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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die Erfindung betrifft Zweibandoszillatoren, die
zwei Schwingungsschaltungen enthalten und in unterschiedlichen Frequenzbändern schwingen.
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2. Beschreibung des einschlägigen Standes
der Technik
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3 ist
eine Schaltungsskizze eines bekannten Zweibandoszillators, der in
zwei Frequenzbändern
schwingt. Die EP-1 079 513 (Patentanmeldung) zeigt einen ähnlichen
Stand der Technik. Eine erste Schwingungsschaltung 41 enthält einen
ersten Schwingungstransistor 42 in Kollektorschaltung.
Der Emitter ist über
einen Vorspannwiderstand 43 auf Masse gelegt. An die Basis
eines ersten Schalttransistors 44 ist eine Vorspannung
gelegt. Ein aus einer ersten Induktivität 45 und einer ersten
Varaktordiode gebildeter Parallelresonanzkreis liegt zwischen der Basis
und Masse. Ein Rückkopplungskondensator 47 liegt
zwischen Basis und Emitter. Ein Rückkopplungskondensator 48 liegt
zwischen Emitter und Masse. Der Emitter gibt ein Schwingungssignal
ab.
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Eine zweite Schwingungsschaltung 51 enthält einen
zweiten Schwingungstransistor 52 in Kollektorschaltung.
Der Emitter ist über
einen Vorspannwiderstand 53 auf Masse gelegt. An die Basis
wird von einem zweiten Schalttransistor 54 eine Vorspannung
gelegt. Durch eine zweite Induktivität 55 und eine Varaktordiode 56 wird
ein Parallelresonanzkreis gebildet, der zwischen der Basis und Masse
liegt. Ein Rückkopplungskondensator 57 liegt
zwischen der Basis und dem Emitter, und ein Rückkopplungskondensator 54 liegt
zwischen dem Emitter und Masse. Der Emitter gibt ein Schwingungssignal
ab.
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Eine Schaltspannung zum Einschalten
des einen oder des anderen von dem ersten Schalttransistor 44 und
dem zweiten Schalttransistor 54 und zum Aus schalten des
jeweils anderen Transistors wird an die Basis jedes von sowohl dem
ersten als auch dem zweiten Schalttransistors 44 bzw. 54 gelegt.
Damit schwingt entweder die erste Schwingungsschaltung 41 oder
die zweite Schwingungsschaltung 51. Die Schwingungsfrequenz
lässt sich ändern durch Ändern der
an die Kathode der jeweiligen ersten und zweiten Varaktordiode 46 und 56 gelegten
Steuerspannung.
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Bei dem bekannten Oszillator sind
die Vorspannwiderstände 43 und 53 an
dem Emitter parallel geschaltet zu den Rückkopplungskondensatoren 48 bzw. 58.
Ein Schwingungssignalstrom fließt
durch die Vorspannwiderstände 43 und 53.
Im Ergebnis ist die Schwingungsleistung reduziert, das Phasenrauschen
ist erhöht.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Es ist folglich ein Ziel der Erfindung,
in einfacher Weise eine Verringerung der Schwingungsleistung zu
vermeiden, die verursacht wird durch einen Emitter-Vorspannwiderstand
an einem Schwingungstransistor, ohne dass eine spezielle Schaltung oder
Schaltungskomponente hinzuzufügen
ist.
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Um diese Ziele zu erreichen, ist
ein erfindungsgemäßer Zweibandoszillator
vorgesehen, welcher enthält:
eine erste Schwingungsschaltung; eine zweite Schwingungsschaltung
und eine Schalteinrichtung zum abwechselnden Betreiben der ersten und
der zweiten Schwingungsschaltung. Die erste Schwingungsschaltung
enthält
einen ersten Schwingungstransistor, ein erstes Induktivitätselement,
dessen eines Ende auf Masse gelegt ist, und dessen anderes Ende
an die Basis des ersten Schwingungstransistors gekoppelt ist; und
einen ersten Emitter-Vorspannwiderstand zum Einstellen des Emitterstroms
des ersten Schwingungstransistors. Die zweite Schwingungsschaltung
enthält
einen zweiten Schwingungstransistor, ein zweites Induktivitätselement,
dessen eines Ende auf Masse gelegt ist, und dessen anderes Ende
an die Basis des zweiten Schwingungstransistors gekoppelt ist; und
einen zweiten Emitter-Vorspannwiderstand zum Einstellen des Emitterstroms
des zweiten Schwingungstransistors. Der erste Emitter-Vorspannwiderstand
befindet sich zwischen dem Emitter des ersten Schwingungstransistors
und dem zweiten Induktivitätselement. Der zweite
Emitter-Vorspannwiderstand befindet sich zwischen dem Emitter des
zweiten Schwingungsoszillators und dem ersten Induktivitätselement.
Folglich lässt
sich ein Verlust des Schwingungssignals der in Betrieb befindlichen
Schwingungsschaltung reduzieren durch Einsatz des Induktivitätselements
in der ruhenden Schwingungsschaltung.
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Die Schalteinrichtung kann einen
ersten Schalttransistor und einen zweiten Schalttransistor aufweisen.
Diese können
derart ein- und ausgeschaltet werden, dass der eine Transistor leitend
ist, während
der andere sperrt. An die Basis des ersten Schwingungstransistors
kann von dem ersten Schalttransistor eine Vorspannung gelegt werden.
An die Basis des zweiten Schwingungstransistors kann von dem zweiten
Schalttransistor eine Vorspannung gelegt werden. Folglich lassen
sich die beiden Schwingungsschaltungen umschalten zwischen Betriebszustand
und Ruhezustand.
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Die Schalteinrichtung kann einen
ersten Schalttransistor und einen zweiten Schalttransistor aufweisen,
die derart ein- und ausgeschaltet werden, dass der eine eingeschaltet
ist, während
der andere ausgeschaltet ist. Der erste Schalttransistor kann in Reihe
zu dem ersten Emitter-Vorspannwiderstand geschaltet sein. Der zweite
Schalttransistor kann in Reihe zu dem zweiten Emitter-Vorspannwiderstand geschaltet
sein. Folglich lässt
sich der Emitterstrom jedes Schwingungstransistors, der in jedes
Induktivitätselement
fließt,
von jedem Schalttransistor unterbrechen.
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Der erste Schalttransistor wird von
dem zweiten Schalttransistor ein- und ausgeschaltet werden. Folglich
ist es nur notwendig, die Schaltspannung zum Umschalten zwischen
den Zuständen "Ein" und "Aus" an den zweiten Schalttransistor
zu legen.
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Das erste Induktivitätselement
kann mit einer Mittelanzapfung ausgestattet sein, um das erste Induktivitätselement
in zwei Teile zu unterteilen. Das zweite Induktivitätselement
kann mit einer zweiten Mittelanzapfung ausgestattet sein, um es
in zwei Teile aufzuteilen. Die erste Mittelanzapfung kann über einen
ersten Kondensator auf Masse gelegt sein. Die zweite Mittelanzapfung
kann über einen
zweiten Kondensator auf Masse gelegt sein. Folglich lässt sich
der hochfrequente Strom, der von dem Emitter jedes Schwingungstransistors
gegen Masse fließt, verringern.
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Ein durch einen Teil des abgeteilten
ersten Induktivitätselements
und den ersten Kondensator gebildeter Parallelresonanzkreis kann
in Resonanzschwingung bei der Schwingungsfrequenz der zweiten Schwingungsschaltung
gebracht werden. Ein durch einen Teil des abgeteilten zweiten Induktivitätselements
und den zweiten Kondensator gebildeter Parallelresonanzkreis kann
zum Schwingen bei der Schwingungsfrequenz der ersten Schwingungsschaltung
gebracht werden. Folglich lässt
sich der hochfrequente Stromfluss aus dem Emitter jeder Schwingungsschaltung
gegen Masse zusätzlich
reduzieren.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben. Es zeigen:
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1 ein
Schaltungsdiagramm einer Konfiguration eines Zweibandoszillators
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 ein
Schaltungsdiagramm der Konfiguration eines Zweibandoszillators gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung; und
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3 ein
Schaltungsdiagramm der Konfiguration eines bekannten Zweibandoszillators.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
einen Zweibandoszillator nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Eine erste
Schwingungsschaltung 1 enthält einen ersten Schwingungstransistor 2 in
Kollektorschaltung, dessen Kollektor mit einer Spannungsversorgung
B gekoppelt ist. Die Basis ist über
einen Basis-Vorspannwiderstand 3 auf Masse gelegt. An die
Basis wird von einer aus einem Basis-Vorspannwiderstand 4 und
einem ersten Schalttransistor 5 gebildete Reihenschaltung
eine Vorspannung gelegt. Der erste Schalttransistor 5 schaltet
den ersten Schwingungstransistor 2 zwischen Betriebszustand
und Ruhezustand um. Der erste Schalttransistor wird ein- und ausgeschaltet durch
eine Schaltspannung, die an seine Basis gelegt wird. Ist der erste
Schalttransistor 5 ausgeschaltet, gelangt der erste Schwingungstransistor 2 in
den Ruhezustand. Ein erster Emitter-Vorspannwiderstand 6 zum
Einstellen des Emitterstroms des ersten Schwingungstransistors 2 ist
mit dem Emitter verbunden.
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Ein Rückkopplungskondensator 7 liegt
zwischen der Basis und dem Emitter, und ein Rückkopplungskondensator 8 liegt
zwischen dem Emitter und Masse. Ein aus einem ersten Induktivitätselement 9 und
einer ersten Varaktordiode 10 gebildeter Parallelresonanzkreis
liegt zwischen der Basis und Masse. Ein Ende des ersten Induktivitätselements 9 und
die Anode der ersten Varaktordiode 10 liegen auf Masse, wohingegen
das andere Ende des ersten Induktivitätselements 9 und die
Kathode der ersten Varaktordiode 10 mit der Basis gekoppelt
sind. Das erste Induktivitätselement 9 kann
durch eine Streifenleitung gebildet sein.
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Das erste Induktivitätselement 9 besitzt
eine Mittelanzapfung 9c, die es in zwei Teile 9a, 9b unterteilt.
Die Mittelanzapfung 9c ist über einen ersten Kondensator 11 auf
Masse gelegt. Ein Steueranschluss 12 legt eine Steuerspannung
an die Kathode der ersten Varaktordiode 10. Die Schwingungsfrequenz
lässt sich ändern durch Ändern der
Steuerspannung. Der Emitter gibt ein Schwingungssignal ab.
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Eine zweite Schwingungsschaltung 21 enthält einen
zweiten Schwingungstransistor 22 in Kollektorschaltung,
angeschlossen an die Spannungsquelle B. Die Basis ist über einen
Basis-Vorspannwiderstand 23 auf Masse gelegt, und an die
Basis wird über
eine aus einem Basis-Vorspannwiderstand 24 und einem zweiten
Schalttransistor 25 bestehende Reihenschaltung eine Vorspannung
gelegt. Der zweite Schalttransistor 25 schaltet den zweiten
Schwingungstransistor 22 zwischen Ruhezustand und Arbeitszustand.
Der zweite Schalttransistor 25 wird von einer an seiner
Basis angelegten Schaltspannung ein- und ausgeschaltet. Ist er ausgeschaltet,
wird der zweite Schwingungstransistor 22 inaktiv.
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Ein zweiter Emitter-Vorspannwiderstand
26 zum Einstellen des Emitterstroms des zweiten Schwingungstransistors 22 ist
an den Emitter angeschlossen.
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Ein Rückkopplungskondensator 27 liegt
zwischen dem Emitter und der Basis, und ein Rückkopplungskondensator 28 liegt
zwischen Emitter und Masse. Ein aus einem zweiten Induktivitätselement 29 und
einer zweiten Varaktordiode 30 gebildeter Parallelresonanzkreis
liegt zwischen Basis und Masse. Ein Ende der zweiten Induktivität 29 und
die Anode der zweiten Varaktordiode 30 sind auf Masse gelegt, während das
andere Ende des zweiten Induktivitätselements 29 und
die Kathode der zweiten Varaktordiode 30 an die Basis angeschlossen
sind. Das zweite Induktivitätselement 29 kann
durch eine Streifenleitung gebildet werden. Das zweite Induktivitätselement 29 besitzt
eine Mittelanzapfung 29c, die es in zwei Teile 29a und 29b unterteilt,
und die über
einen zweiten Kondensator 31 auf Masse gelegt ist. Der Steueranschluss 12 legt
eine Steuerspannung an die Kathode der zweiten Varaktordiode 30.
Die Schwingungsfrequenz kann durch Ändern der Steuerspannung geändert werden.
Der Emitter gibt ein Schwingungssignal ab.
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Der erste Schalttransistor 5 und
der zweite Schalttransistor 25 werden derart geschaltet,
dass der eine leitend, während
der andere gesperrt ist. Der erste Emitter-Vorspannwiderstand 6 in
der ersten Schwingungsschaltung 1 ist mit der Mittelanzapfung 29c des
zweiten Induktivitätselements 29 in
der zweiten Schwingungsschaltung 21 verbunden. Der zweite Emitter-Vorspannwiderstand 26 in
der zweiten Schwingungsschaltung 21 ist an die Mittelanzapfung 9c des
ersten Induktivitätselements 9 in
der ersten Schwingungsschaltung 1 angeschlossen.
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Der aus dem Teil 9a des
unterteilten ersten Induktivitätselements 9 und
dem ersten Kondensator 11 in dem ersten Schwingungskreis
gebildete Parallelresonanzkreis wird dazu gebracht, mit der Schwingungsfrequenz
der zweiten Schwingungsschaltung 21 zu schwingen. Der durch
den Teil 29a des unterteilten zweiten Induktivitätselements 23 und
den zweiten Kondensator 31 in der zweiten Schwingungsschaltung 21 gebildete
Parallelresonanzkreis wird zum Schwingen mit der Schwingungsfrequenz der
ersten Schwingungsschaltung 1 gebracht. Der erste und der
zweite Kondensator 11 und 31 können durch diskrete Kondensatorbauteile
gebildet werden. Alternativ können
der erste und der zweite Kondensator 11 und 31 durch
eine leitende Folie einer (nicht gezeigten) Schaltungsplatine gebildet
werden, die die erste und die zweite Schwingungsschaltung 1 und 21 bildet.
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In der oben beschriebenen Weise angeordnet,
fließt,
wenn der erste Schalttransistor 5 eingeschaltet ist, ein
elektrischer Strom von dem Emitter des ersten Schwingungstransistors 2 durch
den ersten Emitter-Vorspannwiderstand 6 und den Teil 29a des
zweiten Induktivitätselements 29 gegen
Masse. Da der Teil 29a des zweiten Induktivitätselements 29 einen
hochfrequenten Strom sperrt, fließt allerdings kein hochfrequenter
Strom durch den ersten Emitter-Vorspannwiderstand 6. Im
Ergebnis verringert sich der Verlust des Schwingungssignals der
ersten Schwingungsschaltung 1, welcher verursacht wird durch
den ersten Emitter-Vorspannwiderstand 6, und außerdem wird
das Phasenrauschen verringert. Indem man den durch den Teil 29a der
zweiten Induktivität 29 und
den zweiten Kondensator 31 in der zweiten Schwingungsschaltung 21 gebildeten
Parallelresonanzkreis dazu bringt, mit der Schwingungsfrequenz der
ersten Schwingungsschaltung 1 in Resonanz zu schwingen,
kommen diese Vorteile noch deutlicher zum Ausdruck.
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Aus ähnlichen Gründen lässt sich auch der Verlust eines
Schwingungssignals der zweiten Schwingungsschaltung 21 reduzieren,
der verursacht wird durch den zweiten Emitter-Vorspannwiderstand 26,
und auch das Phasenrauschen lässt sich
reduzieren. Indem man den durch den Teil 9a der ersten
Induktivität 9 und
den ersten Kondensator 11 in der ersten Schwingungsschaltung 1 gebildeten Parallelresonanzkreis
dazu bringt, in Resonanz mit der Schwingungsfrequenz der zweiten
Schwingungsschaltung 21 zu schwingen, kommen diese Vorteile noch
deutlicher zum Ausdruck. Wie oben erläutert, lässt sich ein Verlust des Schwingungssignals
der in Betrieb befindlichen Schwingungsschaltung reduzieren durch
Verwendung des Induktivitätselements
der nicht aktiven Schwingungsschaltung.
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2 zeigt
die Ausgestaltung einer zweiten Ausführungsform. In der ersten Schwingungsschaltung 1 sind
der Basis-Vorspannwiderstand 3 an der Basis des ersten
Schwingungstransistors 2 und der erste Emitter-Vorspannwiderstand 6 an
dem Emitter an dem Kollektor des ersten Schalttransistors 5 geschaltet,
dessen Emitter an dem mittleren Zapfpunkt 29c der zweiten
Induktivität 29 in
der zweiten Schwingungsschaltung 21 angeschlossen ist.
Der andere Basis-Vorspannwiderstand 4 ist an die Spannungsversorgung
angeschlossen.
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In der zweiten Schwingungsschaltung 21 ist der
Basis-Vorspannwiderstand 23 an die Basis des zweiten Schwingungstransistors 22 angeschlossen, und
der zweite Emitter-Vorspannwiderstand 26 am Emitter ist
mit dem Kollektor des zweiten Schalttransistors 25 verbunden,
dessen Emitter an die Mittelanzapfung 9c des ersten Induktivitätselements
der ersten Schwingungsschaltung 1 angeschlossen ist. Der
andere Basis-Vorspannwiderstand 24 ist mit der Spannungsversorgung
verbunden.
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Die Basis des ersten Schalttransistors 5 ist mit
dem Kollektor des zweiten Schalttransistors 25 verbunden.
Eine Schaltspannung zum Ein- und Ausschalten des zweiten Schalttransistors 25 wird
an dessen Basis gelegt.
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Ausgestaltet gemäß 2, wird, wenn der zweite Schalttransistor 25 ausgeschaltet
wird, der erste Schalttransistor 5 eingeschaltet, so dass
die erste Schwingungsschaltung 1 in den schwingenden Zustand
gelangt. Der Emitterstrom des ersten Schwingungstransistors 2 fließt über die
durch den ersten Emitter-Vorspannwiderstand, den ersten Schalttransistor 5 und
den Teil 29a der Induktivität 29 gebildeten Serienschaltkreis
gegen Masse. In diesem Fall wird wie bei der ersten Ausführungsform
ein Verlust des Schwingungssignals vermindert. Da der zweite Schalttransistor 25 ausgeschaltet
ist, schwingt die zweite Schwingungsschaltung 21 nicht.
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Wenn hingegen der zweite Schalttransistor 25 eingeschaltet
ist, beendet die erste Schwingungsschaltung 1 das Schwingen,
und die zweite Schwingungsschaltung 21 beginnt mit dem
Schwingen. Der Emitterstrom des zweiten Schwingungstransistors 22 fließt gegen
Masse über
die Serienschaltung aus dem zweiten Emitter-Vorspannwiderstand 26,
dem zweiten Schalttransistor 25 und dem Teil 9a der
ersten Induktivität 9.
In diesem Fall wird, wie es für
die erste Ausführungsform
beschrieben wurde, der Verlust des Schwingungssignals verringert.