DE1466357C - In der Frequenz modulierbarer freischwingender Oszillator, insbesondere Transistoroszillator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen in der Frequenz modulierbaren freischwingenden Oszillator, insbesondere für die Richtfunktechnik, mit einem frequenzbestimmenden Parallelresonanzkreis, dessen Kapazität im wesentlichen durch einen Kondensator gebildet wird, dessen Kapazitätskennlinie der einer Kapazitätsdiode entspricht und vorzugsweise durch zwei gegensinnig in Reihe geschaltete Kapazitätsdioden gebildet wird, denen die Modulationsspannung parallel zugeführt wird, bei dem weiterhin eine Ohmsche Belastung, vorzugsweise der Verbraucherwiderstand über einen Zweipol mit einem Impedanzverlauf, dessen kapazitiver Wert mit zunehmender Frequenz derart abnimmt, daß die Modulationskennlinie im Arbeitsbereich linear verläuft, an den frequenzbestimmenden Parallelresonanzkreis angekoppelt ist, bei dem ferner dem frequenzbestimmenden Parallelresonanzkreis ein Zweipol parallel geschaltet ist, der im Arbeitsfrequenzbereich kapazitiv ist und

ίο dessen Kapazitätswert mit zunehmender Frequenz derart abnimmt, daß die Modulationskennlinie im Arbeitsbereich linear ist, nach Patent 1252 761.

Die Aufgabe beim Hauptpatent besteht darin, einen in der Frequenz mittels Varactordioden modulierbaren Oszillator in der Modulationskennlinie auf einfache Weise zu linearisieren. Nach der Lehre des durch die französische Patentschrift 1 370 975 vorveröffentlichten Hauptpatents geschieht dies bei einem Oszillator, insbesondere Transistoroszillator, der durch eine Modulationsspannung in der Frequenz modulierbar ist und an den eine Belastung derart angekoppelt ist, daß die Modulationskennlinie im Arbeitsbereich wenigstens nahezu linear verläuft, dadurch, daß in den frequenzbestimmenden Resonanzkreis des Oszillators eine im Takte der Modulation veränderbare Kapazität mit einer Varactordioden entsprechenden Kapazitätskennlinie mit einbezogen ist und daß an diesen Resonanzkreis ein Ohmscher Widerstand über einen Serienresonanzkreis angeschaltet ist, dessen Abstimmung oberhalb der höchsten Arbeitsfrequenz und dessen Kreisgüte unter ■ Einbeziehung des Widerstandes niedrig gewählt ist. daß die Modulationskennlinie im Arbeitsbereich linear ist. Im Hauptpatent ist ferner niedergelegt und an Hand der dortigen F i g. 4 näher erläutert, daß die Linearisierung im wesentlichen darauf zurückzuführen ist, daß der Serien resonanzkreis unterhalb seiner Resonanzfrequenz eine Kapazität zeigt, die mit wachsender Frequenz sehr schnell abnimmt.

■ Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der im Hauptpatent dargestellten Aufgabe und Lösung eine Verbesserung der Wirkung zu erzielen.

Diese Aufgabe wird bei einem Oszillator der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Abstimmfrequenz des Serienresonanzkreises frequenzmäßig unterhalb des Arbeitsfrequenzbereichs gewählt ist, und zwar in etwa im Bereich der Frequenzablage für die Abstimmung des Serien-

resonanzkreises oberhalb des' Arbeitsfrequenzbereichs.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der Serienresonanzkreis nicht nur in dem Bereich, in dem er nach außen eine kapazitive Reaktanz zeigt, die eingangs erwähnte Wirkung in bezug auf die Linearisierung zeigt, sondern auch in dem Bereich um die Resonanzfrequenz, in dem er induktiv wirksam ist, da er dann wie eine dem Parallelresonanzkreis parallelliegende Induktivität wirkt. Bei entspre-

chender Abstimmung läßt sich demnach ein noch erheblich größerer Linearisierungsbereich erzielen als bei der Abstimmung dieses Kreises gemäß der Lehre des Hauptpatents.

Mit Vorteil wird auch bei dieser Weiterbildung des Gegenstandes des Hauptpatents der Serienresonanzkreis untersetzt an den Parallelresonanzkreis des Oszillators angeschaltet. Das bietet die zusätzliche Möglichkeit, die Streuinduktivität der Spule des Parallel-

3 . . 4 ■ · ■

resonanzkreises wenigstens teilweise als Induktivität im mittleren Bereich der Arbeitsfrequenzen liegende

des Reihenresonanzkreises zu verwenden. Frequenz, abgestimmt. Außerdem wurde die Kreis-

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die veränderbare gute, die durch den Verbraucher 16 mit bestimmt ist,

Kapazität im wesentlichen die Gesamtkapazität des derart niedrig gewählt, daß eine praktisch lineare

Frequenzbestimmenden Parallelresonanzkreises bil- 5 Modulationskennlinie innerhalb eines maximalen

det. Frequenzhubes von ± 3 MHz erhalten wurde. Als

Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines brauchbarer Wert für die Kreisgüte hat sich unter

Ausführungsbeispiels näher erläutert. . diesen Verhältnissen auch hier eine belastete Kreis-

Die F i g. 1 zeigt einen Transistoroszillator mit gute von etwa 1 bis 2 erwiesen.

einem Transistor 9, der in Basisschaltung betrieben io Die Wirkungsweise der in der F i g. 1 dargestellten wird und in dessen Ausgang ein Parallelresonanz- Oszillatorschaltung kann man sich wie folgt vorkreis, bestehend aus einer Induktivität 1 mit einer stellen.

Parallelkapazität C₁, und der Kapazität der parallel- Der Serienresonanzkreis 16, 17, 18, der bei den geschalteten gegensinnig in Reihe liegenden Varactor- späteren Figuren mit RCL bezeichnet ist, hat einen dioden 2, 3 vorgesehen ist. Der Parallelresonanz- 15 Frequenzgang seines Blindwiderstandswertes, wie er kreis 1, 2, 3 Cp ist über eine Kopplungskapazität 8 in der Fig. 2 schematisch gezeigt ist. Für eine hinreichend hohen Wertes mit dem Kollektor des Abstimmfrequenz 3 ist der Blindwiderstandswert Transistors verbunden, dessen Speisung mit Gleich- jx = Null, für höhere Frequenzen ist der Serienresostrom über eine Drossel 10 erfolgt. Die Betriebsspan- nanzkreis induktiv, für tiefere Frequenzen ist der nungszuführung ist gegen das Bezugspotential über 20 Serienresonanzkreis kapazitiv, eine Kapazität 14 wechselstrommäßig entkoppelt. Da In der Fig. 3 ist in Abhängigkeit von der an den es sich um eine dem Huth-Kühn-Oszillator ähnliche Kapazitätsdioden 2, 3 anliegenden Augenblicksspan-Oszillatorschaltung handelt, liegt im Emitterkreis des nung U die Resonanzfrequenz des ausgangsseitigen Transistors 9 ein weiterer Parallelresonanzkreis mit Parallelresonanzkreises der Oszillatorschaltung aufeiner Induktivität 11 und einer Kapazität 12. Über 25 getragen. Diese Kurve ist mit /„ (U) bezeichnet. Als die Induktivität 12 wird zugleich der Emitterstrom mittlerer Frequenzwert des Arbeitsfrequenzbereiches geführt. Aus diesem Grund ist das dem Emitter ab- soll im Diagramm der F i g. 3 der durch den Punkt 3 gewandte Ende des Parallelresonanzkreises über die gekennzeichnete Frequenzwert gelten. Für diesen Durchführungskapazität 13 nur wechselstrommäßig Frequenzwert stellt der Serienresonanzkreis RCL mit dem Bezugspotential des Oszillators verbunden. 30 eine reine ohmsche Belastung dar, die in die Schwing-Lediglich die Basis des Transistors 9 liegt unmittel- frequenz des Oszillators nicht eingeht. Hierbei ist bar auf Bezugspotential. Zur Sicherstellung einer unterstellt, daß der Transistor selbst praktisch noch guten Rückkopplung ist noch eine zusätzliche ein- keine merkbare Phasendrehung hat und somit der stellbare Kapazität C₁ zwischen Emitter und Kollek- einzig frequenzbestimmende Teil in der Oszillatortor des Transistors 9 eingefügt. Die Abstimmung der ₃₅ schaltung der Parallelresonanzkreis ist, der zwischen Kreise ist derart, wie es für Huth-Kühn-Oszillatoren dem Kollektor und dem Basisanschluß des Transibekannt ist. stors eingeschaltet ist. Die Blindwiderstände des

Die Zuführung der Modulationsspannung erfolgt Transistors sind dabei in den Parallelresonanzkreis

zwischen den Varactordioden 2, 3 über eine der mit einbezogen betrachtet. Hat der Transistor, wie

Hochfrequenzverdrosselung dienende Induktivität 4. ₄₀ vor allem im Bereich seiner Grenzfrequenzen, merk-

Über diese Induktivität wird einerseits eine Vorspan- u_che Phasendrehungen, dann ändern sie an der prin-

nung der Varactordioden 2, 3 über den Widerstand 5 zipiellen Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes

und die Verblockungskapazität. 15 zugeführt, wäh- nichts. Es wird nur die mittlere Schwingfrequenz ent-

rend die Zuführung der Modulationsspannung über sprechend verschoben. Wird nun gegenüber dem so-'

den Anschluß 6 gegen das Bezugspotential und über ₄₅ eben betrachteten Fall die Augenblicksspannung U,

die Kapazität 7 erfolgt. Die Kapazität 7 ist zu diesem die den Kapazitätswert der Kapazitätsdioden 2, 3 b.e-

Zweck im Kapazitätswert so hoch bemessen, daß die stimmt, erhöht, so nimmt wegen der dann eintreten-

Modulationsfrequenzen praktisch ungeschwächt zu den Kapazitätsminderung in den Dioden 2, 3 auch

den Varactordioden gelangen. Der Widerstand 5 bil- die Abstimmfrequenz des Parallelschwingkreises 1,

det zugleich den Abschlußwiderstand für die Modu- ₅₀ 2, 3, Cp entsprechend zu. Beispielsweise soll. die

lationsspannungszuleitung.6. Aus diesem Grund ist Spannung U so weit erhöht werden, daß sich die Ab-

die Verblockungskapazität 15 im Wert derart ,hoch Stimmfrequenz entsprechend dem Punkt 4 auf der

gewählt, daß sie praktisch einen Kurzschluß auch Kurve/,, (U) ergebe. Für den Punkt 4 bzw. 4' wirkt

noch für die niedrigsten vorkommenden Modulations- aber der Serienresonanzkreis RLC wie eine parallel-

frequenzen bildet. ₅₅ liegende Induktivität. Da die Schwingfrequenz des

Erfindungsgemäß ist an eine Anzapfung der Spule 1 Oszillators dadurch bestimmt ist, daß sich die Blind-

des ausgangsseitigen Parallelresonanzkreises des leitwerte zwischen Kollektor und Basis gegenseitig

Transistoroszillators der Verbraucher 16 über einen kompensieren, muß somit bei der eigentlichen

Serienresonanzkreis mit der Induktivität 18 und der Schwingfrequenz der Parallelkreis eine entsprechende

Kapazität 17 angeschaltet. 60 kapazitive Komponente anbieten. Dies ist dann der

Der Oszillator arbeitet beispielsweise in einem Be- Fall, wenn der Oszillator auf einer höheren Frequenz reich um 240 MHz. Der geforderte maximale Fre- als der Abstimmfrequenz des Parallelresonanzkreises quenzhub betrage bei dieser Mittenfrequenz beispiels- schwingt. Diese Kompensation der Blindwiderstandsweise ± 3 MHz. Der Serienresonanzkreis 17, 18 in werte von Serien- und Parallelkreis ergibt sich durch den beim Ausführungsbeispiel auch ein Teil der 65 die sich selbsttätig einstellende Schwingfrequenz von Streuinduktivität der Spule 1, die eine Art Spartrans- selbst. Da diese somit höher ist als die Abstimmfreformator bildet, abstimmungsmäßig mit eingeht, ist quenz des Parallelresonanzkreises, enthält man eine beim Ausführungsbeispiel erfindungsgemäß auf eine Schwingfrequenz /_s (U) auf der in der F i g. 3 einge-

zeichneten Kurve, die für unterhalb des Punktes 3 gelegene Werte unterhalb von f„ (U) verläuft. Man sieht aus der Fig. 3, daß die Modulationssteilheit und auch die Linearität wesentlich erhöht sind, und daß dies nicht nur, wie im Hauptpatent angegeben, für eine Abstimmung des Serienresonanzkreises oberhalb des Arbeitsfrequenzbereiches gilt, sondern auch für eine Abstimmung, bei der die Serienresonanz im Arbeitsfrequenzbereich oder unterhalb des Arbeitsfrequenzbereiches liegt. Unter Modulationssteilheit wird hierbei die Änderung der Schwingfrequenz des Oszillators in Abhängigkeit von der Änderung der an die Dioden 2, 3 angelegten Spannung U verstanden.

Unter Zugrundelegung gleichen Frequenzhubes ist damit bei der erfindungsgemäßen Oszillatorschaltung eine geringere Aussteuerspannung U erforderlich im Vergleich zu dem Fall ohne die Einschaltung von R, L, C. Das ist gleichbedeutend einer wesentlichen Verminderung der Modulationsverzerrungen.

Hinsichtlich der Ausbildung des Serienresonanzkreises gelten im übrigen die bereits im Hauptpatent gemachten Ausführungen.

Der Serienresonanzkreis R, C, L kann so, wie in der F i g. 4 gezeigt, auch vollständig dem Parallelresonanzkreis parallel geschaltet werden.

Legt man so, wie in der Fig. 1 und in der Fig. 5 gezeigt, den Zweipol an eine Anzapfung des Schwingkreises, so kann man erreichen, daß für den Fall optimaler Linearisierung der Widerstand R den Wert üblicher Kabelwellenwiderstände annimmt und R somit gleichzeitig der Lastwiderstand des Oszillators ist. Bei Frequenzen im Ultrakurzwellenbereich und im Bereich noch kürzerer Wellen entfällt in der Schaltung oft sogar eine konzentrierte Induktivität L, weil sie durch die Streuinduktivität der untersetzt angezapften Spule gebildet werden kann, die wie ein Übertrager Ü wirkt. Dieser Fall ist in der F i g. 6 gezeigt. Von besonderer Bedeutunug ist die Erfindung im Zusammenhang mit Modulatoren für Richtfunkstrecken, die mit Frequenzmodulation arbeiten. Bei

ίο neueren Systemen dieser Art werden zum Teil extrem breite Basisbandfrequenzbänder angeliefert, die möglichst linear in eine Frequenzmodulation der radiofrequenten Trägerschwingung umgesetzt werden sollen. Hierbei leistet die erfindungsgemäße Modulationsschaltunug Besonderes, weil sie ermöglicht, ein z. B. den Informationsinhalt von 300 Telefoniekanälen enthaltendes Basisband in eine bereits relativ hoch gelegene Frequenzlage als Winkelmodulation zu bringen. Derartige Forderungen treten häufig bei Relaisstationen von Richtfunkstrecken auf, in denen ein Bündel von Kanälen zusätzlich in freigehaltene Bereiche eingeschleust werden soll. Vor allem für derartige Zwecke ist der erfindungsgemäße Oszillator gedacht.

An sich zeigt somit die Schaltung nach der Weiterbildung der Erfindung die gleiche Eigenschaft wie sie bereits für die Schaltung nach dem Hauptpatent angegeben ist. Es wirkt nämlich der Zweipol RLC wie eine mit zunehmender Betriebsfrequenz im Kapazitätswert abnehmende Kapazität linearisierend auf die Modulationskennlinie ein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. In der Frequenz modulierbarer freischwingender Oszillator, insbesondere für die Richtfunktechnik, mit einem frequenzbestimmenden Parallelresonanzkreis, dessen- Kapazität im wesentlichen durch einen Kondensator gebildet wird, dessen Kapazitätskennlinie der einer Kapazitätsdiode entspricht und vorzugsweise durch zwei gegensinnig in Reihe geschaltete Kapazitätsdioden gebildet wird, denen die Moduiationsspannung parallel zugeführt wird, bei dem weiterhin eine Ohmsche Belastung, vorzugsweise der Verbraucherwiderstand über einen Zweipol mit einem Impedanzverlauf, dessen kapazitiver Wert mit zunehmender Frequenz derart abnimmt, daß die Modulationskennlinie im Arbeitsbereich linear verläuft, an den frequenzbestimmenden Parallelresonanzkreis angekoppelt ist, bei dem ferner dem frequenzbestimmenden Parallelresonanzkreis ein Serienresonanzkreis parallel geschaltet ist, der im Arbeitsfrequenzbereich kapazitiv ist und dessen Kapazitätswert mit zunehmender Frequenz derart abnimmt, daß die Modulationskennlinie im Arbeitsbereich linear ist, nach Patentschrift 1252761, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmfrequenz des Serienresonanzkreises (17, 18) frequenzmäßig unterhalb des Arbeitsfrequenzbereichs gewählt ist, und zwar in etwa im Bereich der Frequenzablage für die Abstimmung des Serienresonanzkreises oberhalb des Arbeitsfrequenzbereichs.

2. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Serienresonanzkreis (17, 18) in Reihe ein Ohmscher Belastungswiderstand (16) liegt.

3. Oszillator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Serienresonanzkreis (R, L, C) untersetzt an den Parallelresonanzkreis angeschaltet ist.

4. Oszillator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Serienresonanzkreis (R, L, C) an eine Anzapfung der Spule (1) des Parallelresonanzkreises angeschaltet ist und vorzugsweise wenigstens ein Teil der Induktivität des Serienresonanzkreises durch die Streuinduktivität dieser Spule gebildet wird.

5. Oszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare Kapazität (2, 3) im wesentlichen die Gesamtkapazität des frequenzbestimmenden Parallelresonanzkreises bildet.