DE1107292B - Circuit arrangement for frequency modulation - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Frequenzmodulation mittels zweier Entladungssysteme in Generatorschaltung, wobei jedes System für sich über Punkte mit gegenseitigem Phasenunterschied eines Verzögerungsnetzwerkes rückgekoppelt ist und beide Systeme durch Modulationsspannungen in einander entgegengesetztem Sinne gesteuert werden.The invention relates to a circuit arrangement for frequency modulation by means of two discharge systems in a generator circuit, each system fed back for themselves via points with mutual phase difference of a delay network and both systems are controlled by modulation voltages in opposite directions will.

Eine solche Schaltung ist z. B. aus der britischen Patentschrift 512 028 bekannt.Such a circuit is z. B. from British Patent 512 028 known.

Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung wird in jedem der Entladungssysteme ein und dasselbe Steuergitter sowohl zum Erzeugen der Hochfrequenzschwingung als auch zur Frequenzmodulation verwendet, was besonders bei Frequenzmodulatoren mit breitem Modulationsspektrum, bei denen hohe Anforderungen an die Phasenlaufzeiten gestellt werden, mit Bedenken verknüpft ist. Die dem Gitter gemeinsam zuzuführenden Modulations- bzw. Trägerwellenschwingungen müssen nämlich durch Filter voneinander getrennt werden, welche dann eine vernachlässigbare Phasenlaufzeitänderung haben müssen und zugleich über die Breite des Modulationsspektrums, das etwa 20 MHz betragen kann, keine Phasenänderungen aufweisen dürfen, was ja eine Änderung der Modulationscharakteristik zur Folge haben würde. Diese kombinierten Anforderungen sind schwer oder nicht erfüllbar. In this known circuit arrangement, one and the same control grid is used in each of the discharge systems used both for generating the high frequency oscillation and for frequency modulation, which is especially true for frequency modulators with a wide modulation spectrum, which have high requirements the phase runtimes are associated with concerns. Those to be fed to the grid together This is because modulation or carrier wave oscillations have to be separated from one another by filters which must then have a negligible phase delay change and at the same time have no phase changes over the width of the modulation spectrum, which can be approximately 20 MHz allowed, which would result in a change in the modulation characteristics. These combined Requirements are difficult or impossible to meet.

Zur Verhütung dieser Bedenken kann man, wie auch bekannt, für die genannten zwei Entladungssysteme zwei Pentoden verwenden und die Modulalationsschwingungen zwischen anderen Gittern, z. B. den Schirmgittern, anlegen. Dies ist jedoch wieder mit anderen Nachteilen verknüpft. Das Modulieren auf ein Schirmgitter z. B. beansprucht beträchtlich mehr Energie als das Modulieren auf ein Steuergitter, das ja auf einem viel niedrigeren Potentialpegel gehalten wird. Aus dem gleichen Grunde kann man für das Wiederherstellen des Gleichspannungspegels beim Fernsehen, was auf einem Punkt hoher Impedanz durchzuführen ist, das Schirmgitter nicht verwenden. Schließlich ist bei Modulation auf ein Schirmgitter eine lineare Wirkung nicht erzielbar, da bei Modulation der Spannung auf diesem Gitter der Schirmgitterstrom sich ändert, was unerwünschte besondere Spannungsänderungen des Schirmgitters mit sich bringt.In order to avoid these concerns, one can, as is also known, for the mentioned two discharge systems use two pentodes and the modulation oscillations between other gratings, e.g. B. the screen grids. However, this is again associated with other disadvantages. Modulating on a screen grid z. B. uses considerably more energy than modulating on a control grid, the yes is kept at a much lower potential level. For the same reason you can go for the Restoring the DC voltage level while watching TV, resulting in a high impedance point is to be carried out, do not use the screen grid. Finally, when modulating is on a screen grid a linear effect cannot be achieved because the screen grid current is modulated on this grid when the voltage is modulated changes, which undesirable special voltage changes of the screen grid with it brings.

Es ist auch bekannt, die Modulationsschwingungen den Fanggittern zweier Pentoden zuzuführen. Die dann erhaltene Modulationsteilheit ist jedoch gering und nichtlinear, was eine höhere Modulationsspannung erforderlich macht, welche wieder Schwierig-Schaltungsanordnung
zur FrequenzmodulationIt is also known to feed the modulation oscillations to the grids of two pentodes. The modulation steepness then obtained is, however, small and non-linear, which makes a higher modulation voltage necessary, which again is a difficult circuit arrangement
for frequency modulation

Anmelder:Applicant:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)NV Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Netherlands)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7Representative: Dr. rer. nat. P. Roßbach, patent attorney,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 18. Juni 1959Claimed priority:
Netherlands June 18, 1959

Erwin Tautner
und Theodoras Herman Johan de Laat,Erwin Tautner
and Theodoras Herman Johan de Laat,

Hilversum (Niederlande),
sind als Erfinder genannt wordenHilversum (Netherlands),
have been named as inventors

keiten hinsichtlich Entkopplung und Verzerrung mit sich bringt.with regard to decoupling and distortion.

Die Erfindung bezweckt eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die all diese Nachteile verhütet, was dadurch erzielt wird, daß jedes der beiden Entladungssysteme aus zwei Verstärkerelementen in Kaskodenschaltung besteht, bei denen die Modulationsschwingungen einer Steuerelektrode jenes Verstärkerelementes, von dem jene Steuerelektrode für die Frequenz der zu erzeugenden Schwingungen mit einem Punkt definierten Potentials, z. B. Erde, verbunden ist, zugeführt werden, während die Rückkopplung der Hochfrequenzschwingung über eine Steuerelektrode des anderen Verstärkerelementes erfolgt.The aim of the invention is to provide a circuit arrangement which avoids all of these disadvantages, which thereby it is achieved that each of the two discharge systems consists of two amplifier elements in a cascode circuit exists, in which the modulation oscillations of a control electrode of that amplifier element, of which that control electrode for the frequency of the vibrations to be generated with a point defined potential, e.g. B. earth, is connected, while the feedback of the High-frequency oscillation takes place via a control electrode of the other amplifier element.

Unter einer Kaskodenschaltung ist hier die Reihenoder Kaskadenschaltung zweier Verstärkerelemente, ζ. B. Röhren oder Transistoren zu verstehen, bei der der Steuerelektrode (Gitter bzw. Basis) des einen Verstärkerelementes ein Signal zugeführt wird, die Steuerelektrode (Gitter bzw. Basis) des anderen Verstärkerelementes für die Signalfrequenzen mit einem Punkt definierten Potentials, z. B. Erde, verbunden ist und die Ausgangselektrode (Anode bzw. Kollektor) des ersten Verstärkerelementes mit der Kathode bzw. Emitter des anderen Verstärkerelementes verbunden ist.Under a cascode connection is here the series or Cascade connection of two amplifier elements, ζ. B. tubes or transistors to understand when a signal is fed to the control electrode (grid or base) of one amplifier element, the control electrode (Grid or base) of the other amplifier element for the signal frequencies with a point defined potential, e.g. B. earth, is connected and the output electrode (anode or collector) of the first amplifier element connected to the cathode or emitter of the other amplifier element is.

Es sei bemerkt, daß die Kaskodenschaltung zweier Trioden an sich bekannt ist und z. B. zur Herab-It should be noted that the cascode connection of two triodes is known per se and z. B. to lower

109 60&/307109 60 & / 307

Setzung des Rauchens, das sonst bei Verwendung von Pentoden auftritt, verwendet wird.Submission of smoking, which otherwise occurs with the use of pentodes, is used.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert, in derThe invention is explained with reference to the drawing in which

Fig. 1 ein Schaltbild einer Ausführungsform eines Frequenzmodulators nach der Erfindung ist undFig. 1 is a circuit diagram of an embodiment of a frequency modulator according to the invention and

Fig. 2 eine geänderte Ausbildung eines Teiles der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 darstellt.FIG. 2 shows a modified design of part of the circuit arrangement according to FIG.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 enthält zwei Sätze von je zwei Trioden 1 und 2 bzw. 3 und 4 in Kaskadenschaltung. Die Anoden der unteren Röhren 2 und 4 sind mit den Kathoden der oberen Röhren 1 und 3 und außerdem über einen Widerstand 5 miteinander verbunden. Die Anoden der Röhren 1 und 3 sind miteinander und über einen Kondensator 6 mit einem etwa in der Mitte einer Verzögerungsleitung 7 liegenden Punkt 8 verbunden. Die Verzögerungsleitung besteht aus einem LC-Tiefpaßfilter mit einer Anzahl von Gliedern, jedes aus einer Reiheninduktivität L und einer Parallelkapazität C bestehend. Das Filter ist auf beiden Seiten über Selbstinduktivitäten L/2 durch einen Widerstand R passender Größe abgeschlossen.The circuit arrangement according to FIG. 1 contains two sets of two triodes 1 and 2 or 3 and 4 in cascade connection. The anodes of the lower tubes 2 and 4 are connected to the cathodes of the upper tubes 1 and 3 and also to one another via a resistor 5. The anodes of the tubes 1 and 3 are connected to one another and via a capacitor 6 to a point 8 located approximately in the middle of a delay line 7. The delay line consists of an LC low-pass filter with a number of elements, each consisting of a series inductance L and a parallel capacitance C. The filter is terminated on both sides via self-inductances L / 2 by a resistor R of the appropriate size.

Die freien Enden dieser Widerstände R sind miteinander und über einen Spannungsteiler 9 und einen Widerstand 10 mit dem positiven Pol 11 einer nicht gezeigten Gleichspannungsquelle verbunden. Der Pol 11 ist auch über einen Widerstand 12 und eine Drosselspule 13 mit der Anode der beiden Röhren 1 und 3 verbunden und dient weiter zur Lieferung der unerwünschten Vorspannungen an den Steuergittern der Röhren 1 bzw. 3 über ein Netzwerk von Widerständen 14 bis 21.The free ends of these resistors R are connected to one another and via a voltage divider 9 and a resistor 10 to the positive pole 11 of a direct voltage source (not shown). The pole 11 is also connected to the anode of the two tubes 1 and 3 via a resistor 12 and a choke coil 13 and also serves to supply the undesired bias voltages to the control grids of the tubes 1 and 3 via a network of resistors 14 to 21.

Die Kathoden der beiden Trioden 2 und 4 sind über gesonderte Widerstände 28 bzw. 29, die durch Kondensatoren 30 bzw. 31 überbrückt sind, an Erde gelegt. Gegenseitig sind sie durch einen Kondensator 32 für die Modulationsfrequenzen miteinander verbunden. The cathodes of the two triodes 2 and 4 are through separate resistors 28 and 29, respectively Capacitors 30 and 31 are bridged, connected to ground. They are mutual through a capacitor 32 for the modulation frequencies are interconnected.

Die Steuergitter der Röhren 1 und 3 sind über Kondensatoren 22 bzw. 23 mit den Punkten 24 und 25 verbunden, zwischen welchen die Modulationsspannung, als bei Verwendung der Schaltung für Fernsehen die Videofrequenzspannung, in Gegentakt angelegt wird.The control grids of tubes 1 and 3 are via capacitors 22 and 23, respectively, with points 24 and 25 connected, between which the modulation voltage, as when using the circuit for Television the video frequency voltage, applied in push-pull.

Die Steuergitter der Röhren 2 und 4 sind mit zwei auf beiden Seiten des Punktes 8 liegenden Punkten 26 bzw. 27 der Verzögerungsleitung verbunden. Die Abstände zwischen diesen Punkten und dem Punkt 8 sind derart gewählt, daß die Phasen der auf den Gittern der Röhren 2 und 4 aufgedrückten Spannungen durchschnittlich um 120 bis 60° hinsichtlich deren der Spannung im Punkt 8 gedreht sind. Diese Phasenunterschiede können auch andere Werte aufweisen, z. B. +90 und -90° oder 240 und 120°, vorausgesetzt, daß über die Punkte 26 und 27 eine derartige Rückkopplung der Anodenspannung der oberen Röhren der beiden Kaskoden zu den Gittern der unteren Röhren stattfindet, daß in jeder der beiden Kaskodenschaltungen gesonderte Schwingungen erzeugt werden, deren Frequenzen gleich den beiden Grenzfrequenzen des unerwünschten Bereichs von Trägerwellenschwingungen sind.The control grids of the tubes 2 and 4 are provided with two points 26 lying on either side of the point 8 or 27 of the delay line. The distances between these points and point 8 are chosen so that the phases of the voltages impressed on the grids of the tubes 2 and 4 an average of 120 to 60 ° with respect to which the tension in point 8 is rotated. These phase differences can also have other values, e.g. B. +90 and -90 ° or 240 and 120 °, provided that via points 26 and 27 such a feedback of the anode voltage of the upper tubes of the two cascodes to the grids of the lower tubes that takes place in each of the two cascode circuits separate vibrations are generated, the frequencies of which are equal to the two limit frequencies of the undesirable range of carrier wave oscillations.

Die erzeugten und mittels der Röhren 1 und 3 der Kaskoden modulierten Schwingungen können über einen Kondensator 33 einem innerhalb der Abschließglieder der Verzögerungsleitung 7 liegenden Punkt 34 entnommen werden.The vibrations generated and modulated by means of the tubes 1 and 3 of the cascodes can be transmitted via a capacitor 33 to a point 34 located within the terminating elements of the delay line 7 can be removed.

Mit der Verwendung von Trioden in Kaskodenschaltung ist außer dem obengenannten Vorteil auch noch ein anderer, für Frequenzmodulatoren wichtiger Vorteil verbunden. In Zusammenhang mit der Linearität der Modulation ist nämlich ein einfaches Verhältnis zwischen den Steilheitsänderungen und der Steuerspannung über einem großen Steilheitsbereich erwünscht, und dieser Wunsch wird am besten durch die Verwendung von Trioden erfüllt. Diese Verhältnisse liegen unter anderem sehr günstig bei Trioden mit einem sogenannten Spanngitter, wie bei der E 88 CC, welche außerdem eine verhältnismäßig große Steilheit hat, nämlich 12,5 mA/V, so daß bei Verwendung dieses Röhrentyps für den beabsichtigten Zweck eine gehörige Modulationsempfindlichkeit gesichert ist.With the use of triodes in a cascode connection there is also the advantage mentioned above yet another advantage that is important for frequency modulators. In connection with linearity namely, the modulation is a simple relationship between the slope changes and the Control voltage over a wide range of slopes is desired, and this desire is best carried through the use of triodes met. Among other things, these ratios are very favorable for triodes with a so-called tension grid, as in the E 88 CC, which is also a relatively has great steepness, namely 12.5 mA / V, so that when using this type of tube for the intended A proper modulation sensitivity is ensured for the purpose.

Die in Fig. 2 gezeigte Abwandlung weicht in zwei Hinsichten von der Schaltung nach Fig. 1 ab. Erstens sind die Elektrodensysteme der Röhren 1 und 3 bzw.The modification shown in FIG. 2 differs from the circuit according to FIG. 1 in two respects. First are the electrode systems of tubes 1 and 3 or

zo 2 und 4 in zwei gemeinsamen Kolben zu zwei Doppeltrioden 35 bzw. 36 vereinigt, um die Stabilität der Schaltung möglichst groß zu machen. Das »Altern« gleichbelasteter Röhrensysteme, die sich in einem gemeinsamen Kolben befinden, erfolgt nämlich viel gleichmäßiger, als wenn jedes dieser Systeme in einen eigenen Kolben aufgenommen ist. Zweitens ist bei diesen Kaskodensystemen eine Gleichstromrückkopplung verwendet zum Ausgleich der Änderungen, die beim Auswechseln einer oder mehrerer Röhren im allgemeinen auftreten werden. Jede der Anoden der Doppeltriode 35 ist zu diesem Zweck über einen Spannungsteiler 37, 38 und einen Widerstand 39 mit den Steuergittern der Doppeltriode 36 verbunden, während der Verbindungspunkt des Widerstandes 39 mit dem Spannungsteiler 37, 38 über einen Kondensator 40 großer Kapazität geerdet ist.zo 2 and 4 combined in two common pistons to form two double triodes 35 and 36, respectively, to ensure the stability of the Make the circuit as large as possible. The "aging" of equally loaded pipe systems that are in a common Pistons are located, namely much more evenly than if each of these systems in one own piston is added. Second is DC feedback in these cascode systems used to compensate for changes made when changing one or more tubes in the general will occur. Each of the anodes of the double triode 35 is for this purpose via one Voltage divider 37, 38 and a resistor 39 connected to the control grid of the double triode 36, while the connection point of the resistor 39 with the voltage divider 37, 38 via a capacitor 40 large capacity is grounded.

Die Grenzfrequenz des durch die Verzögerungsleitung 7 gebildeten Tiefpaßfilters wird vorzugsweise unterhalb der zweiten Harmonischen der niedrigsten Frequenz der erzeugten Schwingungen gewählt. Gute Ergebnisse werden mit einer Schaltungsanordnung nach Fig. 1 mit einer Grenzfrequenz von 100 bis 110 MHz erhalten, bei der die mittlere Frequenz 70 MHz betrug. Der Frequenzhub betrug gut 20 MHz zwischen der höchsten und der niedrigsten Momentanfrequenz. Weitere Werte der dabei verwendeten Schaltung waren:The cutoff frequency of the low-pass filter formed by the delay line 7 becomes preferable chosen below the second harmonic of the lowest frequency of the generated oscillations. Quality Results are obtained with a circuit arrangement according to FIG. 1 with a cutoff frequency of 100 to 110 MHz at which the mean frequency was 70 MHz. The frequency deviation was a good 20 MHz between the highest and the lowest instantaneous frequency. Further values of the used Circuit were:

SelbstinduktivitätenSelf inductances

1313th

0,6 μΗ 4 μΗ0.6 μΗ 4 μΗ

Kapazitätencapacities

WiderständeResistances

CC. 66th 3232 3030th 3131 6,4 pF6.4 pF 1000 pF1000 pF 1000 pF1000 pF 33 pF33 pF 33 pF33 pF

RR. 55 99 1010 330 Ohm330 ohms 3000 Ohm3000 ohms 5000 Ohm5000 ohms 180 000 Ohm180,000 ohms

12/14, 28/2912/14, 28/29 15/16,17/1915/16/17/19 1818th 20/2120/21 1000 Ohm1000 ohms 56 000 Ohm56,000 ohms 25 000 Ohm25,000 ohms lMOhmlMOhm

Die Spannung an der Klemme 11 betrug +180 V und die über 17-18-19 etwa 100 V.The voltage at terminal 11 was +180 V and that across 17-18-19 about 100 V.

Die Röhren 1 bis 4 waren Trioden vom Typ E188 CC. Selbstverständlich könnten im Prinzip auch Transistoren in analoger Schaltung verwendet werden.The tubes 1 to 4 were triodes of the type E188 CC. Of course, could in principle also Transistors are used in an analog circuit.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Schaltungsanordnung zur Frequenzmodulation mittels zweier Entladungssysteme in Generatorschaltung, wobei jedes System für sich über Punkte mit gegenseitigem Phasenunterschied eines Verzögerungsnetzwerkes rückgekoppelt ist und beide Systeme durch die Modulationsspannungen in einander entgegengesetztem Sinne gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Entladungssysteme aus zwei Verstärkerelementen in Kaskodenschaltung besteht, bei der die Modulationsschwingungen einer Steuerelektrode jenes Verstärkerelementes zugeführt werden, von dem jene Steuerelektrode für die Frequenz der zu erzeugenden Schwingungen mit einem Punkt definierten Potentials, z. B. Erde, verbunden ist, während die Rückkopplung der Hochfrequenzschwingung über eine Steuerelektrode des anderen Verstärkerelementes erfolgt.1. Circuit arrangement for frequency modulation by means of two discharge systems in a generator circuit, each system being fed back via points with mutual phase difference of a delay network and both systems being controlled by the modulation voltages in opposite directions, characterized in that each of the two discharge systems consists of two amplifier elements in There is a cascode circuit in which the modulation oscillations are fed to a control electrode of that amplifier element from which that control electrode for the frequency of the oscillations to be generated with a point of defined potential, e.g. B. earth, is connected, while the feedback of the high-frequency oscillation takes place via a control electrode of the other amplifier element. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodensysteme der beiden Kaskoden wenigstens paarweise in einer gemeinsamen luftdichten Hülle angeordnet sind.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the electrode systems of the two cascodes arranged at least in pairs in a common airtight envelope are. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichartigen Elektrodensysteme der beiden Kaskoden paarweise in gemeinsamen luftdichten Hüllen angeordnet sind.3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the electrode systems of the same type of the two cascodes are arranged in pairs in common airtight envelopes. 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Ausgangselektroden der beiden Kaskoden durch eine zusätzliche Gleichstromrückkopplung mit dem zugehörigen, auch für die Rückkopplung der Hochfrequenzschwingungen verwendeten Gitter verbunden sind.4. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that each of the output electrodes of the two cascodes by an additional direct current feedback with the associated grid, which is also used for the feedback of the high-frequency oscillations are connected. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 109 608/307 5.61© 109 608/307 5.61