DE1930928A1

DE1930928A1 - Oscillator with a frequency modulation device

Info

Publication number: DE1930928A1
Application number: DE19691930928
Authority: DE
Inventors: Deserno Dipl-Ing Peter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-07-17
Filing date: 1969-06-19
Publication date: 1970-01-22
Also published as: DE1930928B2; DE1930928C3; CH494501A

Description

Oszillator mit einer Frequenzmodulationseinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf einen Oszillator, insbesonder für ein mit Frequenzmodulation arbeitendes Funksystem.Oscillator with a frequency modulation device The invention refers to an oscillator, especially one that works with frequency modulation Radio system.

Besonders dann, wenn derartige Oszillatoren in Richtfunksystemen oder Satellitenfunksystemen die mit Frequenz oder Phasenmodulation arbeiten und zur Übertragung vieler Sprachkanäle und/oder Fernsehsignalo vorgesehen sind, tritt häufig das Eiganrauschen des Oszillators- als störende Frequenzmodulation auf.Especially when such oscillators in radio relay systems or Satellite radio systems that work with frequency or phase modulation and for transmission Many voice channels and / or television signals are provided, noise often occurs of the oscillator as a disturbing frequency modulation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde dieses vorgenanntc Frequenzrauschen des Oszillators auf einfache Weise weitgehend zu beseitigen.The invention is based on the aforementioned frequency noise of the oscillator can be largely eliminated in a simple manner.

Ausgehend von einem Oszillator, insbesondere für ein mit Frequenzmodulation arbeitendes Funksystem, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Beseitigung der durch das Amplitudenrauschen des Oszillators an seinen amplitudenabhängigen Reaktanten hervorgerufene Frequenzmodulation eine Gegenmodulation vorgesehen ist, bestehend aus einem an den Oszillator angekoppelten AM-Denodulor, dessen gegebenenfalls verstärkte Ausgangsspannung einer Frequenzmodulationseinrichtung für den Oszillator mit derartiger Phase und Größe zugeführt ist, daß das Phasenrauschen ein Minimum wird.Starting from an oscillator, especially one with frequency modulation working radio system, this object is achieved according to the invention in that to eliminate the amplitude-dependent noise caused by the oscillator's amplitude Frequency modulation caused by reactants a counter modulation is provided, consisting of an AM denodulator coupled to the oscillator, its possibly amplified output voltage of a frequency modulation device for the oscillator is supplied with such phase and size that the phase noise is a minimum will.

Hierdurch kann auf einfache Weise ohne aufwendige Zusatzeinrichtungen das Frequenzrauschen eines solchen Oszillators erheblich vermindert werden.This can be done in a simple manner without complex additional equipment the frequency noise of such an oscillator can be significantly reduced.

Zweckmäßig wird bei Vorhandensein einer Frequenzmodulationseinrichtung oder eines Frequenzregelkreises, dessen frequenzbestimmendes Glied zusätzlich mit der Kompensationsspannung beaufschlagt.It is expedient if a frequency modulation device is present or a frequency control loop whose frequency-determining element is also included the compensation voltage applied.

In manchen Fällen läßt sich eine weitere Verbesserung dadurch erzielen, daß die AM-Demodulation über einen an den Oszillator angekoppelten Resonanzkreis vorgenommen wird, wenn dieser Kreis gegen die Signalfrequenz des Oszillators geringfügig verstemmt wird.In some cases a further improvement can be achieved by that the AM demodulation via a resonance circuit coupled to the oscillator is made when this circle is slightly against the signal frequency of the oscillator is caulked.

Vorteilhaft wird in die Gegenmodulationsschleife im Anschluß an den M.I-Demodulator ein Tiefpaß- oder Bandpaßfilter eingeschaltet.Is advantageous in the counter modulation loop following the M.I demodulator switched on a low-pass or band-pass filter.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to figures.

Jeder Oszillator erzeugt infolge der statistischen Schwankung der Ströme in den Verstärkerelementen (Röhren, Transistoren), außer der gewünschten Signalspannung auch noch Rauschkomponenten, die sich als Amplituden- und Phasenrauschen des Ausgangssignals auswirken. In Fig. 1 stellt der Vektor S das gewünschte Signal und R die Rauschstörung dar. In der Nähe des Trägers ist die Rauschleistung meist gleichmäßig verteilt (weißes Rauschen), so daß die spektrale Verteilung soüohl des Amnlituden- id A) wie- Phasenrauschens (##) im Durchlaßbereich der Filterschaltung in etwa gleichmäßig ist. Die mit der Phasenmodulation gegebene Frequenz modulation nimmt gemäß der Beziehung: Frequenzhub = Phasenhub x Modulationsfrequenz H = fm mit dem Frequenzabstand der Rauschfrequenz fR von der Signalfrequenz f zu.Each oscillator generates as a result of the statistical fluctuation of the Currents in the amplifier elements (tubes, transistors), except the desired ones Signal voltage also has noise components, which show up as amplitude and phase noise of the output signal. In Fig. 1, the vector S represents the desired signal and R represents the noise interference. In the vicinity of the carrier, the noise power is mostly evenly distributed (white noise), so that the spectral distribution is equal to the Amnlitude id A) like phase noise (##) in the pass band of the filter circuit is roughly uniform. The frequency modulation given with the phase modulation takes according to the relationship: frequency deviation = phase deviation x modulation frequency H = fm with the frequency spacing of the noise frequency fR from the signal frequency f to.

wobei fm = fS 2 Trägt man das störende Frequenzrauschen derartiger Oszillatoren pro Hertz Bandbreite über der Modulationsfrequenz auf, so ergibt sich der in Fig. 2 gezeigte ausgezogene Kurvenzug. where fm = fS 2 one carries the disturbing frequency noise of such Oscillators per Hertz bandwidth above the modulation frequency, this results the solid curve shown in FIG.

In dieser Fig. ist auf der Ordinate der erzeugte störende Prequenzhub in Hertz und auf der Abszisse die zugehörige Modulationsfrequenz in Hz aufgetragen. Diese ausgezogene Kurve fällt jedoch meist deshalb sehr schnell mit wachsender Frequenz wieder ab, da die Filtermittel des Oszillators dessen Bandbreite begrenzen. Die niedrigen Frequenzen rufen nur einen sehr geringen störenden Frequenzhub hervor, während die höheren Frequenzen bereits meßbare Störfrequenzhübe erzeugen.In this figure, the generated disturbing frequency swing is on the ordinate plotted in Hertz and the associated modulation frequency in Hz on the abscissa. For this reason, however, this solid curve usually falls very quickly with increasing frequency again, since the filter means of the oscillator limit its bandwidth. the low frequencies only call a very small disturbing frequency deviation while the higher frequencies already generate measurable disturbance frequency swings.

Daneben tritt jedoch durch die Amplitudenschwankungen noch eine weitere störende Frequenzmodulation auf, da die Reaktaizen, die die Signalfrequenz des Oszillators mitbestimmen, in vielen Fällen sannungsabhängig sind.In addition, however, there is another due to the amplitude fluctuations disturbing frequency modulation, because the reactaizen that the signal frequency of the oscillator have a say, in many cases are dependent on the voltage.

Dadurch wird eine zusCitzliche Frequenzmodulation hervorgerufen, da die Amplitudenschwankungen direkt in Frequenzschwankungen umgewandelt werden. Der hieraus resultierende störende Frequenzhub zieht jedoch einen unmittelbar der Rauschamplitude folgenden Frequenzhub nach sich, d.ho im allgemeinen Fall des weißen Rauschens einen konstanten Frequenzhub, der durch die gestrichelte Linie in der Fig.This causes additional frequency modulation since the amplitude fluctuations are converted directly into frequency fluctuations. Of the The disturbing frequency deviation resulting therefrom, however, has a direct impact on the noise amplitude following frequency deviation, i.e. in the general case of white noise one constant frequency deviation, indicated by the dashed line in Fig.

2 zum Ausdruck gebracht ist. Dieser störende Frequenzhub tritt besonders bei transistorbestückten Oszillatoren auf und wird im allgemeinen um so größer, je geringer die Kapazitrat der frequenzbestiinmenden Elemente, also des Oszillatorresonanzkreises, ist. Dies ist besonders bei Oszillatoren der Fall, die in ihrer Frequenz moduliert werden und/oder, eine automatische Frequenzregelung haben, da diese im allgemeinen von vorne herein mit geringen Kreiskapazitäten ausgestattet sind.2 is expressed. This disturbing frequency deviation occurs particularly with transistor-equipped oscillators and is generally the larger, the lower the capacitance of the frequency-determining elements, i.e. the oscillator resonance circuit, is. This is particularly the case with oscillators, which are modulated in their frequency and / or, have an automatic frequency control, as these generally are equipped with low circular capacities from the start.

Diese letzterwähnte zusätzliche störende Frequenzmodulation kann durch die Erfindung kompensiert werden, wozu eine Frequenzmodulation verwendet wird, die von den Amplitudenshwankungen'der Eingangsspannung des Oszillators gesteuert wird.This last-mentioned additional interfering frequency modulation can by the invention can be compensated, including a frequency modulation is used, the is controlled by the amplitude fluctuations of the input voltage of the oscillator.

Dies kann durch eine Schaltung geschehen, wie sie in der Fig. 3 gezeigt ist. In dieser Fig. ist mit Q ein Oszillator bezeichnet, an dessen Ausgangsklemme A über einem Ankoppelkondensator C ein Amplitudenmodulator De angeschaltet ist. Die durch Gleichrichtung der Hochfrequenzspannung am Ausgang von le erscheinenden Pegeländerungen der Oszillatorspannung werden,' wenn notwendig in einem Verstärker GV verstärkt, dem wie in der Fig. 3 angedeutet, ein Tiefpaß TP oder Bandpaß nachgeschaltet ist. Durch die letzte Maßnahme kann das Frequenzband der Gegenmodulntion auf die notwendige Bandbreite eingeschränkt werden. Im Oszillator befindet sich ein Frequenzmodulationszusatz, der mit der Ausgangsspannung des Verstärkers bzw. Passes gesteuert wird. Dieser requenzmodulationszusatz kann eine Varaktordiode V oder ein anderes bekanntes Element zur Veränderung der Oszillatorfrequenz sein. Durch Einstellung der Größe der Gegenkopplungsspannung und der Phase kann eine vollständige Kompensation der vorerwähnten störenden Frequenzmodulation, die durch Veränderung der Bauelemente-Reaktanzen entsteht, kompensiert werden. Infolge dieser Gegennodulation wird also durch die Varaktordiode die resultierende Oszillatorkreiskapazität und damit auch die Frequenz des Oszillators konstant gehalten, Wenn es sich um einen Oszillator handelt, der für Modulationszwecke oder für Frequenzregelung bereits eine Frequenzmodulationseinrichtung aufweist, so kann mit Vorteil diese zusätzlich mit der Gegenkopplungsspannung beaufschlagt werden Es muß dann dafür gesorgt werden, daß auch die hohen Frequenzen der Gegenkopplung einwandfrei auf das frequenzveränderbare Element, beispielsweise einen Varaktor gelangen.This can be done by a circuit as shown in FIG is. In this figure, Q is an oscillator referred to on whose Output terminal A connected to an amplitude modulator De via a coupling capacitor C. is. Those appearing by rectifying the high frequency voltage at the output of le Changes in the level of the oscillator voltage are, if necessary, in an amplifier GV amplified, which, as indicated in FIG. 3, is followed by a low-pass filter TP or band-pass filter is. The last measure can reduce the frequency band of the counter modulation to the necessary bandwidth can be restricted. There is a frequency modulation addition in the oscillator, which is controlled with the output voltage of the amplifier or passport. This The frequency modulation addition can be a varactor diode V or some other known element to change the oscillator frequency. By adjusting the size of the negative feedback voltage and the phase, a complete compensation of the aforementioned interfering frequency modulation, which arises from changing the component reactances can be compensated. As a result This counter-modulation becomes the resulting oscillator circuit capacitance through the varactor diode and thus also the frequency of the oscillator kept constant, if it is a The oscillator is already used for modulation purposes or for frequency control has a frequency modulation device, this can also advantageously the negative feedback voltage must be applied. It must then be ensured that that also the high frequencies of the negative feedback perfectly affect the variable frequency Element, for example a varactor.

Diesem Gesichtspunkt ist besonders bei Fre,queüznachstimmeinrichtungen Rechnung zu tragen, da diese Nachstimmeinrichtungen im allgemeinen nur zur Beseitigung von sehr niederfrequenten Amplitudenschwankungenau3gelegt sind.This point of view is particularly important with Fre, queüznächeinrichtung To be taken into account, as these retuning devices are generally only for elimination of very low-frequency amplitude fluctuations.

Man kann vorteilhaft in den Leitungszug zwischen Demodulator und Frequenzmodulationseinrichtung ein Filter einschalten, insbesondere ein Tiefpaß- oder Bandpaßfilter, wodurch die FII-Gegenkopplung auf den interessierenden Frequenzbereich begrenzt wird.It is advantageous to use the line between the demodulator and the frequency modulation device turn on a filter, in particular a low-pass or band-pass filter, whereby the FII negative feedback is limited to the frequency range of interest.

Es hat sich in der Praxis hinsichtlich einer optimalen Kompensation als besonders günstig erwiesen, zwischen Oszillator und Abt-Demodulator einen Resonanzkreis einzufügen, der gegen die Mittenfrequenz des frequensbestimmenden Resonanzkreises verstimmt ist. Durch Abstimmung dieses Kreises und Einstellung der Größe der Gegenmodulation wird das Rauschen des Oszillators auf ein Minimum eingestellt.In practice it has proven to be an optimal compensation A resonance circuit between the oscillator and the Abt demodulator has proven to be particularly advantageous to insert the one against the center frequency of the frequency-determining resonance circuit is out of tune. By tuning this circle and setting the size of the counter modulation the noise of the oscillator is set to a minimum.

4 Patontansprüche 3 Figuren4 patent claims 3 figures

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e S oscillator, especially for a Radio system operating with frequency modulation, characterized in that for elimination due to the amplitude noise of the oscillator at its amplitude-dependent Frequency modulation caused by reactances, a counter modulation loop is provided is, consisting of an AM demodulator coupled to the oscillator, whose against, if necessary, an increased output voltage of a frequency modulation device for the oscillator is supplied with such phase and size that the frequency noise becomes a minimum.

2. Oscillator according to claim 1, characterized in that when present a frequency modulation device or a frequency control loop, its frequency-determining Element is additionally acted upon with the compensation voltage.

3. Oscillator according to one of the preceding claims, characterized in that that at the output of the oscillator one against the center frequency of the frequency-determining Resonant circuit of the oscillator is tuned resonant circuit to which the AM demodulator is coupled.

4. Oscillator according to one of the preceding claims, characterized in that that following the AM demodulator a low-pass or band-pass filter in the counter-modulation loop is switched on.

L e r s e i t e