DE3925116A1 - Modulator und sender - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Modulator, wie er beispiels
weise in digitalen Nachrichtenübertragungseinrichtungen
eingesetzt wird.
Zur Modulation bei der Übertragung eines digitalen Signals
über eine Drahtleitung oder in Form eines Funksignals wird
üblicherweise die FSK (Frequenzumtastung) eingesetzt.
Die FSK ist ein Spezialfall der Frequenzmodulation. Wenn
das modulierende digitale Signal eine logische "0" ist,
wird ein Signal mit der Frequenz f 0 gesendet, ist das Si
gnal eine logische "1", wird ein Signal mit einer Frequenz
f 1 gesendet. Diese Art der Modulation ist vorteilhaft im
Hinblick auf den hohen Rauschabstand bei der Demodulation
und im Hinblick auf eine einfache Schaltungsanordnung, so
daß sie in einer Vielfalt von Anwendungsfällen eingesetzt
wird.
Um ein FSK-Signal zu erhalten, wird bei einem herkömmlichen
FSK-Modulator ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO)
verwendet. Ein modulierendes digitales Signal wird entweder
direkt oder nach Spannungsumsetzung an den Steueranschluß
des spannungsgesteuerten Oszillators gegeben. Wenn das mo
dulierende digitale Signal eine logische "0" ist, schwingt
der Oszillator bei der Frequenz f 0. Handelt es sich bei dem
modulierenden digitalen Signal um eine logische "1" so
schwingt der spannungsgesteuerte Oszillator bei der Fre
quenz f 1. Das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Os
zillators wird ohne weitere Verarbeitung als Sendesignal
verwendet.
Eine Oszillatorschaltung, die nur geringes Phasenrauschen
verursacht, muß als spannungsgesteuerter Oszillator deshalb
verwendet werden, um das Entstehen von Rauschen bei der
Frequenz f 1 zu verhindern, wenn der Oszillator bei der Fre
quenz f 0 betrieben wird, und um das Entstehen von Rauschen
bei der Frequenz f 0 zu verhindern, wenn der Oszillator bei
der Frequenz f 1 arbeitet. Aus diesem Grund wird für die Os
zillatorschaltung im allgemeinen ein piezoelektrisches Bau
element verwendet, zum Beispiel ein Oberflächenwellen-Bau
element für akustische Oberflächenwellen (SAW) als Quelle
für das Schwingungssignal.
Um bei einem herkömmlichen FSK-Modulator des oben beschrie
benen Aufbaus einen ausreichend großen Freguenzhub des
spannungsgesteuerten Oszillators zu erreichen, also eine
ausreichende Differenz zwischen den Frequenzen f 0 und f 1,
wird ein Resonator mit kleiner Kreisgüte bei Belastung
benötigt. Hingegen wird zur Reduzierung des Phasenrauschens
ein Resonator mit hoher Kreisgüte bei Belastung benötigt,
so daß sich zwei Forderungen entgegenstehen. Um eine rela
tiv große Differenz zwischen den Frequenzen f 0 und f 1 zu
gewährleisten, läßt sich nicht ein Bauelement wie zum Bei
spiel ein Quarz-Oberflächenwellenresonator mit guter Tempe
raturkennlinie und hoher Kreisgüte bei Belastung verwenden.
Wenn weiterhin der logische Pegel des modulierenden digita
len Signals vom Pegel "0" auf den Pegel "1" wechselt, oder
umgekehrt, ändert sich die Schwingungsfrequenz des span
nungsgesteuerten Oszillators nach und nach von der Frequenz
f 0 auf die Frequenz f 1 oder von der Frequenz f 1 auf die
Frequenz f 0 mit einer Zeitkonstanten der Oszillations-
Schleife. Wenn nun die Bitrate des digitalen Eingangssi
gnals zunimmt, kann möglicherweise die Frequenzänderung des
spannungsgesteuerten Oszillators nicht der Frequenzänderung
des Eingangssignals folgen.
Es wurde auch ein FSK-Modulator zur Bildung eines FSK-Si
gnals vorgeschlagen, bei dem ein Ausgangssignal eines er
sten Oszillators, der mit der Frequenz f 0 schwingt, und ein
Ausgangssignal eines zweiten Oszillators, der bei der Fre
quenz f 1 schwingt, mittels eines Umschalters nach Maßgabe
eines digitalen Signals umgeschaltet wird. Dieser Modulator
weist jedoch eine komplexe Schaltungsanordnung auf, vergli
chen mit dem einen spannungsgesteuerten Oszillator verwen
denden FSK-Modulator. Es bereitet Schwierigkeiten, eine re
lative Genauigkeit der Schwingungsfrequenzen des ersten und
des zweiten Oszillators bei der Massenproduktion beizube
halten, ohne daß Einstellarbeiten durchgeführt werden. Wei
terhin ist es schwierig, Interferenzen, Kreuzmodulation und
ein verrastetes Schwingen zwischen den Oszillatoren zu ver
meiden, wenn mehrere Hochfrequenz-Oszillatoren auf einer
einzelnen Schaltungsplatine oder auf einem einzelnen Sub
strat einer integrierten Halbleiterschaltung angeordnet
sind. Deshalb läßt sich der oben erläuterte FSK-Modulator
in der Praxis nicht realisieren.
Die Betriebskennlinien des herkömmlichen FSK-Modulators mit
dem spannungsgesteuerten Oszillator hängen ab von den Kenn
linien eines piezoelektrischen Bauelements, welches sich in
der Oszillatorschaltung befindet. Eine Differenz der Aus
gangsfrequenz zwischen den Pegeln "0" und "1" des modulie
renden digitalen Signals und die Temperaturkennlinien des
Resonators können nicht willkürlich ausgewählt werden. Wei
terhin läßt sich dieser FSK-Modulator nicht verwenden, wenn
eine hohe Bitrate des modulierenden digitalen Signals vor
gegeben ist.
Verwendet man mehrere Oszillatoren und einen Umschalter zum
Umschalten der Ausgangssignale dieser Oszillatoren, so wird
der Schaltungsaufbau insgesamt sehr umfangreich. Weiterhin
läßt sich die Differenz zwischen den Ausgangsfreguenzen
nicht konstant halten ohne Einstellarbeiten während der
Massenproduktion der Schaltungen, und es kommt zu Kreuzmo
dulationen und einer verrasteten Oszillation zwischen den
Oszillatoren. Daher ist es nicht einfach, eine Schaltung in
die Praxis umzusetzen.
Die vorliegende Erfindung geht aus von der oben geschilder
ten Situation, und es ist Aufgabe der Erfindung, einen kom
pakten FSK-Modulator anzugeben, der die Möglichkeit bietet,
praktisch nach Belieben eine Frequenz-Differenz eines Aus
gangssignals auszuwählen, wenn der Pegel des modulierenden
digitalen Signals "0" bzw. "1" beträgt, wobei die Differenz
ohne Einstellarbeiten bei der Massenfertigung konstant ge
halten werden soll. Ferner soll der Modulator bei hoher
Bitrate des modulierenden Digitalsignals betrieben werden
können.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Vor
teilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
Der erfindungsgemäße Modulator enthält mehrere piezoelek
trische Resonatoren, mehrere Oszillatorschaltungen, die in
einer Eins-zu-Eins-Entsprechung zu den piezoelektrischen
Resonatoren angeordnet sind und dazu dienen, Signale ver
schiedener Frequenzen auszugeben, und einen Umschaltkreis
zur Auswahl eines vorbestimmten Signals aus mehreren Signa
len verschiedener Frequenzen, nach Maßgabe eines Wertes
eines zu modulierenden Digitalsignals, und zur Ausgabe des
ausgewählten Frequenzsignals als Modulationssignal.
Als piezoelektrischer Resonator eignet sich ein Oberflä
chenwellen-Resonator für akustische Oberflächenwellen.
Bei dem erfindungsgemäßen Modulator schwingen die Oszilla
torschaltungen bei verschiedenen Frequenzen abhängig von
der Resonanzfrequenz des jeweils angeschlossenen Resona
tors. Eines von mehreren Oszillator-Ausgangssignalen wird
von dem Umschaltkreis ausgewählt und ausgegeben, abhängig
von dem Wert des zu modulierenden digitalen Signals. Das
von dem modulierenden Digitalsignal FSK-modulierte Signal
wird ausgegeben. Betont sei, daß der Umschaltkreis rasch
auf Änderungen des eingegebenen Digitalsignals anspricht,
da er lediglich der Schaltoperation unterzogen ist.
Die mehreren Frequenzen der Ausgangssignale können nach Be
lieben eingestellt werden, und die Differenz zwischen den
Frequenzen läßt sich ohne Einstellarbeiten bei der Massen
fertigung konstant halten. Man erhält einen kompakten FSK-
Modulator, der selbst dann eingesetzt werden kann, wenn die
Bitrate des modulierenden Digitalsignals hoch ist. Das Pha
senrauschen des Ausgangssignals läßt sich minimieren. Fer
ner zeichnet sich der Modulator durch eine gute Temperatur
kennlinie und durch hohe Stabilität aus.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an
hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm einer Schaltung nach einer Ausfüh
rungsform der Erfindung,
Fig. 2 ein Schaltungsdiagramm einer Ausgestaltung einer in
Fig. 1 vorhandenen Oszillatorschaltung,
Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm einer Ausgestaltung des in
Fig. 1 dargestellten Umschalters,
Fig. 4 ein Diagramm einer Schaltung eines weiteren Ausfüh
rungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 5 ein Diagramm, welches eine Anordnung darstellt, bei
der die Erfindung bei einem Sender Anwendung fin
det,
Fig. 6 ein Schaltungsdiagramm einer Ausgestaltung einer in
Fig. 5 vorhandenen Oszillatorschaltung, und
Fig. 7 ein Schaltungsdiagramm einer Ausgestaltung des in
Fig. 5 dargestellten Umschalters.
In Fig. 1, die eine Schaltung nach einer ersten Ausfüh
rungsform der Erfindung zeigt, ist ein erster Oberflächen
wellen-Resonator für akustische Oberflächenwellen (SAW) 2
sowie ein zweiter Oberflächenwellen-Resonator 3 vorhanden,
die beide aus einer großen Anzahl von Elektrodenelementen
bestehen, die auf einem piezoelektrischen Substrat 1 ausge
bildet sind. Die Oberflächenwellen-Resonatoren 2 und 3 sind
mit einer ersten Oszillatorschaltung 5 bzw. einer zweiten
Oszillatorschaltung 6 verbunden, die auf einem Substrat ei
ner integrierten Halbleiterschaltung (IC) 4 ausgebildet
sind.
Ausgangssignale der Oszillatorschaltungen 5 und 6 werden in
einen Umschalter 7 eingegeben, der auf dem gleichen IC-Sub
strat 4 ausgebildet ist wie die Oszillatorschaltungen 5 und
6. Ein Ausgangssignal des Umschalters 7 wird an einem An
schluß 8 abgegeben. Über einen Eingangsanschluß 9 wird ein
modulierendes Eingangssignal in den Umschalter 7 eingege
ben. Man beachte, daß die Spannungen von einer (nicht ge
zeigten) Spannungsquelle an die Schaltungen 5, 6 und 7 ge
geben werden, die auf dem IC-Substrat 4 ausgebildet sind.
Bei dieser Schaltung sind die Resonanzfrequenzen des ersten
und des zweiten Oberflächenwellen-Resonators 2 bzw. 3 so
eingestellt, daß sie mit einer Ausgangssignal-Frequenz f 0
übereinstimmen, die erforderlich ist, wenn ein über den
Eingangsanschluß 9 eingegebenes modulierendes Digitalsignal
den logischen Wert "0" hat, während die Ausgangssignal-Fre
quenz f 1 beträgt, wenn das über den Eingangsanschluß einge
gebene modulierende Digitalsignal den logischen Wert "1"
hat. Die Resonanzfrequenzen der Resonatoren 2 und 3 können
entsprechend den Kennwerten der Oszillatorschaltungen 5 und
6 gegenüber den tatsächlichen Schwingungsfrequenzen etwas
versetzt sein. Im Hinblick darauf werden die Resonanzfre
quenzen der Resonatoren 2 und 3 manchmal im Hinblick auf
eine derartige Versetzung festgelegt.
Wenn das über den Eingangsanschluß 9 eingegebene, modulie
rende Digitalsignal den logischen Wert "0" hat, wählt der
Umschalter 7 ein Schwingungs-Ausgangssignal von der Oszil
latorschaltung 5 aus und gibt das Signal ab. Wenn das modu
lierende Digitalsignal jedoch eine logische "1" ist, lie
fert der Umschalter 7 an seinem Ausgang das Schwingungssi
gnal von der Oszillatorschaltung 6.
In der Schaltung nach Fig. 1 schwingt die erste Oszillator
schaltung 5 bei der Frequenz f 0, entsprechend der Resonanz
frequenz des ersten Oberflächenwellen-Resonators 2. Die
zweite Oszillatorschaltung 6 schwingt bei der Frequenz f 1,
entsprechend der Resonanzfrequenz des zweiten Oberflächen
wellen-Resonators 3. Wenn das über den Eingangsanschluß 9
eingegebene, modulierende Digitalsignal den logischen Wert
"0" hat, wird von dem Umschalter 7 das von der ersten Os
zillatorschaltung 5 kommende Signal mit der Schwingungsfre
quenz f 0 am Ausgangsanschluß 8 abgegeben. Wenn das eingege
bene modulierende Digitalsignal den logischen Wert "1" hat,
wird über den Ausgangsanschluß 8 das Signal mit der Schwin
gungsfrequenz f 1, das von der zweiten Oszillatorschaltung 6
kommt, abgegeben. Das heißt: das FSK-modulierte Signal, mo
duliert von dem Digitalsignal, das über den Eingangsan
schluß 9 eingegeben wird, wird am Ausgangsanschluß 8 abge
geben.
Die erste und die zweite Oszillatorschaltung 5 bzw. 6 sind
als identische Schaltkreise ausgebildet, da Ausgangspegel
und Temperaturkennlinien dieser Schaltungen so eingestellt
sind, daß sie einander gleichen.
Fig. 2 zeigt die detaillierte Schaltung für die erste und
die zweite Oszillatorschaltung 5 bzw. 6.
Die erste Oszillatorschaltung 5 und die zweite Oszillator
schaltung 6 sind auf einem einzigen Halbleiter-IC-Substrat
ausgebildet. Um die Interferenz zwischen den Oszillator
schaltungen zu minimieren, bilden die Schaltungen nach Fig.
2 eine Differenzverstärkerschaltung. Nach Fig. 2 bilden
Transistoren 100 und 101 ein Differenzverstärkungs-Transi
storpaar. Die Kollektoren der Transistoren 100 und 101 sind
über Widerstände 102 und 103, die gleichen Widerstandswert
haben, an einen Versorgungsspannungsanschluß angeschlossen.
Die Emitter der Transistoren 100 und 101 sind über eine
Gleichstromquelle 105 gemeinsam an einen Masseanschluß 106
angeschlossen. Die Basen der Transistoren 100 und 101 sind
über Widerstände 107 und 108 gleichen Widerstandswerts an
den Ausgangsanschluß einer Vorspannungsschaltung 109 ange
schlossen. Die Vorspannungsschaltung 109 liegt zwischen dem
Stromversorgungsanschluß 104 und dem Masseanschluß 106 und
dient zur Erzeugung einer Vorspannung.
Die oben erwähnten Schaltungselemente bilden die Differenz
verstärkerschaltung. Die Basen der Transistoren 100 und 101
(als Eingänge der Differenzverstärkerschaltung) sind an
Verbindungsanschlüsse 110 und 111 für die Oberflächenwel
len-Resonatoren angeschlossen. Die Kollektoren der Transi
storen 100 und 101 (das sind die Ausgänge der Differenzver
stärkerschaltung) sind mit Verbindungsanschlüssen 112 und
113 für die Oberflächenwellen-Resonatoren sowie mit Aus
gangsanschlüssen 114 und 115 der Oszillatorschaltungen ver
bunden.
Die Schaltung mit dem oben geschilderten Aufbau dient als
Oszillatorschaltung, wenn die Oberflächenwellen-Resonatoren
2 und 3 an die Verbindungsanschlüsse 110, 111, 112 und 113
angeschlossen sind.
Werden Oberflächenwellen-Resonatoren 2 und 3 mit einem Fort
angeschlossen, werden sie zwischen einem der Verbindungsan
schlüsse 110 und 111 einerseits und einem der Verbindungs
anschlüsse 112 und 113 geschaltet.
Damit die oben erwähnte Differenzverstärkerschaltung bei
einer Frequenz schwingt, die für einen idealen Verstärker
niedrig genug ist, der praktisch frei von Phasenverzögerun
gen ist, sind die Oberflächenwellen-Resonatoren zwischen
die Verbindungsanschlüsse 110 und 113 oder zwischen die An
schlüsse 111 und 112 geschaltet. Damit die Differenzver
stärkerschaltung bei einer hohen Frequenz schwingt, kann
sie in einfacher Weise zum Schwingen gebracht werden, wenn
die mit einem Fort versehenen Oberflächenwellen-Resonatoren
zwischen die Anschlüsse 110 und 112 oder zwischen die An
schlüsse 111 und 113 geschaltet werden, da die Phasen der
an den Kollektoren der Transistoren 100 und 101 erscheinen
den Ausgangsspannungen um eine Zeitkonstante verzögert
sind, die sich durch die Widerstände 102 und 103, eine pa
rasitäre Kapazität in den Kollektor-Basis-Pfaden der Tran
sistoren 100 und 101 und eine parasitäre Kapazität der
Oberflächenwellen-Resonatoren bestimmt.
Aus Gründen der einfachen Beschreibung sei angenommen, daß
zwischen den Verbindungsanschlüssen 110 und 112 ein mit ei
nem Fort versehener Oberflächenwellen-Resonator für akusti
sche Oberflächenwellen liegt.
Aus dieser Oszillatorschaltung wird ein Schwingungs-Aus
gangssignal als Differenz zwischen den Ausgangssignalen an
den Anschlüssen 114 und 115, die an die Kollektoren der
Transistoren 100 bzw. 101 angeschlossen sind, extrahiert.
Das Verhältnis der Leistung, die von einem mit einem Fort
versehenen Oberflächenwellen-Resonator in den Verbindungs
anschluß 110 eingegeben wird, zu der Leistung, die am An
schluß 112 erscheint, das ist also die Leistungsverstärkung
des Differenzverstärkers, wird so eingestellt, daß eine
ausreichende Kompensation für Verluste in diesem mit einem
Fort versehenen Oberflächenwellen-Resonator erfolgt. Die
Leistungsverstärkung bestimmt sich durch die Kennlinien der
Transistoren 100 und 101, eine Stromstärke der Gleichstrom
quelle 105 und Widerstandswerte der Widerstände 102 und
103.
In der Schaltung mit dem oben beschriebenen Aufbau (Fig. 2)
wird ein mitgekoppeltes Rückkopplungssignal von dem Verbin
dungsanschluß 112, das heißt das Ausgangssignal der Diffe
renzverstärkerschaltung, über den Oberflächenwellen-Resona
tor an den Verbindungsanschluß 110, also den Eingang des
Differenzverstärkers, gegeben. Die Schaltung nach Fig. 2
schwingt dann, und das Schwingungs-Ausgangssignal erscheint
zwischen den Ausgangsanschlüssen 114 und 115.
Jetzt ist die Schwingungsfrequenz eine Frequenz, die die
Impedanz des mit einem Fort versehenen Oberflächenwellen-
Resonators, also die Resonanzfrequenz, senkt. Streng genom
men, ist eine Frequenz derart gegeben, daß eine Summe eines
Betrags einer Phasenverschiebung, gesendet von einem zum
anderen Ende des Oberflächenwellen-Resonators, sowie eines
Betrags der Phasenverschiebung einer Spannung, die von dem
Anschluß 110 zu dem Anschluß 112 gegeben und verstärkt
wird, ein ganzzahliges Vielfaches von 0° oder 360° ist.
Der Betrag der Phasenverschiebung in der Spannung von einem
Ende zum anderen Ende des Oberflächenwellen-Resonators än
dert sich abrupt auf den Wert von 180° innerhalb eines
schmalen Frequenzbandes, in dem die Resonanzfrequenz die
Mittenfrequenz ist. Daher schwingt die Schaltung bei einer
Frequenz, die die obige Bedingung der Summe der Beträge der
Phasenverschiebung innerhalb des schmalen Frequenzbandes
mit der Resonanzfrequenz als Mittenfrequenz erfüllt. Wenn
die Frequenz von der Resonanzfrequenz abweicht, erhöht sich
unter gleichzeitiger Erhöhung der Dämpfung die Impedanz des
mit einem Fort versehenen Oberflächenwellen-Resonators.
Deshalb muß die Differenzverstärkerschaltung eine Extraver
stärkung aufweisen, die der Dämpfung des Oberflächenwellen-
Resonators entspricht.
Gemäß obiger Beschreibung ist an die in Fig. 2 dargestellte
Oszillatorschaltung ein mit einem Fort versehener Oberflä
chenwellen-Resonator angeschlossen. An diese Oszillator
schaltung kann jedoch auch ein Oberflächenwellen-Resonator
mit zwei Forts angeschlossen werden. Bei einem Resonator
mit einem Fort hat die Differenzverstärkerschaltung ledig
lich einen Eingang und einen Ausgang, so daß die Verstär
kerschaltung keine perfekte Differenzbildung durchführen
kann. Wenn allerdings ein Resonator mit zwei Ports an die
Oszillatorschaltung angeschlossen wird, läßt sich ein per
fekter Differenzbildungs-Betrieb erreichen.
Im folgenden soll der Fall beschrieben werden, daß an die
in Fig. 2 gezeigte Oszillatorschaltung ein Oberflächenwel
len-Resonator mit zwei Forts angeschlossen wird. Ein Port
des mit zwei Ports versehenen Oberflächenwellen-Resonators
wird an die Anschlüsse 110 und 111 angeschlossen, der an
dere Port des Resonators wird zwischen die Verbindungsan
schlüsse 112 und 113 gelegt.
Eine zwischen die Verbindungsanschlüsse 110 und 111 der
Differenzverstärkerschaltung angelegte Wechselspannung wird
verstärkt und erscheint an den Verbindungsanschlüssen 112
und 113. Die Phase des Ausgangssignals wird umgekehrt. Der
Resonator mit zwei Ports ist so angeschlossen, daß aufgrund
der Polaritäten die an den beiden Ports erscheinenden Span
nungen bei Resonanz umgekehrte Phasen aufweisen. Beim Be
trieb mit hohen Frequenzen jedoch sind die Phasen der
Ausgangsspannungen zwischen den Kollektoren der Transisto
ren 100 und 101 stark verzögert, und zwar entsprechend
einer Zeitkonstanten, die sich bestimmt durch die Wider
stände 102 und 103, eine parasitäre Kapazität in den Kol
lektor-Basis-Wegen der Transistoren 100 und 101 und eine
parasitäre Kapazität zwischen den Elektroden des Oberflä
chenwellen-Resonators mit zwei Forts. In diesem Fall läßt
sich das Schwingen vereinfachen, wenn an den beiden Ports
erscheinende Spannungen bei Resonanz gleiche Phase haben.
Um die an dem einen Port und dem anderen Fort erscheinenden
Spannungen so einzustellen, daß sie die gleiche oder entge
gengesetzte Phase haben, wird die Anschlußpolarität eines
der Ports umgekehrt. In einigen Fällen läßt sich die Ausle
gung des Oberflächenwellen-Resonators mit zwei Ports so mo
difizieren, daß die akustischen Distanzen der beiden Ports
um eine halbe Wellenlänge verschoben werden.
Das Schwingungs-Ausgangssignal dieser Schaltung wird extra
hiert als Differenz zwischen den Ausgangssignalen an den
Ausgangsanschlüssen 114 und 115, die an die Kollektoren der
Transistoren 100 bzw. 101 angeschlossen sind.
Die Leistungsverstärkung zwischen den Eingangs- und Aus
gangsanschlüssen der Differenzverstärkerschaltung, die
durch andere Elemente als den mit zwei Ports versehenen
Oberflächenwellen-Resonator gebildet wird, das heißt das
Verhältnis der Ausgangsleistung an den Anschlüssen 112 und
113 bezüglich der an den Anschlüssen 110 und 111 eingespei
sten Leistung, wird so eingestellt, daß eine ausreichende
Kompensation der Verluste in dem Oberflächenwellen-Resona
tor mit zwei Forts erfolgt. Das Verhältnis bestimmt sich
durch die Kennlinien der Transistoren 100 und 101, die
Stromstärke der Gleichstromquelle 105 und die Werte der Wi
derstände 102 und 103.
In der Schaltung mit dem oben beschriebenen Aufbau (Fig. 2)
wird ein Ausgangssignal der Differenzverstärkerschaltung,
das heißt ein Ausgangssignal, welches an den Anschlüssen
112 und 113 erscheint, durch den mit zwei Ports versehenen
Oberflächenwellen-Resonator mitgekoppelt an den Eingang des
Differenzverstärkers zurückgeführt, das heißt an die An
schlüsse 110 und 111. Deshalb erscheint ein Schwingungs-
Ausgangssignal an den Ausgangsanschlüssen 114 und 115.
In diesem Fall ist die Schwingungsfrequenz eine Frequenz,
die man erhält, wenn die Impedanz zwischen den Ports des
Resonators gesenkt wird. Genau genommen, ist die Frequenz
derart gegeben, daß eine Summe eines Betrags der Phasenver
schiebung der Spannung, die von einem Fort zum anderen Port
des Resonators übertragen wird, und eines Betrags einer
Phasenverschiebung der Spannung, die von den Anschlüssen
110 und 111 an die Anschlüsse 112 und 113 übertragen und
verstärkt wird, ein ganzzahliges Vielfaches von 0° oder
360° ist.
Der Betrag der Phasenverschiebung der Spannung zwischen ei
nem Port und dem anderen Port des Resonators ändert sich
abrupt auf den Wert von etwa 180° innerhalb eines schmalen
Frequenzbereichs mit der Resonanzfrequenz als Mittenfre
quenz. Deshalb schwingt die Schaltung bei einer Frequenz,
die die obige Bedingung der Summe der Beträge der Phasen
verschiebung innerhalb des schmalen Frequenzbandes mit der
Resonanzfrequenz als Mittenfrequenz erfüllt. Weicht die
Frequenz von der Resonanzfrequenz ab, so erhöht sich unter
Verstärkung der Dämpfung die Impedanz des Oberflächenwel
len-Resonators mit den beiden Ports. Deshalb muß die Diffe
renzverstärkerschaltung eine Extraverstärkung besitzen, die
der Dämpfung des Resonators entspricht.
Im folgenden wird ein Effekt beschrieben, der sich ein
stellt, wenn man die in Fig. 2 dargestellte Oszillator
schaltung in dem Modulator nach Fig. 1 verwendet. Ein von
dem Anschluß 104 in die Schaltung nach Fig. 2 fließender
Strom setzt sich zusammen aus einem Strom, der in die Vor
spannungsschaltung 109 fließt, und einem Strom, der durch
die Widerstände 102 und 103 und die Transistoren 100 und
101 in die Stromquelle 105 fließt. Deshalb besteht der von
dem Spannungsversorgungsanschluß 104 kommende Strom ledig
lich aus einer Gleichstromkomponente, und ein hochfrequen
ter Strom mit der Schwingungsfrequenz fließt aus folgenden
Gründen nicht von dem Anschluß 104: Die Vorspannungsschal
tung 109 legt nur eine Gleich-Vorspannung an die Transisto
ren 100 und 101, so daß lediglich der Gleichstrom fließt
und ein bestimmter Gleichstrom in die Gleichstromquelle 105
fließt. Die Transistoren 100 und 101 vollziehen eine Diffe
renzbildung, bei der der Strom des einen Transistors sich
erhöht, wenn der Strom im anderen Transistor abnimmt. Die
Summe der Ströme durch die Widerstände 102 und 103 ist
stets konstant. Selbst wenn eine weitere Oszillatorschal
tung an die Gleichstromquelle zwischen den Anschluß 104 und
den Masseanschluß 106 gelegt wird, werden die Oszillator
schaltungen für die jeweils andere Schaltung nicht zu einer
Rauschquelle.
Fig. 3 ist ein Schaltungsdiagramm einer Ausführungsform des
Umschalters 7 nach Fig. 1.
Wegen der Verwendung einer integrierten Schaltung besitzt
der Umschalter 7 eine Differenz-Eingangs/Ausgangs-Anord
nung. Einer von ersten Differenzeingangsanschlüssen 201,
der ein Ausgangssignal von der ersten Oszillatorschaltung 5
empfängt, ist an die Basis eines Transistors 202 ange
schlossen, und der andere der ersten Differenzeingangsan
schlüsse 201 ist an die Basis eines Transistors 203 ange
schlossen. Einer von zweiten Differenzeingangsanschlüssen
204, der ein Ausgangssignal von der zweiten Oszillator
schaltung 6 empfängt, ist an die Basis eines Transistors
205 angeschlossen, und der andere Differenzeingangsanschluß
204 ist an die Basis eines Transistors 206 angeschlossen.
Die Emitter der Transistoren 202 und 203 sind an den Kol
lektor eines Transistors 207 angeschlossen. Die Emitter der
Transistoren 205 und 206 sind an den Kollektor eines Tran
sistors 208 angeschlossen.
Die Kollektoren der Transistoren 202 und 205 sind über
einen Widerstand 209 an einen Versorgungsspannungsanschluß
211 angeschlossen. Die Kollektoren der Transistoren 203 und
206 sind über einen Widerstand 210 an den Anschluß 211 an
geschlossen. Die Emitter der Transistoren 207 und 208 sind
über eine Gleichstromquelle 212 an einen Masseanschluß 213
angeschlossen. An die Basis des Transistors 207 ist eine
Vorspannungsschaltung 214 angeschlossen. Die Basis des
Transistors 208 ist über einen Widerstand 215 an einen
Modulationseingangsanschluß 216 angeschlossen. Die Kollek
toren der Transistoren 202, 203, 205 und 206 sind an die
Differenzausgangsanschlüsse 217 angeschlossen. Zwischen den
Masseanschluß 213 und den Versorgungsspannungsanschluß 211
ist eine Gleichstromquelle geschaltet.
In der Schaltung nach Fig. 3 wird über den Modulationsein
gangsanschluß 216 ein modulierendes Digitalsignal gelegt,
welches zum Beispiel den logischen Wert "0" hat. Dabei ist
das Potential an dem Modulationseingangsanschluß 216 aus
reichend kleiner als die Spannung, die von der Vorspan
nungsschaltung 214 an die Basis des Transistors 207 gelegt
wird. Dadurch wird der Transistor 208 gesperrt, so daß er
jeglichen Stromfluß blockiert. Der Strom von der Strom
quelle 212 fließt durch den Transistor 207. Weiterhin
fließt der Strom von der Gleichstromquelle 212 durch die
Widerstände 209 und 210 und die Transistoren 202 und 203.
Aus diesem Grund wird ein Signal am Eingangsanschluß 201
einer Differenzverstärkung durch die Transistoren 202 und
203 unterzogen, und das Signal erscheint am Ausgangsan
schluß 217. Da aber durch den Transistor 208 kein Strom
fließt, fließt der Strom nicht durch die Transistoren 205
und 206. Die Transistoren 205 und 206 dienen nicht als Ver
stärkerelemente, und das an dem Differenzeingangsanschluß
204 angelegte Signal wird nicht verstärkt. Deshalb wird nur
das an dem Differenzeingangsanschluß 201 eingegebene
Signal, das heißt nur das von der ersten Oszillatorschal
tung 5 kommende Ausgangssignal, verstärkt. Das verstärkte
Signal erscheint am Differenzausgangsanschluß 217.
Hat das modulierende Digitalsignal den logischen Wert "1",
das heißt ist das Potential am Modulationseingangsanschluß
216 ausreichend höher als die Spannung, die von der Vor
spannungsschaltung 214 an die Basis des Transistors 207 ge
legt wird, so sperrt der Transistor 207 und leitet keinen
Strom. Der Strom von der Gleichstromquelle 212 fließt durch
den Transistor 208. Ferner fließt ein Gleichstrom von der
Stromquelle 212 durch die Widerstände 209 und 210 und die
Transistoren 205 und 206. Deshalb wird das am Eingangsan
schluß 204 eingegebene Signal differenzverstärkt durch die
Transistoren 205 und 206, und das verstärkte Signal er
scheint am Differenzausgangsanschluß 217. Da kein Strom
durch den Transistor 207 fließt, fließt auch kein Strom
durch die Transistoren 202 und 203. Die Transistoren 202
und 203 dienen nicht als Verstärkerelemente, und das Signal
am Differenzeingangsanschluß 201 wird nicht verstärkt. Aus
diesem Grund wird lediglich das über den Differenzeingangs
anschluß 204 eingegebene Signal, das heißt nur das Aus
gangssignal von der zweiten Oszillatorschaltung 6 ver
stärkt. Das verstärkte Signal wird am Differenzausgangsan
schluß 217 abgegeben.
Wie oben beschrieben, wird in dem Schaltkreis nach Fig. 3
dann, wenn das modulierende Digitalsignal den logischen
Wert "0" hat, das über den Differenzeingangsanschluß 201
eingegebene Signal verstärkt, und dieses verstärkte Signal
wird ausgegeben. Hat aber das modulierende Digitalsignal
den logischen Wert "1", so wird das über den Differenzein
gangsanschluß 204 eingegebene Signal verstärkt und ausgege
ben. Da eine Kapazität und ein Widerstand mit hohem Wider
standswert, durch die die Zeitkonstante erhöht werden
könnte, in dem Umschalter nicht enthalten sind, arbeitet
die als Umschalter dienende Schaltung mit hoher Geschwin
digkeit.
Die Transistoren 202 und 203 und die Transistoren 205 und
206 in Fig. 3 dienen als Differenzverstärker. Selbst wenn
zwischen dem Masseanschluß 213 und dem Versorgungsanschluß
211 Rauschen vorhanden ist, oder wenn zwischen den Ein
gangsanschlüssen 201 und 204 Rauschen vorhanden ist, läßt
sich das Eingangsrauschen eliminieren und wird nicht von
dem Differenzausgangsanschluß 217 abgegeben. Ein Strom, der
von der zwischen Masseanschluß 213 und Versorgungsanschluß
212 geschalteten Stromquelle in den Umschalter fließt, be
steht lediglich aus einem Strom, der in die Vorspannungs
schaltung 214 fließt, und einem Strom, der durch die
Gleichstromquelle 212 fließt. Deshalb fließt lediglich der
Gleichstrom in dem Umschalter. Der in Fig. 3 dargestellte
Umschalt-Schaltkreis wird nicht zu einer Rauschquelle für
andere Schaltungen (z.B. eine Oszillatorschaltung), die an
die Spannungsquelle angeschlossen ist.
Der in Fig. 3 gezeigte Umschalter eignet sich aus den oben
angegebenen Gründen zur Ausbildung als integrierte Schal
tung.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der Ausführungsform nach
Fig. 1 erläutert. Der in Fig. 1 dargestellte Umschalter 7
wahlt in einfacher Weise eines der Ausgangssignale von den
Oszillatorschaltungen 5 und 6 aus und gibt das ausgewählte
Signal weiter. Aus diesem Grund kann der Umschalter mit ho
her Geschwindigkeit arbeiten und kann in einfacher Weise
den Änderungen des über den Eingangsanschluß 9 eingegebenen
modulierenden Digitalsignals folgen. Auch bei hoher Bitrate
des modulierenden Digitalsignals entstehen also keine Pro
bleme.
Die Frequenz f 0 des Ausgangssignals, das man erhält, wenn
das modulierende Digitalsignal eine logische "0" ist, und
die Frequenz f 1 des Ausgangssignals, das man erhält, wenn
das modulierende Digitalsignal eine logische "1" ist, las
sen sich unabhängig voneinander bestimmen durch die Ober
flächenwellen-Resonatoren 2 bzw. 3 für akustische Wellen.
Aus diesem Grund können die Frequenzen f 0 und f 1 unabhängig
von der Kreisgüte der Oberflächenwellen-Resonatoren bei Be
lastung eingestellt werden. Resonatoren mit hoher Kreisgüte
bei Belastung und mit hervorragenden Temperaturkennlinien
können als Resonatoren 2 und 3 eingesetzt werden. Dadurch
läßt sich eine stabile FSK-Signalquelle mit geringem Pha
senrauschen erhalten.
Da weiterhin die Oberflächenwellen-Resonatoren 2 und 3 auf
einem einzelnen piezoelektrischen Substrat 1 ausgebildet
sind, erscheinen Schwankungen der Resonanzfrequenzen der
Resonatoren bei der Massenproduktion in gleicher Weise bei
beiden Resonatoren 2 und 3. Wenn die Resonanzfrequenz des
einen Resonators abnimmt, wird in entsprechendem Ausmaß
auch die Resonanzfrequenz des anderen Resonators verrin
gert, und umgekehrt. Da die Oszillatorschaltungen 5 und 6
ebenfalls auf dem einen Halbleitersubstrat 4 ausgebildet
sind, sind die Kennlinienschwankungen zwischen diesen
Schaltungen gering. Deshalb läßt sich die Differenz zwi
schen den Frequenzen f 0 und f 1 ohne Einstellarbeiten auch
bei Massenproduktion konstant halten.
Die Ausführungsform nach Fig. 1 läßt sich mit Hilfe zweier
Chips realisieren, d.h mit einem Chip des piezoelektrischen
Substrats 1 und einem Chip des Halbleiter-IC-Substrats 4.
Die Packungsdichte der sich ergebenden Schaltungsanordnung
ist sehr hoch.
Die Erfindung ist nicht auf das obige Ausführungsbeispiel
beschränkt. Abwandlungen und Modifikationen sind möglich.
Fig. 4 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer weitere Ausfüh
rungsform der Erfindung. Gleiche und ähnliche Bezugszeichen
bedeuten entsprechende Teile wie beim ersten Ausführungs
beispiel. Diese Teile werden hier nicht nochmals erläutert.
Auf einem piezoelektrischen Substrat 1 sind ein erster, ein
zweiter, ein dritter und ein vierter Oberflächenwellen-Re
sonator 2, 3, 10 bzw. 11 ausgebildet. Angeschlossen sind
sie an eine erste, eine zweite, eine dritte bzw. eine
vierte Oszillatorschaltung 5, 6, 12 bzw. 13, die auf einem
Halbleiter-IC-Substrat 4 ausgebildet sind. Ausgangssignale
der Oszillatorschaltungen 5, 6, 12 und 13 werden in einen
auf dem Substrat 4 ausgebildeten Umschalter 14 eingegeben.
Das Ausgangssignal der als Umschalter fungierenden Schal
tung 14 erscheint am Ausgangsanschluß 8. Ein 2-Bit-Modula
tions-Eingangssignal wird an den Anschlüssen 15 und 16 des
Umschalters 14 eingegeben. An jede der genannten Schaltun
gen wird von einer (nicht gezeigten) Spannungsquelle eine
Spannung gegeben.
Wenn in der Schaltung nach Fig. 4 ein zwei Bits umfassendes
modulierendes Digitalsignal an die Eingangsanschlüsse 15
und 16 gelegt wird und den Wert "00" hat, so erscheint am
Ausgangsanschluß 8 ein Signal mit der Schwingungsfrequenz
f 0 von der ersten Oszillatorschaltung 5. Hat das modulie
rende Digitalsignal den Wert "01", so erscheint am Aus
gangsanschluß ein Signal mit der Frequenz f 1 von der zwei
ten Oszillatorschaltung 6. Hat das zwei Bits umfassende,
modulierende Digitalsignal den Wert "10", so erscheint am
Ausgangsanschluß 9 ein Signal mit der Frequenz f 2 von der
dritten Oszillatorschaltung 12. Hat das modulierende Digi
talsignal den Wert "11", so erscheint am Ausgangsanschluß
ein Signal mit der Frequenz f 3 von der vierten Oszillator
schaltung 13. Das heißt: unter Verwendung des zwei Bits um
fassenden modulierenden Digitalsignals ergibt sich eine
vierwertige FSK-Modulation, wenn die Digitalsignale über
die Eingangsanschlüsse 15 und 16 eingegeben werden. Die üb
rigen Arbeitsabläufe bei dieser zweiten Ausführungsform
sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform in
Fig. 1. Man erhält mit der zweiten Ausführungsform im we
sentlichen die gleichen Effekte wie bei der ersten Ausfüh
rungsform.
In gleicher oder ähnlicher Weise läßt sich eine FSK-Modula
tion für drei oder fünf oder noch mehr Werte erreichen.
Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß die Erfindung
einen Hochleistungs-FSK-Modulator schafft. Ein weiteres
Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die Form eines mit
FSK-Modulation arbeitenden Senders.
Fig. 5 ist ein Schaltungsdiagramm eines als Sender dienen
den FSK-Modulators.
Nach Fig. 5 sind auf einem piezoelektrischen Substrat 1 ein
erster und ein zweiter, jeweils zwei Ports umfassender
Oberflächenwellen-Resonator 21 bzw. 22 für akustische Ober
flächenwellen ausgebildet, während auf einem Halbleiter-IC-
Substrat 4 eine erste und eine zweite Oszillatorschaltung
23 bzw. 24 ausgebildet sind.
Ausgangssignale von den Oszillatorschaltungen 23 und 24
werden in eine als Umschalter dienende Schaltung 25 einge
geben, die wie die Schaltungen 23 und 24 auf demselben
Halbleiter-IC-Substrat 4 ausgebildet ist. Ein Ausgangssig
nal von dem Umschalter 25 wird durch einen Leistungsver
stärker 26 verstärkt, und das verstärkte Signal wird am
Ausgangsanschluß 8 abgegeben. Über den Eingangsanschluß 9
wird ein modulierendes Eingangssignal in den Umschalter 25
eingegeben.
Die Oszillatorschaltungen 23 und 24, der Umschalter 25 und
der Leistungsverstärker 26 haben die Funktion, gleichzeitig
die Leistungsaufnahme und den Pegel eines Ausgangssignals
zu variieren. Ausgangssignale einer Leistungssteuerschal
tung 27, die ebenfalls auf dem Substrat 4 ausgebildet ist,
werden an Leistungssteueranschlüsse der verschiedenen
Schaltungen gelegt. Die Leistungssteuerschaltung 27 besitzt
zwei Eingänge: Ein Eingang wird dazu verwendet, die
Stromaufnahme und die Ausgangspegel sämtlicher Schaltkreise
auf dem Substrat 4 einzustellen, und er ist mit einem
Eingangsanschluß 28 verbunden; der andere Eingang dient
dazu, sämtliche auf dem IC-Substrat 4 ausgebildeten Schalt
kreise freizugeben oder zu sperren, und er ist an einen
Eingangsanschluß 29 angeschlossen. Eine von einem (nicht
gezeigten) Versorgungsspannungsanschlub kommende Spannung
wird an die Schaltkreise 23, 24, 25, 26 und 27 auf dem IC-
Substrat 4 gelegt.
Aus Gründen der vereinfachten Beschreibung sei angenommen,
daß ein Signal für den Betrieb sämtlicher Schaltkreise,
d.h. ein Digitalsignal mit dem logischen Wert "1", an den
Eingangsanschluß 29 gegeben wird, daß ein Leistungsein
stellwiderstand zwischen dem Eingangsanschluß 28 und einer
(nicht gezeigten) Spannungsquelle liegt und daß sämtliche
Schaltungen mit einer vorbestimmten Stromaufnahme betrieben
werden. Ferner sei vorausgesetzt, daß an den Ausgangsan
schluß 8 über eine (nicht gezeigte) Anpabschaltung eine An
tenne angeschlossen ist.
Die Antenne kann über die Anpaßschaltung direkt an den Aus
gangsanschluß 8 angeschlossen werden.
Das piezoelektrische Substrat 1 und das Halbleiter-IC-Sub
strat 4 nach Fig. 5 sind in einem einzigen Gehäuse unterge
bracht.
Die Resonanzfrequenz des ersten mit zwei Ports ausgestatte
ten Oberflächenwellen-Resonators 21 und die Resonanzfre
quenz des zweiten mit zwei Ports versehenen Resonators 22
sind so eingestellt, daß sie mit einem Ausgangssignal der
Frequenz f 0 übereinstimmen, die erforderlich ist, wenn das
eingegebene modulierende Digitalsignal am Eingangsanschluß
9 den logischen Wert "0" hat, bzw. mit einer Frequenz f 1
übereinstimmt, die erforderlich ist, wenn das Digitalsignal
den logischen Wert "1" hat. Die Resonanzfrequenzen der Re
sonatoren 21 und 22 können wegen der Kennlinien der Oszil
latorschaltungen 23 und 24 geringfügig von den tatsächli
chen Schwingungsfrequenzen abweichen. Die Resonanzfrequen
zen der Resonatoren 21 und 22 sind im Hinblick auf die er
wähnte Abweichung in einigen Fällen ausgelegt.
Wenn das über den Eingangsanschluß 9 eingegebene, modulie
rende Digitalsignal den logischen Wert "0" hat, wählt der
Umschalter 25 ein Schwingungs-Ausgangssignal von der Oszil
latorschaltung 23 aus. Wenn das Signal den logischen Wert
"1" hat, wählt der Umschalter 25 ein Schwingungs-Ausgangs
signal von der Oszillatorschaltung 24 aus.
In der Schaltung nach Fig. 5 wird die erste Oszillator
schaltung 23 mit einer Frequenz f 0 zum Schwingen gebracht,
die der Resonanzfrequenz des ersten Resonators 21 ent
spricht. Die zweite Oszillatorschaltung 24 schwingt bei der
Frequenz f 1 entsprechend der Resonanzfrequenz des Resona
tors 22. Wenn das modulierende Digitalsignal am Eingangsan
schluß 9 des Umschalters 25 den logischen Wert "0" hat,
wird das Signal mit der Schwingungsfrequenz f 0 von der er
sten Oszillatorschaltung 23 ausgegeben. Hat aber das modu
lierende Digitalsignal den logischen Wert "1" so wird das
Signal mit der Frequenz f 1 von der zweiten Oszillatorschal
tung 24 ausgegeben. Das heißt: Durch das modulierende Digi
talsignal, welches am Eingangsanschluß 9 eingegeben wird,
wird ein FSK-moduliertes Signal von dem Umschalter 25 aus
gegeben.
Das FSK-modulierte Signal wird von dem Leistungsverstärker
26 verstärkt und als Radiowelle von einer Antenne abge
strahlt, die über ein Anpaßnetzwerk an den Ausgangsanschluß
8 angeschlossen ist.
Die erste und die zweite Oszillatorschaltung 23 bzw. 24
können den gleichen Aufbau haben wie beim ersten Ausfüh
rungsbeispiel.
Fig. 6 ist ein Schaltungsdiagramm, das den Aufbau der er
sten und der zweiten Oszillatorschaltung 23 und 24 zeigt.
Die Oszillatorschaltung nach Fig. 6 ist eine Modifizierung
der Schaltung nach Fig. 1 und ist gebildet durch einen Dif
ferentialverstärkeraufbau, ähnlich wie Fig. 2.
In Fig. 6 bilden Transistoren 100 und 101 ein Differenzver
stärkungs-Transistorpaar. Die Kollektoren der Transistoren
100 und 101 sind über die Kollektor-Emitter-Strecken der
Transistoren 116 und 117 und die Widerstände 102 und 103,
die gleichen Widerstandswert besitzen, an einen Versor
gungsspannungsanschluß 104 angeschlossen. Die Emitter der
Transistoren 100 und 101 sind über eine gemeinsame Gleich
stromquelle 118 an einen Masseanschluß angeschlossen. Die
Basen der Transistoren 100 und 101 sind über Widerstände
107 und 108 gleichen Widerstandswerts an einen Eingang ei
ner Vorspannungsschaltung 119 angeschlossen.
Die Basen der Transistoren 116 und 117 sind direkt mit dem
anderen Ausgang der Vorspannungsschaltung 119 verbunden.
Die Basen der Transistoren 120 und 121, deren Kollektoren
mit dem Spannungsversorgungsanschluß 104 verbunden sind,
sind an die Kollektoren der Transistoren 116 bzw. 117 ange
schlossen.
Die Emitter der Transistoren 120 und 121 sind über die Kol
lektor-Emitter-Strecken der Transistoren 122 und 123 und
Gleichstromquellen 124 und 125 an den Masseanschluß 106 an
geschlossen. Die Basen der Transistoren 122 und 123 sind an
deren Kollektoren angeschlossen, so daß die Transistoren
122 und 123 als Dioden fungieren. Die Gleichstromquellen
118, 124 und 125 haben die Aufgabe, die von ihnen geliefer
ten Ströme zu variieren. Ihre Steueranschlüsse sind an den
Leistungssteueranschluß 126 angeschlossen. Die Vorspan
nungsschaltung 119 ist an den Spannungsversorgungsanschluß
104 und an den Masseanschluß 106 angeschlossen und stellt
eine Leistungsquelle dar, die die Funktion hat, die
Stromaufnahme zu variieren. Der Steueranschluß der
Vorspannungsschaltung 119 ist an den Leistungssteueran
schluß 126 angeschlossen.
Die oben beschriebenen Schaltungen bilden eine Differenti
alverstärkerschaltung. Die Basen der Transistoren 100 und
101 (d.h. der Eingang der Differentialverstärkerschaltung)
sind an die Anschlußklemmen 110 und 11 der Oberflächenwel
len-Resonatoren angeschlossen. Die Emitter der Transistoren
122 und 123 (d.h. der Ausgang der Differentialverstärker
schaltung) sind an die Anschlußklemmen 112 und 113 der Re
sonatoren angeschlossen. Ausgangssignale der Oszilla
torschaltungen erscheinen an den Ausgangsanschlüssen 114
und 115, die an die Basen der Transistoren 100 und 101 an
geschlossen sind.
Aus Gründen der einfachen Beschreibung sei angenommen, daß
ein Steuersignal von der Leistungssteuerschaltung 27 in
Fig. 5 an den Leistungssteueranschluß 126 gelegt werde, daß
die Stromaufnahme der Stromquellen 118, 124 und 125 auf
einen vorbestimmten Wert eingeregelt werde und daß die
Gleichstromquellen unter dieser Bedingung arbeiten.
Die Schaltung nach Fig. 6 kann als Oszillatorschaltung be
trieben werden, wenn Oberflächenwellen-Resonatoren für aku
stische Oberflächenwellen mit einem oder mit zwei Ports an
die Anschlüsse 110, 111, 112 und 113 angeschlossen werden.
Ein Verfahren zum Anschließen der Resonatoren und deren Be
trieb gehen aus Fig. 2 und der diesbezüglichen Beschreibung
hervor, so daß auf eine detaillierte nochmalige Erläuterung
verzichtet wird. Im folgenden sollen lediglich die Abwei
chungen beschrieben werden.
Die Kollektorpotentiale der Transistoren 100 und 101, die
als Differentialverstärkungs-Transistorpaar fungieren, wer
den auf Werte eingestellt, die man erhält, indem man Basis-
Emitterspannungen (d.h. etwa 0,7 V) der Transistoren 116
und 117 subtrahiert von den Spannungen, die von der Vor
spannungsschaltung 119 an die Basen der Transistoren 116
und 117 gelegt werden. Deshalb werden die Kollektorpoten
tiale der Transistoren 100 und 101 auch im Schwingungszu
stand praktisch konstant gehalten.
Insbesondere ist die Kollektor-Wechselspannung, die bei ei
ner Hochfrequenz-Schaltung ein Problem darstellt, durch die
parasitäre Kapazität der Kollektor-Basis-Strecken der Tran
sistoren 100 und 101 gegengekoppelt. Aber während die Kol
lektorpotentiale der Transistoren 100 und 101 auch im
Schwingungszustand im wesentlichen konstant gehalten wer
den, reduzieren sich die Verstärkungen der Transistoren 100
und 101 äquivalent.
Kollektorströme der Transistoren 100 und 101 fließen durch
die Widerstände 102 und 103 und durch die Kollektor-Emit
ter-Strecken der Transistoren 116 und 117. Wechselstromsi
gnale, die von den Anschlußklemmen 110 und 111 eingegeben
werden, werden verstärkt, und die verstärkten Signale wer
den an die Basen der Transistoren 120 und 121 gelegt.
Eine Schaltung, die aus den Transistoren 120 und 122 und
der Gleichstromquelle 124 besteht, und eine Schaltung, die
aus den Transistoren 121 und 123 und der Gleichstromquelle
125 besteht, dienen als sogenannte Emitterfolger-Pufferver
stärker. Die an die Basen der Transistoren 120 und 121 an
gelegten Wechselspannungen werden von den Anschlüssen 112
und 113 über die Emitterfolger-Pufferverstärker ausgegeben.
Da die Signale über die Pufferverstärker ausgegeben werden,
wird die Schaltung nach Fig. 6 nicht abträglich durch Impe
danzen der Oberflächenwellen-Resonatoren beeinflußt, so daß
ein stabiles Signal erhalten wird. Ein Ausgangssignal der
Oszillatorschaltung wird durch die Basis jedes der Transi
storen 100 und 101 erhalten. Allerdings kann man dieses
Ausgangssignal von dem Kollektor jedes der Transistoren 116
und 117 oder den Emitter jedes der Transistoren 122 und 123
erhalten.
In der Oszillatorschaltung nach Fig. 6 fließt ein Strom von
der zwischen dem Versorgungsspannungsanschluß 104 und dem
Masseanschluß 106 liegenden Leistungsquelle vollständig
durch die Gleichstromquellen 118, 124 und 125 sowie die
Vorspannungsschaltung 114. Die Stromstärken der
Gleichstromquellen 118, 124 und 125 und die Stromaufnahme
der Vorspannungsschaltung 119 lassen sich einstellen durch
ein an den Leistungssteueranschluß 126 angelegtes Signal.
Das heißt: die Stromaufnahme der gesamten Schaltung läßt
sich durch ein Signal steuern, welches an den Steueran
schluß 126 angelegt wird. In einigen Fällen kann die Strom
aufnahme der gesamten Schaltung auf Null eingestellt wer
den, um den Betrieb der Schaltung zu beenden, d.h. die
Schaltung kann im Bereitschaftszustand gehalten werden.
Wenn die Stromstärken der Gleichstromquellen 118, 124 und
125 geändert werden, ändern sich dementsprechend die Strom
stärken der durch die Transistoren fließenden Ströme, so
daß sich auch die Verstärkung der Differenzverstärkerschal
tung ändert. Deshalb läßt sich der Pegel des Schwingungs-
Ausgangssignals an den Ausgangsanschlüssen 114 und 115 auch
durch das Signal steuern, das an den Leistungssteueran
schluß 126 angelegt wird, zusätzlich zu der Steuerung über
die Stromaufnahme der gesamten Schaltung.
Im folgenden soll ein Effekt beschrieben werden, der durch
die Oszillatorschaltung nach Fig. 6 in Verbindung mit dem
Sender nach Fig. 5 erzielt wird. Gemäß Fig. 6 fließt ein
Strom, der von der zwischen dem Anschluß 104 und dem Masse
anschluß 106 geschalteten Spannungsversorgung in die Schal
tung nach Fig. 6 fließt, vollständig durch die Gleichstrom
quellen 118, 124 und 125 sowie durch die Vorspannungsschal
tung 119. Deshalb besteht der von der Spannungsversorgung
kommende Strom lediglich aus Gleichstrom ohne Anteile von
Hochfrequenzstrom. Deshalb wird auch dann, wenn eine wei
tere Oszillatorschaltung an die Spannungsquelle angeschlos
sen ist, keine der Oszillatorschaltungen als Rauschquelle
fungieren für die jeweils andere Schaltung.
Als weiterer besonderer Effekt ist anzumerken, daß die
Stromaufnahme der gesamten Schaltung und der Pegel des
Schwingungssignals steuerbar sind.
Gemäß obiger Beschreibung sind die Oszillatorschaltungen
nach Fig. 6 Beispiele für die erste und die zweite Oszilla
torschaltung nach Fig. 5.
Fig. 7 zeigt ein detailliertes Schaltungsdiagramm einer
Ausgestaltung des Umschalters 25 nach Fig. 5.
Da eine integrierte Schaltung verwendet wird, hat der Um
schalter 25 den Aufbau einer Differenz-Eingangs/Ausgangs-
Anordnung.
Eine von ersten Differenzeingangsanschlüssen 201, die das
Ausgangssignal von der ersten Oszillatorschaltung 23 emp
fangen, ist an die Basis eines Transistors 218 angeschlos
sen, und der andere der ersten Differenzeingangsanschlüsse
201 ist an die Basis eines Transistors 219 angeschlossen.
Einer von zweiten Differenzeingangsanschlüssen 204, die das
Ausgangssignal von der zweiten Oszillatorschaltung 24 emp
fangen, ist an die Basis eines Transistors 220 angeschlos
sen, während der andere der zweiten Eingangsanschlüsse 214
an die Basis eines Transistors 221 angeschlossen ist.
Die Emitter der Transistoren 218 und 219 sind über eine er
ste gemeinsame Gleichstromquelle 222 an einen Masseanschluß
213 angeschlossen. Die Emitter der Transistoren 220 und 221
sind über eine zweite gemeinsame Gleichstromquelle 223 an
den Masseanschluß 213 angeschlossen.
Die Emitter der Transistoren 224 und 225 sind an den Kol
lektor des Transistors 218 angeschlossen, und die Emitter
der Transistoren 226 und 227 sind an den Kollektor des
Transistors 219 angeschlossen. Die Emitter der Transistoren
228 und 229 sind an den Kollektor des Transistors 220 ange
schlossen. Die Emitter von Transistoren 230 und 231 sind an
den Kollektor des Transistors 221 angeschlossen. Die Basen
der Transistoren 224, 227, 228 und 230 sind an einen ersten
Modulationseingangsanschluß 232 angeschlossen. Die Basen
der Transistoren 225, 226, 228 und 231 sind an einen zwei
ten Modulationseingangsanschluß 233 angeschlossen. Die Kol
lektoren der Transistoren 224 und 228 sind über einen Wi
derstand 234 an einen Versorgungsspannungsanschluß 211 an
geschlossen. Die Kollektoren der Transistoren 227 und 231
sind über einen Widerstand 235 an den Versorgungsspannungs
anschluß 211 angeschlossen. Die Kollektoren der Transisto
ren 225, 226, 229 und 230 sind direkt an den Versorgungs
spannungsanschluß 211 angeschlossen.
Die Kollektoren der Transistoren 224 und 228 sind an einen
von Differenzausgangsanschlüssen 217 angeschlossen, und die
Kollektoren der Transistoren 227 und 231 sind an den ande
ren der Differenzausgangsanschlüsse 217 angeschlossen.
Die erste und die zweite Gleichstromquelle 222 und 223 ha
ben die Funktion, die Stromstärke zu variieren. Die Steuer
anschlüsse der Stromquellen 222 und 223 sind an einen Lei
stungssteueranschluß 236 angeschlossen. Aus Gründen der
einfachen Beschreibung sei angenommen, das Steuersignal von
der Leistungssteuerschaltung 27 in Fig. 5 werde an den Lei
stungssteueranschluß 236 angelegt, die Stromstärken der
Gleichstromquellen 222 und 223 werden auf einen vorbestimm
ten Wert eingestellt, und die Stromquellen 222 und 223 wer
den in diesem Zustand betrieben.
Eingangssignale von dem ersten und dem zweiten Modulations
eingangsanschluß 232 und 233 dienen als Differenz-Eingangs
größen. Bei der folgenden Beschreibung wird davon ausgegan
gen, daß das modulierende Digitalsignal umgesetzt wird in
ein Differenzsignal, welches dann an die Modulationsein
gangsanschlüsse 232 und 233 angelegt wird, während ein Po
tential an dem ersten Modulationseingangsanschluß 232 aus
reichend höher ist als das an dem zweiten Modulationsein
gangsanschluß 233, wenn das modulierende Digitalsignal eine
logische "0" ist, wohingegen das Potential am zweiten Modu
lationseingangsanschluß 233 ausreichend höher ist als am
ersten Modulationseingangsanschluß 232, wenn das digitale
Modulationssignal eine logische "1" ist.
In dem Umschalter nach Fig. 7 sind, wenn das modulierende
Digitalsignal eine logische "0" ist, d.h. wenn das Poten
tial am ersten Modulationseingangsanschluß 232 genügend hö
her ist als am zweiten Modulationseingangsanschluß 233, die
Basispotentiale an den Transistoren 225, 226, 228 und 231
niedriger als die Basispotentiale an den Transistoren 224,
227, 229 und 230. Die Transistoren 225, 226, 228 und 231
werden gesperrt, und durch sie fließt kein Strom. Aus die
sem Grund fließen die Kollektorströme der Transistoren 218
und 219 durch die Widerstände 234 und 235 und die Kollek
tor-Emitter-Strecken der Transistoren 224 und 227. Kollek
torströme der Transistoren 220 und 221 fließen durch die
Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren 229 und 230.
Deshalb wird das über die Differenzeingangsanschlüsse 201
eingegebene Signal differentiell von den Transistoren 218
und 219 verstärkt, und das differentiell verstärkte Signal
wird an den Ausgangsanschlüssen 217 ausgegeben. Da jedoch
die Kollektorströme der Transistoren 220 und 221 nicht
durch die Widerstände 234 und 235 fließen, werden die Ein
gangssignale an den Differenzeingangsanschlüssen 204 nicht
an den Ausgangsanschlüssen 217 ausgegeben. Das heißt: Nur
das Ausgangssignal, das von der Oszillatorschaltung 23 an
die Differenzeingangsanschlüsse 201 gelegt wird, wird ver
stärkt und erscheint an den Ausgangsanschlüssen 217.
Wenn das modulierende Digitalsignal eine logische "1" ist,
d.h. wenn das Potential am zweiten Modulationseingangsan
schluß 233 ausreichend höher ist als am ersten Modulations
eingangsanschluß 232, sind die Basispotentiale der Transi
storen 224, 227, 229 und 230 niedriger als bei den Transi
storen 225, 226, 228 und 231. Die Transistoren 224, 227,
229 und 230 werden gesperrt und es fließt kein Strom durch
sie. Aus diesem Grund fließen die Kollektorströme der Tran
sistoren 220 und 221 durch die Widerstände 234 und 235 und
die Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren 228 und
231. Die Kollektorströme der Transistoren 218 und 219
fließen durch die Kollektor-Emitter-Strecken der Transisto
ren 225 und 226. Das eingegebene Signal an den Diffe
renzeingangsanschlüssen 204 wird von den Transistoren 220
und 221 differentiell verstärkt, und das differentiell ver
stärkte Signal wird an den Ausgangsklemmen 217 abgegeben.
Da aber die Kollektorströme der Transistoren 218 und 219
nicht durch die Widerstände 234 und 235 fließen, erscheint
das an den Differenzeingangsanschlüssen 201 eingegebene Si
gnal nicht an den Ausgangsanschlüssen 217. Das heißt: Nur
das Ausgangssignal von der Oszillatorschaltung 24, das an
den Differenzeingangsanschlüssen 204 ansteht, wird ver
stärkt, und das verstärkte Signal wird an den Ausgangsan
schlüssen 217 abgegeben.
Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß bei dem in
Fig. 7 dargestellten Umschalter dann, wenn das modulierende
Digitalsignal eine logische "0" ist, das an den Diffe
renzeingangsanschlüssen 201 eingegebene Signal verstärkt
und ausgegeben wird. Wenn das modulierende Digitalsignal
jedoch eine logische "1" ist, wird das über die
Differenzeingangsanschlüsse 204 eingegebene Signal ver
stärkt und ausgegeben. Da eine Kapazität und ein Widerstand
mit hohem Widerstandswert, durch die eine Zeitkonstante
heraufgesetzt werden könnte, in dem Umschalter nicht vor
handen sind, arbeitet dieser mit hoher Geschwindigkeit.
Gemäß Fig. 4 dienen die Transistoren 218 und 219 und die
Transistoren 220 und 221 als Differenzverstärker. Selbst
wenn Rauschen zwischen den Masseanschluß 213 und den Span
nungsversorgungsanschluß 211 oder zwischen die Eingangsan
schlüsse 201 und 204 gelegt wird, läßt sich das Rauschen
eliminieren und erscheint nicht an den Differenzausgangsan
schlüssen 217. Weiterhin besteht ein Strom, der von der
zwischen die Anschlüsse 213 und 211 geschalteten Spannungs
versorgung in die Schaltung fließt, aus einem Strom, der
durch die erste Gleichspannungsquelle 222 fließt, und einem
Strom, der durch die zweite Gleichstromquelle 223 fließt.
Das heißt: Der Strom besteht lediglich aus Gleichstromele
menten. Aus diesem Grund stellt die Schaltung nach Fig. 7
keine Rauschquelle für andere Schaltungsteile (z.B. Oszil
latorschaltungen) dar, die an die Spannungsversorgung ange
schlossen sind.
In dem oben beschriebenen Umschalter nach Fig. 7 fließen
sämtliche Ströme von der Spannungsquelle, die an die An
schlüsse 211 und 213 angeschlossen ist, durch die Gleich
stromquellen 222 und 223. Die Stromstärken der Gleichstrom
quellen 222 und 223 lassen sich steuern durch ein Signal,
das an den Leistungssteueranschluß 236 gelegt wird. Das
heißt: Die Stromaufnahme des gesamten Umschalters läßt sich
steuern durch das an den Leistungssteueranschluß 236 ange
legte Signal. In einigen Fällen kann die Stromaufnahme der
gesamten Schaltung zum Anhalten des Betriebs der Schaltung
auf Null eingestellt werden. Dann befindet sich die Schal
tung im Bereitschaftszustand. Wenn die Stromstärken der
Gleichstromquellen 222 und 223 geändert werden, ändern sich
dementsprechend die Stromstärken der durch die Transistoren
fließenden Ströme, so daß sich dadurch auch die Verstärkung
der Differenzverstärkerschaltung ändert. Deshalb läßt sich
der Pegel des Ausgangssignals an den Ausgangsanschlüssen
217 ebenfalls steuern, zusätzlich zu der Stromaufnahme der
gesamten Schaltung.
Der in Fig. 7 dargestellte Umschalter weist die Besonder
heit einer hohen Schaltgeschwindigkeit auf. Bei dem Um
schalter nach Fig. 3 beispielsweise kann ein eingegebenes
Signal, welches angenommenerweise nicht ausgegeben wird, in
den Ausgangsanschluß oder in den entgegengesetzten Ein
gangsanschluß eingestreut werden, bedingt durch parasitäre
Kapazitäten der Kollektor-Basis-Strecken der Transistoren
202, 203, 205 und 206. In dem Umschalter nach Fig. 7 jedoch
sind die Transistoren 224, 227, 228 und 231 zwischen die
Kollektoren der Transistoren 218, 219, 220 und 221 und den
Ausgangsanschluß 217 sowie zwischen die Kollektoren der
Transistoren 218 und 219 und die Kollektoren der Transisto
ren 220 und 221 geschaltet. Selbst wenn also eine parasi
täre Kapazität in den Kollektor-Basis-Strecken der Transi
storen 218, 219, 220 und 221 vorhanden sein sollte, hat das
Streusignal eine sehr kleine Amplitude, und die Schaltge
schwindigkeit läßt sich erhöhen.
Die Ausgestaltung des Umschalters 25 nach Fig. 5 ist bei
spielhaft in Fig. 7 gezeigt.
Der Sender nach Fig. 5 enthält die Leistungsverstärker
schaltung 26 und die Leistungssteuerschaltung 27, zusätz
lich zu den Oszillatorschaltungen 23 und 24 und den Um
schalter 25.
Man kann eine Schaltungsanordnung verwenden, um eine aus
reichende Ausgangsleistung der Leistungsverstärkerschaltung
26 zu erreichen. Vorzugsweise gestaltet man die Schaltung
dann so, daß die Stromaufnahme der gesamten Schaltung und
der Pegel des Ausgangssignals gesteuert werden. Wenn die
Leistungsumsetzeffizienz berücksichtigt wird, so ist es
häufig vorzuziehen, statt einer Differenzverstärkerschal
tung eine Einzelanschluß-Schaltung zu verwenden. Da die Os
zillatorschaltungen und der Umschalter in diesem Fall die
Ausgestaltung einer Differenzverstärkerschaltung besitzen
und nicht ohne weiteres abträglich von anderen Schaltungen
beeinflußt werden, braucht die Leistungsverstärkerschaltung
nicht als Differenzverstärkerschaltung ausgebildet zu sein.
Wenn in diesem Fall ein Ausgangssignal des Umschalters ein
Differenz-Ausgangssignal ist, wird einer der Ausgangsan
schlüsse benutzt.
Die Leistungssteuerschaltung ist derart ausgebildet, daß
ein von der Spannungsversorgung durch den Leistungsein
stellwiderstand, der an den Eingangsanschluß 28 angeschlos
sen ist, fließender Strom umgesetzt wird in ein Steuersi
gnal, und dieses Steuersignal wird an die einzelnen Schal
tungen geliefert. Die Leistungssteuerschaltung ist vorzugs
weise derart ausgebildet, daß die Stromaufnahme abhängig
von einem Widerstandswert eines Leistungseinstellwider
stands geändert wird. Die Leistungssteuerschaltung hat die
Funktion des Freigebens und Sperrens der einzelnen Schal
tungen, die an den Ausgang angeschlossen sind, sowie der
Leistungssteuerschaltung selbst, abhängig von einem Signal,
das an den Eingangsanschlüssen 29 gelegt wird.
Im folgenden wird eine Besonderheit der Ausführungsform
nach Fig. 5 beschrieben.
Die Schaltung nach Fig. 5 hat die gleiche Wirkung wie die
Ausführungsform nach Fig. 1, insoweit die Funktion der FSK-
Modulation betroffen ist. Weiterhin sind praktisch sämtli
che Funktionen der Schaltung (Fig. 5) als Sender in einem
einzigen Gehäuse untergebracht. Deshalb ergibt sich ein
kompakter Sender, wenn eine Spannungsversorgung, eine An
tenne, deren Anpaßschaltung und ein Leistungseinstellwider
stand an den Sender angeschlossen werden. Die Stromaufnahme
und der Pegel des Ausgangssignals lassen sich optimal durch
den extern angeschlossenen Leistungseinstellwiderstand
steuern.
Die Schaltung nach Fig. 5 kann von einer externen Schaltung
freigegeben oder gesperrt werden. Die Stromaufnahme der ge
samten Schaltung wird auf praktisch Null eingestellt, um
die Schaltung in einen sogenannten Bereitschaftszustand zu
bringen.
Die Oszillatorschaltung und der Umschalter sind in ihrer
Ausführung nicht auf die in den Fig. 2, 3, 6 und 7 darge
stellten Beispiele beschränkt. Zum Beispiel können die
Gleichstromquelle 105 und die Vorspannungsschaltung 109 in
der Oszillatorschaltung (Fig. 2) und die Gleichstromquelle
212 und die Vorspannungsschaltung 214 in dem Umschalter
(Fig. 3) eine Funktion für variable Stromstärke und eine
Funktion für eine variable Stromaufnahme besitzen. Deshalb
können diese Oszillatorschaltung und dieser Umschalter an
stelle der in Fig. 5 dargestellten Oszillatorschaltung und
des dort dargestellten Umschalters verwendet werden.
Auch können als Oszillatorschaltung verschiedene Oszilla
torschaltungen eingesetzt werden, wie sie in der US-Pa
tentanmeldung Nr. 3 12 557 (japanische Patentanmeldung 63
45 666) beschrieben sind.
Grob gesagt, kann praktisch jeder Oszillator und jeder Um
schalter eingesetzt werden, wenn die Funktionen gegeben
sind, die für die Erfindung notwendig sind.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 kann die Funktion der
Leistungssteuerung, d.h. kann die Leistungssteuerschaltung
27 fortgelassen werden. In diesem Fall entfällt in den üb
rigen Schaltungen die Funktion der Leistungsaufnahme und
die Funktion der Pegelsteuerung des Ausgangssignals. Wenn
vom Ausgang des Umschalters 25 die benötigte Leistung er
hältlich ist, kann der Leistungsverstärker 26 entfallen.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen und deren Mo
difikationen sind Oberflächenwellen-Resonatoren für akusti
sche Oberflächenwellen auf einem einzigen piezoelektrischen
Substrat gebildet. Die Erfindung ist aber nicht darauf be
schränkt: Es können mehrere Oberflächenwellen-Resonatoren
auf mehreren piezoelektrischen Substraten vorhanden sein,
wenn deren Materialien identisch sind.
Bei den Ausführungsformen oben wird der Oberflächenwellen-
Resonator zum Schwingen gebracht. Allerdings ist die Oszil
latorschaltung nicht darauf beschränkt. Das Schwingen kann
auch unter Verwendung beispielsweise eines akustischen
Oberflächenwellenfilters, einer akustischen Oberflächenwel
len-Verzögerungsleitung, eines Kristallresonators, eines
Keramikresonators oder dergleichen erfolgen. In diesem Fall
können die Elektrodenformen an den piezoelektrischen Sub
straten individuell ausgestaltet sein. Mehrere Resonatoren
können auf einem einzigen piezoelektrischen Substrat oder
auf individuellen piezoelektrischen Substraten ausgebildet
sein, sofern die Materialien bei letztgenannten Substraten
identisch sind.
Zusätzlich zu den Oszillatorschaltungen und den Umschaltern
können weitere Schaltungselemente vorhanden sein, z.B. kann
ein Verstärker vorhanden sein, der ein Eingangs/Ausgangs-
Signal verstärkt. Es kann auch eine Schaltung zum Umsetzen
eines Ausgangssignals in ein digitales Signal vorhanden
sein, wobei diese genannten Schaltungen auch auf dem glei
chen Halbleiter-IC-Substrat ausgebildet sein können.
Claims (13)
1. Modulator, umfassend:
mehrere piezoelektrische Resonatoren (2, 3, 10, 11);
mehrere Oszillatorschaltungen (5, 6, 12, 13), die in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung mit den piezoelektrischen Resonatoren (2, 3, 10, 11) angeordnet sind, um verschiedene Frequenzsignale entsprechend den jeweiligen piezoelektri schen Resonatoren zu erzeugen, und
eine Umschaltvorrichtung (7, 14) zum Auswählen eines vorbestimmten Frequenzsignals unter mehreren verschiedenen Frequenzsignalen nach Maßgabe eines Wertes eines zu modu lierenden Digitalsignals und zur Ausgabe des ausgewählten Frequenzsignals als Modulationssignal.
mehrere piezoelektrische Resonatoren (2, 3, 10, 11);
mehrere Oszillatorschaltungen (5, 6, 12, 13), die in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung mit den piezoelektrischen Resonatoren (2, 3, 10, 11) angeordnet sind, um verschiedene Frequenzsignale entsprechend den jeweiligen piezoelektri schen Resonatoren zu erzeugen, und
eine Umschaltvorrichtung (7, 14) zum Auswählen eines vorbestimmten Frequenzsignals unter mehreren verschiedenen Frequenzsignalen nach Maßgabe eines Wertes eines zu modu lierenden Digitalsignals und zur Ausgabe des ausgewählten Frequenzsignals als Modulationssignal.
2. Modulator nach Anspruch 1, bei dem die piezoelek
trischen Resonatoren (2, 3, 10, 11) auf einem einzelnen
piezoelektrischen Substrat ausgebildet sind und die Oszil
latorschaltungen (5, 6, 12, 13) sowie die Umschaltvorrich
tung (7, 14) auf einem von dem piezoelektrischen Substrat
verschiedenen, einzigen Substrat ausgebildet sind.
3. Modulator nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die
Oszillatorschaltung aufweist: ein Paar Transistoren (100,
101), deren Kollektoren über Widerstände (102, 103) an eine
Spannungsquelle (104, 106) angeschlossen sind, deren Emit
ter über eine gemeinsame Konstantstromquelle (105) auf
Masse gelegt sind, und deren Basen oder Emitter an den
piezoelektrischen Resonator (1, 2) angeschlossen sind.
4. Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei
dem die Umschaltvorrichtung eine Verstärkerschaltung auf
weist, die Ausgangssignale von der Oszillatorschaltung (5,
6) differentiell empfängt und verstärkt.
5. Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei
dem das Digitalsignal ein binäres Signal ist und die Anzahl
von piezoelektrischen Resonatoren (2, 3) und von
Oszillatorschaltungen (5, 6) jeweils zwei beträgt.
6. Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei
dem das Digitalsignal ein quaternäres Signal ist, wobei die
Anzahl von piezoelektrischen Resonatoren (2, 3, 10, 11) und
Oszillatorschaltungen (5, 6, 12, 13) jeweils vier beträgt.
7. Sender, umfassend:
mehrere piezoelektrische Resonatoren (21, 22)
mehrere Oszillatorschaltungen (23, 24), die in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung mit den piezoelektrischen Resona toren angeordnet sind, um unterschiedliche Frequenzsignale in Entsprechung mit den jeweiligen piezoelektrischen Reso natoren zu erzeugen,
eine Umschaltvorrichtung (25) zum Auswählten eines vorbestimmten Frequenzsignals aus den verschiedenen Fre quenzsignalen, basierend auf einem Wert eines zu modulie renden Digitalsignals, und zum Ausgeben des ausgewählten Frequenzsignals als Modulationssignal, und
eine Leistungsverstärkerschaltung (26) zum Verstärken eines von der Umschaltvorrichtung (25) gelieferten Aus gangssignals.
mehrere piezoelektrische Resonatoren (21, 22)
mehrere Oszillatorschaltungen (23, 24), die in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung mit den piezoelektrischen Resona toren angeordnet sind, um unterschiedliche Frequenzsignale in Entsprechung mit den jeweiligen piezoelektrischen Reso natoren zu erzeugen,
eine Umschaltvorrichtung (25) zum Auswählten eines vorbestimmten Frequenzsignals aus den verschiedenen Fre quenzsignalen, basierend auf einem Wert eines zu modulie renden Digitalsignals, und zum Ausgeben des ausgewählten Frequenzsignals als Modulationssignal, und
eine Leistungsverstärkerschaltung (26) zum Verstärken eines von der Umschaltvorrichtung (25) gelieferten Aus gangssignals.
8. Sender nach Anspruch 7, bei dem die piezoelektri
schen Resonatoren (21, 22) auf einem einzelnen piezo
elektrischen Substrat ausgebildet sind und die Oszil
latorschaltungen (23, 24) sowie die Umschaltvorrichtung
(25) auf einem einzelnen, von dem piezoelektrischen Sub
strat verschiedenen Substrat ausgebildet sind.
9. Sender nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet
durch eine Leistungssteuerschaltung (27) zum Steuern des
Betriebs der Oszillatorschaltungen (23, 24), der Umschalt
vorrichtung (25) und der Leistungsverstärkerschaltung (26)
nach Maßgabe eines Eingangssignals.
10. Sender nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem
die Oszillatorschaltung einer Verstärkerschaltung aufweist,
die von dem piezoelektrischen Resonator differentiell ein
Ausgangssignal empfängt und dieses verstärkt.
11. Sender nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem
die Umschaltvorichtung (25) eine Verstärkerschaltung ist,
die Ausgangssignale von der Oszillatorschaltung diffe
rentiell empfängt und verstärkt.
12. Sender nach einem der Ansprüche 7 bis 11, gekenn
zeichnet durch eine an den Ausgangsanschluß (8) der Ver
stärkerschaltung (26) angeschlossene Antenne.
13. Sender nach Anspruch 9, bei dem die Leistungs
steuerschaltung (27) die Leistungsaufnahme der Oszillator
schaltungen (23, 24), der Umschaltvorrichtung (25) und der
Leistungsverstärkerschaltung (26) auf Null setzt.
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