DE862317C - Circuit for frequency modulating a carrier oscillation - Google Patents
Circuit for frequency modulating a carrier oscillationInfo
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Description
In Schaltungen zur Frequenzmodulierung einer Trägerschwingung tritt häufig neben der gewünschten Modulierung im Rhythmus der modulierenden Schwingungen infolge von Nebeneinflüssen eine unerwünschte Frequenzmodulierung auf. Es beeinflussen z. B. Temperaturänderungen die Abstimmung des frequenzbestimmenden Schwingungskreises des Trägerwellenoszillators, so daß sich die Frequenz der erzeugten Trägerwelle ändert. Auch Änderungen der Speise-Spannungen und Änderungen der Eigenschaften, namentlich der Steilheit, infolge des Alterns der Oszillatorröhre führen eine unerwünschte Frequenzmodulierung herbei. Die Erfindung bezweckt, diese Erscheinung weitgehendst zu unterdrücken.In circuits for frequency modulating a carrier wave often occurs in addition to the desired one Modulation in the rhythm of the modulating oscillations due to secondary influences is an undesirable one Frequency modulation on. It affect z. B. Temperature changes the vote of the frequency-determining Oscillating circuit of the carrier wave oscillator, so that the frequency of the generated Carrier wave changes. Changes in supply voltages and changes in properties, namely the steepness, as a result of the aging of the oscillator tube, lead to undesirable frequency modulation come here. The invention aims to suppress this phenomenon as far as possible.
Erfindungsgemäß wird dieser Zweck mittels einer Schaltung erzielt, in der wenigstens eine von zwei Hilfsträgerschwingungen, die von getrennten Oszillatoren erzeugt werden, von den modulierenden Schwingungen moduliert wird, wobei die Oszillatoren in gleicher Weise gebildet sind, so daß die erzeugten Frequenzen gleich sind und von Nebeneinflüssen in gleicher Weise beeinflußt werden, worauf eine der Hilfsträgerschwingungen mit einer Schwingung von der Frequenz der gewünschten Trägerschwingung und die so erhaltene Differenz- bzw. Summenfrequenz mit der anderen Hüfsträgerschwingung gemischt wird, worauf die frequenzmodulierte Summen- bzw. Differenzfrequenz weiter benutzt wird.According to the invention this purpose is achieved by means of a circuit in which at least one of two Subcarrier oscillations generated by separate oscillators from the modulating ones Oscillations is modulated, the oscillators are formed in the same way, so that the generated Frequencies are the same and are influenced by secondary influences in the same way, whereupon one of the Subcarrier oscillations with an oscillation of the frequency of the desired carrier oscillation and the difference or sum frequency obtained in this way is mixed with the other hip beam oscillation, whereupon the frequency-modulated sum or difference frequency continues to be used.
Die .Schaltung nach der Erfindung kann auch derart eingerichtet werden, daß beide Hilfsträgerwellen moduliert werden. In diesem FaL. sollen die modulierenden Schwingungen die Hilfsträgerwellen gegenphasig modulieren. Eine unerwünschte Frequenzmodulation kann auch noch durch Veränderungen in ■ -den- Einrichtungen entstehen, die zum Zweck der .Modulierung der Frequenz des Oszillators vorgesehen sind. Wird z. B. als Modulator eine ReaktanzröhreThe circuit according to the invention can also be of this type be arranged so that both subcarrier waves are modulated. In this case. should the modulating Vibrations modulate the subcarrier waves out of phase. An unwanted frequency modulation can also arise from changes in the facilities that are used for the purpose of .Modulation of the frequency of the oscillator provided are. Is z. B. as a modulator a reactance tube
ίο verwendet, so bedingen Veränderungen der Speisespannungen und Kontaktpotentiale sowie ein Altern der Entladungsröhre eine Veränderung der Reaktanz,' die eine unerwünschte Frequenzmodulation herbeiführt. ίο used, so cause changes in the supply voltages and contact potentials as well as aging of the discharge tube a change in reactance, ' which causes an undesired frequency modulation.
Sind bei einer Schaltung nach der Erfindung, bei der beide Hilfsträgerschwingungen von den modulierenden Schwingungen moduliert werden; die beiden Frequenzmodulatoren, welche· die Frequenzmodulation der Hilfsträgerschwingungen bewerkstelligen, in gleicher Weise gebildet, so daß die genannten, auf die Modulatoren einwirkenden Nebeneinflüsse die gleiche unerwünschte Frequenzmodulation des zugehörigen Oszillators herbeiführen; so ergibt sich, daß in der erhaltenen frequenzmodulierten Trägerschwingung diese unerwünschte Frequenzmodulation unterdrückt ist.Are in a circuit according to the invention, in which both subcarrier oscillations from the modulating Vibrations are modulated; the two frequency modulators, which · the frequency modulation accomplish the subcarrier oscillations, formed in the same way, so that the mentioned, on the modulators acting side effects the same unwanted frequency modulation of the associated Cause oscillator; so it follows that in the frequency-modulated carrier wave obtained this unwanted frequency modulation is suppressed.
Die Erfindung ist in der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail in the drawing.
In Fig. ι sind zwei Oszillatoren 1 und 2 dargestellt,In Fig. Ι two oscillators 1 and 2 are shown,
die je eine Hilfsträgerschwingung mit der Frequenz fm erzeugen, die mittels Modulatoren 3 und 4 in der Frequenz moduliert werden. Die von einer Quelle 5which each generate a subcarrier oscillation with the frequency f m , the frequency of which is modulated by means of modulators 3 and 4. The one from a source 5
herrührenden modulierenden Schwingungen werden über einen Transformator 6 den Modulatoren gegenThe modulating vibrations caused are counteracted by a transformer 6 against the modulators
fs = /2 + fo — fi =fm+ A Δ f s = / 2 + fo - fi = fm + A Δ
geschrieben werden, woraus sich ergibt, daß die erhaltene Schwingung eine frequenzmodulierte Trägerwelle mit der gewünschten Frequenz f0 und. der augenblicklichen gewünschten 'Frequenzausweichung Δ f-y + Δ f2 und einer unerwünschten Frequenzausweichung n2 — W1 ist. Wenn- beide· Oszillatoren in gleicher Weise gebildet sind und so von Nebeneinflüssen, wie Temperaturänderungen usw., in gleicherare written, from which it follows that the oscillation obtained is a frequency-modulated carrier wave with the desired frequency f 0 and. the instantaneous desired 'frequency deviation Δ fy + Δ f 2 and an undesired frequency deviation n 2 - W 1 . If both oscillators are formed in the same way and so from secondary influences, such as temperature changes, etc., in the same way
4-5 Weise beeinflußt werden, ist n2 = M1 und die unerwünschte Frequenzausweichung ist unterdrückt. Es ergibt sich in diesem Fall eine frequenzmodulierte Trägerschwingung mit der Frequenz f0, die ausschließlich die gewünschte Frequenzmodulation Δ fx 4-5 are influenced in a way, n 2 = M 1 and the undesired frequency deviation is suppressed. In this case, there is a frequency-modulated carrier oscillation with the frequency f 0 , which exclusively produces the desired frequency modulation Δ f x
So + Δ f2 trägt. ...So + Δ f 2 carries. ...
Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß ein entsprechendes Ergebnis zu erhalten wäre, wenn nur eine der beiden Hilfsträgerschwingungen moduliert wäre. Die Differenz würde nur darin liegen, daß in dem Ausdruck für fs, Δ fx oder Δ f2 verschwindet, je nachdem, welche der beiden Hilfsträgerschwingungen moduliert wird.It is readily apparent that a corresponding result would be obtained if only one of the two subcarrier oscillations were modulated. The difference would only be that in the expression for f s , Δ f x or Δ f 2 disappears, depending on which of the two subcarrier oscillations is being modulated.
In Fig. 2 ist der Oszillatormodulatorteil der Schaltung gemäß dem in Fig. 1 angegebenen Schema näherIn Figure 2 the oscillator modulator is part of the circuit according to the scheme given in Fig. 1 in more detail
ausgearbeitet, .·elaborated,.
Die Oszillatoren bestehen aus rückgekoppelten Entladungsröhren ι und 2, deren frequenzbedingende Schwingungskreise 12 und 13, die auf die gleiche phasig zugeführt. Die infolge dieser Modulation herbeigeführte augenblickliche Frequenzausweichung beträgt Δ fx bzw. Δ f2, so daß die in dem Ausgangskreis des Oszillators 1 bzw. 2 auftretenden Schwingungen die .Frequenz fm — Δ fx bzw. fm + Δ f2 besitzen. Infolge der vorstehend erwähnten Ursachen verläuft jedoch die Frequenz der von den Oszillatoren erzeugten Hilfsträgerschwingungen, und zwar beim Oszillator 1 um einen Frequenzbetrag M1 und beim Oszillator 2 um einen Betrag M2. In diesem Fall ist die Frequenz fx der Schwingungen im Ausgangskreis des Oszillators 1The oscillators consist of fed back discharge tubes ι and 2, their frequency-dependent oscillation circuits 12 and 13, which are fed to the same phase. The instantaneous frequency deviation caused as a result of this modulation is Δ f x or Δ f 2 , so that the oscillations occurring in the output circuit of oscillator 1 or 2 have the frequency f m - Δ f x or f m + Δ f 2 . As a result of the causes mentioned above, however, the frequency of the subcarrier oscillations generated by the oscillators runs, namely by an amount M 1 in the case of the oscillator 1 and by an amount M 2 in the case of the oscillator 2. In this case, the frequency f x is the oscillations in the output circuit of the oscillator 1
und die Frequenz f& der Schwingungen im Ausgangskreis des Oszillators 2and the frequency f & of the oscillations in the output circuit of the oscillator 2
Die Schwingungen im Ausgangskreis des Oszillators werden nun erfindungsgemäß in einer Mischstufe 8 mit einer Schwingung von der Frequenz f0 der endgültig gewünschten Trägerschwingung gemischt, die von einem Oszillator 7 erzeugt wird. Dieser Oszillator wird z. B. von einem Kristall gesteuert, so daß die Frequenz f0 konstant ist. Im Ausgangskreis der Mischstufe 8 entstehen Schwingungen mit der Summen- und Differenzfrequenz f0 -f- fx und f0 — Jp1, Von diesen wird beispielsweise die Differenzfrequenz mittels eines Filters 9 ausgesiebt und in einer zweiten Mischstufe 10 mit der modulierten, vom Oszillator 2 gelieferten Hilfsträgerschwingung gemischt. Die Summenfrequenz fa = f2 + f0 — fx wird schließlich mittels eines Filters 11 ausgesiebt und weiter benutzt. Durch Substitution der Gleichungen 1 und 2 kann fs in der FormThe oscillations in the output circuit of the oscillator are now mixed according to the invention in a mixer 8 with an oscillation of the frequency f 0 of the finally desired carrier oscillation, which is generated by an oscillator 7. This oscillator is z. B. controlled by a crystal so that the frequency f 0 is constant. In the output circuit of the mixer 8, oscillations occur with the sum and difference frequencies f 0 -f- f x and f 0 -Jp 1 2 supplied subcarrier oscillation mixed. The sum frequency f a = f 2 + f 0 - f x is finally filtered out by means of a filter 11 and used further. By substituting equations 1 and 2, f s can be in the form
! + »2 + fo — fm +-Af1-M1 ! + »2 + fo - fm + -Af 1 -M 1
Frequenz abgestimmt sind, mit Reaktanzröhren 3 und 4 verbunden sind. Die von der Quelle 5 gelieferten, modulierenden Schwingungen werden den Reaktanzröhren gegenphasig zugeführt. Die vom Oszillator-Modulator 1, 3 und 2, 4 erzeugten frequenzmodulierten Hilfsträgerschwingungen werden über Leitung 14, 15 den Mischstufen 8 bzw. 10 in Fig. 1 zugeführt. Die beiden Mischstufen 8 und 10, die Filter 9 und 11 und der Oszillator 7 sind in Fig. 2 nicht näher dargestellt, da die Schaltung dieser Teile bekannt ist. Eine Schaltung nach der Erfindung, bei der beide Hilfsträgerschwingungen von den modulierenden Schwingungen gegenphasig moduliert werden, hat die Eigenschaft, daß eine unerwünschte Frequenzmodulation durch Nebenursachen in den Modulatoren selbst unterdrückt wird.Frequency matched, with reactance tubes 3 and 4 are connected. The supplied by source 5, modulating vibrations are fed to the reactance tubes in antiphase. The ones from Oscillator modulator 1, 3 and 2, 4 generated frequency-modulated Auxiliary carrier vibrations are transmitted to mixer stages 8 and 10 in FIG. 1 via lines 14, 15 fed. The two mixer stages 8 and 10, the filters 9 and 11 and the oscillator 7 are shown in FIG. 2 not shown, as the circuitry of these parts is known. A circuit according to the invention, in which both subcarrier oscillations are modulated out of phase by the modulating oscillations, has the property that an undesired frequency modulation by secondary causes in the Modulators themselves is suppressed.
Ändern sich z.B. die Speisespannungen der Reaktanzröhren 3 und 4 in der Schaltung nach Fig. 2, so tritt eine unerwünschte Frequenzmodulation mx bzw. m2 der Hilfsträgerschwingungen fm auf. Diese unerwünschten Frequenzmodulationen gleichen einander auf die gleiche Weise aus, wie vorstehend in bezug auf die unerwünschten FrequenzmodulationenM1 und M2 in den Oszillatoren 1 und 2 auseinandergesetzt wurde, wenn die Modulatoren in gleicher Weise gebildet sind, so daß M1 und M2 einander gleich sind, Ein wesentlicher Vorteil der Schaltung nach derIf, for example, the supply voltages of the reactance tubes 3 and 4 change in the circuit according to FIG. 2, an undesired frequency modulation m x or m 2 of the subcarrier oscillations f m occurs. These unwanted frequency modulations cancel each other out in the same way as discussed above with respect to the unwanted frequency modulations M 1 and M 2 in oscillators 1 and 2 when the modulators are formed in the same way so that M 1 and M 2 are equal to each other are, a major advantage of the circuit after the
Erfindung ist der, daß es nicht so besonders wesentlich ist, welches die Höhe der Frequenzen der beiden Hilfsträgerschwingungen ist; von Wichtigkeit ist nur, daß beide Frequenzen einander stets entsprechen. Auch wenn die beiden Oszillatoren, welche die Hilfsträgerschwingungen erzeugen, in gleicher Weise ausgebildet sind, wird trotzdem stets ein mehr oder weniger kleiner Unterschied zwischen den^ beiden Frequenzen bestehen. Um diesen Unterschied weitgehendst zu verkleinern, kann eine Schaltung zur selbsttätigen Frequenzüberprüfung angewendet werden, z. B. eine Schaltung von der in Fig. 3 dargestellten Art. Bei dieser Schaltung werden die von den Oszillatoren 1 und 2 in Fig. 1 oder 2 erzeugten Schwingungen Begrenzern 16 und 17 zugeführt, die derart eingestellt sind, daß die in den Ausgangskreisen der Begrenzer auftretenden Schwingungen gleiche Amplitude aufweisen. Der Ausgangskreis des Begrenzers 16 ist über einen Kondensator C1 mit zwei gegeneinandergeschalteten Zweipolröhren 18, 19 und der Ausgangskreis des Begrenzers 17 über einen Kondensator C2 mit zwei ebenfalls gegeneinandergeschalteten Zweipolröhren 20 und 21 verbunden. Die Zweipolröhren 18 und 19 besitzen je eine negative Vorspannung E, die von den Spannungsquellen 22 und 23 geliefert werden. Der Verbindungspunkt dieser Spannungsquellen ist über einen Kondensator C3 mit dem Verbindungspunkt der Zweipolröhren 19 und 21 verbunden. Angenommen wird ferner, daß der Kondensator Cg wesentlich größer als die Kondensatoren C1 und C2 ist.The invention is that it is not so particularly important what the level of the frequencies of the two subcarrier oscillations is; It is only important that both frequencies always correspond to one another. Even if the two oscillators that generate the subcarrier oscillations are designed in the same way, there will always be a more or less small difference between the two frequencies. In order to minimize this difference as much as possible, a circuit for automatic frequency checking can be used, e.g. B. a circuit of the type shown in Fig. 3. In this circuit, the oscillations generated by the oscillators 1 and 2 in Fig. 1 or 2 are supplied to limiters 16 and 17, which are set so that those in the output circuits of the limiters occurring vibrations have the same amplitude. The output circuit of the limiter 16 is connected via a capacitor C 1 to two two-pole tubes 18, 19 connected in opposite directions and the output circuit of the limiter 17 is connected via a capacitor C 2 to two two-pole tubes 20 and 21 which are also connected in opposite directions. The two-pole tubes 18 and 19 each have a negative bias voltage E, which are supplied by the voltage sources 22 and 23. The connection point of these voltage sources is connected to the connection point of the two-pole tubes 19 and 21 via a capacitor C 3. It is also assumed that capacitor Cg is substantially larger than capacitors C 1 and C 2 .
Die Wirkungsweise der Schaltung ist wie folgt: Während der ersten Hälfte der positiven Halbperiode der Ausgangsspannung des Begrenzers 16 lädt sich der Kondensator C1 über die Zweipolröhre 18. Während der folgenden Hälfte der positiven Halbperiode und der nächstfolgenden ersten Hälfte der negativen Halbperiode entlädt sich C1 über die Zweipolröhre 19 und den Kondensator C3, wodurch sich eine gewisse Ladung auf letzteren überträgt. Dies wiederholt sich während jeder folgenden Periode, so daß sich der Kondensator immer mehr lädt, und zwar ist die je Zeiteinheit auf den Kondensator übertragene Ladung proportional der Frequenz der Ausgangsspannung des Begrenzers 16, d. h. proportional der Frequenz des Oszillators 1. In durchaus gleicher Weise überträgt sich infolge der Ausgangsspannung des Begrenzers 17 eine entgegengesetzte Ladung auf diesen Kondensator, da ja die Ausgangsspannung des Begrenzers 17 über die Zweipolröhre 20 den Kondensator C2 lädt, der sich darauf über die Zweipolröhre 21 und den Kondensator C3 entlädt. Die so je Zeiteinheit auf den Kondensator C3 übertragene Ladung ist proportional der Frequenz des Oszilla- j tors 2. Der Ladestrom des Kondensators C3 über die Zweipolröhre 19 ist nun dem Ladestrom des Kondensators C3 über die Zweipolröhre 21 entgegengesetzt, so daß der Kondensator C3 spannungslos bleibt, wenn die je Zeiteinheit über die Zweipolröhre 19 zugeflossene Ladung der je Zeiteinheit über die Zweipolröhre 21 abgeflossenen Ladung entspricht, was der Fall ist, wenn die Frequenzen der Oszillatoren ι und 2 gleich sind. Weichen sie voneinander ab, so entsteht über C3 eine positive oder negative Spannung gegen Erde, je nachdem die Frequenz des Oszillators 1 niedriger oder höher als die Frequenz des Oszillators 2 ist. Diese Spannung wird nun über eine Leitung 24 beispielsweise dem Modulator 4 zugeführt, der die Frequenz des Oszillators 2 derart regelt, daß der Frequenzunterschied zwischen den Isolatoren verringert wird.The operation of the circuit is as follows: During the first half of the positive half cycle of the output voltage of the limiter 16, the capacitor C 1 charges through the two-pole tube 18. During the following half of the positive half cycle and the next following first half of the negative half cycle, C 1 discharges via the two-pole tube 19 and the capacitor C 3 , as a result of which a certain charge is transferred to the latter. This is repeated during each subsequent period, so that the capacitor charges more and more, namely the charge transferred to the capacitor per unit of time is proportional to the frequency of the output voltage of the limiter 16, ie proportional to the frequency of the oscillator 1. Transferred in exactly the same way As a result of the output voltage of the limiter 17, an opposite charge occurs on this capacitor, since the output voltage of the limiter 17 charges the capacitor C 2 via the two-pole tube 20, which then discharges via the two-pole tube 21 and the capacitor C 3. The charge transferred to the capacitor C 3 per unit of time is proportional to the frequency of the oscillator 2. The charging current of the capacitor C 3 via the two-pole tube 19 is now opposite to the charging current of the capacitor C 3 via the two-pole tube 21, so that the capacitor C 3 remains de-energized when the charge that has flowed in via the two-pole tube 19 per unit of time corresponds to the charge that has flowed out via the two-pole tube 21 per unit of time, which is the case when the frequencies of the oscillators 1 and 2 are the same. If they deviate from one another, a positive or negative voltage to earth arises across C 3 , depending on whether the frequency of oscillator 1 is lower or higher than the frequency of oscillator 2. This voltage is now fed via a line 24, for example to the modulator 4, which regulates the frequency of the oscillator 2 in such a way that the frequency difference between the isolators is reduced.
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