischen den Anschlußklemmen der Kapazitäts-Variations-Diode D liegt über die Eingangsklemmen 1 und 2 immer eine optimale negative Gleichvorspannung, wodurch die Kapazität der Diode auf einem Mittelwert C₀ gehalten wird, der die Schwingungsfrequenz auf dem gewünschten Wert J₀ festhält. Wenn dann ein Wechselspannungssignal kleiner Amplitude dieser Sperrvorspannung überlagert wird und die Gesamtspannung über die Eingangsklemmen I und 2 an der Kapazitäts-Variations-Diode D anliegt und wenn zudem dieses Moduliersignal eine positive Spannungsbildel.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Transistorisierter Frequenzmodulator mit einem Clapp-Oszillator. bei dem zwischen Emitter und Kollektor ein frequenzbestimmendes .Glied eingefügt ist. dadurch gekennzeichnet, daß das frequenzbestimmende Glied eine Kapazitäts-Variations-Diode (D) enthält, an deren Anschlüsse (1.2) die Modulierspannungsleitung und eine Gleichsperrspannungsquelle angeschlossen sind, und daß dazu parallel eine Spannungsteilerschaltstufe (R₁, R_c) zwischen Emitter oder Basis des Transistors [TR) und die Modulierspannungsleitung derart eingefügt sind, daß der Kollektorstrom bei einer Verringerung der Sperrschichtkapazität der Diode ansteigt und umgekehrt.

   In Betracht gezogene Druckschriften: »Bell System Technical Journal«, Bd. 40, November

   1961. S. 1542 bis 1547;
   »FM Radio Engineering«, Tokyo, 1959, S. 553 bis

   558;
   »Fernmelde-Praxis«, Bd. 41, 1964, Nr. 3, S. 114

   abweichung aufweist, wird die Kapazität der Kapazi- 6° bis 122.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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