DE952181C - Circuit arrangement for the electronic generation of a frequency-modulated high-frequency voltage with a large frequency deviation - Google Patents

Description

Schaltungsanordnung zur elektronischen Erzeugung -einer frequenzmodulierten Hochfrequenzspannung mit großem Frequenzhub Es sind verschiedene Anordnungen bekannt, in denen auf elektronischem Wege eine Frequenzmodulation einer Hochfrequenzspannung erzielt werden kann.Circuit arrangement for the electronic generation of a frequency-modulated High-frequency voltage with a large frequency deviation Various arrangements are known in which a frequency modulation of a high frequency voltage is carried out electronically can be achieved.

In Schaltungen dieser Art, die zunächst eine Oszillatorröhre enthalten, wird dem frequenz, bestimmenden Kreis dieser Stufe eine weitere Röhre parallel geschaltet, die eine infolge der Steilheitsänderung durch die Modulationsspannung variable Blindkomponente erzeugt und somit für die Frequenz der Oszillatorstufe mit maßgebend ist.In circuits of this type, which initially contain an oscillator tube, if another tube is connected in parallel to the frequency-determining circuit of this stage, the one reactive component that is variable as a result of the change in slope due to the modulation voltage generated and is therefore decisive for the frequency of the oscillator stage.

Mit Schaltungen dieser Art lassen sich jedoch nur geringe Frequenzhübe erzielen.With circuits of this type, however, only small frequency swings can be achieved achieve.

Dies hat folgenden Grund: Die durch die Modulationsspannung hervorgerufene gewollte Änderung der Blindkomponente ist zwängläufig mit einer Änderung der Wirkkomponente der Schaltung verbunden. Diese bewirkt insbesondere bei zur Erzeugung größerer Hübe notwendigen großen Änderungen der Blindkomponente eine nicht zu vernachlässigende wechselnde Bedämpfung des Oszillatorkreises und bewirkt somit eine merkliche Änderung der Amplitude der Oszillatorstufe.The reason for this is as follows: The one caused by the modulation voltage A desired change in the reactive component is inevitable with a change in the active component connected to the circuit. This is particularly effective in generating larger strokes necessary major changes in the reactive component are not to be neglected changing damping of the oscillator circuit and thus causes a noticeable change the amplitude of the oscillator stage.

Die absolute Grenze einer derartigen Anordnung - ohne Rücksicht auf Amplitudenänderung -stellt schließlich diejenige Wirkkomponente dar, bei der die Schwingung der Oszillatorstufe nicht mehr aufrechterhalten werden kann.The absolute limit of such an arrangement - regardless of The change in amplitude represents the active component in which the Vibration of the oscillator stage can no longer be maintained.

Es ist weiterhin bekannt, die Wirkkomponente dadurch aufzuheben, daß in geeigneter Weise in die Schaltung eine solche Impedanz eingefügt wird, daß für die Grenzfrequenz die Wirkkomponente verschwindet.It is also known to cancel the active component in that appropriately in the Circuit inserted such an impedance becomes that for the cutoff frequency the active component disappears.

Das Absinken der Oszillatoramplitude und schließlich das Abreißen der Schwingungen wird auf diese Weise jedoch nur von der Grenzfrequenz nach der Mittelfrequenz zu verlagert, so daß auch auf diese Weise keine sehr großen Hübe erreicht " werden können.The decrease in the oscillator amplitude and finally the stall the vibrations is in this way only from the cutoff frequency after the Shifted center frequency, so that in this way too no very large strokes can be achieved ".

Es ist weiterhin. bekannt, daß in einer Kaskadenschaltung von phasendrehenden Gliedern, die als Kathodenfolgeverstärker mit R und C aufgebaut sind, die zur Steuerung der Oszillatorröhre notwndige 18o° verschobene Steuerspannung erzeugt wird.It is still. known that in a cascade connection of phase rotating Elements that are constructed as cathode sequence amplifiers with R and C are used for control The necessary 18o ° shifted control voltage is generated for the oscillator tube.

Die Modulationsspanriung wird den Gittern der Einzelstufen des Kathodenfolgeverstärkers zugeführt und ändert auf diese Weise 'den Kathodeneingangswiderstand i/S, so daß jeweils für eine andere Frequenz die Phasenbedingung der Oszillatorstufe erfüllt ist.The modulation span is added to the grids of the individual stages of the cathode sequence amplifier supplied and changes in this way 'the cathode input resistance i / S, so that the phase condition of the oscillator stage is fulfilled for a different frequency is.

Abgesehen von dem nicht unbeträchtlichen Aufwand dieser Schaltung bleibt der Nachteil bestehen, daß schließlich die Schwingungen des Oszillators abreißen, wenn diejenige Frequenz erreicht ist, bei der die Verstärkung der Oszillatorröhre als RC-Verstärker kleiner als eins wird.Apart from the not inconsiderable expense of this circuit the disadvantage remains that the oscillator's oscillations eventually stop, when that frequency is reached at which the gain of the oscillator tube as an RC amplifier becomes smaller than one.

Dies ist bei etwa 16o MHz der Fall.This is the case at around 160 MHz.

Auch ist der Amplitudengang dieser Anordnung unbefriedigend, da die Verstärkung bei Annäherung an die Grenzfrequenz immer mehr absinkt.The amplitude response of this arrangement is also unsatisfactory because the Gain decreases more and more as the cut-off frequency is approached.

Es ist ebenfalls bekannt, dag. die Blindwiderstandsröhre so betrieben werden kann, daß ihre Steilheit infolge Sekundäremission oder Stromübernahme einen positiven oder negativen Wert annimmt. Wenn man auch mit dieser Anordnung einen größeren Hub erzielt, so bleibt doch als Nachteil bestehen, daß auch hier die Wirkkomponente der Schaltung schließlich die Schwingungen zum Abreißen bringt. Ebenfalls erscheint es nicht einfach, den gewünschten Arbeitspunkt einzustellen und diesen über längere Zeiträume konstant zu halten.It is also known dag. the reactance tube operated like this it can be that their steepness as a result of secondary emission or current takeover a assumes a positive or negative value. If you can also get one with this arrangement achieved greater stroke, the disadvantage remains that here too the active component the circuit finally breaks the vibrations. Also appears it is not easy to set the desired operating point and maintain this over a longer period of time Keep time periods constant.

Es ist weiterhin bekannt, die Steuerung der Impedanzröhre, die auch als Gitterbasis-Verstärkerröhre geschaltet sein kann, über ein Bandfilter z. B. in der Kathodenstrecke der Impedanzröhre vorzunehmen.It is also known to control the impedance tube that too can be connected as a grid base amplifier tube, via a band filter z. B. in the cathode section of the impedance tube.

Auf diese Weise kann erreicht werden, daß der Spannungsverlust der die Impedanzröhre steuernden Spannung gegenüber phasenschiebenden Gliedern üblicher Art klein gehalten werden kann.In this way it can be achieved that the voltage loss of the The voltage controlling the impedance tube is more common than phase-shifting elements Kind can be kept small.

Ebenfalls müssen Schaltungen als bekannt angesehen werden, in denen die Impedanzröhre als Anodenbasis-Verstärkerröhre verwendet wird. Schaltungen dieser Art sollen-'sich zur Huberzeugung bei hohen Frequenzen eignen.Circuits must also be regarded as known in which the impedance tube is used as the anode base amplifier tube. Circuits of this Art should -'sich suitable for stroke generation at high frequencies.

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung, die sowohl für die Huberzeugung bei hohen Frequenzen geeignet ist als auch große Frequenzhübe bei einer praktisch gleichbleibenden Amplitude zu erzeugen gestattet. Der Aufwand in dieser Schaltungsanordnung ist gegenüber bekannten Schaltungen mit gleichen Eigenschaften geringer.The invention is a circuit arrangement that both is suitable for the generation of strokes at high frequencies as well as large frequency strokes allowed to generate at a practically constant amplitude. The effort in this circuit arrangement is compared to known circuits with the same properties less.

In der Abb. i ist ein Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Anordnung dargestellt.In Fig. I is an embodiment of the proposed arrangement shown.

Die Röhre Röi stellt eine Oszillatorröhre dar, die beispielsweise in Dreipunktrückkopplungsschaltung arbeitet. Der Frequenzhub wird vermöge der Modulationsspannung um, die der Röhre Rö, an ihrem Steuergitter zugeführt wird, erzeugt.The tube Röi represents an oscillator tube, for example works in three-point feedback circuit. The frequency deviation is determined by the modulation voltage um fed to the tube Rö at its control grid.

Die Röhre Rö2, die als Gitterbasisverstärker arbeitet, hat dabei zwei Funktionen Einmal wird vermöge der an der Kathode dieser Röhre liegenden Wechselspannung des Oszillators ein kapazitiver Blindstrom in den Schwingkreis der Oszillatorröhre geliefert, wobei durch das hochfrequenzmäßig geerdete Steuergitter dieser Röhre Rückwirkungen vermieden werden. Zum anderen wirkt die Strecke zwischen Masse und Kathode dieser Röhre als veränderlicher Widerstand mit dem von der Größe der Modulationsspannung abhängigen Wert i/S. Zur Gitter-Kathoden-Strecke der huberzeugenden Röhre Rö2 liegen noch eine Selbstinduktion L2 und ein Widerstand R, parallel. Die resultierende Impedanz ist über den Kondensator C1 an das Steuergitter der Oszillatorröhre Röi angekoppelt. Dadurch entsteht zwischen Gitter und Kathode der Oszillatorröhre Röi ein Zweipöl mit dem in Abhängigkeit von der Modulationsspannung veränderlichen Scheinleitwert i5, dessen Verlauf in Abb. 2 a dargestellt ist.The tube Rö2, which works as a grid base amplifier, has two Functions Once is due to the alternating voltage applied to the cathode of this tube of the oscillator a capacitive reactive current into the resonant circuit of the oscillator tube supplied by the high frequency grounded control grid of this tube Repercussions are avoided. On the other hand, the distance between mass and acts Cathode of this tube as a variable resistor with the size of the modulation voltage dependent value i / S. To the grid-cathode-section of the hub-generating tube Rö2 lie another self-induction L2 and a resistor R, in parallel. The resulting impedance is coupled to the control grid of the oscillator tube Röi via the capacitor C1. This creates a double pole between the grid and the cathode of the Röi oscillator tube with the admittance that changes depending on the modulation voltage i5, the course of which is shown in Fig. 2a.

Die Konstruktion der Diagramme in Abb. z und 2 a erfolgt in der Weise, daß der mit der Modulationsspannung und der Frequenz veränderliche Wert von Rl, bestehend aus L2, i/S, R1 und der Kapazität Kathode-Masse, vektoriell zu R2, das für den betrachteten Bereich als konstant angesehen werden kann, addiert wird.The construction of the diagrams in Fig. Z and 2 a is done in the way, that the variable with the modulation voltage and the frequency of Rl, consisting of L2, i / S, R1 and the capacitance cathode-mass, vectorial to R2, the can be regarded as constant for the area under consideration, is added.

Es ist dabei angenommen, daß bei geöffneter Röhre Rö, die Impedanz 9i den Wert des gezeichneten Vektors und den entsprechenden Winkel zur Abszissenachse hat.It is assumed that when the tube is open, the impedance 9i the value of the drawn vector and the corresponding angle to the abscissa axis Has.

Zusammen mit R2 ergibt sich der Scheinwiderstand i/0 und daraus durch Inversion der Leitwert C9.Together with R2, the impedance i / 0 and from this results from Inversion of the conductance C9.

Es wird weiterhin angenommen, daß bei gesperrter Röhre R6, die Frequenzabweichung d f sein soll und daß dabei die Impedanz -92 den. Wert @i annimmt ulid damit reell geworden ist. Dieser Wert ist im Diagramm durch den Vektor dargestellt und hat dabei z. B. eine Größe von i5o Ohm.It is further assumed that when the tube R6 is blocked, the frequency deviation should be df and that the impedance is -92 den. Value @i assumes ulid has become real. This value is represented in the diagram by the vector and has z. B. a size of 150 ohms.

Zusammen mit N2 ergibt sich in bereits beschriebener Weise zunächst der Scheinwiderstand i/($9' und damit der Leitwert (5i'. Dimensioniert man die Werte von R1 und 92 in der Weise, daß die gemachten Annahmen angenähert erfüllt sind, so erkennt man aus dem Diagramm, daß der am Gitter der Röhre Röi liegende Wirkleitwert nahezu konstant bleibt.Together with N2, this results initially in the manner already described the impedance i / ($ 9 'and thus the conductance (5i'. The values are dimensioned of R1 and 92 in such a way that the assumptions made are approximately fulfilled, so it can be seen from the diagram that the conductance value lying on the grid of the tube Röi remains almost constant.

Dieser Wirkleitwert bestimmt im wesentlichen die Dämpfung des Oszillatorkreises.This conductance essentially determines the damping of the oscillator circuit.

Der Blindanteil von G ist kapazitiv und veri,ndert sich beim Regeln der Röhre Rö2 ziemlich stark. Beim Awfregeln der Röhre Rö2 erfolgt eine Kapazitätserhöhung.The reactive component of G is capacitive and changes when it is regulated the tube Rö2 pretty much strong. When regulating the tube Rö2 takes place an increase in capacity.

Die dabei erzielte Frequenzänderung addiert sich zu derjenigen, die durch die Wirkung des Anodenblindstromes hervorgerufen wird, worauf im folgenden näher eingegangen werden soll.The frequency change achieved thereby adds to that which is caused by the effect of the anode reactive current, whereupon in the following should be discussed in more detail.

Der Anodenstrom der Röhre Rö, hat bei maximaler Steilheit diPSer Röhre unter den gemachten Voraussetzungen eine Phasenverschiebung von fast 9o° (i8o°-g91) gegen den Strom der Röhren Röl. In der Abb. 3 si_i j die Anodenströme der Röhren Röl und Rö2 'aufgetragen. Sie haben voraussetzungsgemäß eine Phasenverschiebung von etwa 9o° gegeneinander. Ihre Größe sei gleich. Der resultierende Anodenstrom, der in der Abbildung nicht besonders angedeutet ist, hat dann eine Phasenverschiebung von etwa i35° gegen die Steuerspannung am Gitter der Röhre Röl. Dies bewirkt, daß sich eine solche Oszillatorfrequenz einstellt, daß für sie wiederum Gitterspannung und Anodenstrom in Phase sind. ' Beim Zuregeln der Röhre Rö2 wächst die Phasenverschiebung der beiden Anodenströme und erreicht bei gesperrter Röhre etwa i35° (,80'-(P2)-Dies ist durch die gestrichelte Linie in der Abb. 3 angedeutet.The anode current of the tube, Rö, has diPSer tube at the maximum slope under the given conditions a phase shift of almost 9o ° (i8o ° -g91) against the current of the Röl tubes. In Fig. 3 si_i j the anode currents of the tubes Röl and Rö2 'applied. As required, they have a phase shift of about 9o ° against each other. Their size is the same. The resulting anode current, which is not particularly indicated in the figure, then has a phase shift of about i35 ° against the control voltage on the grid of the tube Röl. This causes such an oscillator frequency adjusts itself that again grid voltage for it and anode current are in phase. 'When the tube Rö2 is tamed, the phase shift increases of the two anode currents and reaches about i35 ° (, 80 '- (P2) -This is indicated by the dashed line in Fig. 3.

Beim Durchsteuern der Röhre Rö, durch die Modulationsspannung beschreibt der Vektor des Anodenstromes IARö, die eingezeichnete Ortskurve. Jedem Punkt der Ortskurve ist dabei gleichzeitig-ein. bestimmter Augenblickswert der Fre--quenz zugeordnet. Dies ist mit einer Parallele zur Ordinatenachse zum Endpunkt eines Vektors angedeutet.When controlling the tube, Rö, describes the modulation voltage the vector of the anode current IARö, the plotted locus. Every point of The locus is at the same time a. certain instantaneous value of the frequency assigned. This is parallel to the ordinate axis to the end point of a vector indicated.

Setzt man nunmehr wiederum voraus, daß die Eigenschaften des Oszillatorkreises mit L1 bezüglich seiner Dämpfung im wesentlichen konstant bleiben, so stellt die jeweilige Entfernung der Achse fo -d f von der Ortskurve des Anodenstromes der Röhre Rö2 ein relatives Maß für die mit dem Anodenstrom der Röhre Röl in Phase liegende Gitterspannung uG Röl dar.If one assumes now again that the properties of the oscillator circuit with L1 remain essentially constant with regard to its attenuation, the respective distance of the axis fo -d f from the locus of the anode current of the tube Rö2 a relative measure of the Röl in phase with the anode current of the tube Grid tension uG Röl.

Man erkennt, daß diese Steuerspannung und damit die Oszillatoramplitude in der Mittelfrequenz ein schwaches Minimum durchläuft.It can be seen that this control voltage and thus the oscillator amplitude passes through a weak minimum in the middle frequency.

Da nunmehr noch die Erscheinung auftritt, daß infolge der Kennlinienform der Röhre Rö, ihre Modulationssteilheit in der Nähe der Mittelfrequenz größer ist als an den Enden, müssen Maßnahmen getroffen werden, um sowohl die Frequenzlinearität als auch den Amplitudengang möglichst weitgehend zu verbessern.Since now there is still the phenomenon that due to the shape of the characteristic curve of the tube tube, its modulation slope is greater in the vicinity of the center frequency as at the ends, measures must be taken to ensure both frequency linearity and to improve the amplitude response as much as possible.

Dazu wird die Impedanz ,21 in geeigneter Weise durch weitere Glieder ergänzt. Dies kann z. B. laut Abb. q. dadurch geschehen, daß an Stelle des Widerstandes R1 eine Parallelschaltung einer Selbstinduktion Ls, eines Kondensators C3 und eines Widerstandes R2 über einen Kondensator C2 angekoppelt wird.For this purpose, the impedance 21 is suitably provided by further elements added. This can e.g. B. according to fig. Q. happen because instead of resistance R1 a parallel connection of a self-induction Ls, a capacitor C3 and a Resistor R2 is coupled via a capacitor C2.

Dabei sind L3, C3, etwa auf Mittelfrequenz abgestimmt, wobei die Bandbreite des Kreises etwa dem gewünschten Hub mitsprechen soll.L3, C3 are tuned approximately to the medium frequency, with the bandwidth of the circle should have a say about the desired stroke.

Auf diese Weise gelingt es, mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Anordnung bei einer Mittelfrequenz von ioo MHz einen Hub von etwa 25 MHz zu erzielen, der weitgehend frequenz- und amplitudenlinear ist.In this way it is possible with the proposed according to the invention Arrangement to achieve a hub of about 25 MHz at a center frequency of 100 MHz, which is largely linear in frequency and amplitude.

Es ergibt sich weiterhin, daß bei dieser Anordnung der Hub weit weniger als -proportional der Mittelfrequenz abnimmt; es wird z. B. für -eine Mittelfrequenz von 25 MHz ein Hub von etwa io MHz erreicht.It can also be seen that with this arrangement the stroke is far less as -proportional to the center frequency decreases; it is z. B. for -a medium frequency of 25 MHz a stroke of about 10 MHz is achieved.

Die vorgeschlagene Anordnung eignet sich für Wobbel-Generatoren.The proposed arrangement is suitable for wobble generators.

Auch ist die Anwendung bei Schaltungen für Breitbandfrequenzmodulation, z. B. bei der Dezimeterübertragung von Fernsehsignalen, möglich.It is also used in circuits for broadband frequency modulation, z. B. in the decimeter transmission of television signals, possible.

Ebenso können damit besonders wirkungsvolle Synchrodetektordemodulatoren aufgebaut werden.It can also be used to make particularly effective synchronous detector demodulators being constructed.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: i. Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer frequenzmoduliertenHochfrequenzspannung mit großem Frequenzhub mittels einer in Gitterbasisschaltung betriebenem Impedanzröhre, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzröhre in der Weise geschaltet ist, daß sowohl die Wirkwiderstandsänderung ihrer Masse-Kathoden-Strecke über die Ankoppelglieder der Kathode an den Oszillatorkreis vorzugsweise in eine Blindwiderstandsänderung transformiert wird als auch der über die Anode der Impedanzröhre fließende Strom in solcher Weise in den Oszillatorkrreis eingespeist wird, daß er die huberzeugende Wirkung der Transformation der Masse-Kathoden-Strecke der Impedanzröhre unterstützt. PATENT CLAIMS: i. Circuit arrangement for generating a frequency-modulated high-frequency voltage with a large frequency deviation by means of an impedance tube operated in a grid basis circuit, characterized in that the impedance tube is connected in such a way that both the change in resistance of their ground-cathode path via the coupling elements the cathode to the oscillator circuit, preferably in a reactance change is transformed as well as the current flowing through the anode of the impedance tube is fed into the oscillator circuit in such a way that it generates the stroke Effect of the transformation of the mass-cathode path of the impedance tube supported. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Kathodenimpedanz der den Hub erzeugenden Röhre vorzugsweise die Parallelschaltung einer Selbstinduktion und eines Widerstandes vorgesehen ist. 2. Circuit arrangement according to claim i, characterized in that the cathode impedance of the tube generating the stroke, preferably the parallel connection of a self-induction and a resistor is provided. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Kathodenimpedanz der den Hub erzeugenden Röhre zusätzliche Impedahzen angekoppelt sind, die so bemessen sind, daß sich eine weitgehende Linearisierung des Frequenzhubes und des Amplitudenganges ergibt. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 258 470, 2 35 I 368.3. Circuit arrangement according to claim i and 2, characterized in that additional impedances are coupled to the cathode impedance of the tube generating the hub, which are dimensioned so that there is a substantial linearization of the frequency swing and the amplitude response. Contemplated publications: USA. Patents No. 2,258,470, 2 35 I 368th.