DE1272390B

DE1272390B - Frequency modulator circuit

Info

Publication number: DE1272390B
Application number: DE19651272390
Authority: DE
Inventors: Petrus Maria Van Daal
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1964-05-28
Filing date: 1965-05-25
Publication date: 1968-07-11
Also published as: BE664565A; SE332448B; AT255480B; GB1045375A; DK111573B; CH430810A; NL6405948A

Description

BUNDESREPUBLIK IXEUTSCHLAN-DFEDERAL REPUBLIC OF IXEUTSCHLAN-D

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

H03cH03c

Deutsche KL: 21 a4 -14/01 German KL: 21 a4 - 14/01

Nummer: 1272 390Number: 1272 390

Aktenzeichen: P 12 72 390.9-35 (N 26783)File number: P 12 72 390.9-35 (N 26783)

Anmeldetag: 25. Mai 1965 Filing date: May 25, 1965

Auslegetag: 11. Juli 1968Opening day: July 11, 1968

Die Erfindung betrifft eine Frequenzmodulatorschaltung mit einem das Signal invertierenden Verstärker mit zwei Rückkopplungswegen, von denen der eine zum Selbstschwingen der Schaltung führt und der andere einen Amplitudenmodulator zum Modulieren einer phasengedrehten Komponente der Oszillatorschwingung enthält, wodurch eine Frequenzmodulation der Oszillatorschwingung herbeigeführt wird. Durch eine solche Kombination von Rückkopplungswegen läßt sich ein Gegentaktfrequenzmodulator verwirklichen, der praktisch frei von Verzerrungen geradzahliger Harmonischer ist. Da außerdem bei Abwesenheit eines Modulationssignals über den zweiten Rückkopplungsweg keine Oszillatorschwingung zurückgeführt wird, weist die zentrale Frequenz der erzeugten frequenzmodulierten Schwingungen eine angemessene Konstanz auf, da diese dann nur durch den erstgenannten Rückkopplungsweg bedingt wird. The invention relates to a frequency modulator circuit having an amplifier which inverts the signal with two feedback paths, one of which causes the circuit to self-oscillate and the other, an amplitude modulator for modulating a phase rotated component of the Contains oscillator oscillation, whereby a frequency modulation of the oscillator oscillation is brought about will. Such a combination of feedback paths enables a push-pull frequency modulator realize that is practically free from distortion of even harmonics. There in addition, in the absence of a modulation signal via the second feedback path, no oscillator oscillation is returned, has the central frequency of the generated frequency-modulated oscillations adequate constancy, as this is then only conditioned by the first-mentioned feedback path.

Bei bekannten Schaltungen der erwähnten Art ist dem Erzeugen frequenzmodulierter Schwingungen mit sehr großer Bandbreite und sehr guter Linearität nur wenig Aufmerksamkeit gewidmet worden. So ist eine Frequenzmodulatorschaltung für niedrige Betriebsfrequenzen und Frequenzausweichungen mit einem Verstärker und mehreren Rückkopplungswegen bekannt, von denen der eine zum Selbstschwingen der Schaltung führt und der andere einen Amplitudenmodulator zum Modulieren einer phasengedrehten Komponente der Oszillatorschwingung enthält, wodurch eine Frequenzmodulation der Oszillatorschwingung herbeigeführt wird. Bei dieser bekannten Schaltung sind drei Zweige vorhanden, von denen der erste einen Verstärker mit Phasenverschiebungsnetzwerken, der zweite einen Begrenzer für die Oszillatorschwingung und der dritte den Amplitudenmodulator enthält. Da aber der eigenen Phasendrehung des Verstärkers nicht Rechnung getragen wurde und da Phasendrehnetzwerke mit diskreten Impedanzen verwendet werden, die eine ungünstige Gruppenlaufzeit für die hochfrequenten Schwingungen aufweisen, und da die im zweiten und dritten Zweig erzeugten Rückkopplungsspannungen in Reihe geschaltet und an den Eingang des Verstärkers zurückgeführt werden, ist diese bekannte Schaltung nicht für den Betrieb bei hohen Frequenzen, z. B. 70 MHz, geeignet.In known circuits of the type mentioned, frequency-modulated oscillations are generated with a very large bandwidth and very good linearity, little attention has been paid to it. So is a frequency modulator circuit for low operating frequencies and frequency swings an amplifier and several feedback paths, one of which is self-oscillating of the circuit and the other an amplitude modulator for modulating a phase-shifted Contains component of the oscillator oscillation, whereby a frequency modulation of the oscillator oscillation is brought about. In this known circuit there are three branches, of which the first an amplifier with phase shift networks, the second a limiter for the oscillator oscillation and the third includes the amplitude modulator. But because of its own phase shift of the amplifier was not taken into account and since phase rotation networks with discrete Impedances are used that have an unfavorable group delay for the high-frequency oscillations have, and there the feedback voltages generated in the second and third branches in series switched and fed back to the input of the amplifier, is this known circuit not for operation at high frequencies, e.g. B. 70 MHz, suitable.

Bei Frequenzmodulationssendern zum Übertragen einer großen Anzahl von Fernsprechsignalen, z. B. mit mehr als 1800 Kanälen, und/oder Farbfernsehsignalen werden an die Bandbreite und die Linearität besonders hohe Anforderungen gestellt. Bei einer FrequenzmodulatorschaltungIn frequency modulation transmitters for transmitting a large number of telephone signals, e.g. B. With more than 1800 channels, and / or color television signals, bandwidth and linearity are affected particularly high demands are made. With a frequency modulator circuit

Anmelder:Applicant:

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken, EindhovenN.V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven

(Niederlande)(Netherlands)

Vertreter:Representative:

Dr. H. Scholz, Patentanwalt,Dr. H. Scholz, patent attorney,

2000 Hamburg, Mönckebergstr. 72000 Hamburg, Mönckebergstr. 7th

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Petrus Maria van Daal, Eindhoven (Niederlande)Petrus Maria van Daal, Eindhoven (Netherlands)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Niederlande vom 28. Mai 1964 (6 405 948)Netherlands of May 28, 1964 (6 405 948)

Zwischenfrequenz von z. B. 70 MHz und einem Frequenzhub von etwa 10 MHz, also einem Frequenzband von 60 bis 80 MHz, darf die Verzerrung insbesondere in der Nähe der Zwischenfrequenz nicht mehr als wenige Promille betragen, um Intermodulationsverzerrungen (Übersprechen zwischen den verschiedenen Kanälen) bzw. Fehler in der Bildwiedergabe zu vermeiden.Intermediate frequency of z. B. 70 MHz and a frequency deviation of about 10 MHz, ie a frequency band from 60 to 80 MHz, the distortion must not be allowed, especially in the vicinity of the intermediate frequency more than a few per thousand to avoid intermodulation distortion (crosstalk between the different Channels) or errors in the image reproduction.

Es wurde des weiteren bereits vorgeschlagen, einen Verstärker mit zwei Rückkopplungswegen zu versehen, die je einen Amplitudenmodulator enthalten, und bei dem ein Rückkopplungsweg ein Netzwerk enthält, das eine voreilende Phasendrehung der Ausgangsschwingung des Verstärkers herbeiführt, während der andere Rückkopplungsweg ein Netzwerk enthält, das eine nacheilende Phasendrehung der Ausgangsschwingung des Verstärkers herbeiführt. Mit einer solchen Frequenzmodulatorschaltung können jedoch die gestellten Anforderungen nicht erfüllt werden. Dies ist auf verschiedene Ursachen zurückzuführen, von denen eine darin besteht, daß der zum Schwingen gebrachte Verstärker eine Begrenzung der Oszillatorschwingungen herbeiführt, die auf die Größe der in jedem Amplitudenmodulator auftretenden Schwingungen zurückwirkt. Es ergibt sich eine unsymmetrische Verzerrung, und zwar ist sie für das oberhalb der Zwischenfrequenz liegende Band größer als für das unterhalb der Zwischenfrequenz liegende Band. Dies bedeutet, daß eine beträchtlicheIt has also been proposed to provide an amplifier with two feedback paths, which each contain an amplitude modulator, and in which a feedback path is a network contains, which brings about a leading phase rotation of the output oscillation of the amplifier, while the other feedback path contains a network that has a lagging phase shift of the Causes output oscillation of the amplifier. With such a frequency modulator circuit you can however, the requirements are not met. This is due to various causes, one of which is that the vibrated amplifier is a limitation of the Causes oscillator oscillations that affect the size of the occurring in each amplitude modulator Vibrations reacts. There is unbalanced distortion, and that's for that The band above the intermediate frequency is greater than that for the band below the intermediate frequency Tape. This means that a considerable

809 569/196809 569/196

3 43 4

Verzerrung der geradzahligen Harmonischen auf- bifilaren Wicklungen (Übertragungsleitungstransfor-Distortion of the even harmonics on bifilar windings (transmission line transforma-

tritt. Es wurde zwar versucht, diese Verzerrung zu mator) entnommen wird.occurs. An attempt was made to reduce this distortion to mator).

vermeiden, indem die Netzwerke derart ausgebildet Der Begrenzer kann mit Vorteil gegensinnig inavoid by designing the networks in such a way. The limiter can advantageously work in opposite directions

wurden, daß ihre Phasendrehung eine nichtlineare Reihe liegende Dioden mit einem niedrigohmigenwere that their phase shift is a non-linear series of diodes with a low resistance

Funktion der Frequenz ist, aber die erforderliche 5 Abschluß enthalten.Function of frequency is included, but the required 5 degree is included.

Abnahme der Verzerrungen kann auf diese Weise Schließlich ist es auch zweckmäßig, wenn die nur in sehr beschränktem Maße erreicht werden. Laufzeitabschnitte mit Abschlußnetzwerken mit einer Die Erfindung bezweckt, eine Frequenzmodulator- solchen von der Frequenz abhängigen Laufzeit verschaltung der obenerwähnten Art zu schaffen, die für wendet werden, daß die noch verbleibende geringe große Bandbreiten geeignet ist und hohe Anforde- io Verzerrung in der Modulationskennlinie herabgerungen an die Linearität erfüllt. Sie ist durch die setzt wird. Kombination folgender Merkmale gekennzeichnet: Die Erfindung wird an Hand der ZeichnungenThe distortion can decrease in this way. Finally, it is also useful if the can only be achieved to a very limited extent. Term sections with termination networks with a The aim of the invention is to interconnect a frequency modulator of such a frequency-dependent transit time of the kind mentioned above, which will be applied for that remaining small Large bandwidths are suitable and high requirements are reduced. Distortion in the modulation characteristic curve met the linearity. She is through who is set. Combination of the following features: The invention is based on the drawings

a) die Anwendung dreier Parallelzweige, die den ^nä£^e.^r ^ei]*f^eit- ^Es .^zei^ . „ „ . Verstärker bzw einen Begrenzer der Oszillator- *! & J ^d?^s Prinzipschema der Erfindung, schwingungen bzw. den Amplitudenmodulator ^ F'f² ^em Vektordiagramm zur Erläuterung dera) the use of three parallel branches, the ^nä £ ^e. ^r ^ei ] * f ^eit - ^It . ^zei ^. "". Amplifier or limiter of the oscillator *! & J ^d ? ^s principle of the invention, oscillations or the amplitude modulator ^ F'f ² ^em vector diagram to explain the

enthalten, J?"· Ό · ,,· ι ι· ·included, J? "· Ό · ,, · ι ι · ·

, ν ,. _Λ , , ..,_ _n , .^ Fig. 3 eine Verzerrungskennlinie,, ν,. _Λ,, .., _ _n ,. ^ Fig. 3 shows a distortion characteristic,

b) die Anwendung von Leitungsabschnitten^ von _Fig._{4 ein nä}her ausgearbeitetes Ausführungsbeidenen wenigstens einer m den zweiten Zweig, _id ^ _{Erfindung und} ⁵ b) the application of line sections ^ of _Fi g. _{4 a more} detailed embodiment of the two at least one in the second branch, _id ^ _{invention and} ⁵

also in Reihe mit dem Begrenzer, eingeschal- ₂₀ ^F _Fig. _{5 eine} Variante der Fig. 4.so in series with the limiter, integrated ₂₀ ^F _Fig . _{5 shows a} variant of FIG. 4.

^{tet lst)} Fig. 1 zeigt einen Verstärker 1, einen Begrenzer 2 ^{tet lst)} FIG. 1 shows an amplifier 1, a limiter 2

c) die Anwendung eines Begrenzers von einem an und einen Amplitudenmodulator 3, die in drei gesich bekannten Typ, wobei die durchgelassene trennte Parallelzweige aufgenommen sind. Der Ver-Oszillatorschwingung vom Verstärkungsgrad des stärker 1 liegt in Reihe mit einem Laufzeitabschnitt 4, Verstärkers unabhängig ist, sowie eines Ampli- _{a5 z}. _B. einem koaxialen Kabel, und die Gesamtlaufzeit tudenmodulators von einem an sich bekannten des Verstärkers 1 und des Laufzeitabschnittes 4 hat Typ, bei dem die durchgelassene Oszillator- 1c) the use of a limiter of one and one amplitude modulator 3, which are known in three known types, wherein the separated parallel branches that are allowed to pass are included. The Ver oscillator oscillation from the gain of the stronger 1 is in series with a transit time section 4, amplifier is independent, as well as an ampli _{a5 z} . _B. a coaxial cable, and the total transit time tudenmodulator of a known per se of the amplifier 1 and the transit time section 4 is of the type in which the oscillator 1

schwingung auf einen dem Augenblickswert des denjenigen Mindestwert -^, bei dem für die Zwi-Modulationssignals entsprechenden Wert be- schenfrequenz /„ der zu erzeugenden frequenzmodugrenzt wird, ₃₀ ljerten Schwingungen eine Phasenverschiebung vona vibration to the instantaneous value of those minimum value - ^, ₃₀ ljerten vibrations at the corresponding for the interim modulation signal value's frequency loading / "of generated frequenzmodugrenzt, a phase shift of

das eine und das andere derart, daß bei der zentra- 90° dieser Schwingungen zwischen den Leitungen A len Frequenz der zu erzeugenden Oszillatorschwin- und B entsteht. Der Verstärker 1 kann dazu theogungen die Phasendrehung infolge des Leitungsab- retisch eine so große Eigenlaufzeit haben, daß ein schnittes im zweiten Kreis wenigstens 90° beträgt, getrennter Laufzeitabschnitt 4 überflüssig wird; in die Summe der Laufzeiten in dem ersten und dem 35 der Praxis wird aber ein Verstärker mit einer minizweiten Zweig denjenigen Mindestwert hat, bei dem malen Eigenlaufzeit bevorzugt, die Schwingungen eine Phasendrehung von 180° er- In Reihe mit dem Begrenzer 2 liegt ein zweiterone and the other in such a way that at the zentra- 90 ° of these oscillations between the lines A len frequency of the oscillator oscillation and B to be generated occurs. For this purpose, the amplifier 1 can assume the phase shift due to the line abortion has such a long intrinsic transit time that a section in the second circle is at least 90 °, and separate transit time segment 4 is superfluous; In the sum of the transit times in the first and the 35 practice, however, an amplifier with a mini-second branch has the minimum value for which the intrinsic transit time is preferred, the oscillations have a phase shift of 180 °. In series with the limiter 2 there is a second

fahren, und die Summe der Laufzeiten in dem ersten Laufzeitabschnitt 5, z. B. ein koaxiales Kabel. Die und dem dritten Zweig denjenigen Mindestwert hat, Laufzeit des Abschnittes 5 ist auf denjenigen Minbei dem die Schwingungen eine Phasendrehung von 40 destwert eingestellt, bei dem unter Berücksichtigung 90° erfahren. der etwaigen Laufzeitverzögerung im Begrenzer 2drive, and the sum of the running times in the first running time section 5, z. B. a coaxial cable. the and the third branch has that minimum value, the term of section 5 is on that Minbei at which the vibrations set a phase rotation of 40 minimum, at which taking into account Experience 90 °. the possible transit time delay in the limiter 2

Durch diese Kombination von Maßnahmen wird (die gewöhnlich nahezu vernachlässigbar ist) die eine wesentliche Verbesserung gegenüber den be- Schwingungen, die den Zweig 2, 5 von der Leitung B kannten Schaltungen erreicht. zur Leitung A durchlaufen, eine Gesamtphasendre-This combination of measures (which is usually almost negligible) achieves a substantial improvement over the oscillations which the branch 2, 5 of the line B knew circuits. to line A , a total phase rotation

Zur Erläuterung sei an dieser Stelle bemerkt, daß 45 hung von wieder 90° bei der Zwischenfrequenz f₀ das obenerwähnte Merkmal b) dazu dient, der eige- der erzeugten Schwingungen erfahren. Da die Schwinnen Laufzeit des Verstärkers Rechnung zu tragen. gungen im Verstärker 1 gleichfalls eine Phasenum-Bei einer Schaltung mit den Merkmalen a) und b) kehrung (Signalinversion) erfahren, hat daher die wird durch das Merkmal c) erreicht, daß die Modu- Gesamtphasendrehung im Rückkopplungsweg 4, 5, 2 lation den Rückkopplungsgrad nicht beeinflußt. 50 gerade denjenigen Wert, bei dem SelbstschwingungFor explanation, it should be noted at this point that the above-mentioned feature b) serves the purpose of experiencing the oscillations generated by the oscillations themselves that are again 90 ° at the intermediate frequency f _0. Because the Schwinnen running time of the amplifier must be taken into account. In the case of a circuit with features a) and b) reversal (signal inversion), the feature c) has achieved that the modulus total phase rotation in the feedback path 4, 5, 2 lation Degree of feedback not affected. 50 just that value at which self-oscillation

Zweckmäßig ist es, die Schaltung so auszubilden, auftritt. Über den Rückkopplungsweg 4, 3 dagegen daß in Reihe mit dem Verstärker im erstgenannten werden dem Eingang des Verstärkers 1 um 90° pha-Zweig ein Laufzeitabschnitt, z. B. ein koaxiales Ka- sengedrehte Schwingungen zurückgeführt, deren Ambel, liegt, dessen Laufzeit wenig kleiner ist als die plitude durch den Klemmen 6 zugeführten Modudes in Reihe mit dem zweiten Zweig liegenden Lauf- 55 lationsschwingungen bedingt wird. Über den Zeitabschnittes, z. B. gleichfalls eines koaxialen Zweig 5, 2 wird daher eine Spannung, die dem kon-Kabels. stanten Vektor 12 der F i g. 2 entspricht, über denIt is useful to design the circuit in such a way that it occurs. About the feedback path 4, 3, however, that in series with the amplifier in the first-mentioned, the input of the amplifier 1 by 90 ° pha branch, a delay section, z. B. a coaxial cased oscillations, the ambel of which is located, the transit time of which is slightly smaller than the amplitude of the modulus supplied to the terminals 6 in series with the second branch is caused by running oscillations. Over the period of time, e.g. B. also a coaxial branch 5, 2 is therefore a voltage that the con-cable. constant vector 12 of FIG. 2 corresponds to the

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann Zweig 3 dagegen ein Signal zugeführt, das dem verdie Schaltung so ausgebildet werden, daß der Ampli- änderlichen Vektor 13 oder 14 der F i g. 2 entspricht, tudenmodulator einen Ringmodulator als Halbleiter- 60 Der Erfindung liegt folgende Betrachtung zugleichrichter enthält, wobei die Oszillatorschwingung gründe: Es sei angenommen, daß das Signal am Einüber Ausgleichwiderstände zwei Eckpunkten dieses gang des Verstärkers 1 gleich 1 ist und der Verstär-Ringmodulators zugeführt wird und diesen Eck- ker 1 einen Verstärkungsgrad K₁ hat. Dieser Verstärpunkten weiterhin, gegebenenfalls über Trennwider- ker kehrt das Signal in der Phase um, so daß das Ausstände, das Modulationssignal aus einer Quelle ver- 65 gangssignal des Verstärkers 1 also gleich -K₁ ist. hältnismäßig hoher Impedanz zugeführt wird und Es sei ferner angenommen, daß die Zeitverzögerung wobei das modulierte Signal den anderen beiden Eck- des Laufzeitabschnittes 4, einschließlich der Verzöpunkten über einen Hochfrequenztransformator mit gerung im Verstärker 1, gleich T ist. Das Ausgangs-According to a further development of the invention, however, branch 3 can be supplied with a signal which the circuit can be designed in such a way that the amplifiable vector 13 or 14 of FIG. 2 corresponds, tudenmodulator a ring modulator as a semiconductor 60 The invention includes the following consideration at the same time, where the oscillator oscillation is the reason: It is assumed that the signal at one of the balancing resistors at two corner points of this output of amplifier 1 is equal to 1 and is fed to the amplifier ring modulator and this corner ker 1 has a degree of reinforcement K ₁ . The signal reverses phase of this amplification point, if necessary via isolating resistors, so that the outstanding, the modulation signal from a source output signal of the amplifier 1 is therefore equal to -K ₁ . Relatively high impedance is supplied and it is also assumed that the time delay with the modulated signal to the other two corner of the transit time section 4, including the delay points via a high-frequency transformer with agitation in the amplifier 1, is equal to T. The initial

signal des Punktes B ist dann gleich — K₁Q-'^ωΤ, wobei e die Grandzahl der natürlichen Logarithmen, / die imaginäre Einheit und ω die Kreisfrequenz darstellt. signal of point B is then equal to - K ₁ Q- ' ^ωΤ , where e is the grand number of the natural logarithms, / is the imaginary unit and ω is the angular frequency.

Ergibt der Laufzeitabschnitt 5 gleichfalls eine Laufzeitverzögerung T, so wird an seinem Ausgang ein Signal -K₁Q-^21ωΤ erzeugt. Der Begrenzer 2 ist vom Typ, der dieses Signal auf einen konstanten Wert K„ begrenzt; er führt daher der Leitung A ein Signal —K.₂Q-²'^(aT zurück. Der Modulator3ist von einem Typ, der ein Signal liefert, das ausschließlich vom Augenblickswert der Modulationsschwingung an den Klemmen 6 abhängig ist. Dieses Signal ist daher von der Amplitude der über die Leitung B zugeführten Schwingung abhängig. Das Ausgangssignal des Modulators 3 hat daher die Form: — Κ_Ά&-'^ωΤ. If the transit time section 5 also produces a transit time delay T, a signal -K ₁ Q- ^{21ωΤ is} generated at its output. The limiter 2 is of the type which limits this signal to a constant value K "; it therefore carries a —K signal on line A. ₂ Q- ² ' ^(aT back. The modulator 3 is of a type which supplies a signal that is exclusively dependent on the instantaneous value of the modulation oscillation at terminals 6. This signal is therefore dependent on the amplitude of the oscillation supplied via line B. The The output signal of the modulator 3 therefore has the form: - Κ _Ά & - ' ^ωΤ .

Die Ausgangsspannungen des Begrenzers 2 bzw. des Modulators 3 sind daher vom Verstärkungsgrad K₁ des Verstärkers 1 unabhängig; Änderungen dieses Verstärkungsgrads haben somit keinen Einfluß auf die Amplitude und die Frequenz der erzeugten Schwingungen. Wird angenommen, daß die Größe K₁= 1 und die Größe K₃ = K, so gilt als Selbstschwingungsbedingung: 1 = — ε~²'^ω7" — Κ&~'^ωΤ. The output voltages of the limiter 2 and the modulator 3 are therefore independent of the gain K _{1 of} the amplifier 1; Changes in this degree of amplification therefore have no effect on the amplitude and frequency of the vibrations generated. If it is assumed that the quantity K ₁ = 1 and the quantity K ₃ = K, the ^{following self-oscillation condition} applies: 1 = - ε ~ ² 'ω7 "- Κ &~' ^ωΤ .

Wenn der imaginäre Teil dieser Gleichung gleich Null gesetzt wird, ergibt sich als Beziehung zwischen der Frequenz ω und der Modulationsgröße K K= -2COSwT.If the imaginary part of this equation is set equal to zero, the relationship between the frequency ω and the modulation quantity is KK = -2COSwT.

Es ergibt sich, daß bei diesem Wert von K der reelle Teil der obenstehenden Gleichung gleich Null wird, so daß die Selbstschwingungsbedingung somit ohne weiteres erfüllt ist. Dies hat die wichtige Konsequenz, daß die Amplitude der erzeugten Schwingung nicht von der Modulation beeinflußt wird. Dadurch, daß gleichzeitig stets die Mindestlaufzeit gewählt wird, bei der die obenerwähnten Phasendrehungen auftreten, wird erreicht, daß die Bandbreite der erzeugten Schwingungen maximal ist und die Neigung zum Selbstschwingen bei unerwünschten Frequenzen unterdrückt wird. Würde dagegen die Eingangsschwingung des Verstärkers 1 begrenzt werden, so treten Amplitudenänderungen mit der Modulation auf, und Änderungen des Verstärkungsgrads des Verstärkers 1 beeinflussen die Amplitude und die Frequenz der erzeugten Schwingungen, woraus sich eine beträchtlich größere Verzerrung ergibt.It follows that at this value of K the real part of the above equation becomes equal to zero, so that the self-oscillation condition is thus easily fulfilled. This has the important consequence that the amplitude of the generated oscillation is not influenced by the modulation. The fact that the minimum running time at which the above-mentioned phase rotations occur is always selected at the same time, so that the bandwidth of the generated oscillations is maximal and the tendency to self-oscillation at undesired frequencies is suppressed. On the other hand, if the input oscillation of the amplifier 1 were to be limited, the amplitude changes with the modulation, and changes in the gain of the amplifier 1 affect the amplitude and the frequency of the generated oscillations, resulting in a considerably larger distortion.

Um die Zwischenfrequenz f_Q = -^= ändert sichThe intermediate frequency f _Q = - ^ = changes

die Frequenz in erster Annäherung in linearem Verhältnis zur Modulation K. In Fig. 3 ist die Änderung -T^r als Funktion der Frequenz / dargestellt. Diethe frequency in a first approximation in a linear relationship to the modulation K. In Fig. 3, the change -T ^ r is shown as a function of the frequency /. the

beigeschriebenen Prozentsätze bilden ein Maß für die Nichtlinearität der Modulationskennlinie. Die Verzerrung ist insbesondere äußerst gering in der Nähe der Zwischenfrequenz, wo sich der größte Teil der Information befindet. Dabei ist vorausgesetzt, daß die Laufzeiten der Abschnitte 4 und 5 nicht von der Frequenz abhängen. In Wirklichkeit ergibt sich, daß zu diesem Zweck verwendete Kabel mit ihren Verschlußnetzwerken von Natur eine solche Frequenzabhängigkeit (endliche ,Bandbreite) aufweisen, daß in der Praxis eine noch wesentlich flachere Kurve als in F i g. 3 erzielt wird und diese Kurve an den Rändern des Arbeitsbereichs gerade herabbiegt. Es muß eingestanden werden, daß Änderungen der Eigenlaufzeit des Verstärkers 1 die Zwischenfrequenz der erzeugten Schwingungen beeinflussen, aber diese Änderungen ergeben in der Praxis keine Schwierigkeiten, insbesondere, wenn die Eigenlaufzeit kleiner ist als die des Laufzeitabschnitts 4.
Im Prinzip kann auch der den Modulator 3 enthaltende Zweig eine gewisse Laufzeit aufweisen, oder diese Laufzeit könnte durch einen Laufzeitabschnitt 7 erhöht werden. Die Laufzeit in diesem Zweig bzw. in dem Abschnitt 7 muß dann von derThe percentages given are a measure of the non-linearity of the modulation characteristic. In particular, the distortion is extremely low near the intermediate frequency, where most of the information is located. It is assumed that the transit times of sections 4 and 5 do not depend on the frequency. In reality, the result is that cables used for this purpose with their closure networks naturally have such a frequency dependency (finite, bandwidth) that in practice a curve that is much flatter than in FIG. 3 is achieved and this curve bends straight down at the edges of the work area. It must be admitted that changes in the intrinsic travel time of the amplifier 1 influence the intermediate frequency of the generated oscillations, but these changes do not give rise to any difficulties in practice, in particular if the intrinsic travel time is less than that of the travel time section 4.
In principle, the branch containing the modulator 3 can also have a certain transit time, or this transit time could be increased by a transit time section 7. The runtime in this branch or in section 7 must then depend on the

ίο des Abschnitts 4 subtrahiert werden, während die Laufzeit des Abschnitts 5 um einen Betrag gleich der Summe der Laufzeiten des Modulators 3 und des Abschnitts 7 erhöht werden muß. Die Gesamtlaufzeit im Zweig 3, 7 soll aber den obenerwähnten Wert T nicht überschreiten.ίο of section 4 are subtracted, while the running time of section 5 must be increased by an amount equal to the sum of the running times of modulator 3 and section 7. The total running time in branch 3, 7 should not exceed the value T mentioned above.

Im ausgearbeiteten Schaltbild nach F i g. 4 ist mit 1 der Verstärker bezeichnet, dessen Ausgang in Reihe mit einem koaxialen Kabel 4 solcher Länge liegt, daß die Gesamtlaufzeit des Verstärkers 1 mit dem Kabel 4 den Mindestwert hat, bei dem die vorerwähnte Phasendrehung der Oszillatorschwingungen erzielt wird. Der Begrenzer 2 ist aus zwei gegensinnig in Reihe liegenden Dioden 21 und 22 aufgebaut, da diese zum Anschluß an eine niedrige Quellenimpedanz am geeignetsten sind. Er hat die Eigenschaft, daß er die Nulldurchgänge der Schwingung und somit die Phase der Ausgangsschwingung praktisch nicht beeinflußt. Das koaxiale Kabel 5 in Reihe mit dem Begrenzer 2 ist etwas länger als das koaxiale Kabel 4, da seine Laufzeit gleich der Summe der Laufzeiten des koaxialen Kabels 4 und des Verstärkers 1 sein muß. Der Modulator 3 besteht aus einem üblichen Ringmodulator mit vier Halbleiterdioden 23 bis 26, wobei das Oszillatorsignal dem Verbindungspunkt 27 zweier parallel zum Eingang liegender Ausgleichwiderstände 28 und 29 zugeführt werden, deren anderen Enden das Modulationssignal an den Klemmen 33, 34 über Trennwiderstände 30, 31 erdsymmetrisch zugeführt wird. Diese Lösung ist aus dem Grunde gewählt, weil die etwaige, im Modulator auftretende Laufzeit möglichst wenig von der Frequenz abhängen darf und außerdem das Modulationssignal mit einer Bandbreite von z. B. 50 Hz bis 8 MHz verarbeitet werden kann. Der Ausgang des Modulators 3 besitzt einen »Übertragungsleitungstransformator« 32 mit bifilar gewickelten Luftspulen, mit deren Hilfe gewährleistet werden kann, daß die Laufzeit in dem den Modulator 3 enthaltenden Zweig einen geringen und praktisch konstanten Wert hat. Bei dieser Schaltweise des Modulators 3 wird erreicht, daß sein Ausgangssignal von der Amplitude der ihm zugeführten Oszillatorschwingung unabhängig ist und nur durch den Augenblickswert der Modulationsschwingung an den Klemmen 33, 34 bedingt wird.In the elaborated circuit diagram according to FIG. 4, 1 denotes the amplifier, the output of which in Row with a coaxial cable 4 is such a length that the total running time of the amplifier 1 with the cable 4 has the minimum value at which the aforementioned phase rotation of the oscillator oscillations is achieved. The limiter 2 is made up of two oppositely arranged diodes 21 and 22 in series, as these are most suitable for connection to a low source impedance. He has the Property that it has the zero crossings of the oscillation and thus the phase of the output oscillation practically not affected. The coaxial cable 5 in series with the limiter 2 is slightly longer than that coaxial cable 4, since its running time is equal to the sum of the running times of the coaxial cable 4 and the amplifier 1 must be. The modulator 3 consists of a conventional ring modulator with four semiconductor diodes 23 to 26, the oscillator signal being the connection point 27 of two parallel to the input lying balancing resistors 28 and 29 are supplied, the other ends of which the modulation signal is fed to the terminals 33, 34 via isolating resistors 30, 31 balanced to ground. This solution is chosen for the reason that the possible running time occurring in the modulator is as little as possible the frequency may depend and also the modulation signal with a bandwidth of z. B. 50 Hz up to 8 MHz can be processed. The output of modulator 3 has a "transmission line transformer" 32 with bifilar wound air coils, with the help of which it can be ensured that the running time in the modulator 3 containing Branch has a low and practically constant value. With this switching method of the modulator 3 it is achieved that its output signal depends on the amplitude of the oscillator oscillation supplied to it is independent and only by the instantaneous value of the modulation oscillation at the Terminals 33, 34 is conditional.

In F i g. 5 ist ein transistorisiertes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt. Man erkennt darin wieder den Verstärker 1 mit dem in Reihe liegenden Laufzeitabschnitt 4, den Begrenzer 2 mit dem in Reihe liegenden Laufzeitabschnitt 5 und den Gegentaktmodulator 3. Das den Klemmen 33, 34 zugeführte Videosignal erreicht wieder über Trennwiderstände 30, 31 von einigen hundert Ohm einen ähnlichen Modulator, wie in F i g. 4 dargestellt. Der Übertragungsleitungstransformator 32 der F i g. 4 ist durch einen Übertragungsleitungsumkehrtransformator41 und einen die Störeffekte dieses Transformators ausgleichenden Übertragungsleitungstransfor-In Fig. 5 shows a transistorized embodiment according to the invention. One recognises therein again the amplifier 1 with the running time section 4 lying in series, the limiter 2 with the running time section 5 lying in series and the push-pull modulator 3. The one fed to the terminals 33, 34 The video signal again reaches a few hundred ohms via isolating resistors 30, 31 similar modulator as in FIG. 4 shown. The transmission line transformer 32 of FIG. 4 is through a transmission line inverting transformer 41 and one of the parasitic effects of this transformer compensating transmission line transformer

mator 42 ersetzt. Die Ankopplung an den Begrenzer 2 erfolgt über einen Ubertragungsleitungstransformator 36, der infolge seines niedrigohmigen Verschlusses nach der Seite des Transistors 37 hin nur geringe Verzögerungen in die den Begrenzer 2 bzw. den Modulator 3 enthaltenden Zweige einleitet.mator 42 replaced. The coupling to the limiter 2 takes place via a transmission line transformer 36, which as a result of its low-resistance closure to the side of the transistor 37 introduces only slight delays in the branches containing the limiter 2 or the modulator 3.

Claims

Patent claims:

1. Frequency modulator circuit with a signal-inverting amplifier with two feedback paths, one of which leads to self-oscillation of the circuit and the other an amplitude modulator for modulating contains a phase-shifted component of the oscillator vibration, creating a frequency modulation the oscillator oscillation is brought about, characterized by the combination of the following features:

a) the use of three parallel branches that feed the amplifier (1) or a limiter (2) contain the oscillator vibrations or the amplitude modulator (3),

b) the use of line sections (5 or 4 and 7), of which at least one (5) is switched on in the second branch, i.e. in series with the limiter (2),

c) the use of a limiter (2) of a type known per se, the let through oscillator oscillation independent of the gain of the amplifier is, as well as an amplitude modulator (3) of a type known per se, in which the transmitted oscillator oscillation is limited to a value corresponding to the instantaneous value of the modulation signal,

one and the other in such a way that at the central frequency of the oscillator oscillations to be generated the phase rotation due to the line section (5) in the second circle at least 90 °, the sum of the transit times in the first and the second branch (as a result of the 4th and 5) has the minimum value at which the oscillations experience a phase shift of 180 °, and the sum of the runtimes in the first and the third branch (as a result of 4 and 7) has the minimum value at which the oscillations experience a phase shift of 90 °.

2. Circuit according to claim 1, characterized in that in series with the amplifier in the first-mentioned branch a term segment (4), e.g. B. a coaxial cable is, its running time is slightly smaller than that of the transit time segment (5) lying in series with the second branch, z. B. also a coaxial cable.

3. Circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the amplitude modulator (3) contains a ring modulator with semiconductor rectifier (23, 24, 25, 26), the oscillator oscillation Two corner points of this ring modulator are supplied via balancing resistors (28, 29) and these corner points continue, if necessary via isolating resistors (30, 31), the modulation signal (33, 34) is supplied from a source of relatively high impedance and wherein the modulated signal reaches the other two corner points via a high frequency transformer with bifilar windings (transmission line transformer 32) is removed (Fig. 4).

4. Circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the limiter (2) Contains diodes (21, 22) lying in opposite directions in series with a low-resistance termination.

5. Circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the Runtime sections (4, 5, 7) with termination networks with such a frequency dependent Running time can be used that the remaining slight distortion in the modulation characteristic (Fig. 3) is decreased.

Considered publications:
German patent specification No. 971 380.

1 sheet of drawings