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Schal @:u°@ sa_@or:@zu_1s-, zum N Erzeuge#@:
-3-.:_er
lierten Schwingung
Die Erfindung betrifft eine Schaltun-,sanord^
nung zum Erzeu.en einer frequenzmodulierten Schwingung mit
einem kristalljesteuerten Oszillator, der einen Schwingkreis
mit einem Schwingkristall, einer Reaktanzschaltung und einer
Varaktordiode, der eine Modulationsspa:inung zufiihrbar ist,
enthält.
Bei Schaltun,rsanordnungen zum Erzeugern einer
frequenzmodulierten Schwingung wird häufi.:; gefordert, daß
(Jie Trärerfreduenz möglichst stabil, insbesondere unabhängig
von der Um eburn;rstemperatur und Betriebsspannung, ist und
claß die Abhängigkeit des Frequenzhubes von der Modulations..
spännung möglichst linear ist. s
Scarf @: u ° @ sa_ @ or: @ zu_1s-, to N Generate # @: - 3-.:_er
lated vibration
The invention relates to a circuit, sanord ^
tion to generate a frequency-modulated oscillation with
a crystal controlled oscillator that has an oscillating circuit
with a vibrating crystal, a reactance circuit and a
Varactor diode to which a modulation circuit can be fed,
contains.
In circuit arrangements for generating a
frequency-modulated oscillation is often used.:; demanded that
(The tears reduction is as stable as possible, especially independent
of the order eburn; r temperature and operating voltage, is and
the dependence of the frequency deviation on the modulation ..
tension is as linear as possible.
Die bekannten Schaltungen mit selbstgeregeltem Oszillator vermögen
nur relativ langsame Frequenzschwankungen auszuregeln, außerdem ist der Schaltun
ösaufwand hoch: Es ist ferner bekannt, zur Erzeugung der Trägerschwingung Krstalloszillatoren
zu verwenden. Dabei ist es jedoch schwierig, eine genügende Empfindlichkeit, dh.
einen ausreichenden Frequenzhub für eine Modulationsspannung gegebener Größe zu-erreichen..Man
hat bisher zu diesem Zweck im Oszillator mehrstufi;:e Phasenmodulatoren oder Reaktanzschal-,ungen,
die den Schwingkristall und ein durch-die Modülations-, spannurig gesteuertes Bauelement
enthalten, verwendet. Bei einer einfachen Schaltung der letztgenannten Art wird
dem Quarz ein Varaktor, also eine Kapazitätsdiode, parallel oder in Reihe geschaltet,
der die Modulationsspannüng zuführbar ist. Bei einer solchen Sehaltun2 ist die Modulation
jedoch nur bei sehr kleinen Frequenzschüben einigermaßen linear. Kompliziertere
Schaltungen dieser Art gewährleisten zwar auch bei größerem Frequenzhub eine ausreichende
Lineartät, dies wird jedoch gewöhnlich durch eine Verschlechterung der Frequenzstabilität
erreicht, die oft@nur noch ein Hundertstel der Frequenzstabilität eines urimodulierten
Kristalloszillators betr gt. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Schwingkristall
bei solchen Schaltungen in einem Frequenzbereich arbeitet, der nennenswert von der
Resonanzfrequenz des Kri-Stalles abweicht.
Der vorliegenden Erfindung le;=t daher die
-Auf-abe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen
einer frequenzmodulierten Schwin-;unz anzugeben, die sich
sowohl durch eine ausgezeichnete Frequenzstabilität als auch
durch einen verhältnismäßig hohen Frequenzhub für eine vor-
,e:;ebene Modulat ionsspannung und eine gute Linearität der
Modulation auszeichnet.
Dies wird bei einer Schaltun@-sanordnung zum
Erzeugen einer frequenzmodulierten Schwingung mit einem
ltristallgesteuerten Oszillator, der einen Schwingkreis mit
einem.Schwingkrstall, einer Reaktanzschaltung und einer
Varaktordiode, der eine Modulationsspannung zuführbar ist,.
enthält, gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Va-
rakt'ordiode eine erste Induktivität in Reihe und eine zweite
Induktivität parallelgeschaltet ist.
Der Schwingkristall, z.B. ein Quarz, ist dem
aus- der Varaktordiode und den beiden Induktivtäten gebil-
deten Zweipol vorzugsweise in Reihe geschaltet.
Die Erfindung wird anhand.der Zeichnung näher
erläutert, es zeigen:
'Fig-. 1 ein Prinzipschaltbild eines Ausführungs-
bespieles der Erfindung mit einem Colpitts-Oszillator,
Fig. 2 .ein Prinzipschaltbild eines zweiten
Ausführungsbeispiels der Erfindung mit einem Pierce-Oszil..
lator; _
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Abhän-
gigkeit des längs der Ordinate in kHz aufgetragenen Frequenz-
hubes @f von der längs der-Abszisse aufgetragenen Modula-
tionsspannung, Vm für verschiedene Verhältnisse der .Indukti-
vitäten, die dem Varaktor in Reihe bzw. parallelgeschaltet
sind, und
Fig, 4 ein genaueres Schaltbild des in Fig: 1 -
dargestellten@Ausführungsbeispieles der Erfindung.
Die in Fg.@l dargestellte Schaltungsanordnung
enthält einen Modulatorteil M mit einem Varaktor (Kapazitäts-
Variations-Diode) D,. der eine Modulationsspannung Vm zuge-
führt ist. Dem Varakt®r D ist eine-Induktivität L1 in Reihe
und eine zweite Induktivität-L2 parallelgeschaltet. Der aus
den Induktivitäten L1, L2 und dem Varaktor D-gebildete Zwei-
pol ist in Reihe mit einem Schwingquarz Q, zwischen den Emit-ter
eines@Transistors T und.einen Verbindung,spunkt-A'zweier
Kondenstoren Cl, C#_, geschaltet, die an die
Basis bzw. den
Kollektor des Transistors T-angeschaltet sind, Zwischen den
Kollektor. und der Basis des Transistors T liegt eine Spule
S.
-Der Quarz arbeitet in der Nähe ;seiner Reihen- -
resonanzfreguenz und die Reaktanzschaltung L1, L;--j, D hat
bei
fehlender Modulationsspannung Vm eine Reaktanz desselben.
Betrages jedoch umgekehrten Vorzeichens wie der Quarz
Q. Wenn
dem Varaktor D eine Mödulationsspannung Vm zugeführt wird,
schwankt die dem Quarz in Reihe geschaltete Reaktanz, so
daß eine der.Modulatonsspannüng Vm-etwa; proportionale Fre-
-,quenzabweichung auftritt:.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel enthält der
Modulatorteil M der Schaltungsanordnung 'wieder eine Varaktordiode D, der die Modulationsspannung
Vm zugeführt ist, sowie eine mit-der Varaktordiode in Reihe geschaltete Induktivität
L1 und eine der Varaktordiode D pa@ rallelgeschaltete Induktivität L2. Dieser Zweipol
liegt in Reihe mit dem. Schwingquarz Q zwischen-der Basis und dem Kol-, lektor des-Transistors
T, dessen Emitter mit einem Abgriff eines zwischen Basis und Kollektor geschalteten
kapazitiven Spannungsteilers Ci, C2 geschaltet ist. Die Schwingungsfrequenz der
Schaltung entspricht derjenigen, bei welcher die Reak^ tanz des Modulatorteiles
M der Schaltung dem Betrage nach gleich der der beiden in Reihe geschalteten-Kondensatoren
Cl, C2 ist.- Schwankungen der Modulatonsspannung Vm bewirken bei dieser Schaltung
ebenfalls Änderungen der Kapazität des Varaktors D und damit Schwankungen der Frequenz
der erzeugten Schwingungen.-.Wie Fig. 3 zeigt; beeinflußt das Verhältnis des Wertes
der Induktivität L1 zu dem der Induktivität L2 die Linearität der Mödulation...Bei
Fig. 3 ist längs der Ordinate der Frequenzhub,f in Abhängigkeit von der an den Varaktor
D angelegten Modulationsspannung Vm für Verhältnisse von L1 zu L1 gleich 1, @2 und
4 dargestellt.The known circuits with a self-regulated oscillator are able to regulate only relatively slow frequency fluctuations, and the switching effort is high: it is also known to use crystal oscillators to generate the carrier oscillation. However, it is difficult to achieve sufficient sensitivity, ie. To achieve a sufficient frequency deviation for a modulation voltage of a given size. Up to now, for this purpose, multistage phase modulators or reactance circuits, which contain the oscillating crystal and a component controlled by the modulation, have been used in the oscillator. In a simple circuit of the last-mentioned type, a varactor, that is to say a capacitance diode, is connected in parallel or in series to the quartz, to which the modulation voltage can be fed. With such a view, the modulation is somewhat linear only in the case of very small frequency surges. More complicated circuits of this type ensure sufficient linearity even with a larger frequency deviation, but this is usually achieved by a deterioration in the frequency stability, which is often only a hundredth of the frequency stability of a urimodulated crystal oscillator. The reason for this is that the oscillating crystal is included Such circuits operate in a frequency range that deviates significantly from the resonance frequency of the Kri-Stalles. The present invention le; = t therefore the
-Up-abe based on a circuit arrangement for generating
a frequency-modulated Schwin-; unz to indicate the
both through excellent frequency stability and
due to a relatively high frequency deviation for a
, e:; flat modulation voltage and good linearity of the
Modulation distinguishes itself.
This is in a Schaltun @ arrangement for
Generate a frequency-modulated oscillation with a
crystal-controlled oscillator with an oscillating circuit
a.Schwingkrstall, a reactance circuit and a
Varactor diode to which a modulation voltage can be fed.
contains, achieved according to the invention in that the Va-
rakt'ordiode a first inductor in series and a second
Inductance is connected in parallel.
The oscillating crystal, for example a quartz, is that
formed from the varactor diode and the two inductors
deten two-pole preferably connected in series.
The invention is based on the drawing
explained it show:
'Fig-. 1 a block diagram of an embodiment
example of the invention with a Colpitts oscillator,
Fig. 2. A basic circuit diagram of a second
Embodiment of the invention with a Pierce oscil ..
lator; _
Fig. 3 is a graphic representation of the dependent
of the frequency plotted along the ordinate in kHz
hubes @f from the module plotted along the abscissa
voltage, Vm for different ratios of the .inductive
vities that are connected in series or in parallel with the varactor
are and
Fig, 4 is a more detailed circuit diagram of the in Fig: 1 -
illustrated @ embodiment of the invention.
The circuit arrangement shown in FIG
contains a modulator part M with a varactor (capacitance
Variation Diode) D ,. to which a modulation voltage Vm is assigned
leads is. The Varakt®r D has an inductance L1 in series
and a second inductor L2 connected in parallel. The out
the inductances L1, L2 and the varactor D-formed two-
pol is in series with a quartz crystal Q, between the emitter of a transistor T and a connection, point-A 'two
Capacitors Cl, C #_, connected to the base or the
Collector of transistor T-are turned on, between the
Collector. and the base of the transistor T is a coil S.
-The quartz works nearby; its series- -
resonance frequency and the reactance circuit L1, L; - j, D has at
lack of modulation voltage Vm a reactance of the same.
However, the amount is opposite to that of the quartz Q. If
a modulation voltage Vm is fed to the varactor D,
if the reactance connected in series with the quartz fluctuates, so
that one der.Modulatonsspannüng Vm-about; proportional fre-
-, frequency deviation occurs :.
In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the modulator part M of the circuit arrangement again contains a varactor diode D to which the modulation voltage Vm is fed, as well as an inductance L1 connected in series with the varactor diode and an inductance L2 connected in parallel with the varactor diode D. This bipolar is in series with the. Quartz oscillator Q between the base and the collector, the lector of the transistor T, the emitter of which is connected to a tap of a capacitive voltage divider Ci, C2 connected between the base and collector. The oscillation frequency of the circuit corresponds to that at which the reactance of the modulator part M of the circuit is equal in magnitude to that of the two series-connected capacitors C1, C2. Fluctuations in the modulation voltage Vm also cause changes in the capacitance of the varactor in this circuit D and thus fluctuations in the frequency of the vibrations generated - as FIG. 3 shows; the ratio of the value of the inductance L1 to that of the inductance L2 influences the linearity of the modulation 1, @ 2 and 4 shown.
Fig. 4°zeigt das Schaltbild einer praktischen Ausführungsform der
Erfindung entsprechend dem in Fig. 1 dargestellten Prinzipschaltbild. Mit L'1 ==
98 luH, L2 --- 64 `uH und
einem Quarz Q mit der Serienresonanzfrequenz
260Q kHz lie-_ gen die Verzerrungen bei einem frequenzhub ± 1,25.kHz unter Daß man
mit der erfindungsgemäßen Schaltung eine gut lineare Modulation bei ausreichendem
Frequenzhub und der Stabilität eines ünmodulierten Kristalloszillators erreicht,
beruht auf der verwendeten.Reaktanzschaltung, deren Reaktanz sich bei Änderungen
der Varaktorkapazität so ändert, daß die Krümmung der Quarzkennlinie in der Nähe
der Reihere . resonanzfrequenz kompensiert wird. Besonders unterhalb der-Resonanzfrequenz
ist die .Schwankung der Reaktanz in .Abhängig-CD von der Kapazität wes-ntlich geringer
als oberhalb der Resonanzfrequenz und die Schaltungsparameter können empirisch leicht
so gewählt werden, dader Frequenzhub_in einem betrachtliehen Bereich eine lineare
Funktion der Modulationsspannung ist, wie Fig. 3 zeigt.FIG. 4 ° shows the circuit diagram of a practical embodiment of the invention in accordance with the basic circuit diagram shown in FIG. With L'1 == 98 luH, L2 --- 64 `uH and a quartz Q with the series resonance frequency 260Q kHz, the distortions with a frequency deviation of ± 1.25 kHz are less than that with the circuit according to the invention a well linear Modulation achieved with a sufficient frequency swing and the stability of an unmodulated crystal oscillator is based on the reactance circuit used, the reactance of which changes with changes in the varactor capacitance so that the curvature of the quartz characteristic is close to the series. resonance frequency is compensated. Especially below the resonance frequency, the fluctuation of the reactance in .depending on the capacitance is significantly less than above the resonance frequency and the circuit parameters can easily be chosen empirically so that the frequency deviation is a linear function of the modulation voltage in a considerable range, such as Fig. 3 shows.