DE1058108B - Modulierende Generatorschaltung mit Transistoren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine modulierende Generatorschaltung, welche für die Erzeugung elektrischer Schwingungen einen ersten Transistor (Oszillatortransistor) und zur Modulation dieser Schwingungen mit einem Modulationssignal einen zweiten Transistor (Modulatortransistor) enthält.

Für den Aufbau derartiger Schaltungen sind mehrere Möglichkeiten bekannt. Beispielsweise kann eine Drosselspule den Kollektorkreisen des Oszillatortransistors und des Modulatortransistors gleichzeitig angehören, wobei dem Modulatortransistor die Modulationssignale zugeführt werden. In einer anderen bekannten Schaltung ist die Primärwicklung eines Transformators in den Kollektorkreis des Modulatortransistors eingeschaltet, während die Sekundärwicklung im Kollektorkreis des Oszillatortransistors liegt. Es ist ferner eine dem gleichen Zweck dienende Röhrenschaltung bekannt, in welcher die Anoden-Kathoden-Strecke der Oszillatorröhre mit der Anoden-Kathoden-Strecke der Modulatorröhre in Reihe geschaltet ist und der Modulatorröhre die Modulationssignale zugeführt werden. Es muß daher als naheliegend angesehen werden, eine entsprechende Reihenschaltung auch mit Transistoren an Stelle der Röhren zu benutzen.

Bekanntlich besteht bei einfachen modulierenden Generatorschaltungen der hier zugrunde gelegten Art, und zwar sowohl bei Schaltungen mit Röhren als auch solchen mit Transistoren, eine Schwierigkeit darin, bei einer Amplitudenmodulation der in der Oszillatorstufe erzeugten Trägerschwingung die Frequenzänderungen dieser Trägerschwingung genügend klein zu halten, weil ja die Modulation in der selbsterregten Stufe erfolgt und durch die zusätzliche Steuerung der Oszillatorstufe mit den Modulationsschwingungen nicht nur in der gewünschten Weise die Amplitudenbilanz geändert, sondern auch in ganz unerwünschter Weise die Phasenbilanz gestört wird. Dies hat erhebliche, die Amplitudenmodulation begleitende Frequenzänderungen zur Folge. Man könnte daran denken, diese Frequenzänderungen dadurch klein zu halten, daß man als frequenzbestimmenden Schwingungskreis in der Oszillatorstufe einen solchen mit sehr geringer Dämpfung, etwa in Gestalt eines piezoelektrischen Schwingkörpers, verwendet. Dieser Gedanke führt jedoch nicht ohne weiteres zu einer brauchbaren Lösung des Problems, weil sich eine auf diese Weise in ihrer Frequenz stabilisierte Oszillatorstufe wegen der geringen Dämpfung und der großen gespeicherten Blindleistung des Schwingkreises hoher Güte jeder schnellen Amplitudenänderung widersetzt, so daß derartige Stufen nicht unmittelbar mit einer hinreichenden Bandbreite amplitudenmoduliert werden können. Dies ist wohl auch der Grund dafür, daß bisher Modulierende Generatorschaltung
mit Transistoren

Anmelder:
Electric & Musical Industries Ltd.,
Hayes, Middlesex (Großbritannien)

Vertreter: Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,
Hannover, Göttinger Chaussee 76

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 5. August 1954 und 26. Juli 1955

John Ewels₁ Harrow, Middlesex,
und John Louis Carroll, London (Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden

keine Röhren- oder Transistoroszillatorschaltung mit Kristallstabilisierung und Modulation in der selbsterregten Stufe bekanntgeworden ist.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es infolge der besonderen Verhältnisse bei einem Transistoroszillator doch möglich ist, die bisher und insbesondere bei Röhrenschaltungen als unvereinbar angesehenen Funktionen in einer selbstschwingenden Stufe zu vereinigen. In einer modulierenden Generatorschaltung, welche für die Erzeugung elektrischer Schwingungen einen ersten Transistor und zur Modulation dieser Schwingungen mit einem Modulationssignal einen zweiten Transistor enthält, ist erfindungsgemäß ein piezoelektrischer Kristall zur Stabilisierung der Frequenz der erzeugten Schwingungen in an sich bekannter Weise zwischen Emitter und Basis des ersten, zur Schwingungserzeugung dienenden Transistors eingeschaltet und außerdem der Strompfad von der Kollektorelektrode zu einer anderen Elektrode des zweiten, zur Modulation dienenden Transistors in Reihe mit dem Kollektorkreis und unabhängig von dem zwischen der Basis- und der Emitterelektrode liegenden Kreis des ersten Transistors angeordnet, wobei die Modulationssignale dem zweiten Transistor derart zugeführt werden, daß sein Kollektorstrom und dadurch der Kollektorstrom des ersten Transistors und die Amplitude der erzeugten Schwingungen moduliert werden.

Eine Erprobung der Schaltung nach der Erfindung

hat ergeben, daß damit in der
Amplitudenmodulation einer

Oszillatorstufe eine kristallstabilisierten

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ichwingung mit großer Bandbreite durchgeführt weren kann. Messungen haben gezeigt, daß dabei eine ute Linearität gewahrt ist und daß infolge der wirungsmäßigen Unabhängigkeit des Emitterkreises und es Kollektorkreises des Oszillatortransistors der Kritallkreis mit unveränderter Amplitude durchschwingt, während die Amplitude im Kollektorkreis durch die !.eihenschaltung mit dem Kollektorkreis des Moduatortransistors praktisch beliebig schnell und unablängig von der Schwingungsamplitude des Kristalls geändert werden kann. Die Erfindung löst damit das ³roblem der Breitbandmodulation einer frequenz-■tabilisierten Schwingung in der Oszillatorstufe einer nit zwei Transistoren versehenen Schaltung.

Es ist zu erwähnen, daß eine frequenzstabilisierte Transistoroszillatorschaltung mit einem ausgangsieitigen Resonanzkreis bekannt ist, bei welcher ein nezoelektrischer Schwinger im Emitter-Basis-Kreis ingeordnet ist, jedoch keine Mittel zu einer Amplitulenmodulation der erzeugten Hochfrequenzschwingung η der Oszillatorstufe vorgesehen sind, wovon ja nach Ien Erfahrungen mit entsprechenden Röhrenschaltun- ^en auch kein Erfolg erwartet werden konnte. Da, wie :rwähnt, von Röhrenschaltungen das Prinzip der Reihenschaltung der Entladungsstrecken der Oszillaorröhre und der Modulatorröhre bekannt ist, könnte lie Schaltung nach der Erfindung formal als das Ergebnis der Übertragung dieses bekannten Prinzips auf ;ine Transistorschaltung und der Kombination einer tuf diese Weise erhaltenen modulierenden Generatorschaltung mit der bekannten Kristallstabilisierung im Smitter-Basis-Kreis angesehen werden. Es ist dabei :u berücksichtigen, daß zu einer solchen Kombination cein Anlaß vorlag, weil davon keine besonderen Vor- :eile, ja nicht einmal eine brauchbare Arbeitsweise ervartet werden konnten. Außerdem gibt es zahlreiche ibweichende Möglichkeiten der Aufteilung der Einseifunktionen auf die Kreise zweier Transistoren, von lenen jedoch nur die nach der Erfindung ausgebildete Schaltung überraschenderweise eine Breitbandampliiudenmodulation in der Kristallstufe ermöglicht.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer modulierenden Generatorschaltung nach der Erfindung m Hand des Schaltbildes im einzelnen beschrieben, fn diesem Schaltbild ist mit der BezugszifFer 1 ein Spitzentransistor bezeichnet, der dazu verwendet ist, in dem durch die Induktivität 2 und den Abstimmkondensator 3 gebildeten Schwingungskreis Hochfrequenzschwingungen aufrechtzuerhalten. Zu diesem Zweck ist die Kollektorelektrode 4 des Transistors mit dem Zwischenpunkt 5 der Induktivität 2 und die Klemme 6 der Induktivität 2 mit dem negativen Anschluß einer Spannungsquelle verbunden, die in üblicher Weise als Batterie 7 dargestellt ist. Der positive Batterieanschluß ist geerdet. Ferner ist die Induktivität 2 mit der Basiselektrode 8 des Transistors über die Kopplungsspule 9 gekoppelt. Es ist ersichtlich, daß ein Ende der Kopplungsspule 9 direkt mit der Basis des Transistors und das andere Ende dieser Kopplungsspule mit einer aus dem Widerstand 10 und dem parallel liegenden Kondensator 11 gebildeten Schaltung verbunden ist, die den Zweck hat, eine geeignete Vorspannung zu erzeugen. Die Spule 12, die gleichfalls mit der Induktivität 2 gekoppelt ist, stellt den Ausgang für die von der Anordnung erzeugten Hochfrequenzschwingungen dar, welche in der später zu beschreibenden Weise amplitudenmoduliert werden. Um die Frequenz der erzeugten Schwingungen zu stabilisieren, ist in den Emitterkreis des Transistors 1 ein piezoelektrischer Kristall 13 eingeschaltet, dem ein

Widerstand 14 parallel liegt, der für die Erzeugung der erforderlichen Vorspannung geeignet bemessen ist. Eine Anschlußklemme des Kristalls 13 ist mit der Emitterelektrode 15 des Transistors direkt verbunden, während die andere Klemme mit demjenigen Ende der Parallelschaltung 10, 11 verbunden ist, welches von der Basiselektrode 8 abgewendet ist. Zwischen diesem Ende der genannten Parallelschaltung und dem negativen Batterieaschluß ist ein Entkopplungskondensator 16 angeordnet.

Um die Amplitude der in dem abgestimmten Schwingungskreis 2, 3 aufrechterhaltenen Schwingungen zu modulieren, ist der mit 20 bezeichnete Modulatortransistor vorgesehen, dessen Kollektorelektrode mit 21, dessen Emitterelektrode mit 22 und dessen Basiselektrode mit 23 bezeichnet ist. Die Emitterelektrode 22 ist geerdet, und die Kollektorelektrode 21 des Transistors 20 ist mit dem Kollektorkreis des Oszillatortransistors 1 in Serie geschaltet. Ferner ist die von der Basiselektrode 8 abgewendete Klemme der Parallelschaltung 10, 11 mit dem Kollektor 21 des Transistors 20 verbunden. Die Modulationsspannung wird der Basis 23 des Transistors 20 über den Kopplungskondensator 24 zugeführt. Für die Basis 23 wird eine Vorspannung geeigneter Größe durch die Verbindung über den Widerstand 25 zur Kollektorelektrode 21 hergestellt.

Man erkennt, daß bei der im Schaltbild dargestellten Anordnung der Pfad von der Kollektorelektrode zu einer anderen Elektrode des Transistors 20 mit dem Kollektorkreis des Transistors 1 in Reihe geschaltet und unabhängig von dem zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 1 liegenden Kreis angeordnet ist, so daß die der Basis des Transistors 20 zugeführten Modulationssignale den Kollektorstrom des Transistors 20 ändern und dadurch den Kollektorstrom des Transistors 1 modulieren. Die Modulationssignale können, wenn dies erwünscht ist, auch dem Emitter des Transistors 20 zugeführt werden, wobei dann die Basis 25 geerdet ist. Durch die Reihenschaltung des vom Kollektor des Transistors 20 zu einer anderen seiner Elektroden führenden Pfades innerhalb des Kollektorkreises des Transistors 1 und durch die unabhängige Anordnung von dem zwischen der Basis und dem Emitter liegenden Kreis dieses Transistors wird die Modulation des Kollektorstromes des Transistors 1 unmittelbar durch Änderung des Kollektorstromes des Transistors 20 bewirkt und nicht über die Zwischenwirkung von Änderungen des Stromes zwischen Emitter und Basis des Transistors 1, so daß sich eine im wesentlichen lineare Modulationskennlinie ergibt.

Der Transistor 1 kann ein Spitzentransistor, beispielsweise von der in Großbritannien unter der Bezeichnung OC 51 erhältlichen Art, sein; er kann aber auch ein im Hochfrequenzbereich schwingungsfähiger Flächentransistor sein. Für den Transistor 20 wird vorzugsweise ein Flächentransistor verwendet, beispielsweise von der in Großbritannien unter der Bezeichnung OC 10 erhältlichen Art. Geeignete Werte für die wichtigsten Bauelemente sind folgende:

Widerstand 10 3 900 Ohm

Widerstand 14 8 200 Ohm

Widerstand 25 47 000 Ohm

Kondensator 11 1 500 pF

Kondensator 16 3 300 pF

Kondensator 24 8 μΡ

Ein geeigneter Wert für die Spannung der Batterie 7 ist 20 V. Bei dieser Bemessung ist eine Modulations-

Claims (3)

spannung von 0,5 V eff., die über den Kopplungskondensator 24 angelegt wird, zur vollen Modulation der Schwingungen des Transistoroszillators imstande. Dies entspricht einem Effektivwert der Modulationsspannung in der Größe von 5 V zwischen dem Kol- lektor und der Basis des Transistors 1. Untersuchungen haben ergeben, daß diese Modulation im wesentlichen linear ist. Der Gleichspannungsabfall zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Modulatortransistors 20 beträgt etwa 7 V. Um die Empfindlichkeit zu erhöhen, kann die Modulationsschaltung mit einer Verstärkerstufe versehen werden, welche den Transistor 30 enthält. Der Emitter 31 dieses Transistors ist mit Erde verbunden, während sein Kollektor 32 mit dem Kopplungskondensator 24 in Verbindung steht, so daß die Basiselektrode des Modulatortransistors 20 über den Kopplungskondensator gesteuert wird. Die Kollektorelektrode 32 ist außerdem über einen Belastungswiderstand 33 von geeigneter Größe mit der negativen Klemme der Batterie 7 verbunden. Die steuernden Signale werden dann der Basis 34 des Transistors 30 über einen Kopplungskondensator 35 zugeführt. Die geeignete Vorspannung der Basiselektrode wird mit Hilfe des Widerstandes 36 eingestellt, der zwischen dem Kollektor 32 und der Basis 34 eingeschaltet ist. Mit Hilfe einer solchen Anordnung kann der Transistor 1 durch eine Steuerspannung von ungefähr 0,015 V eff. voll moduliert werden. 30 Patentansprüche:

1. Modulierende Generatorschaltung, welche für die Erzeugung elektrischer Schwingungen einen ersten Transistor und zur Modulation dieser Schwingungen mit einem Modulationssignal einen zweiten Transistor enthält, dadurch gekennzeich-

net, daß ein piezoelektrischer Kristall (13) zur Stabilisierung der Frequenz der erzeugten Schwingungen in an sich bekannter Weise zwischen Emitter und Basis des ersten, zur Schwingungserzeugung dienenden Transistors (1) eingeschaltet ist und daß außerdem der Strompfad von der Kollektorelektrode (21) zu einer anderen Elektrode des zweiten, zur Modulation dienenden Transistors (20) in Reihe mit dem Kollektorkreis und unabhängig von dem zwischen der Basis- (8) und der Emitterelektrode (15) liegenden Kreis des ersten Transistors angeordnet ist und daß die Modulationssignale dem zweiten Transistor derart zugeführt werden, daß sein Kollektorstrom und dadurch der Kollektorstrom des ersten Transistors und die Amplitude der erzeugten Schwingungen moduliert werden.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektor-Emitter-Strecke des zweiten Transistors (20) mit der Kollektor-Basis-Strecke des ersten Transistors (1) in Reihe geschaltet ist und die Modulationssignale der Basiselektrode des zweiten Transistors zugeführt werden.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektor-Basis-Strecke des zweiten Transistors mit der Kollektor-Basis-Strecke des ersten Transistors in Reihe geschaltet ist und die Modulationssignale der Emitterelektrode des zweiten Transistors zugeführt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 574 954, 882 103;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 000 878;
»Funk-Technik«, Heft 14/1952, S. 386;
»Bell Syst. Techn. Journ.«, April 1951, S. 412 bis

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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