DE1930928C3 - Oscillator with frequency noise suppression - Google Patents

Oscillator with frequency noise suppression

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DE1930928C3 DE1930928A DE1930928A DE1930928C3 DE 1930928 C3 DE1930928 C3 DE 1930928C3 DE 1930928 A DE1930928 A DE 1930928A DE 1930928 A DE1930928 A DE 1930928A DE 1930928 C3 DE1930928 C3 DE 1930928C3
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Description

Dic Erfindung bezieht sich auf einen Oszillator mit l.nterdrückung des Frequenzrausehens, insbesondere für ein mit Frequenzmodulation arbeitendes Funksystem. The invention relates to an oscillator with l. suppression of frequency noise, especially for a radio system that works with frequency modulation.

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

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses vorgenannte Frequenzrauschen des Oszillators auf einfache Weise weitgehend zu beseitigen.The invention is based on the above-mentioned frequency noise of the oscillator easy way to largely eliminate.

Ausgehend von einem Oszillator, insbesondere für cin mit Frequenzmodulation arbeitendes Funksystem, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Beseitigung der durch das Amplitudenrauschen des Oszillators an seinen amplitudenabhängigen Reaktanzen hervorgerufene Frequenzmodulation eine Gegenmodulation vorgesehen ist, bestehend aus einem an den Oszillator angekoppelten AM-Demodulator, dessen gegebenenfalls verstärkte Ausgangsspannung einer Frequenzmodulationseinrichtung für 6" den Oszillator mit derartiger Phase und Größe zugeführt ist, daß das Phasenrauschen ein Minimum wird.Based on an oscillator, especially for a radio system working with frequency modulation, This object is achieved according to the invention in that to eliminate the amplitude noise frequency modulation of the oscillator caused by its amplitude-dependent reactances a counter modulation is provided, consisting of an AM demodulator coupled to the oscillator, whose possibly amplified output voltage of a frequency modulation device for 6 " the oscillator is fed 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.In this way, the frequency noise of such a device can be reduced in a simple manner without complex additional devices Oscillator can be significantly reduced.

Zweckmäßig wird bei Vorhandensein einer Frequenzmodulationseinrichtung oder eines FrequenzreL'elkieises. ,lessen frei|uenzbe-.timmendes Glied -u- -atzlu-h mit der Kompensationsspannung beaufschlag;.It is expedient if a frequency modulation device is present or a frequency rule. , let free | uenzbe-.determining limb -u- -atzlu-h apply the compensation voltage ;.

In manchen 1 allen IaLi! sieh eine weiter Verheerung dadurch erzielen, daß die AM-Deniodulat, ■■■; über even ar. den Oszillator angekoppelten Re -■■:..■■.-krei ■ '..T'jeii'iMinien wird, wenn dieser kreis gege·. : ■ ^ii'.nalfr ■ 'ilen/ des Oszillators geringfügig versi'rv ·■: ν. ι al.In some 1 all IaLi! see further devastation achieve that the AM deniodulate, ■■■; about even ar. the oscillator coupled Re - ■■: .. ■■.-krei ■ '..T'jeii'iMinien becomes, if this circle is against ·. : ■ ^ ii'.nalfr ■ 'ilen / of the oscillator slightly versi'rv · ■: ν. ι al.

WT'.eilhaft v.ird ": die Gcgenmouiiintiunsschie. ■ ip. Aii-Jiiiiü an du A\l-Demodulaior ein Tiirl·.-■ . ,.■de; li...-,dp.iilfiiter eingeschaltet.WT'.eilhaft v.ird ": die Gcgenmouiiintiunsschie. ■ ip. Aii-Jiiiiü an du A \ l-Demodulaior a Tiirl · .- ■. ,. ■ de; li ...-, dp.iilfiiter switched on.

Vich'-.ltie'id wir,; die Frfindu:.g an Hand . 1 ig,., ei. naher erläutert.Vich '-. Ltie'id we ,; the Frfindu: .g on hand. 1 ig,., Egg. explained in more detail.

Jeder <),z;liator erzeugt infoige der -iaiisiisu.. Schwankung der Sl:,::iv ::i den \ crsl.r'erelemcr: ■ (Rohren. Transistoren' auJkr der gevv ün-ch!en Sigi. spaniiang auch noch R.ujschkomponer.u.-n. die -. aK Amplituden- und i'hasenraiischen d-\s Ai.KgLir.-e.-signal, auswirken. In Fig 1 stcUl der Vektor V ά. gewünschte Signal und R die Rauschstörung da In der Nähe des Trägers ist die Rauschleistung mc·,: gleichmäßig verteilt (weißes Rauschen), so daß .ii. spektrale Verteilung sowohl des Amplituden-! I 1) wie Phasenrauschens ( !</) im Durehlaßbereich der Filter· .schaltung in etwa gleichmäßig ist. Die mit der Phasenmodulation gegebene Frequenzmodulation nimmt gemäß dei Beziehung:Each <), z; generated liator the -iaiisiisu .. fluctuation infoige the SI: :: iv: i the \ crsl.r'erelemcr: ■ (pipes transistors' auJkr the gevv ün-ch de Sigi spaniiang.!. also R.ujschkomper.u.-n. the -. aK amplitude and i'hasenraiischen d- \ s Ai.KgLir.-e.-signal. In Fig. 1 stcUl the vector V ά. desired signal and R the noise disturbance da In the vicinity of the carrier the noise power mc · ,: is evenly distributed (white noise), so that .ii. spectral distribution of both the amplitude! I 1) and phase noise (! </) in the pass range of the filter ·. circuit is roughly even. The frequency modulation given with the phase modulation increases according to the relationship:

Frequenzhub Phasenhub· ModulationsfrequenzFrequency deviation Phase deviation · Modulation frequency

// h ■ fm // h ■ fm

mit dem Frequenzabstand der Rauschfrequenz /« von der Signalfrequenz fs zu. wobeiwith the frequency spacing of the noise frequency / «from the signal frequency f s . whereby

Im - fs ! fl< Im - fs ! fl <

Trägt man das störende Frequenzrauschen derartiger Oszillatoren pro Hertz Bandbreite über der Modulationsfrequenz auf, so ergibt sich der in Fig. 2 gezeigte ausgezogene Kurvenzug. In dieser Fig. ist auf der Ordinate der erzeugte störende Frequenzhub in Hertz und auf der Abszisse die zugehörige Modulationsfrequenz in KHz 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. If one carries the disturbing frequency noise of such oscillators per Hertz bandwidth over the modulation frequency on, the result is the solid curve shown in FIG. 2. In this figure is on the The ordinate shows the generated disturbing frequency deviation in Hertz and the associated modulation frequency is plotted in KHz on the abscissa. This undressed However, the curve usually drops again very quickly with increasing frequency because the filter medium limit the oscillator's bandwidth. The low frequencies call only a very low one disturbing frequency deviation, while the higher frequencies already generate measurable disturbance frequency fluctuations.

Daneben tritt jedoch durch die Amplitudenschwankungen noch eine weitere störende Frequenzmodulation auf, da die Reaktanzen, die die Signalfrequenz des Oszillators mitbestimmen, in vielen Fällen spannungsabhängig sind. Dadurch wird eine zusätzliche 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. h. im allgemeinen Fall des weißen Rauschens einer, konstanten Frequenzhub, der durch die gestrichelte Linie in der 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 Kapazität der frequenzbestimmenden Elemente, also des Oszillatorresonanzkreises, ist. Dies ist besonders bei Oszillatoren der Fall, die in ihrer Frequenz moduliert werden und/In addition, however, there is another disruptive frequency modulation due to the amplitude fluctuations on, since the reactances, which also determine the signal frequency of the oscillator, are voltage-dependent in many cases are. This causes an additional frequency modulation because the amplitude fluctuations can be converted directly into frequency fluctuations. The resulting disruptive However, the frequency deviation results in a frequency deviation immediately following the noise amplitude, d. H. in the general case of white noise one, constant frequency deviation, which is expressed by the dashed line in FIG. This disturbing frequency deviation occurs particularly with transistor-equipped oscillators and is generally the greater, the lower the capacity of the frequency-determining elements, i.e. the oscillator resonance circuit, is. This is particularly the case with oscillators that are frequency modulated and /

930930

edier eme automat!-,clic Frequenzregelung haben. d,i die-e im allgemen.il von '> nlierein mit jeringen Kr--iskapazitälen ausgestattet sind.edier eme automat! -, clic have frequency control. d, i which -e are generally equipped with small crisis capacities.

: ".ese lelzlerwähnle zusätzliche störende Fr.-..uienz-ϋί',.'ΐιί.ιΐιοη kann durch die Erfindung kompensiert vei\:en wn/u eme Frequenzmodulation verwendet vird. die von den Ainphiudenschwankungen der I ingang-spanniing des Oszillators gesteuert wird.: ".ese lelzlerwähnle additional annoying Fr .- .. uienz-ϋί ',.' ΐιί.ιΐιοη can be compensated by the invention when using frequency modulation vird. that of the fluctuations in Ainphiude of the I ingang-Spanniing of the oscillator is controlled.

Die* .v L:! ι η durch emc Schaltung ic-chcher,. wie sie ir. der Hg. 3 gezeigt ist. Iu dieser Fig. ist mil O ei:i Oszillator bezeichnet, an dessen Au-gangsklenime . l Ch.-r einem Ankeppclkoiidensalor C ei'i Amplüuden-/),· angeschaltet ist. DieThe * .v L :! ι η through emc circuit ic-chcher ,. as shown in ed. 3. In this figure , an oscillator is denoted by O ei: i, on whose output cycle. l Ch.-r an Ankeppclkoiidensalor C ei'i Amplüuden - /), · is switched on. the

durcbyc

Γν'llung '.--T Hochfrequenzspannuru: am Ausgang von L er*.-'n.L.'inenden I^egelünde;-iiigen der oszillator- 1I sp.-.'mii!''g werden «cnn no!· ndig in emei1! \"erstarke1 <ii \er*tärkl, dem wie :■! der F'ig 3 angedeutet. e: riel'pali Ti' oder Bandpaß naciigesJialiei ι*;. I.'.irc'-i die k!,'l·.· Maßnahme kann das f-reqticnz.band der (ic'jenmodulaiion auf die notwendige Bandbreite s« eingeschränkt werden. Im Oszillator befindet sich ein f-recpienzmodulationszusatz. der mit der Ausgangsspa:mung des Verstärkers bzw. i'jsses gesteuert wird. Dieser Frequenzmodulationszusatz kann eine Varaktordiode Γ oder ein anderes bekanntes Element jw: Veränderung der Oszillatorfrequenz sein. Durch Einstellung der Größe der Gegenkopplungsspannung und der F'hase kann eine vollständige Kompensation tier vorerwähnten störenden Frequenzmodulation, die durch Veränderung der Bauelemente-Reaktanzen entsteht, kompensiert werden. Infolge dieser Gegenmodulation wird also durch die Varaktordiode die resultierende Ösxillatorkreiskapa/ität und damit auch die (aquen/ des Oszillators konstant gehalten.Γν'llung '.-- T high frequency voltageuru: at the output of L er * .-'nL'inenden I ^ egelünde; -iiigen the oscillator- 1 I sp .-. 'Mii!''G become «cnn no! · Ndig in emei 1 ! \ "strengthened 1 <ii \ er * tärkl, the like: ■! the Fig. 3 indicated. e : riel'pali Ti ' or bandpass naciigesJialiei ι * ;. I.'. irc'-i die k !, ' l ·. · measure, the frequency band of the (ic'jen modulation can be limited to the necessary bandwidth s «. The oscillator contains an additional f-frequency modulation which is controlled with the output voltage of the amplifier or i'jsses This frequency modulation addition can be a varactor diode Γ or another known element jw: change of the oscillator frequency. By adjusting the size of the negative feedback voltage and the phase, a complete compensation of the aforementioned disturbing frequency modulation, which arises from the change in the component reactances, can be compensated As a result of this counter-modulation, the varactor diode keeps the resulting oscillator circuit capacity and thus also the value of the oscillator constant.

Wenn es sich, um einen Oszillator handelt, der f,,: Modulaiions/wecke oder fur frequenzregelung bereu eine Frequenxmodulationsemnchuing aufweist. ->. kann mi: Vorteil diese zusätzlich mit der Gege"kop·· liinü,spannung beaufschlagt werden. Es muß dar dafür izesorgt werden, da 1.1 auch die hohen Frequen./ede■-Gegenkopplung einwandfrei auf das Irequenxw iind.-rbaie Flemeni beispielsweise einen Varak;.-gelaiigen. Diesen·. (. lesicht-punkt ist besonders Iv. Frequen/iKuhsummemriJüimgen üechnung χι; ira per,, da diese Naclisiimr.ieinnclmingen im allgemeine nur /ur Beseiiigunu son --ehr niederfrequenten Amp! ludeiischvwinkungcn aufgelegt situ!.If it is an oscillator that has modulation / wecke or frequency control reu a frequency modulation. ->. can with advantage of this additionally be acted upon with the counter-coupling. It must be ensured that 1.1 also the high frequency / counter-coupling correctly on the Irequenxw iind.-rbaie Flemeni, for example a Varak ; .-casual. This ·. (. reading point of view is particularly Iv. Frequen / iKuhsummemriJüimgen üechnung χι; ira per ,, since these naclisiimr.inclmingen in general only / for Beseiiigunu but - very low-frequency amp! ludeiischvwinkungcn applied situ !.

Mau kann vorieilhaft in .'.er- ! eilungs/ug zwischen Demoduiaior und l· requer;, '-!lodiilationseinriclitunL ein Filter einschalten, insbesondere ein Ί iefpaü- ode: Bandpaßfiiter. wo,' irch di FM-Gegenkopplung au. den interessierende,! l:requenzb--reich begrenzt wird.Mau can precede in. '. Er! separation / ug between demoduiaior and l · requer ;, '-! lodiilationseinriclitunL switch on a filter, in particular a low pass ode: bandpass filter. where, 'irch the FM negative feedback au. the one interested! l : requenzb - is limited.

Es hat sich in der Praxis hinsichtlich einer optimaler: Kompensation als besonders günstig erwiesen, zwischen Oszillator und AM-Deniodulator einen Resonanzkreis einzufügen, der gegen die Mittenfrequenz de frequenzbestimmenden Resonanzkreises verstimmt isi Durch Abstimmung dieses Kreises und Einstellung der Größe der Gegenmoduiation wird das Rauschen des Oszillators auf ein Minimum eingestellt.In practice it has proven to be particularly favorable with regard to an optimal: compensation between Oscillator and AM deniodulator have a resonance circuit to be inserted, which is out of tune with the center frequency of the frequency-determining resonance circuit By tuning this circle and setting the size of the counter modulation, the noise of the Oscillator set to a minimum.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

S30 92δS30 92δ Patentansprüche:Patent claims: I. Oszillator, insbesondere fur on mit Frequenzmodulation arbeitendes ! unksWem. dadurch Bekennzeichnel daß /ir Beseitigung der durch d,. Amplituden,auschen d^ Oszillator'- an ^neamphiiidenabhan-inen Re;tkt;in/en hervornemiencn Irequen/modmation eine Geucnmoüulat-.-n.-.-hlcife vorgehen .si. begehend au- ,-.n^i i, ;iü de!-. (>s/illato: angekoppelte- AM-Pem-iu-Mt»r. dessen «egebenenfalN serstarkte Au^-r.L- -.pannunsi einer f requcri/nii.Julalion-.emnclitunu iur der, Oszillator mit derartiger Phase und C.0!\ /.iuefülin ist. ..!.! .ias F-raiuen/rau^he:-. ein ■. -Mmmmm ^ird.I. Oscillator, especially for those working with frequency modulation! unksWem. by denoting that / ir elimination of the by d ,. Amplitudes, auschen d ^ oscillator'- an ^ neamphiiidenabhan-inen re; tkt; in / en excellent chemicals Irequen / modmation a Geucnmoüulat -.- n.-.- hlcife proceed .si. committing au-, -. n ^ ii,; iü de! -. (> s / illato: coupled-AM-Pem-iu-Mt "r. whose" possibly stronger Au ^ -rL- -.pannunsi of a requcri / nii.Julalion-.emnclitunu iur, oscillator with such phase and C. 0! \ /.Iuefülin is ...!.! .Ias F-raiuen / rough ^ he: -. A ■. - Mmmmm ^ ird. : Γι./,ll.n,,r nach Anspruch I. dadurch uekenn-/e-chnet. dah hei Vorhandensein einer Ficquen/-Modulationseinrichtung oder eines 1 reque-i/rem-lkreise-, ksscii frequenzbestimmendes (died mit der Kompensationsspannune /usät/lich bcauf-,chla.H wird ": Γι ./, ll.n ,, r according to claim I. thereby uekenn- / e-chnet. that is to say, the presence of a Ficquen / modulation device or a 1 reque-i / rem-lkkreis-, ksscii frequency-determining device V V)s/ill;i!..r nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dm Ausgani! des Os/illators ein geuen die Mittenfrequenz des vequen/bestimmender, Resonanzkreises des Os/ihjiors abgestimmter Resonanzkreis liegt, an den der AM-Demodulator angekoppelt ist.V V) s / ill; i! .. r after one of the preceding Claims, characterized in that dm Ausgani! of the oscillator set the center frequency of the vequen / determining, resonance circuit of the Os / ihjiors tuned resonance circuit is present to which the AM demodulator is coupled. 4. Oszillator nach einem der vorhergehenden An ,prüche dadurch gekennzeichnet, daß im An-Schluß an (Jen AM-Deniodulator ein Tiefpaß- oder Bandpaßfüter in üie Gegenmodulationsschleife emgeschaltet ist.4. Oscillator according to one of the preceding claims, characterized in that in the connection on (Jen AM deniodulator a low-pass or Bandpass filter in the counter modulation loop is switched on.
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