DE931664C

DE931664C - Schaltungsanordnung zur Frequenzmodulation

Info

Publication number: DE931664C
Application number: DES31836A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr-Ing Habil Dosse; Helmut Dipl-Ing Weber
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1953-01-16
Filing date: 1953-01-16
Publication date: 1955-08-16

Description

Schaltungsanordnung zur Frequenzmodulation Transistoren werden in Verstärkeranordnungen in verschiedenen Schaltungsarten verwendet, die sich dadurch voneinander unterscheiden, daß Basis, Emitter oder Kollektor jeweils als gemeinsame Elektrode für einen Ein- und Ausgangskreis benutzt wird. Die drei angeführten Schaltungsarten werden im folgenden kurz als Basis-, Emitter- oder Kollektorschaltung bezeichnet.
Zur Frequenzmodulation, d. h. zur Veränderung der Frequenz einer Spannung oder eines Stromes im Takte der Frequenz einer Modulationsspannung ist es bekannt, Schaltungsanordnungen zu verwenden, in denen Röhren, Richtleiter oder Transistoren in Basisschaltung die wesentlichen Elemente bilden.
Bei der Erfindung übernimmt die Funktion des Modulierens ein Transistor in Kollektorschaltung, wobei dieser nicht einfach an die entsprechende Stelle in den bekannten Schaltungsanordnungen gesetzt ist, was an sich zwar möglich, aber wenig vorteilhaft wäre, sondern es werden vielmehr auf Grund besonderer Eigenschaften, die durch die Herstellung, insbesondere durch die Formierung und die Betriebsweise des Transistors erzielt werden, von den bekannten Schaltungsanordnungen abweichende Anordnungen angegeben, die zu verschiedenen besonderen Vorteilen führen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die zwischen Kollektor und Emitter angeschaltete Impedanz zwischen Basis und Kollektor mit einem transformierten Wert erscheint, der infolge geeigneter Bemessung, Formierung und Betriebsweise des Transistors, die von der bisher bekannten abweicht, den Arbeitspunkt, d. h. den Emitter-, Basis- und/oder Kollektorstrom im Rhythmus der Modulationsfrequenz steuert. Gemäß der Erfindung wird der Transistor daher in Kollektorschaltung betrieben, wobei die feste Impedanz zwischen Kollektor und Emitter angeschaltet ist. Er weist dabei durch Herstellung, Formierung und Wahl des Arbeitspunktes einen sehr niedrigen dynamischen Emitterwiderstand und/oder einen sehr hohen dynamischen Kollektorwiderstand auf. Als besonderer Vorteil ist der dabei entstehende niedrige Stromverstärkungsfaktor, in Basisschaltung gemessen, anzusehen.
Unter diesen Bedingungen läßt sich gleichzeitig eine kräftige Durchsteuerung des transformierten Impedanz- oder Reaktanzwertes und eine gute Stabilität der Transistorschaltung erreichen. Ferner tritt als Dämpfungswiderstand nun der Wert des Eingangswiderstandes, bei Leerlauf gemessen, auf der Seite des sonst angeschalteten Impedanz-oder Reaktanzgliedes auf.
In den bekannten Modulationsschaltungen, die eineBasisschaltung verwenden,muß derTransistor, um eine merkliche Durchsteuerurig des transformierten Impedanzwertes zu erzielen, in der Nähe eines Arbeitspunktes betrieben werden, wo er instabil wird, also zur Selbsterregung von Schwingungen neigt. In dem Maße aber, wie man den Arbeitspunkt von diesem Punkt der Instabilität entfernt, verringert sich die Steuerfähigkeit des Transistors, wobei gleichzeitig ein wachsender, zusätzlicher Dämpfungswiderstand auftritt, der die Frequenzkurve des zu steuernden Schwingkreises verschlechtert.
Außerdem ist in den bisher bekannten Schaltungsanordnungen nur die Transformation auf einen positiv bleibenden, um einen Mittelwert schwankenden Reaktanzwert möglich, so daß der Mittelwert in die die Mittelfrequenz bestimmenden Schaltelemente des Schwingkreises einbezogen werden muß, während in der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung die Impedanz mit solch einem transformierten Wert erscheint, daß diese zwischen positiven und negativen Werten variiert werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ferner durch hierfür vorgesehene Schaltmittel das Auftreten einer Spannung der Modulationsfrequenz am Ausgang des Oszillators bis zu einem geforderten Maße verhindert werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß der Oszillatorkreis so ausgebildet wird, daß er für die Modulationsfrequenz eine hinreichend kleine Impedanz darstellt.
Die Erfindung wird an Hand zweier in den Fig. 2 und 3 dargestellter, als Ausführungsbeispiele zu wertender Schaltungsanordnungen noch näher erläutert. Es zeigt Fig. z einen Transistor in Kollektorschaltung mit einer Impedanz am Ausgang, Fig.2 eine Oszillatorschaltung unter Verwendung eines Transistors als Modulationsglied, bei dem die Änderung des Arbeitspunktes durch Veränderung des Emitterstromes erfolgt, Fig.3 eine Oszillatorschaltung unter Verwendung eines Transistors als Modulationsglied, bei dem die Änderung des Arbeitspunktes durch Veränderung des Kollektorstromes erfolgt. In Fig. r ist die Kollektorschaltung des Transistors dargestellt, worin -r den Basis-, z den Emitter-, 3 den Kollektoransehluß des Transistors bedeutet, q. und 5 die Eingangs- und 6 und 7 die Ausgangsklemmen bezeichnen. S ist eine angeschaltete Impedanz, die an den Klemmen q. und 5 gemessen dort mit einem transformierten Wert erscheint.
In der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist der Basisanschluß des Transistors mit r z, der Emitteranschluß mit 12 und der Kollektoranschluß mit 13 bezeichnet. 1q. stellt die Impedanz dar, für die in diesem Ausführungsbeispiel eine Kapazität gewählt wurde. Sie erscheint durch die Wirkung des Transistors mit dem transformierten Wert parallel zu dem dem Oszillatorkreis zugehörigen Schaltglied 15, das in einfachsten Fällen eine Induktivität oder ein Parallelschwingkreis, aber je nach Zusatzforderungen wie Bandbreite oder Dämpfung außerhalb der Bandbreite auch eine kompliziertere Schaltung sein kann. Das schwingungsfähige Gebilde des Oszillatorkreises, das z. B. eine Röhre oder ein Transistor sein kann, ist mit 16 bezeichnet und nicht näher dargestellt worden.
Die Zuführung des Kollektorgleichstromes für den Transistor erfolgt von einer nicht dargestellten, an der Klemme 25 liegenden Spannungsquelle über den Widerstand 23. Wechselstrommäßig ist der Kollektor 13 über einen Kondensator 24 großer Kapazität an Erde gelegt.
Die Gleichstromversorgung des Emitters 12 erfolgt durch einen Basiswiderstand 2o mit wechselstrommäßiger Überbrückung durch den Kondensator 21 und über eine frequenzabhängige Impedanz 22, für die in diesem Beispiel eine Induktivität gewählt worden ist, zusammen mit der Sekundärwicklung eines Übertragers 17, an dessen Primärwicklung mit den Anschlußklemmen 18 und r9 die Modulationsspannung angelegt wird.
In der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 erfolgt die Zuführung der Modulationsspannung über den Kollektorkreis. Zu diesem Zweck befindet sich dort die Sekundärwicklung eines Übertragers 27, der im Bedarfsfall, um einen möglichst niedrigen Widerstand für die Hochfrequenz darzustellen, mit einem Kondensator 30 überbrückt sein kann. Die Modulationsfrequenz wird an die Primärwicklung dieses Übertragers mit den Anschlußklemmen 28 und 29 gelegt. Im Emitterkreis befindet sich ein mit 31 bezeichnetes Schaltelement, das zur Zuführung des Emittergleichstromes und gleichzeitig zu der erforderlichen wechselstrommäßigen Trennung von Basis und Emitter dient und für das z. B. eine Drossel oder ein genügend hoher ohmscher Widerstand Verwendung finden kann. Die Bezeichnungs- und Wirkungsweise der übrigen in der Schaltungsanordnung nach Fig.3 enthaltenen Schaltelemente stimmt mit denjenigen nach Fig. 2 überein.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Modulationsspannung, analog zur Schaltungsanordnung nach Fig.2, wobei die Modulationsspannung in die Emitterzuleitung eingefügt ist, oder zur Schaltungsanordnung nach Fig.3, wobei die Modulationsspannung in die Kollektorzuleitung eingefügt ist, nun in die Basiszuleitung eingespeist und somit der Basisstrom im Rhythmus der Modulationsfrequenz beeinflußt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schaltungsanordnung zur Frequenzmodulationmittels einerTransistoranordnung,die eine feste Impedanz in eine im Rhythmus einer ihr zugeführten Modulationsfrequenz veränderbare Impedanz transformiert, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor in Kollektorschaltung betrieben und die feste Impedanz zwischen Kollektor und Emitter angeschaltet wird und daß der Transistor dabei durch Herstellung, Formierung und Wahl des Arbeitspunktes einen sehr niedrigen dynamischen Emitterwiderstand und/oder einen sehr hohen dynamischen Kollektorwiderstand besitzt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch daß der transformierte Wert der Impedanz durch Beeinflussung des Arbeitspunktes der Transistoranordnung im Rhythmus der Modulationsfrequenz verändert wird.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der transformierte Wert der Impedanz durch Beeinflussung des Emitterstromes der Transistoranordnung im Rhythmus der Modulationsfrequenz verändert wird. q..
Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationsspannung zwischen Emitter und Basis zugeführt wird, dergestalt, daß die zur Modulation erforderliche Leistung möglichst gering bleibt.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der transformierte Wert der Impedanz durch Beeinflussung des Kollektorstromes im Rhythmus der Modulationsfrequenz verändert wird.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der transformierte Wert der Impedanz durch Beeinflussung des Basisstromes der Halbleiteranordnung im Rhythmus der Modulationsfrequenz geändert wird.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Oszillatorkreis angehörige Schaltglied, das zusammen mit der durch den Transistor transformierten Impedanz die Oszillatorfrequenz bestimmt, einen solchen Frequenzgang aufweist, daß es für die Modulat:ionsfrequenz eine hinreichend kleine Impedanz darstellt. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 486 776, 2 570 938, 2 570 939; »Das Elektron in Wissenschaft und Technik«, 1950, S.356, 365 und 366; »Rad,iotechnik«, 1950, S. 473 und q.7,.; »Electroni-cs«, Juli 1951, S. 130 bis 132 und 13-1.