DE1591121A1

DE1591121A1 - Frequenzmodulator

Info

Publication number: DE1591121A1
Application number: DE19671591121
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Masaka Ogi; Dipl-Ing Tadashi Sekizawa; Dipl-Ing Tatsusabu Shimoyamada
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1966-03-07
Filing date: 1967-03-03
Publication date: 1970-05-14
Also published as: GB1173075A; US3409845A

Description

PATENTANWÄLTE --«„·..»-

DIPL-INQ. KLAUS BERNHARDT
D-8 MÖNCHEN 8

AStI H

6/27

WJISSÜ

Vb* 1015 Iamikodanaka Xavasakl, Japan Irequensmodulator

Die Erfindung betrifft einen Irequenawodulatos, des eise Diode mit veränderlicher lapaaitat der überstellen Art verwendet. Sine solche Diode ist x.B. unter dem Warenzeichen Taripioo Im Handel erhältlieh.

Eb ist bereits bekannt, dafi ein Frequenamodulator erhalten werden kann, indem die Änderung des Schwingungsfrequens de« selbstschwingenden Oscillator· verwendet wird, wobei die Blöde mit veränderbarer Xapasität mit des Resonanzkreis des selbst« schvringenden Oscillators verbunden wird, das Eodulatioasaignel auf die Diodenansehlüese aufgedrückt und die lepaaitat des Diode geändert werden«

Ja allgemeinen ist es auch möglich, das Terhlltnie der Diemte der Jreadstoffe de« Sperrschichtteiles einer Diode mit veränderlicher lapaaitat der Übersteilen Ast au anders, «ad ei*e geeignete

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Verteilung der Dichte der Iremdetoffe «u erseugen. Auch ist es möglioh, in geeigneter Veiee den fapasittttslnderungsfaJctor η su ändern, wenn die Kapazität 0 «u der Spannung T in folgend·» Terhältnis stellt ι 0 oc

Die Erfindung wird en Hand der Ztiohnung erläutert, die eine beispielhafte Ausfuhrungsform der Erfindung seigt, und swar

?ig. 1 eine Darstellung der Sp*nnuTigfl-Iapagltäta~gemiI inten der

Diode «it veränderlicher Kapaslt&t der tibersteilen Art, Pig. 2 eine Darstellung der Spannungs-Prequene-Beeiehungen (Differentialkennlinien) eines üblichen Trequensmodulators, der Dioden alt Veränderbarer Kapasltät der

überstellen Art verwendet,
Vig. 3 ein Schaltbild des Diodenkreises bei einem Üblohen

Prequensmodulat or,
Pig. 4 eine Darstellung der Spannunge-IapazitÄte-Kennlinien

Ton Dioden alt veränderbarer Kapazität der überstellen

Art xur Erläuterung der Erfindung, fig. 5 eine Darstellung der Spannunge-Trequens-Beaiehungen (Dif£erentiaUcennl Inlen) der Irequenaiodulatoren gemfiS

der Erfindung und
fig, S ein Sehaltbild einer Aueführungefor* des Irequenamodulators gemfiA der Erfindung.

iig. 1 seigt die SpaTiTUingB-tapagitttta^irennl InI en der Dioden mit veränderbarer Kapaslt&t, die rersohiedene K fmktoren haben· Aus der Selebnung ergibt sieh, dmi der Kapasit&ts*

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■änderungsfaktor der Diode mit variabler Kapazität der Über· Steilen Art gleich dem KapaEitätsänderungsfalctor der üblich·» übersteiler Art wird.bei der η « 1/2 ist* wob«', die

niedrig und hoch ist und der KapaBitätsänderungsfaktor diesen beiden Punkten variiert. Wenn dl· maximal· steilheit dieses Änderungsfaktors ale der maxiaale Kapaeltatetüs£€o?ungsfaktor Hmax bezeichnet wird, gilt Kaax * 2 in der Karre A in Pig· 1·

■v^r, die Diode mit veränderbarer Kapazität, welche die Kennlinie A in PIg. 1, wie oben beschrieben, aufweißt» in dem vorstehend 3?requenmodulator verwendet wird, wird die änderung

in Abhängigkeit von dem Modulationssignal t *c W² -,ν·, es tfird notwendig, daß a « 2 wird» damit die obige Besiehung t €&r jemaoht werden kann. Aus der Kurve A in I¹Ig. 1 ergibt 'ylito abfö?, daS der Bereich, der η » 2 genügt» «ng ist, d.h. r ."■ ien Bereich von V In A in Pig. 2 beschrankt ist. Deshalb 1st -.ti -a Mode mit Tsrättderbarer Kapassität für die Verwendung in einem

;„ der «in breites Band übertragen soll·

' sä obigen drunde werden bei einem bekannten Verfahren sum dlesfse Nachteiles swei Dioden mit veränderbarer verwendet, die denselben l^asitltslüiderungefaktor η λ. Wie eiou aus Pig. 3 ergibt, wird der B«tri«b«puiÜct der & Mode A ron dem Betriebspunkt der anderen Mod· A⁹ v«r-■'v-ic lodern dl« Vorspannung Ii auf die «in« Dlod« A aufg*drüokt

wodurch der Bereich erweitert wird» innerhalb d«ssen 4«r fcTtierigeaetste Kapasltätsänderuagsfaktor kenatant Ist«

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Venn nämlich «in freauonsmodnlator unter Verwendung dos in flg. 5 dargestellten Eapasitätsdiodenkreises gebildet wird, seigt die VIg. 2 die inderungakennlinie, die nachfolgend ale die Different ialkennlinie bezeichnet wird, gegen die Spannung 7 als df/dT_t da· durch Differenzieren der frequenzänderung df durch dl· Spannungeänderung dT mit den Zweck· erhalten wird· die Linearität der Frequenzänderung gegen die Spaimuiigsändorung de· ZrequenflMdalatore su beachten· Sie Dioden A und A* in yig. 2 werden entsprechend den Dioden A und 1* in fig» 1 Jeweils verfügbar und die Linearität der Busamaensohaltung wird erhalten, vie dies durch die Kurve B gezeigt ist« Der Bereich der linearität kann erweitert werden gegenüber dee fall der Verwendung einer einzelnen Diode» vie dies durch a in flg. 2 angegeben ist*

Gtasä£ dem obigen Verfahren 1st es jedoch noch onmöglich, ein ausreichend breites Band su erhalten« und es wird notwendig, eine Mehr Buhl ,von Vorrichtungen sueanaensuschalten· Dann wird aber eine MehrsahT von Spitsen in der frequenskennlinie erhalten und dies ist unvorteilhaft·

Die Erfindung beswcokt deshalb einen frequensmodnl stör su schaff en, der eine extrem flache Kennlinie über einen breiteren Bereich hat als der übliche, oben beschriebene frequensmcdulator.

IM diesen Zweck su erreichen, sieht die Erfindung bei einem freo.uensmodulator wenigstens eine Diode mit veränderbarer

Kapasität, bei welcher der Arbeitepunkt um den Naxismmvert der Differentialkennlinie eingestellt wird, und wenigstens eine Diode

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ait veränderbarer Kapazität Tor, bei der der Arbeitspunkt un äan Minimalwert der Differentialkennliai· eingestellt wird, wobei die Dlfferentialkannliniender Dioden veranlasst werden, einander in Bezug auf die Hodulaticneempfindlichlceit und die Tersasrrung auszugleichen und somit eine flache Kennlinie über ein breites Band erhalten wird·

Bine AuefUhrungsform der Erfindung wird nun beschrieben, und zwar seigt die Karre D₁ in Fig, 5 die Differentialkermi 1n1 s ,·„ des FrequensModulators, der die Diode mit veränderbarer Kapazität verwindet, die durch D₁ in ?ig« 4 geseigt ist« Ss ergibt sieb aus ?ig. 5» daS ein« obere Spits« an des fankt de· maximalen lapasltätßänderungsfaktors Saax und «in» untere Spit*· an dem Punkt des minimalen lapaBitÄtsanderungefaktors Äain erxeugt werden· £®i dem tatsächlichen Prequensmodulator sind di« Spits«n verschoben, indem diese durch die Str*ukapa*itÄt des Ireiee· «sw·

beeinflusst werden.

Wenn nun die Vorspannungen der beiden Dioden D₁ und D₂ in geeigneter Weise eingestellt werden, wie die· Jig· 4 »igt» *&& wenn ein Prequeneaodulator dureh die Terwendung d*r unteren Spitze der «inen Diode D₁ und der oberen Spit» der anderen Diode D₂₅ wie dies Pig. 5 seigt♦ gebildet iet, werden dl· linder?ingen ϋΦτ beiden Dioden wie folgt ι

D^ f^ * f_Q + S^₁T + a,T⁵ ,..·....... (1)

BAD

009820/0838 ; I

Wenn nun die Kapazität der Hea&enspannung Y (Y) der Diode D₁ ist O₁ (Y) und die Kapazität der Diode D₂ ist O₂ (V) und die Induktivität des Resonanzkreises ist I, dann wird die Schwingungsfrequenz des selbsterregten Oszillators als Brequenzaodulator:

2 ir

Hierbei ist k * C₁(O)ZC₂(O) und

* 1 -

2 Aus den Gleichungen (1) und (3) ergibt sich

^x0

Ie allgemeinen gilt bei einem Zrequennodulator

L γ +

0 ^r0

so daß wird

O₁ (Y) 4 0_f (O)(1 - 2 ii- ν ^ ¹ ' ¹O *0

In gleicher Weise wird O₁(Tl * O₂(O)(I - 2 tlj + 2 r^hr³).

⁰ *> BAD ORIGINAL

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Wenn nun die Moden D₁ und D₂

geschaltet werden und

ein Frequexismodulator gebildet wird, vie dies PIg* 6 saigt* werden die Kapazitäten addiert*

Deshalb gilt

± O₂(T) · O₁(O) ( 1 + k -

und damit dl« gesamte Sehwingungatrequen«

Deehalb gilt

σ. (ο)

143c

Wenn nfiMlich «j « kaj glitt denn wird f - f^ +

und

damit kann ein fr*qnenja»dulmt«f erhalten wixiem» »tl dm die Linearität der Different 1 alkeroal tut· Mh* gut ltt, imf diesa Welse erhält die gesamte IirnHnie, die ««roh T«cUa4«n daar Dioden D₁ und D₂ In Parallelatthaltung erhalten wlsd, ti· alt In 71g. 5 beeeichnete Tora, d.h. es wird »ine flAOhe leanlinit

BAD ORIGINAL 009820/0838

erhalten* Dadurch wird ein Frequensmodulator mit einer sehr guten linearität fiber ein breites Band erhalten·

Die Größen a* und to¹» hängen «reitgehend von der Hittelkapaeität im Betriebspunkt der Dioden, der Kodulationsempfindllehkeit und dem Betrag der Terserrung (Krümmung) ab, jedoch sollte eine Diode mit veränderbarer Kapazität verwendet werden, welche die Besiohung a~ m ka·· erfüllt.

Auf diese Weise werden die Diode mit veränderbarer Zapasität, bei der der Betriebspunkt um den maximalen Wert eingestellt wird, und die Diode veränderbarer Kapazität, bei der der Betriebspunkt um den minimalen Wert eingestellt wird und die bei der vorliegenden Aueffihrungsform verwendet wird, meistens In Bemg auf die Mittel« kapa&ität gleich sueinander, obwohl dies im Prineip nicht absolut notwendig ist· Xm allgemeinen ist es schwierig» die Dioden so aus« suwählen» daß die Bedingung a» » ka^v* erfüllt 1st, jedoch wird es möglich, diese Bedingung «u erreichen» Indem der Wert der Modulationaspamrcmg, die den Dioden D₁ und D₂ angeführt wird, geändert wird·

Pig. 6 zeigt eine luefUhrungsform des Trequensmodulators gemäfl der Erfindung· Mit I₂. 1st der Sohwingungeosslllator beselehne^;, während I^ die ResonanskrelslndulctiTltät beselehnet· D₁ und D₂ sind die Dioden mit veränderbarer Xapasität» O₁ und C₂ sind die dleiohspannungssperrkondensatoren, L₁ und L₂ sind die Drosselspulen., XB 1st der Pegelregulator, b₁ und b₂ sind die Anschlüsse sum Zuführen der aieichvorepanmmg κα den Dioden D₁ und D₂ und IH ist die TIf 1 TIgIiIIgIiVI »s für das Modulationssignal. Die Oleieh-

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vorspannung wird den Dioden D^ und Dg alt veränderbarer Kapassi tat über die Anschlüsse b^ und b₂ jeweils zugeführt, so daß die Betriebspunkte der Pig. 4 erfüllt werden können. Durch Zuführung des Kodulatlonssignalee au dem Eingangean- . Schluß IH, wie oben beschrieben, ändern eich die Xapasitäten der Dioden D₁ und Dg und die Resonansfrequens des Resonanzkreises ändert eich und somit kann ein ?requensaodulationsausgang erhalten werden, der durch das Eingangemodulationa*- slgnal moduliert let. Gleichseitig wird der Hodulationaeingang der Diode D₂ über den Pegelregulator IiR «ugeführt, 00 daß durch Einstellen des Pegelregulators IR in geeigneter Weise und durch Ändern der Spannung des Modulationssignales, das der Diode D₂ zugeführt wird, die Modulationseapfindlichkelt, der Betrag der Verzerrung und die Mlttelkapasltät In geeigneter Weise korrigiert **erd<an können und die Diode D« so ausgebildet werden kann, daß sie der Diode D^ entspricht, d.h. die vorstehende Bedingung a? * ka¹* kann erfüllt werden und auf diese Welse wird ein Frequenzmodulator mit einer sehr guten !Linearität über ein breites Band erhalten·

Bei der oben beschriebenen Ausführungenon der Erfindung wird der tfrequenzmodulator in der Weise aufgebaut, daj durch entsprechende Einregelung des Pegels der Modulationsspannung, die einer der beiden Dioden alt veränderbarer Kapazität sogtführt wird, die Differentlalkennlinien der Prequenemodulation la den Dioden mit veränderbarer Kapazität vollständig in Besug Hodulationsempfindllchkeit und die Verzerrung kompensiert

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werden können. Gleichzeitig 5ώ aber der Pegelregulator Regulieren des Pegels der Modulationsspannung nicht absolut notwendig· Lediglich durch Einstellen des Betriebspunktes bei dem maximalen Wert.der Differentialkennlinie bei einer Diode mit veränderbarer Kapazität und durch Einstellen des Betriebspunktes bei dem Minimalwert der Differentialkennlinie bei der anderen Diode mit veränderbarer Kapazität wird es nämlich möglich, das Erfordernis des Pegelregulatore auszuschalten, falls die Dioden mit veränderbarer Kapazität, die wie oben beschrieben, die Besiehung a~ « kai erfüllen, einander sich vollständig in Bezug auf die Modulationsempfindlichkeit und die Verzerrung kompensieren. Mit anderen Worten werden die Kurven der Differentialkennlinie ausgewählt und verwendet, dia zueinander in Bezug auf die horizontale Achse symmetrisch sind.

Bei der oben beschriebenen Ausführingsform der Erfindung werden

zwei Dioden verwendet, jedoch ist es auch möglich, einen kombinierten Kreis zu verwenden, dar mehr ale zwei Dioden enthält , die in Übereinstimmung mit der Erfindung in Reihe oder parallel geschaltet werden und welche die Differentialkennlinie über einen noch weiteren Bereich linear machen.

Auch i* es gemäß der Erfindung möglich, einen Modulator zu erhalten» der im Aufbau einfach ist ind der eine sehr gute Linearität über einen sehr breiten Bertich aufweist. Dieser Modulator kann nicht nur als Modulator für Übertragungezwecke sondern auch als Wobbelgenerator usw. verwendet werden und auch in diesem Falle zeigt die Erfindung #ίηβ gute Wirkung·

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Claims

Patentansprüche

1. Frequenzmodulator mit Dioden mit veränderbarer Kapazität als Kapazitäten des Resonanzkreises» gekennzeichnet durch wenigstens eine Diode veränderbarer Kapazität, bei der der Betriebspunkt um den Maximalwert der Differentialkennlinie der Frequenzmodulation eingestellt let,und durch wenigstens eine weitere Diode mit veränderbarer Kapazität, bei der der Betriebspunkt um den Minimalwert der Differentialkennlinie eingestellt ist, wobei diese Dioden mit veränderbarer Kapazität so aufgebaut sind, daß ihre Differentialkennlinien einander kompensieren können.

2. Frequenzmodulator mit Dioden mit veränderbarer Kapazität als Kapazitäten des Resonanzkreises, gekennzeichnet durch wenigstens eine Diode mit veränderbarer Kapazität, bei der der Betriebspunkt um den Maximalwert der Differentialkennlinie der frequenzmodulation eingestellt ist, und durch wenigstens eine weitere Diode veränderbarer Kapazität, bei der der Betriebspunkt um den Minimal wert der Differentialkennlinie eingestellt 1st, und durch einen Kreis sum Regulieren des ModulationsBpannungepegels, der den Dioden mit veränderbarer Kapazität zugeführt wird, so daß die Differentialkennlinien der Dioden mit veränderbarer Kapazität einander kompensieren können.

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