DE2706662C3 - FM-Modulator - Google Patents
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Description
sich die relative Frequenzänderung und die relative
Änderung der Kapazitätsänderung besagter Schwingkreiskapazität gegenläufig, d. h. mit entgegengesetzten
Vorzeichen, ändern und daß das Verhältnis zwischen relativer Änderung der Kapazitätsänderung und relati- ~>
ver Frequenzänderung dabei 3 :1 beträgt
Ein vorteilhaftes Ausfühmngsbeispiel der Erfindung
ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert
Fig. 1 zeigt einen bekannten PLL-Frequenzmodula- in
tor mit einem Quarzoszillator 1 der Frequenz /, und einer Regelschleife bestehend aus einem Phasendifferenzdetektor 2, einem Filter 3, das als Ausgangssignal
eine Steuerspannung £/$, abgibt, einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO: Voltage Controlled Oscilla-
tor) 4, dem eine Modulationssparinung Umou zuführbar
ist, sowie einem Frequenzteiler 5 mit einstellbarem Teilerfaktor N. Die Trägerfrequenz /des spannungsgesteuerten Oszillators 4 ist über den Teilerfaktor N des
Frequenzteilers 5 einstellbar, wobei gilt /=/,·//. Die
Regelschleife hält den spannungsgesteuerten Oszillator 4 bei der eingestellten Trägerfrequenz f=fq-N fest
Der spannungsgesteuerte Oszillator 4 und der Quarzoszillator 1 sind dann phasenstarr miteinander verkoppelt
Die Grenzfrequenz der Regelschleife wird so gewählt, >5
daß sie unterhalb des Modulationsfrequenzbandes liegt Zu diesem Zweck wird die Grenzfrequenz fgr des Filters
3 sehr viel kleiner als die Modulationsfrequenzen fuai
gewählt (fp<fM«0- Alle Störungen der Regelichleife,
deren Frequenz außerhalb der Schleifenbandbreite liegt — und dazu zählt ja auch die Modulation —, können von
der Schleife nicht mehr ausgeregelt werden und wirken sich somit voll auf die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 4 aus, weil die Regelschleife bezüglich
dieser Störungen zu langsam ist Daraus folgt unmittelbar: Obersteigt die Frequenz der Modulationsspannung Uuod die Grenzfrequenz der Regelschleife, so
wird diese unwirksam und die Trägerfrequenz / des spannungsgesteuerten Oszillators 4 wird dann von der
Modulationsspannung UMod so moduliert, als ob keine
Regelung vorgenommen würde. Die Regelschleife dient dann lediglich dazu, die mittlere Frequenz des Trägers
konstant zu halten. Einschränkend gilt dabei, daß der Phasenhub am Phasendifferenzdektor 2 diesen nicht
übersteuern darf, weil die Regelschleife sonst aus der Synchronisation fällt
F i g. 2 zeigt ein Beispiel für einen spannungsgesteuerten Oszillator 4 in Form eines mittels Kapazitätsdioden
in der Frequenz steuerbaren LC-Oszillators. Der Oszillator weist einen Eingang 6 für die Modulationsspannung Uua) sowie einen Eingang 8 für die
Steuerspannung Ust mit einem diesen beiden Eingängen gemeinsamen Masse-Eingang 7 sowie einen HF-Ausgang 9 mit dazugehörigem Masse-Ausgang 9' auf. Er
besteht aus Kapazitäten C°°, C», Ci, Cj, G, ohmschen
Widerständen Rt, R1, Kapazitätsdioden Gi, G2, Gj, einer
Drossel Dr, Induktivität L, Diode D und einem
Feldeffekttransistor F£T(ein Anschluß für die Batteriespannung ist mit + Ub bezeichnet). Die Frequenz des
Oszillators läßt sich sowohl durch die Modulationsspan- go
nung Umoö als auch durch die Steuerspannung Us,
beeinflussen. Mittels der Steuerspannung Us, wird die Frequenz des Oszillators in einem vorgebbaren Bereich
eingestellt Die Modulationsspannung LW dient der
Modulation der iriifteis der Steuerspannung Us<
bb gehaltenen Trägerfrequenz, wobei der Verstimmungsbereich der Modulationsapannung UMod gegenüber
demjenigen der Steuerspannung Us, um mehrere
Größenordnungen kleiner ist Die Einstellung der
Trägerfrequenz f=fq-N erfolgt mittels der Steuerspannung Us, über die Kapazitätsdioden G2 und Gj. Die
Modulation dieser Trägerfrequenz geschieht mittels der Modulationsspannung UMod über die Kapazitätsdiode
G\. Der sich ergebende Frequenzhub H ist dem Kapazitätshub AQ der durch die Amplitude der
Modulationsspannung UMod herbeigeführt wird, und der
Trägerfrequenz /"proportional, wobei gilt:
»-Ϊ ·■£·'■
Hierbei ist Cdie wirksame Schwingkreiskapazität des
Oszillators. Würde die Trägerfrequenz /unter Festhalten der wirksamen Schwingkreiskapazitäten C durch
Variation der Schwingkreisinduktivität L geändert, so
würde sich der Frequenzhub H gemäß Beziehung (1) proportional mit der Trägerfrequenz /ändern.
Beim kondereten Anwendungsfall wird die Trägerfrequenz allerdings durch Variation der ii-awingkreiskapazität Cgeändert Ausgehend von den Beziehungen
2 ~C~
η ' IC° r
Z. I,«
2 C0
gilt dabei unter Berücksichtigung der Tatsache, daß
C =
C0 =
und somit
H
H0
IC0
/ο
wobei hier
Trägerfrequenz /o und
ίο die mittlere Trägerfrequenz innerhalb des Durch-
stimmbereichs d?s Oszillators sindfai = 2π ■ Z0Jl
Gemäß Beziehung (2) gilt nun mit einer auf den Frequenzhub H0 (bei der Trägerfrequenz /OJ bezogenen
Frsqu,-!)?hubänderung AH und der dazugehörigen, auf
der Trägerfrequenz fo bezogenen Änderung der Trägerfrequenz Af:
H0+ \H _ J£ //„+ l/V
IC0 Λ /ο J
H0
und somit
Hn Ί G0
oder näherungsweise:
IH IC
JZV
/o
ZV_
o/
H0
IC0
Jo
(3Ί
d. h. bei einer Änderung der Träeerfreauenz durch
Variation der Schwingkreiskapazität ändert sich der Frequenzhub überproportional mit der Trägerfrequenzänderung.
Der Erfindung liegt nun folgende Überlegung zugrunde:
Da der durch die Modulation bedingte Frequenzhub gemäß Beziehung (I) sowohl eine Funktion der
relativen Änderung (. der Schwingkreiskapazität als
auch eine Funktion der Trägerfrequenz f ist, muß es möglich sein, die aus der Trägerfrequenzänderung
resultierende Frequenzhubänderung durch eine entsprechende gegenläufige Änderung des Kapazitätshubes
AC zu kompensieren. Dieses geschieht erfindungsgemäß
dadurch, daß die Gleichspannungs-Vorspannung der für die Modulation bestimmten Kapazitätsdiode
(bzw. -dioden) in Abhängigkeit von der Trägerfrequenz so geändert wird, daß bei konstanter Amplitude der
Modulationswechselspannung der Frequenzhub im gesamten Frequenzbereich der Trägerfrequenzen konstant
bleibt. Da beim konkreten Anwendungsfall der zur Kompensation erforderliche Spannungsverlauf in Abhängigkeit
von der Trägerfrequenz dem Spannungsverlauf der Steuerspannung Us, zur Steuerung der
Trägerfrequenz ähnlich ist, wir die Kompensationsspannung zweckmäßigerweise mittels eines einfachen
Widerstandsnetzwerkes unmittelbar aus der Steuerspannung Us, für den spannungsgesteuerten Oszillator 4
abgeleitet.
F i g. 3 zeigt einen durch ein derartiges Kompensationsnetzwerk 10 ergänzten PLL-Frequenzmodulator
nach Fig. 1. Das Kompensationsnetzwerk 10 erzeugt aus der Steuerspannung Us, und der Modulationsspannung
UMod eine modifizierte Modulationsspannung UniOd
mit den geforderten Eigenschaften und führt diese dem Modulationseingang des spannungsgesteuerten Oszillators
4 zu (in F i g. 2 ist dieses der Eingang 6)
Fig.4 zeigt ein detailliertes Beispiel für den Aufbai
eines solchen Kompensationsnetzwerkes 10. Die Modu lationsspannung Ut.,ni und die Steuerspannung U<
werden über eine Reihenschaltung aus einem ohmschei -. Widerstand R} und einer Kapazität C«>
bzw. aus zwe ohmschen Widerständen R* und R·, einem Ausgang fü
die modifizierte Modulationsspannung UmI<i zugeleitei
Dabei ist der Anschluß zwischen den ohmschei Widerständen Ri, und Rs noch mit einem Anschlul
in zwischen zwei ohmschen Widerständen R6 und R
verbunden, wobei eine Batteriespannung +Ueüber dei
Widerstand /?f und eine Parallelschaltung aus den
Widerstand Rj und einer Kapazität Cs an Masse geleg
ist.
ι, Gemäß Beziehung (2) gilt bei einem konstanten, voi
der Trägerfrequenz unabhängigen Frequenzhub:
//π IC1, W ' "
.,. //..ν'
1111W-
Näherunpswcisc IaUi sich dafür schreiben:
r./ * "--ο ο
Definiert man die relative Änderung e der Kapazitäts
änderung dCdurch die Beziehung AC — &C„(\ + ejts<
erhält man daraus die Beziehung:
I/
/n
Der Beziehung (4) entnimmt man, daß der Frequenz hub dann konstant bleibt, wenn die prozentual
Änderung der Kapazitätsänderung dreimal so groß um gegenläufig zur prozentualen Trägerfrequenzänderunj
gewählt wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Auf verschiedene Trägerfrequenzen umschaltbarer FM-Modulator mit konstantem Frequenzhub
im gesamten Frequenzbereich bei konstanter Amplitude des Modulationssignals, der einen spannungsgesteuerten Oszillator mit spannungsabhängigen
Schwingkreiskapazitäten enthält, dadurch gekennzeichnet, daß neben der an sich bekannten Phasensynchronisierung des spannungsgesteuerten Oszillators durch einen Quarzoszillator mit Hilfe
einer Regelschleife, die einen einstellbaren Teiler enthält, zusätzlich die Gleichspannungs-Vorspannung der Schwingkreiskapazität in Abhängigkeit
von der jeweils eingestellten Trägerfrequenz beeinflußt wird.
2. FM-Modulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungs-Vorspannung der besagten Schwingkreiskapazität (G\)
mittels eines aktiven oder passiven Kompensationsnetzwerks (10) aus der Steuerspannung (UsO für die
Phasen-Synchronisation des spannungsgesteuerten Oszillators (4) mit dem Quarzoszillator (1) abgeleitet
ist (F ig. 2 und 3).
3. FM-Modulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationsnetzwerk
(10) je einen Eingang für die Modulationsspannung (UmoO, die Steuerspannung (Us1), eine Batteriespannung (+ Ub) und die Masse sowie einen Ausgang für
eine modifizkj-te Modulationsspannung (UuOd) und
einen Masse-Ausgang aufweist, daß der Eingang für die Modulationsspannung (UMod) über eine Serienschaltung aus einem ersten, ohmschen Widerstand
(R3) und einer Kapazität (CSo) u>id der Eingang für
die Steuerspannung fLA^ über eine Reihenschaltung
aus einem zweiten und dritten ohmschen Widerstand (Ri und Rs) mit dem Ausgang für die
modifizierte Modulationsspannung (Uuod) verbunden sind, daß der Eingang für die Batteriespannung
(+ Ub) über eine Serienschaltung aus einem vierten und fünften ohmschen Widerstand (Rt, und Ri) und
der Eingang für die Masse direkt an den Masse-Aus· gang angeschlossen sind, daß der Anschluß zwischen
dem zweiten und dritten ohmschen Widerstand (R* und A5) direkt mit dem Anschluß zwischen dem
vierten und fünften ohmschen Widerstand (R6 und Rt) verbunden ist und beide Anschlüsse zusätzlich
über eine weitere Kapazität (Q) an die Verbindung zwischen dem Eingang für die Masse und dem
Masse-Ausgang angeschlossen sind und daß der Ausgang für die modifizierte Modulationsspannung
(UmOo) mit einem Modulationseingang (6) des spannungsgesteuerten Oszillators (4) verbunden ist
(F ig. 2 bis 4).
4. FM-Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungs-Vorspannung besagter Schwingkreiskapazität in der Weise in Abhängigkeit von der
eingestellten Trägerfrequenz gewählt ist, daß sich die relative Frequenzänderung und die relative
Änderung der Kapazitätsänderung besagter Schwingkreiskapazität gegenläufig ändern und daß
das Verhältnis zwischen relativer Änderung der Kapazitätsänderung und relativer Frequenzänderung dabei 3 :1 beträgt.
FM-Modulator
Die Erfindung betrifft einen FM-Modulator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher FM-Modula
tor ist bekannt aus der DE-PS12 65 238,
Aus der DE-AS 20 33 418 ist bekannt, bei einem
FM-Modulator ein Korrekturglied einzufügen, welches die Frequenzanteile des Modulationssignais im Frequenzbereich zwischen 13,5 Hz und 2,1 kHz unabhängig
ι ο von der Trägerfrequenz dämpft
Die US-PS 38 82 412 beschreibt eine driftkompensierte Phasenregelschleife.
Aus der DE-OS 19 48 872 ist weiter bekannt, bei einem FM-Modulator die spannungsabhängige
ächwingkreiskapazität mit einer Gleichspannungs-Vorspannung zu beaufschlagen, um damit die durch die
Nichtlinearitätder Kennlinie der Schwingkreiskapazität bedingten Verzerrungen zu vermeiden.
Aus den drei letztgenannten Schriften ist jedoch
keine Maßnahme entnehmbar, den Frequenzhub eines
FM-Modulators trägerfrequenzunabhängig zu machen.
Es ist auch bereits bekannt, den Frequenzhub eines
FM-Modulators dadurch trägerfrequenzunabhängig zu
machen, daß die Amplitude der Modulationswechsel
spannung in Abhängigkeit von der Trägerfrequenz
geeignet geändert wird, was jedoch verhältnismäßig aufwendig und somitt/nwirtschaftlich ist
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen FM-Modulator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
jo mit geringerem Aj-fwand zu erstellen und mit den
Vorteilen einer Phasenregelschleife zu verbinden. Die Erfindung ist im Anspruch 1 beschrieben.
Eine bevorzugte Ausgestaltungsform ist dadurch gegeben, daß die Gleichspannungs-Vorspannung der
besagten Schwingkreiskapazität mittels eines aktiven oder passiven Kompensationsnetzwerks aus der Steuerspannung für die Phasen-Synchronisation des spannungsgesteuerten Oszillators mit dem Quarzoszillator
ableitbar ist
Bei einem vorteilhaft einfachen passiven Kompensationsnetzwerk dieser Art ist vorgesehen, daß es je einen
Eingang für die Modulationsspannung UMod, die
Steuerspannung Us,, eine Batteriespannung + Ub und die Masse sowie einen Ausgang für eine modifizierte
Modulationsspannung UMod und einen Masse-Ausgang
aufweist, daß der Eingang für die Modulationsspannung UMod über eine Serienschaltung aus einem ersten
ohmschen Widerstand und einer Kapazität und der Eingang für die Steuerspannung Ust über eine Reihen
schaltung aus einem zweiten und dritten ohmschen
Widerstand mit dem Ausgang für die modifizierte Modulationsspannung UmOo verbunden sind, daß der
Eingang für die Batteriespannung +Ub über eine Serienschaltung aus einem vierten und fünften ohm
sehen Widerstand und der Eingang für die Masse direkt
an den Masse-Ausgang angeschlossen sind, daß der Anschluß zwischen dem zweiten und dritten ohmschen
Widerstand direkt mit dem Anschluß zwischen dem vierten und fünften ohmschen Widerstand verbunden ist
ag und beide Anschlüsse zusätzlich über eine weitere
Kapazität an die Verbindung zwischen dem Eingang für die Masse und dem Masse-Ausgang angeschlossen sind
und daß der Ausgang für die modifizierte Modulationsspannung UMod mit einem Modulationseingang des
spannungsgesteuerten Oszillators verbunden ist.
Die Gleichspannungs-Vorspannung besagter Schwingkreiskapazität wird in der Weise in Abhängigkeit von der eingestellten Trägerfrequenz gewählt daß
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2706662A DE2706662C3 (de) | 1977-02-17 | 1977-02-17 | FM-Modulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2706662A DE2706662C3 (de) | 1977-02-17 | 1977-02-17 | FM-Modulator |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2706662A1 DE2706662A1 (de) | 1978-08-24 |
DE2706662B2 DE2706662B2 (de) | 1979-12-20 |
DE2706662C3 true DE2706662C3 (de) | 1981-02-05 |
Family
ID=6001393
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2706662A Expired DE2706662C3 (de) | 1977-02-17 | 1977-02-17 | FM-Modulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2706662C3 (de) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4378534A (en) * | 1981-03-31 | 1983-03-29 | Motorola, Inc. | Wideband modulation sensitivity compensated voltage controlled oscillator |
US4494090A (en) * | 1981-04-06 | 1985-01-15 | Motorola, Inc. | Frequency modulation system for a frequency synthesizer |
DE3208758A1 (de) * | 1982-03-11 | 1983-09-22 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | Schaltungsanordnung fuer einen fm-empfaenger |
US4510465A (en) * | 1983-08-12 | 1985-04-09 | Motorola, Inc. | Linear gain voltage controlled oscillator with modulation compensation |
DE3447118A1 (de) * | 1984-12-22 | 1986-07-10 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Pll-frequenzmodulator |
-
1977
- 1977-02-17 DE DE2706662A patent/DE2706662C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2706662B2 (de) | 1979-12-20 |
DE2706662A1 (de) | 1978-08-24 |
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