DE2549943B2 - Schaltungsanordnung zur Frequenzmodulation - Google Patents
Schaltungsanordnung zur FrequenzmodulationInfo
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Description
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Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur Frequenzmodulation einer durch eine
Quarzschaltung stabilisierten Oszillatorschwingung mit einer in Reihe geschalteten modulationsspannungsabhängigen
Kapazität, welche mit einer in Reihe geschalteten Induktivität einen auf die Serienresonanzfrequenz
des Quarzes abgestimmten Reihenschwingkreis bildet und einer parallel zu dem Quarz
geschalteten Neutralisationsinduktivität.
Verfahren zur Verstimmung der Schwingfrequenz einer Quarzschaltung und Schaltungsanordnungen hierfür
sind im technischen Schrifttum eingehend beschrieben. Beispielsweise wird in »Oszillatoren mit Schwingkristallen«,
Verfasser Prof. Dr. H e r ζ ο g, erschienen im Springer-Verlag, Berlin 1958, in dem auf Seite 271
beginnenden Kapitel »Die Veränderung der Resonanzfrequenz von Kristalloszillatoren« eingehend dargelegt,
wie eine Verstimmung wahlweise durch Reihenschaltung einer veränderlichen Induktivität oder einer
Kapazität erfolgen kann. Bei Einsatz der kapazitiven Verstimmung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die
Kapazität des Quarzes, die im Ersatzschaltbild als Parallelkapazität angeordnet ist, durch eine Induktivität
in Reihen- oder Parallelschaltung zu neutralisieren. Hierdurch ergibt sich eine Erweiterung des Abstandes
der Reihenresonanzfrequenz zur Parallelresonanzfrequenz des Quarzes und damit eine Vergrößerung des
Verstimmungsfrequenzhubes.
Durch den Einsatz von Kapazitätsdioden läßt sich in einfacher Weise eine modulationsspannungsabhängige
Verstimmung der Quarzoszillatorschaltung erreichen.
Fig. la der Zeichnung zeigt eine solche bekannte Schaltung. Dargestellt ist der frequenzbestimmende
Zweipol, der, wie noch unten weiter ausgeführt wird, im Rückführungskreis einer Schwingschaltung angeordnet
sein kann. Mit C ist die dem Quarz parallelgeschaltete Quarzhalterkapazität bezeichnet, die durch eine Induktivität
L\ in bekannter Weise neutralisiert wird. In Reihe mit der Parallelschaltung liegt die von der Modulationsspannung
Um abhängige Kapazität Co, die beispielsweise
eine Kapazitätsdiode sein kann. Wie bereits ausgeführt, kann die Neutralisation der Quarzkapazität
C auch durch eine Reihenschaltung von L\, wie in F i g. Ib dargestellt, erreicht werden.
Durch die GB-PS 11 41 755 - Figur 4 - und die US-PS 34 77 039 - Figur 1 - ist es bereits auch
bekannt, die in den Fig. la und Ib der Zeichnung dargestellten Neutralisationsarten miteinander zu kombinieren.
Schaltungen der beschriebenen Art zur Frequenzmodulation einer durch eine Quarzschaltung stabilisierten
Oszillatorschwingung weisen erhebliche Nachteile auf. Die Verstimmung der Frequenz erfolgt in dem
Frequenzbereich zwischen der Serienresonanz- und Parallelresonanzfrequeru des Quarzes, also nur in der
Nähe der Serienresonanzfrequenz. Da jedoch die höchste Frequenzstabilität der Quarzschaltung bei
Abstimmung auf die Serienresonanzfrequenz erreicht wird, ist mit den bekannten Schaltungsausführungen
eine maximale Frequenzstabilität nicht zu erreichen. Ferner ist der Modulationshub begrenzt, um ein starkes
Ansteigen des Modulationsklirrfaktors und eventuelles Abreißen der Grundschwingung, die in der Nähe der
Serienresonanzsteile liegt, bei Annäherung an die Parallelresonanzstelle zu vermeiden.
Mit den bekannten Schaltungsanordnungen werden bei relativ hohen Modulationsspannungen in der
Größenordnung von 5 V nur Frequenzhübe von maximal ±5 χ 10-4 der Oszillatorschwingung bei
Modulationsklirrfaktoren 3% erzielt.
Für batteriebetriebene tragbare Sender, insbesondere
zur Übertragung von Tonsignalen in Studioqualität, reicht der oben angeführte Frequenzhub nicht aus,
wobei zu berücksichtigen ist, daß aufgrund der geringen Höhe der Betriebsspannung die erforderliche Modulationsspannung
nur schwer zu erzeugen ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine frequenzmodulierbare Quarzoszillatorschaltung anzugeben, mit der
bei maximaler Frequenzstabilität ein hoher Frequenzhub in der Größenordnung ±1 χ 10—3 bis 2 χ 10-Jmit
geringer Modulationsspannung bei geringem Klirrfaktor erreicht wird.
Ausgehend von einer Quarzoszillatorschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist die erfindungsgemäße
Schaltung dadurch gekennzeichnet, daß in dem aus dem Quarz und der Neutralisationsinduktivität
gebildeten Parallelschaltungszweig in Reihe mit dem Quarz eine Induktivität geschaltet ist, deren Selbstinduktionswert
kleiner als der der Neutralisationsinduktivität ist.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die modulationsspannungsabhängige Kapazität
(Cd) aus zwei gegeneinander geschalteten Kapazitätsdioden (Du D2) besteht.
Im nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei
Fig.2 eine frequenzbestimmende Zweipolschaltung
mit dem erfindungsgemäßen Merkmal,
Fig. 3 eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltung,
Fig. 4 eine Oszillatorschaltung unter Verwendung des in F i g. 3 dargestellten Zweipols darstellt.
Die in Fig.2 in Reihe mit dem Quarz liegende
Reaktanzschaltung, die ein aus der Induktivität L2 und
der Kapazitätsdiode D gebildeter Reihenschwingkreis ist, ermöglicht den Betrieb des Quarzes auf seiner
Serienresonanzfrequenz, womit eine sehr hohe Frequenzstabilität erreicht wird. Durch die zusätzliche
Anordnung der Induktivität Lj gemäß der Erfindung wird im Zusammenhang mit der Neutralisationsindukti-
vität L] der Abstand der Parallelresonanzstelle zu der
Serienresonanzstelle des Quarzes vergrößert. Hierdurch wird der Impedanzverlauf des Zweipols flacher
und linearer.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die modulationsspannungsabhängige
Kapazität aus zwei gegeneinander in Reihe geschalteten Kapazitätsdioden besteht. Diese
Schaltungsanordnung ist in F i g. 3 dargestellt.
Durch die Reihenschaltung der Kapazitätsdioden Di
und D2 wird über einen erheblich vergrößerten Bereich
der lineare Zusammenhang zwischen Modulationsspannung und Frequenzänderung erzielt.
Durch das Zusammenwirken der angegebenen Schaltungsmaßnahmen entsteht ein gegenüber dem
Stand der Technik wesentlich erweiterter Frequenzvariationsbereich bei geringen Modulationsspannungswerten
und gleichzeitig verringertem Klirrfaktor.
In F i g. 4 ist beispielsweise eine nach der Erfindung mögliche Oszillatorschaltung dargestellt.
Der Transistor T wird in Basis-GrundschaJtung
betrieben, bei der die mitkoppelnde Rückführung über die erfindungsgemäße Quarzschaltung vom Kollektorkreis
L(, Ci, Ci auf den Emitter erfolgt. Der
Diodenarbeitspunkt für eine symmetrische Frequenzvariation wird mit der Diodenvorspannung LO eingestellt.
Die Modulationsspannung Um wird über einen Kondensator
Ci eingespeist.
Der Selbstinduktionswert der vorteilhafterweise abgleichbaren Induktivität Li ist kleiner als der der
Neutralisationsinduktivität L\ zu wählen. Ist der Selbstinduktionswert der Induktivität Li gleich Null, so
ist eine Schaltungsanordnung bekannter Art vorhanden; wird der Selbstinduktionswert von Li größer als der der
Neutralisationsinduktivität L\ gewählt, so besteht die Gefahr einer vom Quarz nicht mehr beeinflußten, also
freien Schwingung. Ein Selbstinduktionswert für die Induktivität Li größer als Null und gleich beziehungsweise
kleiner der der Neutralisationsinduktivität bewirkt jedoch im Sinn der Erfindung eine Erhöhung der
Empfindlichkeit und des Frequenzhubes. In der Praxis hat sich ein Wert für L3 von ungefähr 0,5 bis 0,8-fachem
Selbstinduktionswert von L\ als Optimum erwiesen. Durch einfachen Induktivitätsabgleich kann dieses
υ Optimum bezüglich der Frequenzstabilität, der erforderlichen
Modulationsspannung und des Modulationsklirrfaktors erreicht werden. Eine Oszillatorschaltung
gemäß der Fig.3 weist beispielsweise im Frequenzbereich
von 12MHz eine Frequenzstabilität von kleiner 2 χ ΙΟ-5 im Bereich von — 100C bis +5O0C, eine
erforderliche Modulationsspannung von etwa ! VeH(Hr
+ 14 kHz Frequenzhub und einen Klirrfaktor von kleiner 1 % für diesen Hub auf.
Durch die hohe Frequenzstabilität einerseits und den großen linearen Frequenzhubbereich andererseits kann
die Schaltungsanordnung sowohl in schmalbandigen Nachrichtenübertragungssystemen mit engem Kanalraster,
als auch in breitbandigen Systemen für hochwertige Übertragung angewendet werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Schaltungsanordnung zur Frequenzmodulation einer durch eine Quarzschaltung stabilisierten
Oszillatorschwingung mit einer in Reihe mit dem Quarz geschalteten modulationsspannungsabhängigen
Kapazität, welche mit einer in Reihe geschalteten Induktivität einen auf die Serienresonanzfrequenz
des Quarzes abgestimmten Reihenschwingkreis bildet und einer parallel zu dem Quarz
geschalteten Neutralisationsinduktivität, dadurch
gekennzeichnet, daß in dem aus dem Quarz und der Neutralisationsinduktivität (L]) gebildeten
Parallelschaltungszweig in Reihe mit dem Quarz eine Induktivität (L3) geschaltet ist, deren Selbstinduktionswert
kleiner als der der Neutralisationsinduktivität ist.
2. Schaltungsanordnung zur Frequenzmodulation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
modulationsspannungsabhängige Kapazität (Cd) aus zwei gegeneinander in Reihe geschalteten Kapazitätsdioden
(Du D2) besteht.
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1975
- 1975-11-07 DE DE2549943A patent/DE2549943C3/de not_active Expired
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