DE2108572A1 - Frequenzdiskriminator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Frquenzdiskriminator mit verbesserter Leistung, der relativ klein und einfach ist.

Auf dem Gebiete der Elektronik und des Rundfunks besteht gegenwärtig eine Neigung zur Entwicklung von relativ kleinen und leichten Geräten, um Raum und Gewicht zu sparen. Gleichzeitig werden die Anforderungen an das Betriebsverhalten, beispielsweise an die Frequenzstabilität eines Rundfunkempfängers, strenger. Im Falle von Empfängern mit Frequenzmodulation werden die Konstruktion und die Entwicklung solcher Empfänger

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durch diese Anforderungen relativ schwierig. In einigen Fällen wird ein Kompromiß vorgenommen mit dem Ergebnis , daß zugunsten der Erfüllung einer Anforderung eine andere Anforderung nicht erfüllt wird.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen neuen und verbesserten Frequenzdiskriminator zu erhalten, der relativ klein und leicht ist und außerdem ein relativ gutes Betriebsverhalten zeigt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen neuen und verbesserten Frequenzdiskriminator zu schaffen, der geeignet ist für die Herstellung durch Verfahren der Mikroelektronik.

Bei elektronischen Ausrüstungen und Rundfunkgeräten gehören die Induktivitäten zu den Bauteilen, welche größere Schwierigkeiten bei der Herstellung ergeben. Sie erfordern außerdem im allgemeinen einen relativ großen Platzbedarf. Demgemäß besteht ein weiteres Ziel der Erfindung darin, einen neuen und verbesserten Frequenzdiskriminator zu schaffen, der keine Induktivitäten erfordert, oder höchsterfalls bei einer großen Bandbreite eine einzige Induktivität benötigt.

Schließlich ist es ein weiteres Ziel der Erfindung, einen neuen und verbesserten Frequenzdiskriminator zu schaffen, der piezoelektrische Kristalle verwendet, so daß in vorteilhafter Weise ihre relativ geringe Größe, ihre Genauigkeit und ihre Stabilität ausgenutzt werden können.

Erfindungsgemäß werden diese und weitere Aufgaben durch einen Prequenzdiskriminator gelöst, der einen ersten bzw. /zweiten piezoelektrischen Kristall besitzt, welche auf eine Frequenz oberhalb bzw. unterhalb einer ausgewählten Träferfrequenz abgestimmt sind. Die Eingangssignale werden beiden Kristallen zugeführt. Gleichrichter sind entgegengesetzt gepolt mit den Kristallen gekoppelt, um NF-Signale zu erzeugen. Eine neutralisierende Induktivität kann parallel zu dem Kristall für die

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untere Frequenz gekoppelt werden, wenn der Diskriminator eine relativ große Bandbreite besitzen soll.

Aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Diskriminator in Verbindung mit der Abbildung ergibt sich ein besseres Verständnis des Aufbaus und der Betriebsweise und weiterer Vorteile und Ziele bzw. Aufgaben des erfindungsgemäßen Diskriminators.

In der Abbildung sind ein erster und ein zweiter Eingangsanschluß 10 und 11 dargestellt, denen die Eingangssignale züge- ( führt werden. Typischerweise bestehen diese Eingangssignale aus frequenzmodulierten (manchmal als phasenmodulierte Signale bezeichnet) Signalen mit einer ausgewählten in der Mitte des Bereichs liegenden Trägerfrequenz im Hochfrequenzbereich. Solche Signale werden beispielsweise durch die in Zwischenfrequenz- oder Hochfrequenzstufe eines Empfängers Pflr Frequenzmodulation (FM) abgegeben. Der Eingangsanschluß 11 ist unmittelbar verbunden mit einem NF-Ausgangsanschluß 13 über eine gemeinsame Sammelleitung 14, welche, wie gezeigt, geerdet sein kann. Der Eingangsanschluß 10 ist mit zwei piezoelektrischen Kristallen 16, 17 verbunden. Der Kristall 16 ist auf eine Frequenz abgestimmt, die in einem Abstand oberhalb der Mittenfrequenz des * Signales liegt und der Kristall 17 ist auf eine Frequenz abgestimmt, die in einem Abstand unterhalb der Mittenfrequenz liegt. Diese Frequenzabstände sind vorzugsweise gleich groß und bestimmen die maximale Schwankung der Frequenz, die von dem Diskriminator aufgenommen wird. Der Kristall 16 ist an die Kathode eines Diodengleichrichters 18 gekoppelt und in ähnlicher V/eise ist der Kristall 17 an die Anode eines Diodengleichrichters gekoppelt. Die Anode des Gleichrichters 18 und die Kathode des Gleichrichters 19 sind miteinander und mit dem anderen Ausgangsanschluß 12 verbunden. Von der Kathode des Gleichrichters 18 zur Sammelleitung 1*1 und von der Anode des Gleichrichters 19 zur Sammelleitung 14 ist ein Gleichstromweg vorgesehen. Um kleine Bauteile zu verwenden, wird dieser Gleichstromweg vorzugsweise durch zwei Diodengleichrichter 22 und 23 hergestellt. Wie

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gezeigt, ist der Gleichrichter 22 mit der gleichen Polarität wie der Gleichrichter 18 und der Gleichrichter 23 mit der gleichen Polarität wie der Gleichrichter 19 geschaltet. Zwischen den Ausgangsanschluß 12 und die Sammelleitung IH ist ein Kondensator 26 im Nebenschluß geschaltet, um unter gewissen Bedingungen den Wirkungsgrad des Gleichrichters bei Hochfrequenz zu verbessern. Nötigenfalls kann zwischen dem Ausgangsanschluß 12 und der nachfolgenden Schaltung eine Hochfrequenzimpedanz 20 vorgesehen sein. Wenn der Diskriminator eine relativ große Bandbreite besitzen soll, wird eine Neutralisierungsinduktivität 27 parallel zu dem Kristall 17 mit der unteren Frequenz geschaltet. Diese Induktivität 27 besitzt einen solchen Wert, daß sie mit der Inhärenten Kapazität des Kristalls 17 bei seiner Antiresonanz- (oder Parallelresonanz-) Frequenz schwingt. Ein Sperrkondensator 28 für Gleichstrom kann in Reihe mit der Induktivität 27 geschaltet sein, wenn eine Abtrennung des Gleichstroms erforderlich ist.

Es wurden zwei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Frequenzdiskriminators gemäß der Schaltung der Abbildung aufgebaut. Beide Ausführungsformen wurden für ein Eingangssignal mit einer Mittenfrequenz von 20 MlIz ausgelegt. Die erste Ausführungsform war ein Breitbanddiskriminator und die Kristalle 16, 17 wurden auf einer einzigen Platte aufgebaut. Sie waren nicht miteinander gekoppelt und ihre Resonanzfrequenz lag bei 20 020 bzw. 19 98O kHz. Der Kondensator 26 hatte einen Wert von 82 Picofarad, die Induktivität 27 besaß eine Größe von 50 Mikrohenry und der Kondensator 28 hatte einen Wert von 100 Picofarad. Es wurde ein Eingangssignal von 20 MHz mit einer Amplitude von 0,6 V effektiv von einer Quelle mit einem Widerstand von I50 0hm zugeführt und mit einer Frequenz von 400 Hz moduliert. An einem Lastwiderstand von 10 000 0hm wurde ein NF-Ausgangssignal von etwa I30 Millivolt erzeugt. Dieses Ausgangssignal besaß nur einen Klirrfaktor (distortion) von 2,1 % bei einer Eingangsschwankung von _+ 15 kHz. Die zweite Ausführungsform war ein Diskriminator mit kleinerer Bandbreite

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und seine Kristalle l6, 17 wurden ebenfalls auf einer einzigen Platte aufgebaut. Sie waren nicht miteinander gekoppelt und hatten eine Resonanzfrequenz von 20 010 bzw. 19 990 kHz. Die übrigen Bauteile waren die gleichen wie in der ersten Ausführungsform. Es wurde von einer Quelle mit einem Widerstand von 150 0hm ein Eingangssignal mit einer Frequenz von 20 MHz und einer Amplitude von 0,6 Volt effektiv zugeführt und mit einer Frequenz von 400 Hz moduliert. Ein NF-Ausgangssignal von etwa 132 Millivolt wurde an einem Lastwiderstand von 75OO 0hm erzeugt. Bei einer EingangsSchwankung von ± 5 kHz besaß dieses Ausgangssignal nur einen Klirrfaktor von 1,2 %.

Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß erfindungsgemäß ein neuer und wesentlich verbesserter Frequenzdiskriminator erhalten wird. Der Diskriminator verwendet piezoelektrische Kristalle, welche relativ stabil und genau und gleichzeitig sehr klein und leicht sind. Außerdem verwendet der Diskriminator Dioden und Kondensatoren, welche ebenfalls relativ klein sind. Der Diskriminator benötigt bei Anwendungen für eine kleine Bandbreite keine Induktivitäten und bei Anwendungen für Breitbanddiskriminatoren nur eine einzige Induktivität. In einigen Fällen kann in dem Ausgang eine Hochfrequenzdrossel erwünscht sein. Der Diskriminator ist daher besonders gut geeignet für den Aufbau in mikroelektronischer Technik. Beim Betrieb liefert der Diskriminator ein relativ lineares Ausgangssignal, d.h. ein Signal mit geringem Klirrfaktor, und kann mit einer relativ geringen Amplitude des Eingangssignals arbeiten. Der Fachmann wird erkennen, daß an der erfindungsgemäßen Anordnung die verschiedensten Modifikationen vorgenommen werden können. Beispielsweise können die Kristalle 16, 17 getrennte Bauteile oder Bauteile in monolithischer Form oder in irgendeiner anderen Form sein. Die Diodengleichrichter 18, I9, 22, 23 können ebenfalls entsprechend den Bedingungen der Konstruktion und nach Wahl die verschiedenste Form annehmen. Ebenso können die Diodengleichrichter 22, 23 durch einen CUeichstromweg, beispielsweise durch Widerstände, ersetzt werden. Änderungen in

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den Impedanzen der Signalquelle und des Signalverbrauchers können die Gütewerte der Schaltung verändern und damit die Linearität der Schaltung. Diese und andere Modifikationen sind für den Fachmann möglich, ohne die technische Lehre der Erfindung zu verlassen.

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Claims (1)

1. - 7 Patentansprüche

   Frequenzdiskriminator, gekennzeichnet durch :

   einen ersten und zweiten Eingangsanschluß (10, 11) zur Zuführung von frequenz- oder phasenmodulierten Signalen mit einer ausgewählten Trägerfrequenz,

   erste und zweite Ausgangsanschlüsse (12, 13) für die Entnahme von AusgangsSignalen, wobei der zweite Eingang (11) mit dem zweiten Ausgang (13) verbunden ist, eine erste piezoelektrische Vorrichtung (16), deren Resonanzfrequenz höher ist als die Trägerfrequenz, und die mit einem der Eingänge (10, 11) verbunden ist, eine zweite piezoelektrische Vorrichtung (17) mit einer Resonanzfrequenz, die niedriger ist als die Trägerfrequenz, und die mit dem anderen Eingang (11) verbunden ist, einen ersten Gleichrichter (18), der zwischen die erste piezoelektrische Vorrichtung (16) und den ersten Ausgangsanschluß (12) in einer Polaritätsrichtung geschaltet ist, ein Gleichstromweg (22) zwischen der piezoelektrischen Seite des ersten Gleichrichters (18) und dem zweiten Ausgangsanschluß (13),

   ein zweiter Gleichrichter (19), der zwischen die zweite piezoelektrische Vorrichtung (17) und den ersten Ausgangsanschluß (12) in entgegengesetzt gepolter Richtung geschaltet ist,

   und ein Gleichstromweg (23) j der zwischen die piezoelektrische Seite des zweiten Gleichrichters (19) und dem zweiten Ausgangsanschluß (13) verbunden ist.

   Frequenzdiskriminatar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste piezoelektrische Vorrichtung (16) eine Resonanzfrequenz oberhalb der Trägerfrequenz in einem vorgewählten Frequenzabstand besitzt und die zweite piezoelektrische Vorrichtung eine Resonanzfrequenz unterhalb der Trägerfrequenz mit dem gleichen Frequenzabstand aufweist.

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   3. Prequenzdiskriminator nach den Ansprüchen 1 oder 2, weiterhin gekennzeichnet durch eine neutralisierende Induktivität (27), die im Nebenschluß zu der zweiten piezoelektrischen Vorrichtung (17) geschaltet ist.

   4. Frequenzdiskriminator nach einem der·Ansprüche 1 oder 2, weiterhin gekennzeichnet durch einen Kondensator (26), der zwischen den ersten und zweiten Ausgangsanschluß (12, 13) geschaltet ist.

   5. Prequenzdiskriminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Gleichstromwege einen dritten Gleichrichter (22) umfassen, der zwischen den zweiten Anschluß der ersten piezoelektrischen Vorrichtung (16) und den zweiten Ausgangsanschluß (13) in der entgegengesetzt gepolten Richtung geschaltet ist und einen vierten Gleichrichter (23), der zwischen dem zweiten Anschluß der zweiten piezoelektrischen Vorrichtung (17) und dem zweiten Ausgangsanschluß (13) in der ersten Polaritätsrichtung verbunden ist.

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