DE855730C

DE855730C - Circuit arrangement for achieving a large modulation stroke when frequency modulating transmitters with a frequency-stabilized carrier frequency

Info

Publication number: DE855730C
Application number: DET2501D
Authority: DE
Inventors: Werner Dr-Ing Buerck; Gottfried Dipl-Ing Vogt
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1943-01-28
Filing date: 1943-01-28
Publication date: 1952-11-17

Description

Schaltungsanordnung zur Erzielung eines großen Modulationshubes bei Frequenzmodulation von Sendern mit frequenzstabilisierter Trägerfrequenz Itehattntliclt lül)t sielt ein frequenzstabilisierter Setidc@r mir mit eincni geringen Frequenzhub fre- <@t@ettznu@r@nlicrett, weil die Frequenzkonstanz auch einer gcivt>lltcti I@rcclhcnzänderung entgegenwirkt. F.in ()harz, der mit I Iilfe eitles Thermostaten z. I3. eine relative 1, i-c<lti-c#iizkonstanz von 1o-7 besitzt, läßt sich durch ;iul.lere Mittel. z. I'. durch veränderliche Kal>azit:itcti. stur in ciiwnt Frequenzbereich von - ro--4 zielten. Eiii derartiger Frequenzhub reicht tncist nicht aus. Würde maii (lcit Sender nicht frequenzstabili- siercii, so l;ißt sielt zwar ein großer Hub leicht erreicltcn. jedoch die Frequenzkonstanz Unge- nügcntcl. 1)1c Erfindung zeigt eine Möglichkeit, gleichzei- tig, (1111e ausreichende Frequenzkonstanz und einen @-enügen<1 großen Frequenzhub zu erzielen. Die Fre- cuciizl;oiistanz ist zwar kleiner als die obenerwähnte Fre<lucnzhonstanz eines Quarzes, jedoch noch we- sentlich größer als die eines nichtstabilisierten Senders l)ei gleichem Frequenzhub. Dic 1:i-findttng 1),-steht darin, daß durch Mischung zweier frequenzstabilisierter Frequenzen, von denen die eine reit einem kleinen Frequenzhub frequenz- inodtiliert ist, die Differenz gebildet wird, die durch Wahl des Unterschiedes der beiden frequenzstabi- lisierten Frequenzen so bemessen ist, daß das Ver- hähiiis der Grenzfrequenzen des vom doppelten Frequenzhub überstrichenen Frequenzbandes kleiner als 2 : i ist und daß das erhaltene Frequenzband stufenweise frequenzverdoppelt wird und zwischen je zwei Verdopplungen das gewünschte Frequenzband der doppelten Frequenzen durch Bandfilter vom jeweils ursprünglichen Frequenzband und den höheren Harmonischen getrennt wird.Circuit arrangement for achieving a large modulation swing in frequency modulation of transmitters with a frequency-stabilized carrier frequency Itehattntliclt lül) t is a frequency stabilized Setidc @ r me with a small frequency deviation fre- <@ t @ ettznu @ r @ nlicrett, because the frequency constancy too counteracts a gcivt> lltcti I @ rcclhcnz change. F.in () resin, which with the help of vain thermostat z. I3. has a relative 1, ic <lti-c # iiz constancy of 1o-7 himself through; ul.lere means. z. I '. through changeable Kal> azit: itcti. stubborn in ciiwnt frequency range of - ro - 4 aimed. Eiii such a frequency deviation is sufficient tnc is not out. Would maii (lcit transmitter not be frequency-stable siercii, so it is true that a large stroke sinks easily reach. however, the frequency constancy is nücntcl. 1) 1c invention shows a possibility to simultaneously tig, (1111e sufficient frequency constancy and a @ -sufficient to achieve <1 large frequency deviation. The Fre- cuciizl; oiistanz is smaller than the one mentioned above Fre <lucnzhonstanz of a quartz, however still far considerably larger than that of an unregulated one Transmitter l) ei the same frequency deviation. Dic 1: i-findingttng 1), - means that by mixing two frequency stabilized frequencies, of which the one rides a small frequency deviation frequency- inodtilated, the difference is formed by Choice of the difference between the two frequency-stable ized frequencies is dimensioned in such a way that the hähiiis the cut-off frequencies of the double Frequency deviation of the swept frequency band is less than 2: i and that the frequency band obtained is frequency-doubled in stages and the desired frequency band of the double frequencies is separated from the original frequency band and the higher harmonics by band filters between every two doublings.

Der Zweck der Frequenzherabsetzung durch Differenzbildung und der anschließenden Wiederheraufsetzung durch Vervielfachung geht aus folgender Überlegung hervor. Durch die Differenzbildung wird bekanntlich (Patent 531 818) der relative Frequenzhub im Verhältnis der Differenzfrequenz zu den ursprünglichen Frequenzen heraufgesetzt, jedoch seine absolute Größe nicht verändert. Die relative Frequenzkonstanz vermindert sich dagegen durch die Differenzbildung. Der Konstanzverlust beträgt, bezogen auf die beiden ursprünglichen Frequenzen, 2 : 1, weil sich die Frequenzschwankungen der beiden Frequenzen im ungünstigsten Fall addieren. Wenn man den Konstanzverlust auf die Differenzfrequenz bezieht, multipliziert sich der erwähnte Frequenzkonstanzverlust von 2 : i mit dem Faktor der Frequenzherabsetzung. Wenn keine weiteren Mittel angewendet würden, wäre die herabgesetzte Frequenzkonstanz und auch der relative Frequenzhub ausreichend, jedoch die Trägerfrequenz zu niedrig. Eine entsprechende Erhöhung der beiden ursprünglichen stabilisierten Frequenzen wäre nicht möglich, weil dadurch ihre Frequenzkonstanz leiden würde.The purpose of the frequency reduction by subtraction and the subsequent recovery by multiplication is based on the following consideration emerged. As is known (patent 531 818), the formation of the difference results in the relative Frequency deviation in the ratio of the difference frequency to the original frequencies is increased, but its absolute size is not changed. The relative frequency constancy on the other hand, is reduced by the formation of the difference. The loss of constancy is based on the two original frequencies, 2: 1, because the frequency fluctuations add the two frequencies in the worst case. When you see the loss of constancy relates to the difference frequency, the mentioned frequency constancy loss is multiplied of 2: i with the factor of the frequency reduction. If no further funds are used would be the reduced frequency constancy and also the relative frequency deviation sufficient, but the carrier frequency is too low. A corresponding increase in two original stabilized frequencies would not be possible because of this their frequency constancy would suffer.

Daher wird zur Erzielung der bei der Frequenzmodulation wegen des großen Frequenzbandes erforderlichen hohen Trägerfrequenz anschließend an die erwähnte Differenzbildung die oben angegebene stufenweise Frequenzverdopplung mit zwischengeschalteten Siebungen vorgenommen, bei der die relative Frequenzkonstanz und der relative Frequenzhub erhalten bleiben. Der absolute Frequenzhub wird dagegen entsprechend der Vervielfachung größer, so daß also auf diese Weise der verlangte große absolute Frequenzhub bei ausreichender Frequenzkonstanz erreicht wird.Therefore, to achieve the frequency modulation because of the large frequency band required high carrier frequency following the mentioned Difference formation the above-mentioned stepwise frequency doubling with intermediate Screenings made in which the relative frequency constancy and the relative frequency deviation remain. The absolute frequency deviation, on the other hand, is corresponding to the multiplication larger, so that in this way the required large absolute frequency deviation at sufficient frequency constancy is achieved.

Eine Vervielfachung allein würde dagegen nicht zum Ziel führen, weil bei Frequenzstabilisation einer niedrigen Anfangsfrequenz nicht der notwendige große relative Frequenzhub zu erhalten wäre. Dieser wird erst durch die Differenzbildung erzielt.On the other hand, multiplication alone would not achieve the goal because with frequency stabilization of a low starting frequency, not the necessary large one relative frequency deviation would be obtained. This becomes only through the formation of the difference achieved.

Die beiden ursprünglichen Frequenzen werden so hoch gewählt, daß ein möglichst großer absoluter Frequenzhub erzielt wird, ohne daß die relative Frequenzkonstanz zu klein wird. Zum Beispiel fällt bei Quarzen die relative Frequenzkonstanz bei Frequenzen über io MHz stark ab, so daß man über diese Frequenz bei Verwendung von Quarzen nicht hinausgehen wird.The two original frequencies are chosen so high that one The largest possible absolute frequency deviation is achieved without the relative frequency constancy becomes too small. For example, in the case of crystals, the relative frequency constancy falls Frequencies above io MHz drop sharply, so that one is above this frequency when using Crystals won't go out.

Die Höhe der Differenzfrequenz ergibt sich aus dem verlangten Hub bei der verlangten Trägerfrequenz. Die Differenzfrequenz wird nämlich so niedrig gewählt, daß der verlangte relative Freqnenzhul> noch gerade zustande kommt. Dann ist der Verlust an Frequenzkonstanz am geringsten. Das Maß der Vervielfachung ergibt sich aus der verlangten Höhe der Trägerfrequenz. Um diese verlangte Trägerfrequenz tatsächlich durch die stufenweise Frequenzverdopplung genau zu erreichen, müssen natürlich die ursprünglichen Frequenzen und die Differenzfrequenz in ihren genauen Werten entsprechend bemessen werden.The height of the difference frequency results from the required stroke at the required carrier frequency. Namely, the difference frequency becomes so low chosen so that the required relative frequency> is just about to come about. then the loss of frequency constancy is the smallest. The degree of multiplication results from the required level of the carrier frequency. About this required carrier frequency actually have to be achieved precisely by gradually doubling the frequency of course the original frequencies and the difference frequency in their exact Values are measured accordingly.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erklärt, welches in der Abbildung schematisch dargestellt ist. Die durch die Quarze Q und Q' stabilisierten Oszillatoren liefern z. B. die Frequenzen f = io MHz und f' = 10,02 MHz. Die Frequenz möge um d f = ± i Hz bzw. 4 f' _ ± i Hz schwanken. Daraus ergibt sich eine relative Frequenzkonstanz von d f/f = 10-7 bzw. 4 f'/f' = 1o-7. Der Oszillator mit dem Quarz Q möge mit einem Hub d F = ± 5ooo Hz frequenzmoduliert werden. Dies entspricht einem relativen Frequenzhub von d F/F = 5 - io-4. Die Frequenzen beider Oszillatoren werden in der Mischstufe M zwecks Differenzbildung miteinander gemischt. Die Differenzfrequenz wird im Filter F von den ursprünglichen Frequenzen und der Summenfrequenz und den Harmonischen getrennt. Es entsteht also eine Differenzfrequenz f i ± d f i = 2o kHz ± 2 Hz. Die relative Frequenzkonstanz beträgt also d f,/f, = 2/20000 = l0-4. Der absolute Frequenzhub d Fi ist nach wie vor gleich ± 5 kHz. Der relative Frequenzhub ist jedoch größer geworden, nämlich 4 F,/f, = 0,25. Dies ist der verlangte relative Frequenzhub, der auch bei der gewünschten Trägerfrequenz auftreten soll.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment which is shown schematically in the figure. The oscillators stabilized by the crystals Q and Q 'supply z. B. the frequencies f = 10 MHz and f '= 10.02 MHz. Let the frequency fluctuate by df = ± i Hz or 4 f '_ ± i Hz. This results in a relative frequency constancy of d f / f = 10-7 or 4 f '/ f' = 1o-7. Let the oscillator with the quartz Q be frequency modulated with a stroke d F = ± 500 Hz. This corresponds to a relative frequency deviation of d F / F = 5 - io-4. The frequencies of the two oscillators are mixed with one another in the mixer M for the purpose of forming the difference. The difference frequency is separated in the filter F from the original frequencies and the sum frequency and the harmonics. The result is a difference frequency f i ± df i = 2o kHz ± 2 Hz. The relative frequency constancy is d f, / f, = 2/20000 = 10-4. The absolute frequency deviation d Fi is still equal to ± 5 kHz. However, the relative frequency deviation has increased, namely 4 F, / f, = 0.25. This is the required relative frequency deviation that should also occur at the desired carrier frequency.

Das bei der Frequenzmodulation überstrichene Frequenzband der Trägerfrequenz f, = 2o kHz reicht von 1,5 bis 25 kHz. Das Verhältnis dieser beiden Grenzfrequenzen von 25 und 15 kHz ist kleiner als 2 : 1, was notwendig ist, damit bei der folgenden Frequenzverdopplung das ursprüngliche Frequenzband von (lern verdoppelten Frequenzband getrennt werden kann. Das verdoppelte Frequenzband reicht nämlich von 3o bis 5o kHz. Die erste Verdopplung wird in der Stufe i vorgenommen. An diese Stufe schließt sich ein Bandfilter an, welches das durch die Verdopplung erhaltene Frequenzband von 30 bis 5o kHz von dem ursprünglichen Frequenzband von 15 bis 25 kHz und von den höheren Harmonischen trennt. In der Stufe 2 folgt wieder eine Frequenzverdopplung und eine anschließende Filterung. Die weiteren Verdopplungen werden in den Stufen 3 bis 9 vorgenommen. Man erhält dadurch schließlich die gewünschte Trägerfrequenz f, = 1o,24 MHz mit einer größten Frequenzschwankung d f2 = ± 1024 Hz. Die relative Frequenzkonstanz ist also d f2/f2 = i0-4. Sie hat sich also gegenüber der relativen Frequenzkonstanz der Differenzfrequenz f , nicht geändert. Der absolute Frequenzhub beträgt nun 4 F2 = ± 2,56 MHz. Hieraus berechnet sich ein relativer Frequenzhub :1 F2/f2 = 0,25 wie bei der Differenzfrequenz f, In diesem Beispiel ist die Ausgangsträgerfrequenz von io,24 MHz ungefähr so groß wie die beiden ursprünglichen Frequenzen io NIHz und lo,o2MHz. Man sieht, daß die Frequenzkonstanz von ro 7 auf 10 -4 zurückgegangen ist, jedoch der absolute Frequenzhub von 5ooo Hz auf 2,56 MHz angestiegen ist.The frequency band of the carrier frequency f 1 = 20 kHz swept over during frequency modulation ranges from 1.5 to 25 kHz. The ratio of these two cut-off frequencies of 25 and 15 kHz is less than 2: 1, which is necessary so that the original frequency band can be separated from the frequency band that has been doubled during the subsequent frequency doubling. The doubled frequency band extends from 30 to 50 kHz The first doubling is carried out in stage I. This stage is followed by a band filter, which separates the frequency band from 30 to 50 kHz obtained from the doubling from the original frequency band from 15 to 25 kHz and from the higher harmonics The further doublings are carried out in steps 3 to 9. This finally results in the desired carrier frequency f 1 = 10.24 MHz with a greatest frequency fluctuation d f2 = ± 1024 Hz so d f2 / f2 = i0-4. not changed. The absolute frequency deviation is now 4 F2 = ± 2.56 MHz. A relative frequency deviation is calculated from this: 1 F2 / f2 = 0.25 as with the difference frequency f, In this example the output carrier frequency of 10.24 MHz is roughly as large as the two original frequencies 10NHz and 10O2MHz. It can be seen that the frequency constancy has decreased from ro 7 to 10 -4, but the absolute frequency deviation has increased from 500 Hz to 2.56 MHz.

Eine Frequenzvervielfachung in einer einzigen Stufe wäre nicht möglich, weil dann die unerwünschten Harmonischen von den gewünschten Harmonischen nicht mehr getrennt werden könnten.A frequency multiplication in a single stage would not be possible, because then the undesired harmonics are not separated from the desired harmonics more could be separated.

Theoretisch wäre auch die umgekehrte Reihenfolge von Mischung und Frequenzvervielfachung möglich, doch wäre dies Verfahren praktisch nicht durchführbar, weil dabei so hohe Frequenzen auftreten würden, -daß eine Frequenzvervielfachung mit den heutigen :Mitteln nicht möglich wäre.Theoretically, the reverse order of mix and would also be Frequency multiplication possible, but this procedure would not be practicable, because such high frequencies would occur, -that a frequency multiplication would not be possible with today's means.

Claims

PATENT CLAIM: Circuit arrangement for achieving a large frequency deviation in the frequency modulation of transmitters with frequency-stabilized, in particular quartz-stabilized carrier frequency, characterized in that the difference frequency is formed by mixing two frequency-stabilized frequencies, one of which is frequency-modulated with a small frequency hul> by choosing the difference between the two frequency-stabilized frequencies is dimensioned so that the ratio of the cut-off frequencies of the frequency band swept by the double frequency deviation is less than 2: r and that the frequency band obtained is doubled in stages and the desired frequency band of the double frequencies through band filters between every two doublings is separated from the original frequency band and the higher harmonics.