DE19634622A1 - In seiner Resonanzfrequenz abstimmbarer Butler-Oszillator - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Butler-Oszillator nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Als Emitterfolger ausgebildete Butler-Oszillatoren sind aus dem Buch "Cristal Oscillator Circuits" von Robert J. Matthys, John Wiley & Sons, 1983, Seiten 61 bis 64 bekannt.

Anhand von Fig. 1 werden nachfolgend die bekannten Teile ei­ nes Butler-Oszillators der gattungsgemäßen Art beschrieben.

Der Oszillator enthält als aktives Element einen als Emitter­ folger geschalteten Transistor TR1. Die Basis dieses Tran­ sistors TR1 liegt über die Reihenschaltung einer Induktivität L2 und einer Kapazität Cb1 sowie einen dieser parallel lie­ genden kapazitiven Teiler C2, C1 an Masse. Der Verbindungs­ punkt zwischen der Induktivität L2 und der Kapazität Cb1 liegt am Verbindungspunkt eines ohmschen Spannungsteiler R2, R3, der seinerseits zwischen einer Betriebsspannung +Ub und Masse liegt. Der Kollektor des Transistors TR1 liegt direkt an der Betriebsspannung +Ub und über eine Kapazität Cb2 an Masse. Der Emitter des Transistors TR1 liegt über einen Wi­ derstand R1 sowie eine diesem parallel liegende Reihenschal­ tung aus einer Kapazität C3 und einem Widerstand RL an Masse. Der Widerstand RL stellt die HF-Last des Oszillators dar.

Das die Oszillatorfrequenz bestimmende Element wird durch ei­ nen Resonanzkreis 10 gebildet, der in einem Rückkoppelkreis vom Emitter-Schaltungsknoten 12- auf die Basis des Transi­ stors TR1 liegt. Ein Schaltungsknoten 11 am Resonanzkreis 10 liegt am Verbindungspunkt des kapazitiven Teilers C2, C1.

Im bekannten Butler-Oszillator nach der eingangs genannten Druckschrift wird der Resonanzkreis durch einen Schwingquarz mit parallel liegender Induktivität gebildet, die die interne Parallelkapazität des Schwingquarzes kompensiert.

Soll bei einem derartigen bekannten Oszillator die Resonanz­ frequenz geändert oder eine Frequenzmodulation durchgeführt werden, so muß dies durch Verstimmen des aktiven Oszillator­ teils - Verstärker, Rückkopplung, Ausgangskreis - realisiert werden. Dies führt zu einer leichten Verschiebung der Oszil­ latorfrequenz. Das Verändern des Rückkoppelnetzwerks ist nur im geringem Maße möglich, da sich dadurch auch das Rückkopp­ lungsverhältnis ändert, was zu Oszillatorinstabilitäten führt. Der erzielbare Frequenzhub ist vergleichsweise gering.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Oszillator der in Rede stehenden Art mit großem Frequenzhub anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem Butler-Oszillator der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Maßnahmen des kenn­ zeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran­ sprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß den Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 das bereits teilweise erläuterte Schaltbild eines Emitterfolger-Butler-Oszillators; und

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild eines im Oszillator nach Fig. 1 vorgesehenen frequenzbestimmenden mit akustischen Oberflächenwellen arbeitenden Resonators - OFW-Resona­ tor -.

Erfindungsgemäß ist der frequenzbestimmende Kreis 10 nach Fig. 1 als OFW-Resonator ausgebildet. Derartige OFW-Resonato­ ren sind an sich bekannt und müssen daher hier nicht näher erläutert werden. Lediglich beispielsweise sei hier angege­ ben, daß ein derartiger OFW-Resonator etwa durch zwei Inter­ digitalwandler und zwei die akustische Spur dieser Interdigi­ talwandler abschließende Reflektoren gebildet sein kann.

Gemäß Fig. 1 liegt der OFW-Resonator am Schaltungsknoten 11 über einen Widerstand R4 an einem Eingang E für ein Modula­ tionssignal, wobei der Verbindungspunkt zwischen dem Wider­ stand R4 und dem Eingang E über eine Kapazität C4 an der Ka­ pazität C1 bzw. Masse liegt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung liegt in Reihe zum OFW-Resonator 10 ein durch eine Induktivität L1 und eine Ka­ pazitätsdiode D1 gebildeter steuerbarer Resonanzkreis, der auf der Seite der Kapazitätsdiode D1 am Schaltungsknoten 12 bzw. am Emitter des Transistors TR1 liegt.

In Weiterbildung der Erfindung liegt parallel zum OFW-Resona­ tor 10 eine Induktivität L0.

Aus Fig. 2 ist das elektrische Ersatzschaltbild des OFW-Re­ sonators nach Fig. 1 ersichtlich. Es wird durch die Reihen­ schaltung einer Induktivität Lm, eines ohmschen Widerstandes Rm und einer Kapazität Cm sowie eine dieser Reihenschaltung parallel liegende Kapazität C0 gebildet.

Beim erfindungsgemäßen Oszillator handelt es sich also um ei­ nen Butler-Oszillator mit einem OFW-Resonator als frequenzbe­ stimmendem bzw. frequenzstabilisierendem Element. Die Reso­ nanzfrequenz des OFW-Resonators ist durch den einen Ziehkreis bildenden steuerbaren Resonanzkreis aus der Induktivität L1 und der Kapazitätsdiode D1 über eine Modulationsspannung am Eingang E elektrisch einstellbar. Der dabei erzielbare Fre­ quenzhub liegt bei mehr als 100 KHz. Die Möglichkeit, eine Frequenzmodulation mit einem hohen Frequenzhub zu betreiben, verbessert den Verstärkungsgewinn bei der Demodulation in ei­ nem Empfänger, was eine höhere Störsicherheit zur Folge hat.

Darüber hinaus können mit einem großen Frequenzhub hohe Modu­ lationsfrequenzen von mehr als 100 KHz sicher übertragen wer­ den. Da die Resonanzfrequenz direkt durch den elektrisch ab­ stimmbaren Ziehkreis L1, D1 verändert werden kann, kann auch die Oszillatorfrequenz in schnellem Wechsel geändert werden, ohne daß ein immer wieder neuer Einschwingvorgang stattfinden muß.

Der vorstehend beschriebene Oszillator arbeitet in Emitter­ folger-Grundschaltung nahe bei der Serienresonanz des OFW-Re­ sonators. Die Verstärkung des Emitterfolgers ist 1, wobei die Verstärkung in der Oszillatorschleife durch die Induktivität L2 und die Kapazität C2 eingestellt wird, die einen Serienre­ sonanzkreis mit einer Serienresonanzfrequenz nahe bei der Frequenz des OFW-Resonators bilden. Um die Betriebsgröße des Schaltungsteils aus OFW-Resonator 10 und Ziehkreis L1, D1 hochzuhalten, ist der Anschluß am Emitter des Transistors TR1 und am kapazitiven Teiler C2, C1 niederohmig ausgebildet.

Der Ziehkreis ist für die Oszillatorfrequenz mit nicht zu kleiner Kapazität der Kapazitätsdiode D1 dimensioniert. Die Kapazität CO des OFW-Resonators 10 wird durch die parallel liegende Induktivität L0 kompensiert, so daß eine Serien­ schaltung des frequenzfesten OFW-Resonators 10 und des elek­ trisch abstimmbaren Ziehkreises L1, D1 gewährleistet ist.

Claims (3)

1. Butler-Oszillator mit einem als Emitterfolger geschalteten Oszillatortransistor (TR1) und einem frequenzbestimmenden Rückkopplungskreis (10) vom Ausgang auf den Eingang des Os­ zillatortransistors (TR1), dadurch gekennzeichnet, daß der fre­ quenzbestimmende Rückkopplungskreis (10) ein mit akustischen Oberflächenwellen arbeitender Resonator - OFW-Resonator - ist und daß in Serie zum OFW-Resonator (10) ein steuerbarer Reso­ nanzkreis (L1, D1) liegt.

2. Butler-Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der steu­ erbare Resonanzkreis (L1, D1) durch die Serienschaltung einer Induktivität (L1) und Kapazitätsdiode (D1) gebildet ist.

3. Butler-Oszillator nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem OFW- Resonator (10) eine Induktivität (L0) parallel geschaltet ist.