DK153264B - Styrbar oscillatorkobling - Google Patents

Description

V

DK 153264B

Opfindelsen angår en frekvensstyrbar oscillatorkobling med to oscillator-trepunktkoblinger, hvis tilbagekoblinger hver især er foretaget mellem forstærkerelementets for indgangssidens og udgangssidens strøm-5 kreds fælles elektrode og styreelektroden, og hvis oscillatorudgang udgøres af den over en lavohmsk impedans med referencepotential forbundne udgangselektrode, hvor de to oscillator-trepunktkoblinger er sammenkoblet, og den frekvensbestemmende svingningskreds har to i modsat 10 retning koblede, over en styreindgang styrbare varaktor-dioder, som over deres modsatte tilslutninger er forbundet med hver sin af de to oscillator-trepunktkoblinger.

En oscillatorkobling af denne art kendes eksempelvis fra DE-B-1 303 540. Som følge af modtaktkoblin-15 gen opnås der her ganske vist en høj linearitet af frekvensændringen som funktion af den på styreindgangen virksomme styrespænding, men frekvensafstemningsområdet andrager kun nogle få promille af de krystalstabiliserede oscillator-trepunktkoblingers grundsvingninger.

20 Anvendelsen af varaktordioder, der er koblet i modsatte retninger, kendes også fra litteraturstedet NTZ, 1965, hæfte 4, siderne 186-190. Frekvensvariationens lineære udstyringsområde lader sig yderligere optimere ved, at totalkapaciteten af de to varaktordioder 25 beskæres mindst muligt af yderligere kapaciteter, altså i det væsentlige udgør det kapacitive blindelement i oscillatorens frekvensbestemmende svingningskreds.

Hvis der stilles høje anfordringer til lineariteten af frekvensvariationsområdet i afhængighed af en styre-30 spænding, kan der også under hensyntagen til de skildrede lineariseringsforanstaltninger kun opnås et forholdsvis lille lineært frekvensvariationsområde på ca.

+ 3% af den genererede grundsvingning.

Som det fremgår af det forannævnte litteratursted 35 kan disse vanskeligheder imødegås ved, at der gøres brug 2

DK 153264B

af to oscillatorer med meget højt liggende svingningsfrekvenser, hvilke oscillatorers svingningsfrekvenser forskydes for hinanden med et beløb svarende til den ønskede mellemfrekvens og blandes ned til denne mellem- 5 frekvens. Hvis §n af disse to oscillatorer frekvensmo-duleres, nemlig inden for de ved linearitetsanfordringerne givne grænser, kan modulationsbåndbredden på denne måde forøges med et beløb svarende til frekvensomsætningsfaktoren .

10 Opfindelsen tager sigte på, for en frekvensmoduler- bar oscillator at angive en yderligere løsning, som uden en frekvensomsætning med et forholdsvis ringe teknisk opbud tillader en bredbåndet frekvensvariation, som opfylder høje linearitetsanfordringer.

Med udgangspunkt i en frekvensstyrbar oscillatorkobling med to til en modtaktkobling sammenføjede oscillator-trepunktkoblinger af den indledningsvis omhandlede art løses denne opgave ifølge opfindelsen ved, at oscillator-trepunktkoblingernes udgangstilslutninger o n

υ jævnstrømsmæssigt står i forbindelse med et referencepotential over et midtpunktsudtag på en fælles udgangstransformators primærvikling, at endvidere de to varak-tordioder, hvis kapacitet i vidt omfang udgør svingningskredskapaciteten, jævnstrømsmæssigt er sammenkoblet 2 S

over svingningskredsselvinduktionen, og at svingnings-kredsselvinduktionen til realisering af en styreindgang har et midtpunktsudtag.

Opfindelsen bygger på den erkendelse, at der netop med en modtaktkobling med to oscillator-trepunkt- ^ koblinger kan realiseres en med hensyn til sin frekvens bredbåndet lineært modulerbar oscillator, nemlig af to grunde. For det første kan den frekvensbestemmende kreds her udformes således, at varaktordiodernes kapaciteter kun i ringe grad beskæres af yderligere serie- eller 35 parallelkondensatorer, fordi de koblingskondensatorer, 3 i

DK 153264B

der kommer til anvendelse i oscillator-trepunktkob-lingerne, kan vælges meget store. For det andet bliver modulationsstyrekilden her som følge af det anvendte modtaktprincip i vidt omfang afkoblet fra den generere-5 de grundsvingning. Hertil kommer, at modulationsstyresignalet ved koblingen ifølge opfindelsen kan tilføres fra en modulationsstyrekilde med lav indre modstand og dermed er velegnet til høje modulationsfrekvenser. Udstyringsområdets grænsefrekvens bestemmes nemlig her af 10 modulationsstyrekildens indre modstand og kapaciteten af to parallelkoblede varaktordioder.

I en foretrukket udførelsesform har hver af de to oscillator-trepunktkoblinger en transistor, hvis emitter vekselstrømsmæssigt over en første koblings-15 kondensator er forbundet med dens basis og over en anden koblingskondensator vekselstrømsmæssigt er forbundet med et referencepotential, og hvis basis yderligere udgør tilslutningspunktet for en varaktordiode og udtaget på en spændingsdeler for arbejdspunktspændingen.

20 I en videreudvikling af opfindelsen er svingnings- kredsselvinduktionens midtpunktsudtag over en sugekreds med en serieselvinduktion, en seriekondensator og en seriemodstand forbundet med et referencepotential, hvorhos der med sugekredsen er parallelkoblet en modstand.

25 Sugekredsens resonansfrekvens ligger over den dobbelte midterfrekvens for den frekvensbestemmende svingnings-kreds' variationsområde, og den styrespændingskildens indre modstand omfattende modstand har mindst en fem gange mindre værdi end sugekredsens karakteristiske im-50 pedans. På denne måde kan den højlineære udstyring af oscillatorens frekvens øges fra + 5% til + 8% af den genererede grundsvingning. Dette fremragende resultat bliver bl.a. muligt som følge af, at kompensationen af ulineære effekter her hidkaldes over den første over-55 svingning, som i modtaktkoblingen i vidt omfang er af- 4

DK 153264B

koblet fra grundsvingningen.

Yderligere fordelagtige udførelsesformer for opfindelsen er angivet i kravene 3 og 4.

Opfindelsen er i det følgende forklaret nærmere på 5 grundlag af et udførelseseksempel under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser grundskemaet for en frekvensmodulator, som gør brug af en frekvensstyrbar oscillator, fig. 2 grundskemaet for en frekvensdemodulator som 10 gør brug af en frekvensstyrbar oscillator, og fig. 3 en frekvensstyrbar oscillator ifølge opfindelsen, som er anvendelig i de i figurerne 1 og 2 viste koblinger.

Som det fremgår af fig. 1, har den frekvensstyrba-15 re oscillator O med i modsat retning koblede varaktor-dioder to styreindgange el og e2. Over styreindgangen el påtrykkes en reguleringsspænding Uv, som har en forholdsvis stor tidskonstant, og som ved hjælp af en fasereguleringssløjfe binder den genererede grund-20 svingning til en .referencesvingning, som her frembringes af en kvartsgenerator G. Selve reguleringssløjfen har en frekvensdeler FT og en fasekomparator Ph. Ved hjælp af frekvensdeleren FT bliver frekvensen af oscillatorsvingningen med spændingen ua på oscillato-25 ren O's udgang a neddivideret med faktoren n til kvartsgeneratoren G's frekvens, og den sammenlignes med referencesvingningen i fasekomparatoren Ph. Sammenligningsresultatet bliver i form af den allerede nævnte reguleringsspænding Uv virksom over oscillato-30 ren O's frekvensbestemmende kreds. Over indgangen e2 får oscillatoren tilført den egentlige modulationsspænding um. Modulationsspændingen um udstyrer ligeledes de i modsatte retninger koblede varaktordioder i samme retning.

35 Som fig. 2 viser, kan en sådan styrbar oscillator 5

DK 153264B

O også anvendes til demodulationsformål. I fig. 2 bliver den frekvensstyrbare oscillator 0 over en reguleringssløjfe trukket ind på frekvensen af det ankommende mellemfrekvenssignal uzf, der skal demoduleres.

5 Til det formål bliver oscillatoren O's udgangssignal på udgangen a tilført den første indgang på fasekom-paratoren Ph', hvis anden indgang får tilført det signal uzff der skal demoduleres. Den af sammenligningen resulterende reguleringsspænding på fasekomparatoren 10 ph's udgang udgør her det demodulerede signal ud.

Dette signal bliver over forstærkeren V tilført indgangen e2 på oscillatoren O. I modsætning til fasereguleringssløjfen i den i fig. 1 viste modulator er den til demodulationen benyttede fasereguleringssløjfe 15 udlagt således, at den kan følge, ændringen af det ankommende mellemfrekvenssignal uzf, der skal demoduleres.

Fig. 3 viser en frekvensstyrbar oscillatorkobling ifølge opfindelsen, som den kan finde anvendelse i de i 20 figurerne 1 og 2 viste koblinger. Den omfatter to i modtakt koblede oscillator-trepunktkoblinger 0'.

Hver af disse trepunktkoblinger omfatter en transistor Tr, hvis emitter over en koblingskondensator Cl er forbundet med basis og over en koblingskondensator C2 25 er forbundet med et referencepotential. Den negative driftsjævnspænding -Ub tilføres transistorerne Tr's emittere over en modstand R og basiselektroderne i tilslutningspunktet b over et udtag på en spændingsdeler SP. Den frekvensbestemmende svingningskreds, som er fælles for oscillator-trepunktkoblingerne, omfatter en svingningskredsselvinduktion L, over hvilken de to varaktordioder Cd er sammenkoblet i modsat retning. Styreindgangen e2 ligger på sving-ningskredsselvinduktionen L's midtpunktsudtag. Varak-35 tordioderne Cd er med deres anden tilslutning forbun- 6

DK 153264B

det med tilslutningspunktet b. Koblingskondensatorerne Cl og C2 har i forhold til kapaciteten af varak-tordioderne Cd en meget høj værdi, således at varak-torkapaciteterne praktisk taget udgør den frekvensbe-5 stemmende svingningskreds1 kapacitive blindelement. Den i fig. 3 viste frekvensstyrbare oscillators udgang udgøres af en udgangstransformator Ua, fra hvis sekundærvikling udgangsspændingen ua aftages over tilslutningen a i forhold til et referencepotential. Tilslut- «« 10 ningerne på udgangstransformatoren Ua's primærvikling er forbundet med transistorerne Tr's kollektortilslut-ninger. Midtpunktsudtaget x på primærviklingen er over en modstand Rd forbundet med referencepotential. Den styreindgangen e2 tilførte modulationsspænding um 15 bliver frembragt af en modulationskilde Mq med en indre modstand Ri og over en koblingskondensator Cb tilført styreindgangen e2. Styreindgangen el er realiseret ved, at der mellem denne og styreindgangen e2 findes en formodstand Rv. Fra midtpunktsudtaget på 20 svingningskredsselvinduktionen L ligger der endvidere mod referencepotential en sugekreds omfattende en seriekondensator Cs, en serieselvinduktion Ls og en indstillelig seriemodstand Rs. Endvidere er der med sugekredsen parallelkoblet en modstand Rp, som medomfatter 25 modulationskilden Mq's indre modstand Ri.

Som følge af det modtaktprincip, der kommer til anvendelse i den i fig. 3 viste kobling, er grundsvingningen, som optræder over udgangen a i form af udgangsspændingen ua, i vidt omfang afkoblet fra den første 30 oversvingning. Som følge af afkoblingen af transistorerne Tr ved hjælp af koblingskondensatorerne Cl og C2 bestemmes kredsgodheden af den frekvensbestemmende svingningskreds i det væsentlige af kapacitetsdiodernes godhed. Som følge af dette koblingsprincips store 35 svingningsopbygningsstejlhed kan svinqninqsamplituden 7

DK 153264B

fordelagtigt reduceres således, at den højfrekvente dio-degennemstyring holdes lav. Uden den i fig. 3 viste sugekreds kan der med en sådan kobling med en oscillator-midterfrekvens på 70 MHz opnås en lineær stejlheds-5 kurve (ved en stejlhedsforvrængning ύ 0,5¾) på + 5% svarende til en bærebølgeafvigelse på +3,5 MHz.

I en videreudvikling af opfindelsen kan modtakt-oscillatoren ifølge opfindelsen som følge af sine over-svingningsegenskabér i det lineære stejlhedsområde ud-10 vides med den allerede nævnte sugekreds. Sugekredsen er herved afstemt på en resonansfrekvens over den dobbelte oscillatormidterfrekvens af grundsvingningen, og den bevirker i forbindelse med den parallelkoblede modstand Rp, som mindst er dimensioneret med en fem gange mindre 15 værdi end sugekredsens bølgemodstand, en i retning mod sin resonans aftagende kapacitiv blindkomponent. Denne egenskab virker over koblingen af grundsvingningens og oversvingningens strømme i retning mod den ønskede forøgelse af den lineære stejlhedskurve. Det er i denne 20 sammenhæng en stor fordel, at sugekredsen er afkoblet fra grundsvingningen, fordi der fra midtpunktsudtaget på svingningskredsselvinduktionen L mod reference-potentialet som følge af modtaktprincippet kun kan gå over svingningsstrømme..

25 Ved tilkobling af yderligere sugekredse (som kan afstemmes til det dobbelte oscillator-midterfrekvens-område henholdsvis til den dobbelte oscillatormidter-frekvens) kan stejlhedskurven lineariseres yderligere både i sin venstre og i sin højre karakteristikdel 30 (i relation til midterfrekvensen), således at oscillatoren derved bliver anvendelig til modulation med endnu højere basisbåndfrekvens.

I relation til det nævnte udførelseseksempel med en oscillatormidterfrekvens på 70 MHz og en tilladelig 35 stejlhedsforvrængning S 0,5% fremkommer der ved anven-

Claims (6)

1. Frekvensstyrbar oscillatorkobling (O) med to oscillator-trepunktkoblinger (O'), hvis tilbagekoblin-2q ger hver især er foretaget mellem forstærkerelementets (Tr) for indgangssidens og udgangssidens strømkreds fælles elektrode og styreelektroden, og hvis oscillatorud-gang udgøres af den over en lavohmsk impedans (Rd) med referencepotential forbundne udgangselektrode, hvor de 25 to oscillator-trepunktkoblinger (O') er sammenkoblet, og den frekvensbestemmende svingningskreds (L,Cd) har to i modsat retning koblede, over en styreindgang (el, e2) styrbare varaktordioder (Cd), som over deres modsatte tilslutninger er forbundet med hver sin af de to 3q oscillator-trepunktkoblinger, kendetegnet ved, at oscillator-trepunktkoblingernes (O') udgangstilslutninger jævnstrømsmæssigt står i forbindelse med et referencepotential over et midtpunktsudtag (x) på en fælles udgangstransformators (t)a) primærvikling, at end-25 videre de to varaktordioder (Cd), hvis kapacitet i vidt DK 153264B omfang udgør svingningskredskapaciteten, jævnstrømsmæssigt er sammenkoblet over svingningskredsselvinduktio-nen (L), og at svingningskredsselvinduktionen til realisering af en styreindgang (e2) har et midtpunktsud-5 tag.

2. Oscillatorkobling ifølge krav 1, kendetegnet ved, at hver af de to oscillator-tre-punktkoblinger (O') har en transistor (Tr), hvis emitter vekselstrømsmæssigt over en første koblingskonden-10 sator (Cl) er forbundet med dens basis og over en anden koblingskondensator (C2) vekselstrømsmæssigt er forbundet med referencepotential, og hvis basis udgør tilslutningspunktet (b) for en varaktordiode (Cd) og udtaget på en spændingsdeler (Sp) for arbejdspunktspændingen.

3. Oscillatorkobling ifølge krav 2, kende tegnet ved, at spændingsdeleren (Sp) er udført indstillelig, og at arbejdspunktspændingen er fastlagt med henblik på en begrænsning af den frembragte svingning.

4. oscillatorkobling ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at midtpunktsudtaget (x) på udgangstransformatorens (iia) primærvikling er forbundet med referencepotential over en modstand (Rd), som undertrykker en modtakt-aktivering.

5. oscillatorkobling ifølge et eller flere af de foregående krav, kendetegnet ved, at midtpunktsudtaget på svingningskredsselvinduktionen (L) over en sugekreds med en serieselvinduktion (Ls), en seriekondensator (Cs) og en seriemodstand (Rs) er forbundet 30 med referencepotential,, hvorhos en modstand (Rp) er parallelkoblet med sugekredsen, at endvidere sugekredsens resonansfrekvens ligger over den dobbelte midterfrekvens for den frekvensbestemmende svingningskreds' variationsområde, og at den styrespændingskildens indre 35 modstand (Ri) omfattende modstand (Rp) har en mindst « DK 153264B fem gange mindre værdi end sugekredsens svingningsimpedans .

6. Oscillatorkobling ifølge krav 5, kendetegnet ved, at der med sugekredsen (Ls,Cs) er 5 parallelkoblet yderligere sugekredse, hvis resonansfrekvens er afstemt på værdier over og/eller under den dobbelte oscillatormidterfrekvens.