DE1906943A1 - Oszillatorschaltung fuer ultrahochfrequente elektrische Schwingungen - Google Patents

Oszillatorschaltung fuer ultrahochfrequente elektrische Schwingungen

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Description

Dipl.-Ing. ERICH B. WALTHER
Annul Jar; ?|. 7. Γ::.:·, ί,; GLuZiLAMPENFABRIEKEN
Akia« PHR- 3079
Anmeldung vom: 11.Pebru.ar 1969 PHH. 3079.
JW / WJJi.
f3r ultrahochfrequtnt« elektrische Sohwlngungen".
Die Erfindung bezieht'Sich auf eine Osssillatorachalfur ultrahochfreqiiente elektrische Schwingungen, mit einem Transistor in Basisschaltung und einem an die Kollektorelektrode dee Transistars angeschlossenen, mittels einer ersten Kapazitätsdiode abstiaa-"baren 03zilla torkreis» sowie einem Kuckkoppltmgs-tieg alt sdner zwei ten iCapasitatsäiode» deren Kapssitat bei AtetiEaarig les 0s3ÜXaii?kr#is·» Ik -'.aniVlboii Sinne wie dis dsr erste» iiapaai'Säts-rivsie gesteuert wird.
aK. ρλΕ» @inez .;.*.i'eli eira in ihrer
■*w - *
Λ kl«;iner ist als fib dl« ii"h€>ren Pre-α^3 Kviii^dgr 3ie ?&ϊλ!sung bei rJ ORIGINAL INSPECTED
PHH. 3079· - 2 -
höheren Frequenzen gut schwingt, aber bei Abstimmung auf die niedrigeren Frequenzen zu schwingen aufhört, oder dass die Schaltung bei niedrigeren Frequenzen gut schwingt, dass aber bei Abstimmung auf die höheren Frequenzen tTberschwingung auftritt.
ÜB diesen Nachteil auszuschalten, enthält die obengenannte Schaltung im Rflckkopplungsweg eine Kapazitätsdiode, deren Kapazität derart mit der Abstimmung geändert wird, dass bei Abstimmung auf die höheren Frequenzen diese Kapazitätsdiode nur eine geringe Kapazität aufweist, während bei Abstimmung in Sichtung der niedrigeren Frequenzen die Kapazität dieser Diode vergro'ssert wird. Sie Kapazitätsdiode wird somit in demselben Sinne geändert wie die Kapazität der für die Abstimmung dienenden Kapazitätsdiode des Oszillatorkreises. Bei Änderung der Abetircaung in Richtung der niedrigeren Frequenzen, wobei der Resonanzwideretand des Oasillatorkreises und damit 41© an diesem Kreis auftretende Oszillatorspannung abnehmen, wird daher die Admittanz des Buokkopplungswegee vergroesert, wodurch vermieden wird, dass der Oscillator zu schwingen aufhört.
Se hat sich jedoch herausgestellt, dass bei einer derartigen Oszillatorschaltung bei Abstimmst auf die höheren Frequenzen des Abs tissnberei ehe« die erzeugte Oszillator frequenz stark temperaturabhängig ist. Bei einer ÜHF-Oezillaiorscfcaltuog sar Umrandung ia siaos Fernseh- UHF-AbstiWKeinheitj wobei sicx. is? Ab-atiEnbes-sich des OsGäSla=· o tors van ca, 5^0 *®* ^i* °*« 9QC' 'KEs er^-iffise&t, srgitrö sisfc bei Δο3Μγ.= co TEXins &»£ 9-'ö MSe einen Frequenzverscjjioli^ v^n etwa 3 Ms 3 KHs ^o -
15° Gt was eins tür Fernsehempfang ^^rlS^si^ grosso Σ-.--Zsuea
y. - Die Erfindung
' ORIGINAL INSPECTED
PM. 3079. - 3 -
achaffen, bei der der obengenannte Nachteil vermieden iet, und die erfindungsgemässe Oszi11atorschaltung weist dazu das Kennzeichen auf, daas die zweite Kapazitätsdiode einen Teil eines im Ruckkoprlungsweg liegenden Parallelschwingkreises bildet) der bei Abstimmung auf die höheren Frequenzen des Abstimmbereichs wenigstens ungefähr mit der Frequenz dor von der Oszillatorschaltung erzeugten Schwingung in Resonanz ist.
Der Erfindung liegt dabei die folgende Erkenntnis zugrunde. Bei einer UIIF-OsziXlatorschaltung wird die Oszillator-Frequenz nicht nur durch den an die Kollektorelektrode des Transistors angeschlossenen Oszillatorkreis bestimmt, sondern auch durch den Strouveretärkungsfaktor e< des Traneistore, insbesondere die Phasenverschiebung φ dieses Faktors. Eb hat sich nun herausgestellt, dass der Stronveretärkungsfaktor bei kleinen Kollektorströtnen nur wenig, aber bei grösseren Kollektorströmen, bei« Transistor tob Typ BF 181 z.B. bei Strömen über 2mA, stark temperaturabhängig ist. Bei der eingangs beschriebenen Oszillatorschaltung wird die starke Frequenzwanderung bei Abstimmung auf die höheren Frequenzen dadurch verursacht, dass die in den Transistor fliessenden Kollektorstromspitzen bis in den Bereich reichen, in dem der StromverstSrkungafaktor stark temperaturabhängig ist. Dies wird verursacht durch die Tatsache, dass die Schaltung bei den höheren Frequenzen zu stark über die Kapazität der in dem Büokkopp lungsweg aufgenommenen Kapazitätsdiode rückgekoppelt ist, weloher Ef-
QD fekt noch durch die bei den höheren Oszillatorfrequenzen nicht mehr
vernachlässigbare Reihen3treuinduktiv4tät des Rückkopplungsweg·· ver-O0 stärkt wird. Bei einer UHF-Oszillatorachaltung zur Anwendung in der *- UHF-AbEtiomeinheit eines Fernsehempfängers kann die Kapazität der
PHH. 3079. - 4 -Kapazitätsdiode !■ RuOkkopplungsweg bei Abstimmung d·· Oszillators
auf beispielsweise 90C HHe, 2,5 pF betragen» welche KapasitCt eine kapazitive Reaktanz von 70 OhB liefert. Die alniaal erreichbare !finge des Ru*ckkopplungsweges 1st ca. 1 ca, welche Lfinge einer Xnduktivitft • Ton ca. 0,01 μΗ entspricht. Diese Induktivität weiat bei 900 NHs eine induktive Reaktanz ron 57 Oha auf, ao dass dia gesaaate kapazitive Reaktanz des Ruckkopplungsweges bei 900 KHs nur 13 ObB beträgt, waa P einer Kapazität von ca. 14 pF entspricht.
Durch die erfindungsgeaaase Maesnahae wird dia Reaktanz dea Ruokkopplungsweges bei Abstiaaung auf dia höheren Frequenzen wesentlich erhöht, wodurch vermieden wird, dass dia in dan Translator hineinfliessenden Kollektorstroaspitzen bia in daa Gebiet reichen» in dea dar Verstärkungsfaktor stark tsaperaturabhangig ist· Auf diese Veise wird auf wirksaee Heisa die Frequenswanderung das Oszillators erniedrigt« Bei einer in. der Praxis bewahrten Oszillatoraohaltung nach der Erfindung ergab sich, dass die Frequenzwanderung bei 900 MHs prak-. tisch völlig verschwunden war und dass die Frequenzwanderung fiber dan ganzen Abstinabereloh nicht grosser war als t/2 MHs ja 15° C.
Ein AusfShrungebeiapiel dar arfindungsgaataaen Schaltung ist in der Zeichnung dargestellt und wird la folgenden nfiher beschrieben.
«o Bia in der Figur dargestallte Ossillatorachaltung dient
*° sugleich ala Mischstufe sur Ukvandlung eines ÜHF-Singangssignals in ^ ein zwischenfrequentes Ausgangssignal alt Hilfe der Ossillatorschwin-
ο gung.
e>
1V* Sie Schaltung enthfilt einen Transistor 1t dessen Basis-
elektrode über einen verhaltnism&ssig grossen Kondensator 2 ait Mass«
PAD
PHH. 3079. .
verbunden ist. An die Basiselektrode ist weiter über einen Widerstand 3 eine positive Gleichspannung fur die aieichstromeinstellung des Transistors 1 angeschlossen.
An die Kollektorelektrode des Transistors 1 ist über einen Kondensator 4 ein Ossiilatorkreis angeschlossen} dieser enthält «inen ^/4-Leitungsabschnitt 5» eier einerseits mit Hass« verbunden und andererseits an die Anode «iner Kapazitätsdiode 6 angeschlossen ist* Die Kathode dieser Diode is über einen Kondensator 7 von beispielsweise 13 pF Bit Kasse verbunden. Der Kathode dieser Kapazitätsdiode 5 wird weiter über einen Widerstand 6 eine veränderliche Gleichspannung U zugeführt, mit der die Kapazität dieser Kapazitätsdiode 6 und damit die Abstimmung des durch den Leitungsabschnitt 5» die Kapazitätsdiode 6 und den Kondensator 7 gebildeten Oszillatorkreises geändert wird. Ein an den Leitungsabschnitt 5 angeschlossener Kondensator $ dient zum Abgleich des Oszillatorkreises.
Um die Schaltung sohwingen zu lassen» ist der Terbindungspunkt der Kapazitätsdiode 6 und des Kondensators 7 über «inen durch eine zweite Kapazitätsdiode >10, einen Kondensator 11 von ca. 12 pF und einen verhältniamässig grossen Kondensator 12 gebildeten Rückkopplungeweg an die Emitterelektrode des Transistors 1 angeschlossen. Die Anode der Kapazitätsdiode 10 lsi mittels eines Widerstands 13 Gleichspannung an Xaeeepotential gelegt. Da die Kathode der Kapa-
(X^itätsdiode 10 dieselbe veränderliche Abstiamspannung U erhält als
**iie Kathode der Kapazitätsdiode 6 wird die Kapazität der Diod· 10 bei αϊ
in demselben Sinne geändert wie die Kapazität der Diode 6· adurch wird erreicht, dass bei Abstimmung auf die höheren Frequenzen des Abstimmbereiches der Oszillator nur wenig rückgekoppelt ist, wahr·
ORIGINAL INSPECTED
PHH. 3079. /- 6 -
rend bei Abstimmung auf die niedrigeren Frequenzen eine viel grosser· Rückkopplung Torbanden ist·
Damit bei Abstimmung auf die höheren Frequenzen die
Frequenzänderung des Oszillators wesentlich verringert wird, sind die Kapazitätsdiode TO und der Kondensator 11 duroh eine Induktivität 14» die aus einer einzigen Drahtschleife bestehen kann, überbrückt. Die fc Induktivität 14 bildet zusammen mit der Kapazitätsdiode 10 und dem Kondensator 11 einen Paralleleohvingkreis, der derart bemessen ist, dass bei Abstimmung auf die höheren Frequenzen des Abstimnbereiches oder in der Umgebung derselben Resonanz mit der Oszillatorfrequenz auftritt. Für diese höheren Frequenzen ist somit der aus den Elementen 10, 11, 12 und 14 bestehende Rückkopplungsweg bedeutend hochohnig, so dass die zum Funktionieren des Oszillators erforderliche Rückkopplung la wesentlichen über die inner» Kbllektqr-BBitterkapazität des Transistors erfolgt. Auf die in der Einleitung beschriebene Weise wird dadurch eine wesentliche Reduktion der Frequenzwanderung erhalten.
In der dargestellten Schaltung sorgt der Kondensator 11 dafür, dass die Induktivität 14, die an die Regelspannung U angeschlossen ist, für Oleichspannung von der Anode der Kapazitätsdiode 10, die für Gleichspannung an Kasse liegt, getrennt ist* Auf gleiche Weise sorgt der Kondensator 12 für die Gleichspannungstrennung zwischen
(O
Oder Induktivität 14 und der ikitterelektrode des Transistor» 1. E·
to
COsei bemerkt, dass ea auch möglich' ist, den Kondensator 11 oder den Kan-
t>
ijjiensator 12 in die Schleif« 14 aufzunehmen,
O> Während bei den höheren Frequenzen des Abstimmbereiches
P"
*Tier Beeonanzkreis 10-11-14 mit der Gszillatorföe^uens ungefähr in Resonanz ist, muss dafür gesorgt werden, dass fit die niedrigeren Frequan-
PHH. 3079. - 7 -
zen des Abstimntieruicheo dieser Kreis eine kapazitive Impedanz fur die Schwingungafrequens hat, so dass der Rückkopplungsweg die zur Aufrecht erhaltung der Schwingung erforderliche Phasenverschiebung aufweist. Dies bedeutet, dass bei JCnderung der Abstimmung die Resonanzfrequenz des Kreises 10-11-14 sich schneller ändern muss ale die Resonanzfrequenz des üszillatorkreiaee 5*"6-7· Dafür kann auf einfache Weise durch eine richtige Wahl der Schaltelenente gesorgt werden, beispielsweise dadurch, dass der Cssillatorkreis mit ausreichender ParallelkapasitSt (Kondensator 9) belastet wird, oder durch eine geeignete Wahl der Reihenkapazitäten 7 und 11 beider Kreise.
Da die dargestellte Schaltung zugleich ale Mischstufe wirksam ist, wird der Emitterelektrode des Traneistors 1 eine mit der Csaillatorschwingung zu vermischende Signalspannung zugeführt· Diese Signal spannung xäaxt beispielsweise von einem Bandfilter her, dessen SekundSrfcreiB durch einen A./4-Leitungaabschnitt 15, eine Kapazitätsdiode 16 und einen Reihenkondensator 17 gebildet wird. Das zu vermischende Signal wird diesem Kreis, beispielsweise induktiv, zugeführt. Eine in der Efaitterleitung des Transistors 1 liegende Kopplungsschleife 18, die mit den Leitungsabsehnitt 15 induktiv gekoppelt ist, übertragt das Signal der Emitterelektrode. Das von der Quitterelektrode abgewandte finde der Kopplungsschleife 18 ist über einen Widerstand 19 und einen Entkopplungekondensator 20 mit Hasse verbunden· Oewunschtenfalle kann die Kopplungsschleife 18 noch längs des Leitungsabsehnitte* 5 des Cszillatorkreises geführt werden, wodurch ausser der kapazitiven Rückkopplung über die Diode 10 noch eine induktive Rückkopplung des Oszillators erhalten wird. 909845/0854 Die an den Kathoden der Kapazitatsdioden 6 und 10 vor-
PHN. 3079.
— 8 «■
hanclene Abs titnmspannung U' wird über einen Widerstand 21 der Kathode der Kapazitätsdiode 16 zugeführt,.so dass die Abstimmung des Bandfilterkreises 15-1^-17 gleichzeitig mit der Abstimnunj des Oscillator-Vireises 5~< ~7 geändert wird.
Das im Transistor 1 erzeugte ZP-Signal kann einer an
die Kollektorelektrode Ιβε Translators 1 anjesohlossenen Aus^angsklemr,e 22 entnommen werden! die für die richtige Wirkung des Transistors erforderliche Kollektor-oleiohspannunt; wird ebenfalls über diese Klemme der KollektorelektnJe zugeführt.
BAD ORIÖJNÄL 909845/0854

Claims (2)

PIW. 3079. - 9 - P A T E Ii T A N S P R Γ C H E.
1.1 Oszillatorschaltung für ultrahcchfre,.uente elektrische Schwingungen, mit einem Transistor in Basisschaltung, und einem an die Kbllektorelektrcde des Transistors angeschlossenen, mittels einer ersten Kapazitätsdiode abstimmbaren Oszillatorkreis, sowie einem Hückkopplunjswej mit einer zweiten Kapazitätsdiode, deren Kapazität bei Abstimmung des Ossillatorskreisea in demselben Sinne wie die der ersten Kapazitätsdiode gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kapazitätsdiode (1O) einen Teil eines im itückk^p;-Iuη -awe - liegenden Parallelschwingkreisee (10-11-14) bildet, ier bei Abstimmung auf die höheren Frequenzen des Abstimmbereiches wenigstens ungefähr mit der Frequenz der von der Gssi Ilatorschaltung erzeugten Schwingung in Resonanz ist.
2. Ossiilatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Cszillatorkreis und/oder der im Rüokkopplungsweg liegende Parallelschvrin^creis Reihen- und/oder Farallelkapazltäten enthalten, die derart bemessen sind, dass der im Ru'ckkopplungsveg liegende Parallelachvingkrais bei ,Abstimmung auf die niedrigeren Frequenzen des Abstimmbereiches eine kapazitire Impedanz fur die Ton der 03ziilatorschaltung erzeugte Schwingung bildet.
BAD ORIGINAL 909845/085^
19069A3
PHN. 3079. - 10 -
AUSZUG ι
Ein UHF-Ossillator r.it einem durch eine Kapazitätsdiode abgestimmten Kollektorkrei3 iet über eine zweite Kapazitätsdiode, deren Kapazität nit der Ab3timE;unj geändert wird, rückgekoppelt. Die zweite Kapazitätsdiode bildet einen Teil eines Parallelschwingkreisea, der bei Abstimmung auf die höheren Frequenzen des Abstimmbereiches mit der Gszillatorschwin^un™ in Resonanz ist.
BAD ORIGINAL 9098A5/08S4
DE19691906943 1968-03-04 1969-02-12 Oszillatorschaltung fuer ultrahochfrequente elektrische schwingungen Granted DE1906943B2 (de)

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