HU180145B - Circuit arrangement for compensating frequency changes depending on the temperature changes of heterodyne cristall oscillator - Google Patents

Description

(54)

Áramköri elrendezés heterodin kvarcoszcillátor hőmérsékletváltozástól függő frekvenciaváltozásainak kikompenzálására

A találmány tárgya áramköri elrendezés kvarcoszcillátor homérsékletváltozástól függő frekvenciaváltozáaainak klkompenzálására, ahol az oszcillátor egy heterodin kvarcoszcillátor, ' amely valamilyen adóberendezés részét képezi, és frekvenciamodulátort foglal magába, amely alkalmas egy f frekvenciájú jel első jelnek megfelelő modulálására, továbbá egy frekvenciaátalakitó áramkört, amely egyik bemenetén a modulált jelet, másik bemenetén pedig a heterodin oszcillátor által előállított jelet veszi, valamint egy a frekvenciaátalakitó áramkört tápláló frekvenciák összegére vagy különbségére hangolt szűrőt.

Ismeretesek a fenti alkalmazási területen használható kompenzációs hálózatok, amelyek lényegében termlsztorokkal és ellenállásokkal vannak ellátva. A fenti hálózatok általában a kompenzálandó oszcillátorral össze vannak kötve és olyan jelet állítanak elő, amellyel annak az oszcillátornak, amellyel öszsze vannak kötve, a frekvenciáját úgy változtatják, hogy a frekvenciának a névleges értéktől való eltérése minimális legyen.

A fentiekben ismertetett kompenzáoiós hálózatoknak az a hátránya, hogy a piaoon általában kapható termisztorok tűrése meglehetősen Aagy /általában + 5%/, és igy a fenti ellenállások méretezésénél mindig figyelembe kell venni annak a termisztornak a tűrését, amellyel ténylegesen Össze akarják kapcsolni azokat.

Ebből következik, hogy az ilyen tipusu hálózatokat nem lehet könnyen több példányban reprodukálni úgy, hogy azonos tuelajdonságuak legyenek, következésképpen nem lehet ezeket tömeggyártásban előállítani.

-1180145

A.fenti értéknél alacsonyabb türésü termisztorok nagyot! drágák, és ez a tény ezen termisztorok alkalmazását gazdaságtan lanná teszi.

A találmány célja olyan áramköri elrendezés létrehozása, amellyel kvarcoszoillátor hőmérséklettől függő frekvenoiaválto·· zásait ki lehet kompenzálni, mely áramköri elrendezés különösei» egyszerű,éa gazdaságos, és azonoa tulajdonságokkal nagy számban reprodukálható, és amellyel különböző típusu kvarcoszcillátorokat lehet kompenzálni /például AT-metszésü vagy C-metszésü kvarckr iatályokat/

A fentiek értelmében a találmány célkitűzése az, hogy a kvarcoszcillátor frekvenciájának a névleges értéktől való +Δ F nagyságú eltérése esetén olyan kompenzálást valósítson meg, amelynél a frekvencia -/\F nagyságával azonoa változást· hoz létre a modulátor kimenőjelében, úgyhogy a frekvenoiaátalakitó áramkör kimenetén megjelenő jel frekvenciája állandó értékű legyen .

A kompenzálást ezért úgy hajtjuk végre, hogy az f frekvenciát nem csupán a fentemlitett első jellel moduláljuk, hanem egy második korrekciós jellel is, mely korrekciós jel alakja'annak a törvényszerűségnek felel meg, ahogyan a heterodin oszcillátor készítésénél használt kvarokristály frekvenciája változik a hőmérséklet függvényében, előjele azonban ellentétes, ha a fenti szűrő a frekvenoiaátalakitó áramkör bemenetére érkező jelek összegére van hangolva. Ha azonban a szűrő a frekvenciaátalakltó áramkör bemenetelre érkező jelek különbségére van hangolva, a korrekciós jel alakjának is és előjelének is meg kell egyeznie azzal a törvényszérus éggel,ahogy a kvarcoszcillator a hóméra ékletváltozás ok hatására a frekvenciáját változtatja.

A modulátor tehát az első moduláló jelet egy összegezőáramkörön keresztül veszi, amelynek második bemenetére olyan függvénygenerátor csatlakozik, amelynek kimenetén olyan jel jelenik meg, amely a fenti két esetben a kitűzött célnak megfelel.

A találmány szerinti áramköri elrendezés további tulajdonságait a leírás további részében a találmány oltalmi körét nem korlátozó kiviteli péláa kapcsán a mellékelt rajz alapján Ismertetjük részletesebben, ahol az

1. ábrán egy adóállomás blokkvázlata látható, amely a találmány szerinti alapelven működik} a ·-

2. a és 2.b ábrákon látható görbék az AT-metszésü illetve a C-metszésü kvarckristály frekvenciájának változását szemléltetik a hőmérsékletváltozás függvényében} a

5. ábrán az 1. ábrán látható GF függvénygenerátor kiviteli alakja látható.

Az 1. ábrán OE heterodin kvarcoszclllátor látható, amely f_ET frekvenciájú jelet állít elő, továbbá MD frekvenciamodulátor, amely az f frekvenciája jel frekvenciáját modulálja az b első jelnek megfelelően /mely például egy hangjel lehet/. Az OE heterodin kvarooszolllátor kimenetén lévő f-^ frekvencia éa áz MD frekvenciamodulátor kimenetén lévő fj_E frekvencia CC fre*i«~ venclaátalakitó áramkör bemenetelre jutnak, amelynek kimenetéh rádiófrekvenciás jel jelenik meg, és ennek frekvenciája f_RJ, £ 4. + £ττ?· ^{A 00} fíekvenoiaátalakitó áramkör kimenetére F szűrő et — ír

-2**0145 csatlakozik, amelyet a + f_Ip vagy f^ = f_0T - f _XJ fre|cvenplára lehet hangolni.

A találmány célkitűzése, hogy az f_™ rezgések frekvencia· változásait, amelyek annak a szobának a hőmérsékletváltozásai-. ból erednek, ahol az oszcillátor fel van állítva, ki lehessen kompenzálni úgy, hogy meghatározzuk az f™ frekvenciájú rezgések változásait, azonos nagyságban /és ellentétes előjellel, ha ^B ^ET vagy azonos előjellel, ha fp_E ^χ · £jp/» hogy ezzel a CC frekvenclaátalakltó áramkör kimenetén lévő jelnek megfelelő f_Rp frekvenciájú rezgéseket állandó értéken lehessen tartani.

A találmány további célja, hogy az fj_E frekvenoiáju rezgések változásait az f^_ frekvenciája rezgések kompenzálása érdekében az f frekvenoiáju jel frekvenciamodulációjával lehessen végrehajtani, éspedig nemcsak a fenti s jellel, hanem egy korrekciós jellel, amelyet GF függvénygenerátorral állítunk elő és CS-j. összegezőáramkör segítségével adjuk az MD frekvenolamoduláijor bemenetére.

A korrekciós jel alakjának meg kell egyeznie azzal a törvényszerűséggel. ahogyan az OE heterodln kvarcoszoillátor készítéséhez használt kvarokrlstály frekvenciája a hőmérsékletváltozás függvényében változik, de azzal ellenkező előjelűnek kell lennie, ha f_RJl « + f_IJt . Ha azonban f_RF « f- f_IE, akkor a korrekciós jel alakjának azonossága mellett az előjelének is meg kell egyeznie a fentemlitett frekvenoiaváltozási törvénnyel.

A 2.a ábrán az a és b görbék azokat a szélső értékeket ⁴ jelentik, amelyeket az f frekvenciának a T hőmérsékletváltozásból eredő változásai feltételezhetően felvehetnek /a szoba hő-” mérsékletére vonatkoztatva/, egy AT-metszésü kvarokrlstály esetében. A c görbe azonban a fenti feltételezhető frekvenciaváltozások átlagértékét jelöli. A 2.b ábrán az a, és b^ görbék azonos száma görbét jelölnek, melyek a C-metszesü kvarokrlstály esetében jelölik azokat a szélső értékeket, amelyeket az f frekvencia változásai a T hőmérséklet változásának függvényében felvehetnek. A o. jel azonban a fenti feltételezhető frekvenoiaváltozások átlagértékét jelöli. A fenti görbék négyzetes lefutásnak.

A fent elmondottak tükrében abban az esetben, ha az ősz*· olllátorban egy AT-metszésÜ kvarckristályt használunk, a GF függvénygenerátornak a 2.a ábrán szaggatőtt vonallal rajzolt d görbének megfelelő jelet kell előállítania, ha '« f_Ej + f_IEt míg a c görbének megfelelő jelet kell előállítania, ha f_EE = ^fET ^fIF *

Abban az esetben, ha C-metszésü kvarckristályt használunk, a GF függvénygenerátornak a 2.b ábrán látható d^ jelet kell előállítania az első feltételezés mellett, és a o, jelet a második feltételezés mellett.

A találmány szerinti előnyös kiviteli alak szerint a GF függvénygenerátor a J. ábrán látható részletesebben. Az FG függ— vénygenerátor”x jelet előállító VL egységet foglal magába, és az x jel amplitúdója a hőméreékletváltozással lineárisan változik.

-3180145

A fenti jelet egy differenciál tlpusu csatlakozáson ke-í resztül adjuk első MT. szorzóáramkör bemenetére, amelynek kimenőjele x² jelnek felel meg, éa ezt a jelet'adjuk egy második MT₂ azorzóáramkör bemenetére. Az MT₂ szorzóáramkör kimenőjele ’ χ3 jelnek felel meg, amelyet GS_? összegező áramkör első bemenetére adunk, mely CS_? összegező ^áramkör a második bemenetén az x jelet veszi. ,

A CS₂ összegező áramkör kimenőjele egy y » + j bx² ± ox^ + d tlpusu harmadfokú egyenletnek megfelelő jel, ahol a tagok együtthatóinak megfelelő beállításával a 2.a ábrán látható d vagy c görbével egybeeső jelet lehet előállítani.

Az elsőfokú tag együtt-hat ójának értékét HL··, eszközzel lehet beállítani, amely alkalmas arra, hogy egy változó amplitúdójú x jelet állítson elő, amint azt a továbbiakban a VL egység Ismertetésével kapcsolatban leírjuk, míg az Így eredő görbe amplitúdóját RLg eszközzel lehet beállítani, amely a CS₂ összegező áramkör kimenőjelének szintjét állítja be.

Ha az oszcillátorhoz egy AT-metszésü kvarckristályt használunk, a GR függvénygenerátornak a CS₂ összegező áramkör kimenetén lévő harmadfokú kifejezésnek megfelelő jelet kell kimenetén előállítania, viszont ha a fenti oszcillátorhoz egy 0- ; metszésű kvarokristályt használunk, a GF függvénygenerátornak olyan másodfokú kifejezésnek megfelelő jelet kell kimenetén eKiállítania, mint ami az MI. azorzóáramkör kimenetén harmadik' azlntbeállltó HL·* eszközön Keresztül jelenik meg. A fenti jel alakjának meg kell felelnie a 2.b ábrán látható d_n vagy o. jelnek. x x

Az előnyös kiviteli alak szerint a fenti VX egység egy pár R-]_ és R₂ ellenállást foglal magába, amelyeknek értéke nem változik a nőmérsékletváltozás hatására, és amely ellenállások egy hidkapcsolás egymással szemben lévő ágaiban vannak elhelyezve, ahol a híd többi ága egy másik pár R, és R. ellenállásból áll, amelyeknek értéke a lineáris hőmérsékletváltozás ok hatására lineárisan változik.

Ha a hidkapcsolás egyik átlójára állandó tápfeszültséget kapcsolunk, akkor a másik átlón megkapjuk a fenti x jelet, amelynek amplitúdója a hőmérsékletváltözások hatására lineárisan változik. Más megoldások szerint a kitűzött célt egyetlen ellenállás alkalmazásával lehet elérni, mely ellenállás értéke a hőmérséklettel változik, és ebben az esetben az x jelet áz MT-j- szorzóáramkörre adjuk egy egy-végzödésü csatlakozáson /ki-* egyenlitetlen bemenetén/ keresztül. .

Annak érdekében, hogy a 2.a ábra d vagy o görbéje /vagy a 2.b ábra d. vagy o. jele/ szerinti karakterisztikát kapjunk, a VL egységet a rajzSzerint kell, összeállítani, vagy pedig a hidkapcsolás két átlója közül az egyiknek megfelelő ősatlakozásokkal kell rendelkeznie, invertált formában.

Mivel a CS₂ összegező áramkör bemenetére beállítható szintű x jelet kell adni, a VL egység tartalmazza a fenti HL·, eszközt, mely az ellenálláshid átlójába kapcsolt potenciómétérből all.

-4180145

Claims (7)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Áramköri elrendezés heterodin kvarooszcillátor hőmérséklet; vált ozás tói függő frekvenciaváltozásainak ki kompenzálására, mely heterodin kvarcoazcillátor adóberendezés részét képezi, és amely f frekvenciát első jelnek megfelelően moduláló frokvenciamodufátort, egyik bemenetén a modulált jelet, másik bemenetén pedig a heterodin kvarcoszcillátor kimenőjelet vevő frekvenciaatalakitó áramkört, valamint a frekvenclaatalakltó áramkör bemenetéin lévő jelek összegére vagy különbségére hangolt szűrőt foglal magába, azzal jellemezve, hogy a frekvenciamodulátor /MD/ egyik bemenete összegező áramkörrel /CD·./ van összekötve, az összegező áramkör /08,/ egyik bemenetén^xelső moduláló jel /s/ van, második bemenetéin a heterodin kvarcoszoillátornak /OE/ a hőméreékletváltozástól függő frekvenciaváltozásainak megfelelő, máoodlk modulálójelet előállító függvénygenerátor /GF/ kimenete csatlakozik.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti áramköri elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a heterodin kvarcoszcillátorban /OE/ AT-metszésü kvarckristály van, és a függvény generátor /GF/ kimenőjele harmadfokú egyenletnek megfelelő jelalaku.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti áramköri elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a heterodin kvarcoszcillátorban /OE/ C-metszésü kvarckristály van, és a függvénygenerátor /GF/ kimenőjele másodfokú egyenletnek megfelelő jelalaku.
4. 4. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti áramköri elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a füg^vénygenerátor /GF/ a következő egymással sorbakapcsolt egysegeket foglalja magába: a hőmérsékletváltozással arányos amplitúdójú jelet /x/ előállító egységet /VL/, a fenti jel négyzetével arányos jelet /-σ-2 / ni «ál H4-A λ 1 α X a σο v* rr /TJT'T' / b on on oFcU η ΙαχιΧ Ίώ'-.

   jelet előállító második összegezőáramkört.
5. 5. A 4. igénypont szerinti áramköri elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy ellenállás hidkapcsolása van, amelynek egyik átlója állandó tápforrással van összekötve, másik átlóján pedig a hőmérsékletvaltozással arányos jel /x/ vatf jelen, és amely a hidkapcsolás két egymással szemben lévő ágába kapcsolt, hőmérsékletváltozástól független értékű ellenállást /R, és R_?/, másik két ágában pedig a lineáris hőmérsékletváltozások hatására értéküket lineárisan változtató ellenállá- sokat /R, és R../ tartalmaz.
6. 6. A 4. vagy 5. igénypont szerinti áramköri elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a második összegező áramkör /08^/ bemenete első szlntbeállitó eszköz /RL·^/ ki- menetével van összekötve, amely az ellenállás hidkapcsolás első átlójába kötött póténeiómétérből áll, és a második összegező áramkör /03^/ kimenetére második szintbeállitó eszköz /RLg/ Van csatlakoztatva.
7. 7. A 5. vagy 4. igénypont szerinti áramköri elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a függvénygenerátor /GÍ7 a kővetkező egymással sorbakapcsolt egységeket foglalja magábal a hőméreékletváltozással arányos amplitúdójú jelet /x/ előállít· tó egységet /VL/. az első szorzóáramkört /MT-,/, valamint harma? dik szintbeálllto eszközt /BL^/· ^x

   1 db rajz

   F. k,: Hlmer Zoltán ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL

   70 - OTH - 33.066

   IOU.IH9 .

   Nemzetközi osztályozás: H 03 B B/04 1/1