DE1943522A1 - FM discriminator - Google Patents

Description

"FM-Diskriminator". "FM Discriminator".

Die Erfindung bezieht sich auf FM-Diskriminatorschaltungsanordnungen. The invention relates to FM discriminator circuitry.

In kleinen tragbaren Komunikations-FM-Empfängern sind Billigkeit Kleinheit und Hochspannungsstromverbrauch von erster Wichtigkeit. Der Preis und der Umfang können durch .Mlsendung einer kleinen Anzahl von Komponenten im Detektionsverfahren reduziert werden, wodurch trotzdem ein Audio-Außgang eines hohen Pegels erhalten wird letztereß resultiert ja in eine verminderte Anforderung für die darauffolgende Audio- Verstärkung. There is cheapness in small portable communication FM receivers Smallness and high voltage power consumption of first importance. The price and the scope can be increased by sending a small number of components in the detection process can be reduced, thereby still obtaining a high level audio output if the latter results in a reduced requirement for the next one Audio amplification.

Die meisten konv ntionellen Diskriminatoren liefern ein verhältnismässig niedriges Audio-Ausgangssignal bei einem verhältnismassig grossen RF-Eingangssignal, wobei ein impulszählender Diskriminator obwohl dieser einfach und linear ist und keine Einstellung fordert, in dieser Hinsicht besonders enttäuschend ist. Most conventional discriminators provide a proportionate low audio output signal with a relatively large RF input signal, where a pulse counting discriminator although this is simple and linear and no setting calls, particularly disappointing in this regard is.

Die meisten anderen Diskriminatoren fordern zwei. abgestimmte Kreise, die meistens genau abgestimmt werden müssen und eine sorgfältig ein-. gestellte Kopplung haben.Most other discriminators require two. coordinated circles, which usually have to be precisely coordinated and one carefully incorporated. asked Have coupling.

Fur FM-Systeme mit sehr kleinem Frequenzhub kann ein Diskriminator vom Quarzkristalltyp verwendet werden, aber dieser ist teuer und genügende Linearität ist schwer zu erhalten. A discriminator can be used for FM systems with a very small frequency deviation quartz crystal type can be used, but it is expensive and has sufficient linearity is difficult to obtain.

Aus einem Gesichtspunkt der Einfachheit können sogenannte-Quadraturdetektoren mit Mehrgitter elektronenröhren verwendet werden, die ein ausserordentlich hohes Audioausgangssignal liefern, sowie einige AM-Reduktion für sehr bescheidene RF-Eingangsanforderungen. Eine solche Schaltung für eine Rohre vom 6DT6 Typ ist in RCA Review, Dez.. From a point of view of simplicity, so-called quadrature detectors with multi-grid electron tubes are used, which have an extraordinarily high Provide audio output, as well as some AM reduction for very modest RF input requirements. One such circuit for a 6DT6 type pipe is in RCA Review, Dec.

1955, Band XVI, Nr. 4 und für eine 6BN6 Röhre in Wireless World, Januar 1957, Seiten 23-27 beschrieben, bei der das Arbeitsprinzip darin besteht, dass dem einen-Gitter eine Bezugspannung und einem. anderen Gitter eine Spannung eines abgestimmten Kreises, die. auf der Zwischenfrequenz um 90°in der Phase verschoben ist, zugeführt wird. Der Anodenstrom ist von den Spannungen und deren Phasen an den Gittern abhängig und ändert sich je nachdem die Frequenz und dem zufolge das Phasenverhältnis sich ändert. Die erhaltenen Spannung. änderungen an einem integrierenden Anodenkondensator treten also unte r Einflus:s der aodu modulierenden Audiofrequenzabweichung auf. Ein solcher Kreis ist jedoch nicht zum Einbau in eine Vorrichtung,#eren wirksame Einrichtungen nur Transistoren' sind, geeignet.1955, Volume XVI, No. 4 and for a 6BN6 tube in Wireless World, January 1957, pages 23-27 described, in which the working principle is that the a grid a reference voltage and a. another grid a tension of a tuned Circle that. is shifted in phase by 90 ° on the intermediate frequency, supplied will. The anode current depends on the voltages and their phases on the grids and changes depending on the frequency and, consequently, the phase relationship changes. The tension obtained. changes to an integrating anode capacitor thus occur under the influence of: s the modulating audio frequency deviation. However, such a circuit is not effective for installation in a device Devices only transistors' are suitable.

Die Erfindung bezweckt, eine Diskriminatorschaltung zu schaffen, die nur einen einzigen Transistor braucht, einfacht in Wirkung ist und imstande ist ein hohes. -detektiertes Ausgangseignal gegenüber seinen Frequenzmoduliertem Eingangssignal zu liefern. The aim of the invention is to create a discriminator circuit, which only needs a single transistor, is simple in operation and capable is a high. - detected output signal compared to its frequency modulated To deliver input signal.

Der Transistor kann vom asymmetrischen bipolaren Typ oder ein Feldeffekttransistor (FET) sein. Wenn der Transietor ein bipolarer Transistor ist, werden die erste und zweite ßteuerelektrode und die Ausgangselektrode die Emitter- , hasi8- und Kollektorelektrode sein. The transistor can be of the asymmetrical bipolar type or a field effect transistor (FET). If the transit gate is a bipolar transistor, the first will be and second control electrode and the output electrode is the emitter, hasi8 and collector electrode be.

Wenn der Transistor ein Feldeffekttransistor ist (z.B. ein MOS Transistor), so sind die erste und zweite Steuerelektrode und die Ausgangselektrode die Zufuhr-,Gatter-, und Abfuhrelektrode. If the transistor is a field effect transistor (e.g. a MOS transistor), so the first and second control electrode and the output electrode are the feed, gate, and discharge electrode.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung nehmer erläutert. The invention is explained with reference to the drawing taker.

Die Zeiohnung zeigt einen FM-Diskriminator, der bei 455 KHz arbeitet und von einem bipolaren Transietor T1 angetrieben wird, dessen völlige Schaltung nicht dargestellt ist und der als Begrenzer zur Erzeugung einer symmetrischen frequenzmodulierten rechteckigen Ausgangsspannung an der Verbindung eines Belastungswiderstandes R1 und seiner Kollektorelektrode dient, wenn seiner Eingangslkle#me @ 1 ein frequenzmoduliertes Signal zugeführt wird. Die Kollektorelektrode des Traniistors T1 ist RC gekoppelt mit der Emitterelektrode des Diskriminatordetektortransistors T2, der in der dargestellten Schaltung ein asymmetrischer bipolarer Transistor ist, wobei einen typ mit hoher Verstärkung und niedriger Frequenz zu bevorzugen ist. Die rechteckige Ausgangsspannung/des Transistors/T1 wird in wesentlichen ohne Phasenänderung durchgelassen, mittels eines Kondensators C1, zum Verbindungspunkt eines Widerstandes R2 mit der Emitterelektrode des Transistors T2, die als Steuerelektrode dient, zur Bildung eines ersten Schaltsignales für den Transistor T2. Erforderlichenfalls kann der Ausgang des Transistors T1, ehe er dem Kondensator C1 zugeführt wird, dadurch abgeschwächt werden, dass z.B. dieser Kondensator mit einer Anzapfung des Widerstandes R1 verbunden wird. The drawing shows an FM discriminator operating at 455 KHz and is driven by a bipolar Transietor T1, its complete switching is not shown and used as a limiter for generating a symmetrical frequency-modulated rectangular output voltage at the connection of a load resistor R1 and its collector electrode is used when its input terminal is a frequency-modulated Signal is supplied. The collector electrode of transistor T1 is coupled to RC to the emitter electrode of the discriminator detector transistor T2, which is shown in FIG Circuit is an asymmetrical bipolar transistor, being a type with high Gain and lower frequency is preferable. The square output voltage / des Transistor / T1 is allowed to pass through with essentially no phase change, by means of a Capacitor C1, to the connection point of a resistor R2 with the emitter electrode of the transistor T2, which serves as a control electrode, to form a first switching signal for the transistor T2. If necessary, the output of the transistor T1, before it is fed to the capacitor C1, thereby be weakened, that e.g. this capacitor is connected to a tap of the resistor R1.

Ein paralleler abgestimmter Kreis mit Induktivität L und Kondensator C2, der innerhalb des MF-Durchlassbandes, das auf eine Frequenz von 455 kHz zentriert,ist resoniert, wird durch einen Widerstand R3 zur Herabsetzung des Gütefaktors Q gedämpft und ist zwischen der 3asiselektrode'des Transistors T2 und Erde verbunden, der über Klemme 2 mit der negativen Schieneeiner Spannungsquelle verbunden-ist. Der Kollektorelektrode dqs als Ausgangselektrode dienenden Transistors T2 wird über einen Belastungswiderstand R4 und eine positive mit einer Klemme 3 verbundene Speiseschiene der Spannungsquelle Strom zugeführt. Der im wesentlichen rechteckige Ausgang des Transistors T1 wird dem abgestimmten Kreis über einen Kondensator C3 zugefUhrt, dessen Wert in Bbereinstimmung mit Dämpfungswiderstand R3, Induktivität L und Kondensator C2 gewählt ist zur Lieferung eines Signales, das ein zweites Schaltsignal ist und das der Basiselektrode des Transistors T2 zugeführt wird ( diese Elektrode dient ebenfalls als Steuerelektrode )und das für Modulation 0, d.h. 455 kHz, einen beträchtlichen Phaseunterschied mit dem der Eritterelektrode zugeführten Signal hat. Der Schwingungskreis LC2 wird für maximale Linearität und Spitzentrennung -abgestellt, wobei der Wert der Komponenten zugleich derart ist, dass die Amplituden des der Basiselektrode zugeführten Signales etwa gleich der am Eitter auftretenden Signalamplitude ist, plus die Basiseeitter "Schwellen"-spannung des Transistors T2. Der-transistor wird durch die zwei Signale spannungsgesteuert, sodass grosse Ströme über den verhältnismässig hohen Belastungswiderstand R4 fliessen. Das Spannungsverhältnis der der Emitter- und Basiselektrode zugeführten Signale muss von der Ordnung von 1 z 2 oder 1 s 2 sein. A parallel tuned circuit with inductance L and capacitor C2, which is within the MF passband centered on a frequency of 455 kHz resonates, is attenuated by a resistor R3 to reduce the Q factor and is connected between the base electrode of the transistor T2 and earth, which is connected via Terminal 2 is connected to the negative rail of a voltage source. The collector electrode dqs serving as the output electrode transistor T2 is via a load resistor R4 and a positive supply rail of the voltage source connected to a terminal 3 Electricity supplied. The substantially square output of transistor T1 becomes fed to the tuned circuit through a capacitor C3, the value of which is in agreement with damping resistor R3, inductance L and capacitor C2 is selected for delivery a signal that is a second switching signal and that of the base electrode of the Transistor T2 is supplied (this electrode also serves as a control electrode ) and that for modulation 0, i.e. 455 kHz, with a considerable phase difference the signal fed to the eritter electrode. The oscillation circuit LC2 is for maximum linearity and peak separation - turned off with the value of the components is at the same time such that the amplitudes of the signal fed to the base electrode is roughly equal to the signal amplitude occurring at the Eitter, plus the base side "Threshold" voltage of transistor T2. The transistor is made by the two signals voltage-controlled, so that large currents pass through the relatively high load resistance R4 flow. The tension that of the emitter and base electrodes The signals supplied must be of the order of 1 z 2 or 1 s 2.

2 Wenn die Frequenz des der Eingangsklemme 1 zugeführten Signales sich ändert, tritt eine Xnderung in der Phase des der Basiselektrode des Transistors T2 zugeführten Signales auf, die eine Minderung der leitenden Perioden des Transistors T2 verursacht und also eine linderung der Spannung, die über einen integrierenden Kondensator C4 auftritt, der zwischen der Kollektorelektrode des Transistors T2 und Erde verbunden ist und dessen Kapazität derart gewählt wird, dass er wenigstens einen Teil der erforderlichen Entzerrung liefert. Die Folgen einer etwaigen Amplitudenmodulation werden durch die begrenzende Wirkung des Transistors Tl, sowie des als Begrenzer wirkenden Transistors T2, beschrankt infolge des Wertes des Belastungswiderstandes R4 und die Amplitude der Signale, die während der Leitung der Basis und der Emitter zugeführt werden. 2 If the frequency of the signal fed to input terminal 1 changes, there occurs a change in the phase of the base electrode of the transistor T2 applied signal, which reduces the conductive periods of the transistor T2 causes and therefore a relaxation of the tension over an integrating Capacitor C4 occurs between the collector electrode of transistor T2 and earth is connected and its capacitance is chosen such that it is at least provides some of the equalization required. The consequences of any amplitude modulation are due to the limiting effect of the transistor Tl, as well as the limiter acting transistor T2, limited due to the value of the load resistance R4 and the amplitude of the signals generated during the conduction of the base and the emitter are fed.

Das Modulationssignal, das an der Kollektorelektrode des Transistors T2 auftritt wenn ein frequenzmoduliertes Signal der Eingangsklemme 1 zugeführt wird, steht zur weiteren Verstärkung an einer mit dem Verbindungspunkt der Transistorkollektorelektrode, en Widerstand R4 und Kondensator C4 verbunden/Ausgangsklemme 4 zur Verfügung, wobei kapazitive Kopplung verwendet wird, wenn es wünschenswert ist, die an der Klemme 4 auftretende Gleichstromkomponente zu entfernen. The modulation signal that is applied to the collector electrode of the transistor T2 occurs when a frequency-modulated signal is fed to input terminal 1, stands for further reinforcement at one with the connection point of the transistor collector electrode, en resistor R4 and capacitor C4 connected / output terminal 4 available, whereby capacitive coupling is used when it is desirable to connect to the terminal 4 to remove occurring direct current component.

In der beschriebenen Schaltungsanordnung war der, Widerstand R4 derart gewählt worden, dass etwa die Hälfte der Speisung von 10 Volt übrigblieb, wenn der Klemme 1 ein konstantes Frequenz signal von 455 kHz zugeführt wurde. Unter diesen Umständen und bei den Komponentenwerten wie untenstehend angegeben, ergab sich eine Signalamplitude von etwa 1 Volt Spitzenwert an der Emitterelektrode des Transistors T2, in einem Audioausgangssignal von etwa 3 Volt Spitzen-Spitzenwert bei einem Hub von 1 5 kHz. Dieses Audio-Ausgangssignal war etwa zehnmal grosser als dasjenige eines Foster Seely Diskriminators, der aus der gleichen Quelle gespeist wird und etwa 50mal grösser als dasjenige eines transistorisierten Zählerdiskriminators. In the circuit arrangement described, the resistor R4 was such had been chosen that about half of the supply of 10 volts was left over when the Terminal 1 was supplied with a constant frequency signal of 455 kHz. Under these Circumstances and at the component values as given below, the result was a signal amplitude of about 1 volt peak value at the emitter electrode of transistor T2, in an audio output signal of about 3 volts peak-to-peak with a stroke of 1 5 kHz. This audio output signal was about ten times larger than that of a Foster Seely discriminator fed from the same source and about 50 times larger than that of a transistorized counter discriminator.

Die Komponentewerte, die verwendet wurden um obenstehendes-Ergebnis zu erreichen, waren folgende: C1 4.7 nF. C2 100 - 200 pF. The component values that were used to obtain the above result to achieve were the following: C1 4.7 nF. C2 100-200 pF.

C3 22 pF. C4 4.7 nF. L1 0.5 mH. R2 1 K. R3 33 K. R4 22 K.C3 22 pF. C4 4.7 nF. L1 0.5 mH. R2 1 K. R3 33 K. R4 22 K.

Änderungen in den Werten von L, C1, C2, C3 undR3 sind erforderlich für andere Frequenzen als 455 kHz, z.B. 100 kHz oder 10.7 Mhz. Changes in the values of L, C1, C2, C3 and R3 are required for frequencies other than 455 kHz, e.g. 100 kHz or 10.7 Mhz.

Im Rahmen der Erfindung sind noch viele tnderungen möglich. Z.B. kann Basisvorspannung an Transistor T2 verwendet werden, die eine erhöhte Empfindlichkeit zur Folge haben wird, wenn die Basis- Emitter "Schwsllen" spannung teilweise überwunden wird durch eine Hochspannung an einem Punkt, wenn der Transistor fast leitend ist ohne Eingangssignal. Dadurch, dass die Basiselektrode mit Erde verbunden wird, wie in der Zeichnung dargestellt ist, wird jedoch die Notwendigkeit verhütet, Hochspannungswiderstände und einen Gleichstromsperrkondensator zu verwenden und die thermische Stabilität des Kreises wird verbessert. Many changes are still possible within the scope of the invention. E.g. Base bias can be used on transistor T2, which has increased sensitivity will result when the base-emitter "Schwsllen" voltage is partially overcome is caused by a high voltage at a point when the transistor is almost conductive without input signal. By connecting the base electrode to earth, like However, as shown in the drawing, the need for high voltage resistors is avoided and to use a DC blocking capacitor and thermal stability of the circle is improved.

Obwohl der Transistor T2 wie dargestellt und beschrieben vom polaren Typ ist, ist dies nicht erforderlich. Der Transistor T2 kann ein Feldeffekttransistor sein, bei dem Ubergangs-oder isolierte Gatter-Feldeffekttransistoren,sowie vom Erreichungs-als vom Veräriungstyp alle geeignet sind, wobei die Zufuhr- und Abfuhrelektroden auf gleiche Weise verbunden sein können wie die Emitter-,Easis-und Kollektorelektroden des bipolaren Transistors; wo erforderlich ist die Unterlage des Feldeffekttransistors mit Erde Verbunden. Ersatz eines Transistors T2 durch einen Feldeffekttransistor kann eine Minderung des Wertes mancher der Komponenten, die diesem Transistoren gehören, notwendig machen, und, abhängig vom verwandten Typ, kann es auch erforderlich sein, dass der Steuerelektrode Vorspannungspotentiale zugeführt werden. Although the transistor T2 as shown and described from the polar Type is not required. The transistor T2 can be a field effect transistor be, in the case of transition or isolated gate field effect transistors, as well as from the reaching-than of the hardening type all are suitable, with the feed and discharge electrodes may be connected in the same way as the emitter, base and collector electrodes of the bipolar transistor; where necessary the pad of the field effect transistor Connected to earth. Replacement of a transistor T2 by a field effect transistor may decrease the value of some of the components that make up these transistors belong, make necessary, and, depending on the related type, it may also be necessary be that the control electrode are supplied with bias potentials.

Claims (7)

P A T E N T A N S P R U E C E Es FM-Diskriminator mit einem Transistor, bei dem der genannte Transistor eine Ausgangselektrode, eine Steuerelektrode und eine gemeinsame Elektrode aufweist, Mittel um eine erste Klemmeeiner Gleichstromquelle über eine Belastung mit der Benannten Ausgangselektrode zu verbinden, Mittel um der gemeinsamen Elektrode ein erstes von einem frequenzmodulierten Eingangssignal abgeleitetes Schaltsignal zuzuführen, Mittel um der Steuerelektrode ein zweites vom genannten frequensmodulierten Eingangssignal abgeleitetes zweiten Schaltsignal zuzuführenswobei deren Phase gegenüber dem ersten Schaltsignal sich ändert in Abhängigkeit von der Frequenz des Eingangssignales, und Mittel um die gemeinsame Elektrode über einen Widerstand mit der zweiten Klemme der genannten Gleichstromquelle zu verbinden.P A T E N T A N S P R U E C E Es FM discriminator with a transistor, wherein said transistor has an output electrode, a control electrode and having a common electrode, means around a first terminal of a DC power source to connect via a load to the designated output electrode, means to the common electrode a first of a frequency-modulated input signal to supply derived switching signal, means to the control electrode a second second switching signal derived from said frequency-modulated input signal zuzuführenswith their phase changes as a function of the first switching signal on the frequency of the input signal, and means around the common electrode about connecting a resistor to the second terminal of said direct current source. 2. Diskriminator nach Anspruch 1, bei dem der Transistor vom bipolaren asymmetrischen Typ ist, bei dem die gemeinsame Elektrode, die Steuerelektrode und die Ausgangselektrode die Emitter-,Basis- und Kollektor-elektroden sind.2. Discriminator according to claim 1, wherein the transistor from the bipolar asymmetrical type is where the common electrode, the control electrode and the output electrode are the emitter, base and collector electrodes. 3. Diskriminator nach Anspruch 1, bei dem der Transistor ein Feldeffekttransistor ist, bei dem die gemeinsame Elektrode, die Steuerelektrode und die Ausgangselektrode die Zufuhr-, Gatter-und Abfuhrelektroden sind.3. Discriminator according to claim 1, wherein the transistor is a field effect transistor is where the common electrode, the control electrode and the output electrode the feed, gate and drain electrodes are. 4. Diskriminator nach Anspruch 1,2 oder 3, bei dem das frequenzmodulierte Eingangssignal mit im wesentlichen keiner Phasenverschiebung zur gemeinsamen Elektrode durchgelassen wird zur Bildung des ersten Schaltsignales.4. Discriminator according to claim 1, 2 or 3, in which the frequency-modulated Input signal with essentially no phase shift to the common electrode is let through to form the first switching signal. 5. Diskriminator nach Anspruch 1,2,3 oder 4, in dem das frequenzmodulierte Eingangssignal zu einem parallelsiabgestimmten Kreis Uber einen Kondensator durchgelassen wird, bei dem der genannte abgestimmte Kreis in einen Weg zwischen der Steuerelektrode und der zweiten Klemme der genannten Gleichstromquelle geschaltet ist zur Bildung des zweiten Schaitsignales.5. Discriminator according to claim 1,2,3 or 4, in which the frequency-modulated Input signal to a parallel tuned circuit passed through a capacitor in which said matched circle in a path between the control electrode and connected to the second terminal of said direct current source is for the formation of the second switching signal. 6. Diskriminator nach Anspruch 5, bei dem der parallele abgestimmte Kreis ein gedämpfter LC-Kreis ist.6. The discriminator of claim 5, wherein the parallel matched Circle is a dampened LC circle. 7. Diskriminator nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das frequenzmodulierte Eingangssignal von einer Begrenzerstufe abgeleitet wird.7. Discriminator according to one of the preceding claims, in which the frequency-modulated input signal is derived from a limiter stage. L e e r s e i t eL e r s e i t e