DE4210490A1

DE4210490A1 - Frequenzmodulierter VCO mit geringer Hubänderung

Info

Publication number: DE4210490A1
Application number: DE4210490A
Authority: DE
Inventors: Winfried Dipl Ing Festag
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1993-10-07
Also published as: EP0563440A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen spannungs gesteuerten Oszillator (VCO) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der insbesondere für professionel le portable Geräte der Kommunikationstechnik geeig net ist und eine geringe Hubänderung aufweist.

Sein Anwendungsbereich reicht von niedrigen Fre quenzen bis in das UHF-Gebiet.

Es ist bekannt, die Frequenzmodulation des VCO mit einer zusätzlichen Kapazitätsdiode zu realisieren, indem den frequenzbestimmenden Elementen des Oszil lators eine durch eine Modulationsspannung steuer bare Kapazitätsdiode zugeordnet ist. Weiterhin ist die zusätzliche Modulation der Abstimmungsspannung (Hubkompensation) bekannt, wobei die Modulations empfindlichkeit der Abstimmdiode eine Funktion der Abstimmspannung ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines fre quenzmodulierten VCO mit einer geringen Hub änderung.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs aufgeführten Maß nahmen gelöst.

Der um den Abstimmkreis erweiterte Oszillator stellt einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) dar, der außerdem niederfrequent frequenzmoduliert wird.

Die Frequenzmodulation erfolgt durch Variation des JFET-Arbeitspunktes. Da die Ausgangskennlinie bei dem verwendeten Hochstromfet bei dem hier vorlie genden sehr niedrigen Drainstrom von 1 bis 2 mA schon bei der ebenfalls verwendeten Drain-Source- Spannung von nur ca. 4,5 Volt sehr flach verläuft (großer differentieller Ausgangswiderstand), bleibt der Drainstrom und damit die Steilheit praktisch konstant, und es erfolgt im wesentlichen nur eine Veränderung der JFET-Kapazitäten. Diese bewirkt da her nur eine Frequenzmodulation mit extrem kleinem Klirrfaktor; die üblicherweise bei einer Arbeits punktmodulation auch auftretende Amplitudenmodula tion von bis zu 30% bleibt hier weit unter 1%.

Die Hubeinstellung erfolgt über den Spannungsteiler mit den Widerständen R1, R2 und R3, der NF-mäßige Kurzschluß erfolgt über den Kondensator C1 und/oder die Spannungsquelle an U+; vgl. Fig. 1.

Des weiteren wird mit dem Widerstand R4 ein gerin ger Vorstrom im µA-Bereich durch die Diode V2 ein gestellt, durch die NF-Modulation erfolgt eine Va riation der Diodendurchlaßspannung und damit eine Veränderung der Richtspannung an der Diodenklemm schaltung, die den Hauptteil der negativen Gate- Vorspannung für den JFET erzeugt, und damit eben falls eine, allerdings sehr viel geringere, Ar beitspunktmodulation des JFET.

Bedingt durch die geringere Güte der Abstimmdiode V1 bei kleineren Abstimmspannungen, hier gleichbe deutend mit niedriger VCO-Schwingfrequenz, wird bei letzterer auch die Schwingkreisspannung und über die Diodenklemmschaltung auch die negative Gate- Vorspannung kleiner; aufgrund der nichtlinearen Steuerkennlinie des JFET wird damit die Steilheit größer, d. h. die Arbeitspunktmodulation wird größer mit abnehmender Frequenz.

Die zuletzt genannte Modulation erzeugt somit einen mit abnehmender Schwingfrequenz steigenden Hub und kann daher die bei der zuerst genannten Modulation gegensinnige Tendenz, wie sie bei allen Frequenzmo dulationsarten üblicherweise auftritt, die zur Mo dulation eine veränderliche Kapazität ausnutzen, kompensieren.

Die Art der Frequenzmodulation zeichnet sich nun dadurch aus, daß der Bauteileaufwand sehr gering ist und sich außerdem durch einen einzigen zusätz lichen Widerstand eine mehr oder weniger vollstän dige (je nach Schaltbandbreite und Parameterstreu ungen der Bauelemente) Kompensation der Hubänderung über die Schaltbandbreite des VCO erreichen läßt. Außerdem läßt sich mit dieser Methode sowohl der Modulationsklirrfaktor als auch der Anteil der Am plitudenmodulation deutlich unter 1% halten.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im fol genden näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 das Schaltbild des erfindungsgemäßen VCO mit geringer Hubänderung;

Fig. 2 den erfindungsgemäßen VCO als Kernstück einer Senderfrequenzaufbereitung für Handfunksprechgeräte.

Der für den VCO verwendete Hochstrom-JFET Typ 310 gestattet die Realisierung eines einfachen und uni versellen Oszillators, der von niedrigen Frequenzen bis in das UHF-Gebiet arbeitet. Durch die erfin dungsgemäße Schaltung erfolgt eine zweifache Ar beitspunktmodulation des in Drainschaltung arbei tenden JFET. Die Hubeinstellung erfolgt über den Spannungsteiler aus den Widerständen R1, R2 und R3, wobei hier R3 eine Reihenschaltung der Widerstände R3 und R3′ darstellt.

Eine zweite, sehr viel geringere Arbeitspunktmodu lation erfolgt durch die Variation der Diodendurch laßspannung durch V2 infolge der NF-Modulation. Der zwischen beiden Modulationsarten bestehende umge kehrte Zusammenhang zwischen Frequenzhub- und VCO- Schwingfrequenz bewirkt die erfindungsgemäße Kom pensation der Hubänderung. Diese ist kleiner oder gleich 5% über die Schaltbandbreite.

Durch die Verwendung relativ weniger Bauteile und die geringe Stromaufnahme des Oszillators eignet sich der vorgeschlagene VCO besonders als Kernstück einer Senderfrequenzaufbereitung für Handfunk sprechgeräte.

Claims

Frequenzmodulierter spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) mit geringer Hubänderung, dadurch gekenn zeichnet, daß ein aus einem einstellbaren Konden sator (C5) und einer Induktivität (L2) bestehender Schwingkreis des Oszillators über einen Kondensator (C6) und eine aus zwei Schottky-Dioden (V2, V3) sowie einem Widerstand (R4) bestehende Dioden klemmschaltung mit dem Eingang (Gate) eines in Drainschaltung arbeitenden Sperrschicht-Feldeffekt transistors (JFET) großer Steilheit verbunden ist, daß an der Drain-Elektrode des JFET eine positive Betriebsspannung parallel zu einer HF-Abblock-Kapa zität (C2) liegt, daß der Ausgang des JFET über einen Widerstand (R5) mit einer Drossel (L3) sowie einem parallel dazu liegenden Kondensator (C7) ver bunden ist, daß die Gate-Elektrode des JFET über einen Kondensator (C4) mit einem aus einer Kapa zitätsdiode (Vl), einer Induktivität (Ll) und einem Kondensator (C3) bestehenden Abstimmkreis verbunden ist, daß die Diodenklemmschaltung des Oszillators mit einem aus drei Widerständen (R1, R2 und R3) bestehenden Spannungsteiler verbunden ist und daß über einen Kondensator (C1) und/oder eine Span nungsquelle an U+ der NF-mäßige Kurzschluß erfolgt.