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DE1153802B - Frequency-modulated transistor oscillator - Google Patents

Frequency-modulated transistor oscillator

Info

Publication number
DE1153802B
DE1153802B DEW13013A DEW0013013A DE1153802B DE 1153802 B DE1153802 B DE 1153802B DE W13013 A DEW13013 A DE W13013A DE W0013013 A DEW0013013 A DE W0013013A DE 1153802 B DE1153802 B DE 1153802B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
frequency
transistor
phase
circuit
oscillator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEW13013A
Other languages
German (de)
Inventor
Donald Edgar Thomas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AT&T Corp
Original Assignee
Western Electric Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Western Electric Co Inc filed Critical Western Electric Co Inc
Publication of DE1153802B publication Critical patent/DE1153802B/en
Pending legal-status Critical Current

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Description

Die Erfindung betrifft frequenzmodulierte Transistor-Oszillatoren mit nur einem Transistor.The invention relates to frequency-modulated transistor oscillators with only one transistor.

Die Frequenzmodulation soll dabei auf möglichst einfache Weise bei guter Linearität und ohne störende Amplitudenmodulation erfolgen.The frequency modulation should be as simple as possible with good linearity and without disruptive Amplitude modulation take place.

Es ist bekannt, daß der Stromverstärkungsfaktor a eines Transistors, also das Verhältnis zwischen der Änderung des Kollektorkurzschlußstroms und der zugehörigen Änderung des Emitterstroms in der Basisgrundschaltung, nur für niedrige Frequenzen konstant ist. Mit zunehmender Frequenz fällt er oberhalb der sogenannten α-Grenzfrequenz schnell ab. Dieser Abfall des Wertes von α wird von einer Phasenverschiebung zwischen den beiden Strömen begleitet.It is known that the current amplification factor a of a transistor, that is to say the ratio between the change in the collector short-circuit current and the associated change in the emitter current in the basic basic circuit, is constant only for low frequencies. As the frequency increases, it drops rapidly above the so-called α limit frequency. This drop in the value of α is accompanied by a phase shift between the two currents.

Wie bekannt, ändert sich die a-Grenzfrequenz eines Transistors, insbesondere eines Spitzentransistors, mit den Gleichstrom-Betriebswerten des Transistors, wobei sie am deutlichsten auf Änderungen der Kollektorspannung und des Emitterstroms regagiert. Die a-Grenzfrequenz steigt mit der Kollektorspannung und fällt mit dem Emitterstrom.As is known, the a-cutoff frequency of a transistor, in particular a peak transistor, changes with it the DC operating values of the transistor, being most evident on changes in the collector voltage and the emitter current reacts. The a-cutoff frequency increases with the collector voltage and falls with the emitter current.

Durch die Verringerung des Stromverstärkerfaktors α bei höheren Frequenzen wird die Einsatzmöglichkeit eines Transistors als Verstärkungselement bei Frequenzen oberhalb der a-Grenzfrequenz eingeschränkt. By reducing the current amplifier factor α at higher frequencies, the application becomes possible a transistor as a gain element at frequencies above the a-cutoff frequency.

Für die Verwendung eines Transistors als Schwingungserzeuger ist die Verringerung von α jedoch nicht so wichtig. Es sind viele hochfrequente Oszillatoren mit Rückkopplung bekannt, die weit oberhalb der a-Grenzfrequenz ihrer Transistoren schwingen.However, the reduction in α is not necessary for the use of a transistor as a vibration generator so important. Many high-frequency oscillators with feedback are known that are well above the a-cutoff frequency of their transistors oscillate.

Es ist bekannt, daß dann zur Aufrechterhaltung der Rückkopplungsbedingungen eine Kompensation der durch den Transistor bedingten Phasenverschiebung erforderlich ist, damit der Oszillator auch bei diesen Frequenzen noch schwingt. Es ist auch bereits bekannt, daß bei solchen Oszillatoren eine Frequenzmodulation der Schwingungen durch eine Änderung der Betriebsspannungen erreicht werden kann.It is known that compensation is then used to maintain the feedback conditions the phase shift caused by the transistor is necessary so that the oscillator also works these frequencies still vibrates. It is also already known that frequency modulation is used in such oscillators the vibrations can be achieved by changing the operating voltages.

Die vorliegende Erfindung will einen Transistor-Oszillator schaffen, bei dem eine besonders wirkungsvolle Frequenzmodulation ohne zusätzlichen Aufwand möglich ist. Insbesondere soll die Frequenzänderung möglichst linear von der Modulationsspannung abhängen, und es soll nur eine kleine zusätzliche Amplitudenmodulation auftreten.The present invention seeks to provide a transistor oscillator in which a particularly effective Frequency modulation is possible without additional effort. In particular, the frequency change depend as linearly as possible on the modulation voltage, and there should only be a small additional Amplitude modulation occur.

Die Erfindung geht dazu aus von einem frequenzmodulierten, phasenkompensierten Transistor-Oszillator mit nur einem Transistor und einem Schwingkreis, dem die Rückkopplungsspannung entnommen wird. Sie empfiehlt, daß seine Betriebsfrequenz in einem Bereich in der Nähe der a-Grenzfrequenz des Frequenzmodulierter Transistor-OszillatorThe invention is based on a frequency-modulated, phase-compensated transistor oscillator with only one transistor and one oscillating circuit from which the feedback voltage is taken will. It recommends that its operating frequency be in a range near the a-cutoff frequency of the Frequency-modulated transistor oscillator

Anmelder:Applicant:

Western Electric Company, Incorporated,
New York, N. Y. (V. St. A.)
Western Electric Company, Incorporated,
New York, NY (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,
Wiesbaden, Hohenlohestr. 21
Representative: Dipl.-Ing. H. Fecht, patent attorney,
Wiesbaden, Hohenlohestr. 21

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 15. April 1953 (Nr. 348 901)
Claimed priority:
V. St. v. America April 15, 1953 (No. 348 901)

Donald Edgar Thomas, Madison, N. J. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden
Donald Edgar Thomas, Madison, NJ (V. St. Α.),
has been named as the inventor

Transistors gewählt ist und daß der Schwingkreis so bemessen ist, daß die Betriebsfrequenz auf einem im wesentlichen linearen Teil der Phasen-Frequenz-Kennlinie des Schwingkreises liegt.Transistor is selected and that the resonant circuit is dimensioned so that the operating frequency on a substantially linear part of the phase-frequency characteristic of the resonant circuit.

Ein solcher Oszillator kann als frequenzmodulierter Sender Verwendung finden, wobei die Modulationsspannung beispielsweise von einem Mikrophon geliefert wird. Neben guten elektrischen Eigenschaften ist ein solcher Sender wegen seines einfachen Aufbaues robust und zuverlässig und besitzt nur geringe Größe und kleines Gewicht.Such an oscillator can be used as a frequency-modulated transmitter, the modulation voltage being supplied by a microphone, for example will. In addition to good electrical properties, such a transmitter is because of its simple structure robust and reliable and has only small size and small weight.

Außerdem kann der Oszillator auch in Verbindung mit einer Frequenzregelschaltung benutzt werden. Unter dem Einfluß eines sich langsam ändernden Gleichstromsignals, das z. B. als Fehlersignal aus der Abweichung der Betriebsfrequenz des Oszillators von einem gegebenen Sollwert abgeleitet werden kann, läßt sich dann die Betriebsfrequenz wieder auf den Sollwert zurückführen.The oscillator can also be used in conjunction with a frequency control circuit. Under the influence of a slowly changing direct current signal which z. B. as an error signal from the Deviation of the operating frequency of the oscillator from a given nominal value can be derived, the operating frequency can then be brought back to the nominal value.

Die Erfindung soll im folgenden an Hand der Zeichnungen noch im einzelnen erläutert werden; in den Zeichnungen zeigtThe invention will be explained in detail below with reference to the drawings; in the drawings shows

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines erfindungsgemäßen FM-Senders mit nur einem Transistor, Fig. IA ein für die hohen Frequenzen vereinfachtes Schaltbild der Schaltung nach Fig. 1,Fig. 1 is a schematic circuit diagram of an inventive FM transmitter with only one transistor, Fig. 1A simplified for the high frequencies Circuit diagram of the circuit according to Fig. 1,

Fig. IB das hochfrequente Ersatzschaltbild der Schaltung nach Fig. IA,IB shows the high-frequency equivalent circuit diagram of the circuit according to FIG.

309 670/228309 670/228

in im wesentlichen linearer Weise verschoben wird, und schließlich wird die frequenzmodulierte Ausgangsschwingung von der Spule 19 und der Antenne 27 abgestrahlt. Die Gleichspannungsquelle 22 ist so 5 gepolt, daß sie die Kollektorelektrode des Transistors 11 in Sperrichtung vorspannt. Der Varistor 18 und der Widerstand 17 arbeiten so zusammen, daß die Emitterelektrode in Flußrichtung vorgespannt wird. Der Varistor 18 ist ein spannungsabhängiger Wider-is shifted in a substantially linear manner, and finally the frequency modulated output oscillation radiated from the coil 19 and the antenna 27. The DC voltage source 22 is like this 5 polarized that it biases the collector electrode of transistor 11 in the reverse direction. The varistor 18 and the resistor 17 cooperate to bias the emitter electrode in the direction of flow. The varistor 18 is a voltage-dependent resistor

Fig. 1C die Abhängigkeit der Größe und Phasenlage des Stromverstärkungsfaktors eines Transistors von der Frequenz,1C shows the dependence of the size and phase position of the current amplification factor of a transistor on the frequency,

Fig. ID die Abhängigkeit der Spannung und Phasenlage des Schwingkreises des in Fig. 1 dargestellten FM-Senders von der Frequenz,FIG. ID shows the dependence of the voltage and phase position of the resonant circuit of the one shown in FIG FM transmitter on the frequency

Fig. IE ein für die niedrigen Frequenzen vereinfachtes Schaltbild der Schaltung nach Fig. 1.Fig. IE a simplified one for the low frequencies Circuit diagram of the circuit according to FIG. 1.

Nach Fig. 1 hat der Transistor eine Emitterelektrode 12, eine Kollektorelektrode 13 und eine Basis- io stand in Form eines Gleichrichters (z. B. ein Kristallelektrode 14. Bei dem dargestellten Symbol ist die oder Kupferoxydul-Gleichrichter), der zusammen mit Emitterelektrode durch einen Pfeil gekennzeichnet, dem Widerstand 17 die erforderliche Vorspannung der die positive Stromrichtung angibt. Da der Emit- an die Emitterelektrode liefert,
terstrom bei einem Transistor mit einem η-Halbleiter- Eine mehr ins einzelne gehende Erklärung der körper von der Emitterelektrode in den Körper fließt, 15 Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltung soll ist der Pfeil in diesem Falle zur Basiselektrode ge- mit Hilfe der Fig. IA bis IE gegeben werden, richtet. Bei einem Transistor mit einem p-Halbleiter- Fig. 1A zeigt die Schaltung mit nur den für das hochkörper fließt dagegen der Emitterstrom umgekehrt, frequente Verhalten wichtigen Teilen. Die Konden- und der Pfeil ist dann von der Basiselektrode weg satoren24 und 25 wirken als hochfrequenter Kurzgerichtet. Der Einfachheit halber ist bei dieser und 20 Schluß, so daß die Vorspannungskreise und der Lastden folgenden Figuren der Pfeil des Transistor- widerstand 21 aus der Betrachtung ausscheiden. Der symbols zur Basiselektrode gerichtet, und alle Bat- Widerstand 16 im Emitter-Basis-Kreis beseitigt die terie- und Gleichrichterpolaritäten sind für die an- Rückkopplung über den Basiskreis und verhindert gegebene Richtung des Emitterstroms gewählt. Die damit sowohl eine Verringerung der höchsten Erfindung ist jedoch nicht auf solche Transistoren be- 25 Schwingfrequenz der Schaltung unter die a-Grenzschränkt. Bei einem Emitterstrom in entgegengesetzter frequenz des Transistors als auch Kippschwingungen. Richtung sind die Batterie- und Gleichrichterpolari- Zusammen mit der Störkapazität 15 bildet der täten umgekehrt zu wählen. Schwingkreis in Fig. IA einen Rückkopplungskreis
According to Fig. 1, the transistor has an emitter electrode 12, a collector electrode 13 and a base io stood in the form of a rectifier (z. B. a crystal electrode 14. In the symbol shown is the or copper oxide rectifier), which together with the emitter electrode through marked by an arrow, the resistor 17, the required bias which indicates the positive current direction. Since the emitter delivers to the emitter electrode,
A more detailed explanation of the body flowing from the emitter electrode into the body, the operation of the circuit shown in FIG IA to IE are given, aimed. In a transistor with a p-semiconductor Fig. 1A shows the circuit with only those for the high body, however, the emitter current flows reversely, frequency behavior important parts. The condensate and the arrow is then away from the base electrode sators24 and 25 act as high-frequency short-directional. For the sake of simplicity, these and 20 are closed, so that the bias circuits and the load in the following figures, the arrow of the transistor resistor 21, are excluded from consideration. The symbols are directed towards the base electrode, and all bat resistors 16 in the emitter-base circuit are eliminated. The polarities and rectifier polarities are selected for the feedback via the base circuit and prevent the given direction of the emitter current. The resulting reduction in the highest invention, however, is not restricted to such transistors as the oscillation frequency of the circuit is below the a limit. With an emitter current in the opposite frequency of the transistor as well as breakover oscillations. The direction of the battery and rectifier polarity, together with the interference capacitance 15, should be reversed. Resonant circuit in Fig. 1A a feedback circuit

Der Transistor in Fig. 1 besitzt eine störende Elek- für den Transistor 11, so daß er Eigenschwingungen trodenkapazität 15 zwischen seiner Emitter- und KoI- 30 bei einer Frequenz oberhalb seiner a-Grenzfrequenz lektorelektrode. Ferner ist die Emitterelektrode mit erzeugt. Das Ersatzschaltbild des sich ergebenden einem Widerstand 16 verbunden. Der Widerstand 16 Oszillators ist in Fig. IB angegeben, wenn man den ist sehr groß im Vergleich zum inneren Emitterelek- Widerstand 16 außer Betracht läßt. Dort ist der Trantrodenwiderstand des Transistors 11. Die andere sistor 11 durch ein äquivalentes T-Netzwerk dar-Seite des Widerstandes 16 ist über einen Widerstand 35 gestellt, das aus dem inneren Emitterwiderstand re, 17 mit Erde verbunden. Die Basiselektrode 14 des dem Kollektorwiderstand rc und dem Basiswider-Transistors 11 liegt über einem Varistor 18 an Erde, stand rb sowie dem äquivalenten Generator rmit bewährend die Kollektorelektrode an eine Seite eines steht. Dabei ist rm der sogenannte Durchgangswider-Schwingkreises angeschlossen ist, der aus einer In- stand des Transistors und I1 der Emitterstrom. Die duktivität 19 und einer parallel geschalteten Kapa- 40 störende Emitter-Kollektor-Kapazität 15 ist durch Zg zität 20 besteht. Die andere Seite des Schwingkreises und die Impedanz des Schwingkreises durch ZL darist über einen Lastwiderstand 21 an die negative
Klemme einer Batterie 22 angeschlossen. Die positive
Klemme der Batterie 22 ist geerdet. Der Varistor 18,
der für einen Strom zur Basiselektrode des Tran- 45
The transistor in Fig. 1 has an interfering electrode for the transistor 11, so that it has natural oscillations electrode capacitance 15 between its emitter and KoI- 30 at a frequency above its a-cutoff frequency lector electrode. The emitter electrode is also produced. The equivalent circuit diagram of the resulting one resistor 16 is connected. The resistance 16 of the oscillator is indicated in FIG. 1B, if one disregards it, which is very large compared to the inner Emitterelek- resistance 16. There is the trantrode resistance of the transistor 11. The other sistor 11 by an equivalent T-network represent-side of the resistor 16 is provided via a resistor 35, which is connected from the inner emitter resistor r e , 17 to ground. The base electrode 14 of the collector resistor r c and the base resistor transistor 11 is connected to ground via a varistor 18, stood r b and the equivalent generator r m i t while the collector electrode is on one side of a. In this case, r m is connected to what is known as the continuity resonant circuit, which consists of a state of the transistor and I 1 the emitter current. The ductility 19 and a parallel-connected capacitance 40 interfering emitter-collector capacitance 15 is composed of Z g ity 20. The other side of the resonant circuit and the impedance of the resonant circuit through Z L is connected to the negative via a load resistor 21
Terminal of a battery 22 connected. The positive one
Terminal of battery 22 is grounded. The varistor 18,
for a current to the base electrode of the Tran- 45

gestellt.posed.

Die Verstärkung des Rückkopplungskreises des in Fig. 1B gezeigten Ersatzschaltbildes ist annäherndThe gain of the feedback loop of the equivalent circuit shown in Fig. 1B is approximate

sistors 11 in Durchlaßrichtung gepolt ist, ist für Tonfrequenz durch einen Kondensator 23 überbrückt. Ferner sind zwei Überbrückungskondensatoren 24 und 25 vom Verbindungspunkt der Widerstände 16sistor 11 is polarized in the forward direction, is bridged by a capacitor 23 for audio frequency. Furthermore, two bypass capacitors 24 and 25 are from the connection point of the resistors 16

μβ Sa μβ Sa

1 +1 +

ZL'Z L '

und 17 zur Basiselektrode des Transistors 11 und von 50 wobei ZL' aus den parallelliegenden Widerständen ZL dort zum Verbindungspunkt des Schwingkreises mit und re besteht. Wie bereits festgestellt, ist der Stromverstärkungsfaktor von Transistoren im allgemeinen für niedrige Frequenzen im wesentlichen konstant, erand 17 to the base electrode of the transistor 11 and from 50 where Z L ' consists of the parallel resistors Z L there to the connection point of the resonant circuit with and r e . As stated earlier, the current gain of transistors is generally essentially constant for low frequencies, er

fällt jedoch mit steigender Frequenz schnell ab, wennhowever, drops rapidly with increasing frequency if

rung der Phase abgeleitet. In guter Näherung kann diese Frequenzabhängigkeit von α durch den Ausdruck dargestellt werden:derivation of the phase. To a good approximation, this frequency dependence of α can be given by the expression being represented:

dem Widerstand 21 gelegt. Die tonfrequenten Eingangsklemmen sind einerseits über den Kopplungskondensator 26 an den Verbindungspunkt der Widerstände 16 und 17 und andererseits unmittelbar an 55 die a-Grenzfrequenz überschritten wird. Diese Ändedie Basiselektrode des Transistors 11 angeschlossen. rung der absoluten Größe von α wird von einer Ände-Auf Wunsch kann eine Antenne 27 an eine Anzapfung der Induktivität 19 angeschaltet werden.the resistor 21 placed. The audio-frequency input terminals are on the one hand via the coupling capacitor 26 to the connection point of the resistors 16 and 17 and on the other hand directly at 55 the a-limit frequency is exceeded. This change the Base electrode of transistor 11 connected. tion of the absolute size of α is determined by a change-on If desired, an antenna 27 can be connected to a tap on the inductance 19.

Die beschriebene Schaltung ist ein FM-Sender mit
einem Transistor, bei dem der Transistor, Vorzugs- 60
weise ein Spitzentransistor, als hochfrequenter Oszillator, als Tonfrequenzverstärker und als Frequenzmodulator arbeitet. Ganz allgemein kann seine
Wirkungsweise wie folgt beschrieben werden: Der
Transistor 11 erzeugt Eigenschwingungen bei einer vor- 65 wobei a0 der Wert von α bei niedrigen Frequenzen, bestimmten Frequenz, ferner bewirkt ein an die Ton- / die Frequenz und /„ diejenige Frequenz ist, bei frequenz-Eingangsklemmen angelegtes Tonfrequenz- der α um 3 db unterhalb des Wertes für niedrige signal, daß die Schwingfrequenz unter seinem Einfluß Frequenzen liegt (d. h. die a-Grenzfrequenz).
The circuit described is an FM transmitter with
a transistor in which the transistor, preferred 60
wisely, a tip transistor works as a high-frequency oscillator, as an audio frequency amplifier and as a frequency modulator. In general his can
Operation can be described as follows: The
Transistor 11 generates natural oscillations at a predetermined frequency, where a 0 is the value of α at low frequencies; furthermore, an audio frequency applied to the tone / frequency and / “is that frequency at frequency input terminals causes α to” 3 db below the value for low signal that the oscillation frequency is under its influence frequencies (ie the a-cutoff frequency).

a = —a = -

5 65 6

Einsetzen von (2) in (1) ergibt den Ausdruck Emitter-Kollektor-Kapazität 15 und die Phase desSubstituting (2) into (1) gives the expression emitter-collector capacitance 15 and the phase des

Schwingkreises. Die Bemessung der Schwingkreis-Oscillating circuit. The dimensioning of the resonant circuit

a<L elemente ist so gewählt, daß z. B. eine stationäre a <L elements is chosen so that z. B. a stationary

, , -If] Schwingfrequenz fosc erzeugt wird, die oberhalb der ,, -If] oscillation frequency f osc is generated which is above the

I/o/ \a\ ®_ m 5 a-Grenzfrequenz/0 liegt. Wie in Fig. IC gezeigt ist,I / o / \ a \ ®_ m 5 a limit frequency / 0 . As shown in Fig. IC,

/1P — Z = Z ' liegt dann α unterhalb seines Wertes für niedrige Fre- / 1 P - Z = Z 'is then α below its value for low fre-

1 + y, 1 + -y-r quenzen. Wenn zur Erläuterung angenommen wurde,1 + y, 1 + -yr sequences. If it was accepted for explanation,

L h daß bei dieser Frequenz die Phase von α = 70° be- L h that at this frequency the phase of α = 70 °

wobei Θ die Phase von α ist. trägt, muß die Phase im Rest des Rückkopplungs-where Θ is the phase of α. carries the phase in the rest of the feedback

Der Rückkopplungsoszillator nach Fig. 1B schwingt io kreises, d.h. im Schwingkreis und in der StörkapazitätThe feedback oscillator according to Fig. 1B oscillates in a circular manner, i.e. in the oscillatory circuit and in the parasitic capacitance

bei der Frequenz, bei der der absolute Wert von 15, zur Erzeugung von Schwingungen etwa + 70°at the frequency at which the absolute value of 15 is about + 70 ° to generate vibrations

/ι β Eins und die Phase von μ β Null ist. In Fig. IB betragen. Es wurde festgestellt, daß die Störkapazität / ι β one and the phase of μ β is zero. In Fig. IB. It was found that the interference capacitance

ist der absolute Wert von α für die Frequenzen, bei 15 dann etwa 50° und der Schwingkreis die übrigenis the absolute value of α for the frequencies, at 15 then about 50 ° and the oscillating circuit the others

denen Schwingungen auftreten, kleiner als Eins. Da- 20° beträgt. Der Schwingkreis arbeitet somit unter-which vibrations occur, less than one. Da- 20 °. The oscillating circuit thus works under-

mit η β gleich oder größer als Eins wird, muß auch 15 halb seiner Resonanz jedoch auf einem im wesent-where η β is equal to or greater than one, it must also be half of its resonance, however, on an essentially

der absolute Wert des Nenners in (3) kleiner als Eins liehen linearen Teil seiner Phasen-Frequenz-Kenn-the absolute value of the denominator in (3) less than one borrowed linear part of its phase-frequency characteristic

_ ... zs η j , .. „ linie, wie durch PunktD in Fig. ID angedeutet,_ ... z s η j, .. "line, as indicated by point D in Fig. ID,

sein. Der Wert --£- muß daher eine negative reelle Nach der bisherigen En^mng steflt die Schal-be. The value of - £ - therefore must have a negative real According to the previous En ^ f mng ste lt Sc HAL

Komponente aufweisen. Da Zg im wesentlichen rein tung der Fig. 1 einen stabilen hochfrequenten Trankapazitiv ist, kann dies nur verwirklicht werden, so sistor-Oszillator dar, der oberhalb der a-Grenzwenn ZL' eine positive imaginäre Komponente hat. frequenz des Transistors arbeitet. Erfindungsgemäß Daher schwingt der Oszillator bei einer Frequenz, die wird die Schwingfrequenz durch Änderung der etwas kleiner als die Resonanzfrequenz des Schwing- a-Grenzfrequenz des Transistors unter dem Einfluß kreises ist. Tatsächlich schwingt der Oszillator nach eines angelegten Signals geändert. Bei dem in Fig. 1 Fig. 1 auch bei einer Frequenz, die etwa dem 25 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist 0,9fachen der Resonanzfrequenz des Schwingkreises dieses Signal ein tonfrequentes Modulationssignal,
entspricht. Wenn entweder die Kollektorspannung oder der Die Funktion des Oszillators nach Fig. 1 kann auf Emitterstrom des Transistors nach Fig. 1 in Abhän-Grund der Phasenverschiebung im Rückkopplungs- gigkeit von der Tonfrequenz geändert wird, ändert kreis mit Hilfe der Kurven Fig. IC und ID erläutert 30 sich die a-Grenzfrequenz des Transistors entsprewerden. In Fig. IC zeigt die obere ausgezogene chend, und die durch den Transistor erzeugte hoch-Kurve die Änderung des Stromverstärkungsfaktors frequente Schwingung wird unter dem Einfluß des des Transistors mit der Frequenz. Der Wert ankommenden Signals frequenzmoduliert, wie noch
Have component. Since Z g is essentially purely a stable high-frequency potion capacitance in FIG. 1, this can only be realized, as shown in the sistor oscillator, which has a positive imaginary component above the a limit when Z L '. frequency of the transistor is working. According to the invention, therefore, the oscillator oscillates at a frequency which is the oscillation frequency by changing the somewhat smaller than the resonance frequency of the oscillation a-cutoff frequency of the transistor under the influence circle. In fact, the oscillator oscillates changed according to an applied signal. In the embodiment of the invention shown in FIG. 1, FIG. 1 is 0.9 times the resonance frequency of the resonant circuit, this signal is an audio-frequency modulation signal,
is equivalent to. The function of the oscillator according to FIG. 1 can be changed on the emitter current of the transistor according to FIG explains 30 the a-cutoff frequency of the transistor relax. In Fig. IC shows the upper solid chend, and the high-curve generated by the transistor, the change in the current amplification factor frequency oscillation becomes under the influence of that of the transistor with frequency. The value of the incoming signal is frequency-modulated, as yet

näher erläutert werden soll.should be explained in more detail.

20 log -— 35 Für eine Betrachtung bei Tonfrequenzen und20 log -— 35 For a consideration at audio frequencies and

ao niedrigeren Frequenzen kann die Schaltung nach a o lower frequencies can be used by the circuit

,,.. . / - τητ.Αί Fig. 1 in der in Fig. IE dargestellten Form verein-,, ... / - τητ.Αί Fig. 1 combined in the form shown in Fig. IE

ist abhang,g vonj; aufgetragen. Im flachen Anfangs- ^ werden Die\ochfrequenten überbrückung-is dependent, g onj ; applied. In the shallow initial ^ The \ are ochfrequenten überbrückung-

teil der Kurve hat α den Wert a0 für niedrige Fre- kondensatoren 24 und 25 stellen bei diesen Frequenzen. Wenn / erhöht wird, nimmt α mit etwa 6 db 40 quenzen praktisch unendlich große Widerstände und je Oktave ab. Bei der a-Grenzfrequenz/0 (Punkte) der Schwingungskreis im wesentlichen einen Kurzist α um 3 db unter den Wert bei niedrigen Fre- schluß dar. Infolgedessen ergibt sich die Schaltung quenzen gesunken. eines Niederfrequenzverstärkers. Das am WiderstandPart of the curve, α has the value a 0 for low fre-capacitors 24 and 25 places at these frequencies. If / is increased, α decreases with about 6 db 40 sequences practically infinitely large resistances and per octave. At the a-cutoff frequency / 0 (points) the oscillation circuit is essentially a short α by 3 db below the value at low frequency. As a result, the circuit results in decreased frequencies. a low frequency amplifier. That about the resistance

Die untere ausgezogene Kurve in Fig. 1C stellt 17 auftretende Tonsignal wird durch den Transistor die Änderung der Phase von α mit der Frequenz dar, 45 11 verstärkt und hegt dann in verstärkter Form amThe lower solid curve in Fig. 1C represents 17 sound signal is occurring through the transistor represents the change in phase of α with frequency, 45 11 amplifies and then harbors am in an amplified form

,.,.„, ,,.. . fr - ^ Lastwiderstand 21. Dadurch schwankt die Kollektor-,.,. ", ,, .... fr - ^ load resistance 21. As a result, the collector fluctuates

wobei die Phase abhangig von-£-auf getragen ist. Es spannung ^ dem Tonsignal, und die «-Grenzzeigt sich, daß die Phase von α sich von etwa 0° bei frequenz des Transistors ändert sich entsprechend niedrigen Frequenzen bis etwa — 90° bei hohen Fre- unter dem Einfluß des angelegten Tonsignals,
quenzen ändert, wobei sie bei der a-Grenzfrequenz fa 50 Die Art und Weise, wie die Betriebsfrequenz durch durch — 45° geht. Änderungen der a-Grenzfrequenz geregelt wird, ist
the phase being carried out depending on the. It voltage ^ the sound signal, and the «limit shows that the phase of α changes from about 0 ° at the frequency of the transistor correspondingly low frequencies to about -90 ° at high frequencies under the influence of the applied sound signal,
sequences changes, being at the a-cutoff frequency f a 50 The way in which the operating frequency goes through - 45 °. Changes in the a-cutoff frequency is regulated

Fig. ID zeigt die Amplituden- und Phasenverhält- in den Fig. IC und ID dargestellt. Für die Diskusnisse des Schwingkreises in Abhängigkeit von der sion sei angenommen, daß die momentane Amplitude Frequenz, wobei die untere Kurve die Änderung der des angelegten Tonsignals von Null auf einen nega-Phase Θτ und die obere Kurve die Änderung der 55 tiven Wert geändert wird. Dies ergibt eine Erhöhung Amplitude V7 darstellt. Die Phase des Schwingkreises der a-Grenzfrequenz des Transistors. Tatsächlich wird geht in der Nähe der Resonanzfrequenz fT von etwa die Kurve, welche die Änderung des absoluten Wertes -r 90° auf etwa — 90° über, wobei eine Phase von α mit der Frequenz darstellt, nach rechts vervon 0c bei der Resonanzfrequenz selbst vorhanden schoben und erscheint nunmehr in der durch die geist. Die Spannung am Schwingkreis, welche zum Ver- 60 strichelte Kurve angegebenen Lage. Die neue a-Grenzgleich aufgetragen ist, erreicht ein Maximum bei der frequenz bei der α 3 db unter seinem Wert für nied-Resonanzfrequenz fT. rige Frequenzen hegt, ist dementsprechend größerFigure ID shows the amplitude and phase relationships shown in Figures IC and ID. For the discussions of the resonant circuit as a function of the sion, it is assumed that the instantaneous amplitude frequency, the lower curve the change of the applied sound signal from zero to a nega-phase Θ τ and the upper curve the change in the tive value is changed . This gives an increase in amplitude V 7 represents. The phase of the resonant circuit of the a-cutoff frequency of the transistor. In fact, in the vicinity of the resonance frequency f T, the curve which changes the absolute value -r 90 ° to about -90 °, where a phase of α represents the frequency, changes to the right from 0 c at the resonance frequency itself present pushed and now appears in the through the mind. The voltage on the resonant circuit, which position indicated for the dashed curve. The new a-borderline is plotted, reaches a maximum at the frequency at which α 3 db below its value for low-resonance frequency f T. cherishes lower frequencies is correspondingly higher

Der Oszillator nach Fig. 1 bzw IA erzeugt Eigen- und in Fig. IC mit f0' bezeichnet. In der oberen schwingungen bei einer Frequenzfosc, bei der die Kurve der Fig. IC ist die neue a-Grenzfrequenz gesamte Phasenverschiebung im Rückkopplungskreis 65 durch den Punkt E angedeutet.
Null ist. Die drei Hauptfaktoren, die zu dieser Phasen- Für die Phase von α ergibt sich eine entsprechende
The oscillator according to FIG. 1 or IA generates eigenvalues and denoted by f 0 'in FIG. IC. In the upper vibration at a frequency f osc at which the curve of Fig. IC is the new a-limit frequency total phase shift in the feedback circuit 65 indicated by point E.
Is zero. The three main factors that lead to this phase- For the phase of α there is a corresponding one

verschiebung beitragen, sind die Phase des Strom- Verschiebung, die durch die gestrichelte Kurve in der Verstärkungsfaktors α, die Phase der störenden unteren Hälfte der Fig. IC dargestellt ist. Damitshift are the phase of the current shift indicated by the dashed curve in the Gain factor α, the phase of the disturbing lower half of Fig. IC is shown. In order to

ändert sich bei einer angenommenen Betriebsfrequenz auch die Phase von α. Da die gesamte Phasenverschiebung im Rückkopplungskreis weiter Null bleiben muß, muß sich die Phasenverschiebung in den übrigen Elementen entsprechend ändern. Dazu ist eine Verschiebung der Betriebsfrequenz erforderlich, die im unteren Teil der Fig. ID mit Af bezeichnet ist. Der neue Arbeitspunkt ist mit G bezeichnet. Der Transistor-Oszillator erzeugt dann Schwingungen bei der neuen Frequenz, bis die a-Grenzfrequenz des Transistors wiederum geändert wird.If the operating frequency is assumed, the phase of α also changes. Since the total phase shift in the feedback loop must remain zero, the phase shift in the other elements must change accordingly. By a shift in the operating frequency is required, which is designated in the lower part of FIG. ID with f A. The new working point is designated by G. The transistor oscillator then oscillates at the new frequency until the a-cutoff frequency of the transistor is changed again.

Wie sich aus dem oberen Teil der Fig. ID ergibt, ist die diese Frequenzmodulation begleitende Amplitudenmodulation vernachlässigbar klein.As can be seen from the upper part of FIG. ID, the amplitude modulation accompanying this frequency modulation is amplitude modulation negligibly small.

Auf die beschriebene Weise wird die α-Grenzfrequenz des Transistors 11 in Fig. 1 für kleine Eingangssignale unter dem Einfluß des tonfrequenten Modulationssignals im wesentlichen linear geändert. Die sich ergebenden Änderungen der a-Grenzfrequenz sind von Änderungen der α-Phase begleitet, die den Oszillator zur Annahme einer neuen Betriebsfrequenz veranlassen. Die durch den Oszillator erzeugte Trägerfrequenz ist somit unter dem Einfluß des Modulationssignals in linearer Weise frequenzmoduliert. In the manner described, the α cut-off frequency of the transistor 11 in FIG. 1 becomes for small input signals changed essentially linearly under the influence of the audio frequency modulation signal. The resulting changes in the a-cutoff frequency are accompanied by changes in the α-phase, which cause the oscillator to adopt a new operating frequency. The one generated by the oscillator The carrier frequency is thus frequency modulated in a linear manner under the influence of the modulation signal.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die besondere Anordnung für die Vorspannung, die die Benutzung einer einzigen Batterie ermöglicht, was ebenfalls zu einer Verkleinerung des Senders beiträgt. Die Antenne 27 kann je nach den Erfordernissen verwendet werden. Es hat sich gezeigt, daß die Spule 19 auch ohne die Antenne 27 so viel Energie abstrahlt, daß ein Empfang in einem Abstand von etwa 100 m möglich ist.Another advantage results from the special arrangement for the bias, which the use a single battery, which also contributes to downsizing the transmitter. the Antenna 27 can be used as required. It has been found that the coil 19 even without the antenna 27 emits so much energy that reception is possible at a distance of about 100 m is possible.

Es sei noch bemerkt, daß den Widerständen 17 und 21 auf Wunsch tonfrequente Überbrückungsspulen parallel geschaltet werden können, um Batterieleistung einzusparen. Dadurch ergibt sich jedoch der Nachteil, daß für die Spulen zusätzlicher Raum erforderlich ist.It should be noted that the resistors 17 and 21, if desired, audio-frequency bridging coils can be connected in parallel to save battery power. However, this results the disadvantage that additional space is required for the coils.

Bei einigen Transistoren hat sich gezeigt, daß der Lastwiderstand 21 aus der Schaltung der Fig. 1 entfernt werden kann. Die durch das Modulationssignal bewirkte Änderung des Emitterstroms reicht dann von sich aus ohne Änderung der Kollektorspannung aus, um die a-Grenzfrequenz des Transistors in der gewünschten Weise zu ändern.In the case of some transistors, it has been found that the load resistor 21 has been removed from the circuit of FIG can be. The change in the emitter current caused by the modulation signal is then sufficient of its own accord without changing the collector voltage to reduce the a-cutoff frequency of the transistor in the desired way to change.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH:PATENT CLAIM: Frequenzmodulierter, phasenkompensierter Transistor-Oszillator mit nur einem Transistor und einem Schwingkreis, dem die Rückkopplungsspannung entnommen wird, dadurch gekenn zeichnet, daß seine Betriebsfrequenz in einem Bereich in der Nähe der a-Grenzfrequenz des Transistors gewählt ist und daß der Schwingkreis so bemessen ist, daß die Betriebsfrequenz auf einem im wesentlichen linearen Teil der Phasen-Frequenz-Kennlinie des Schwingkreises liegt.Frequency-modulated, phase-compensated transistor oscillator with only one transistor and a resonant circuit from which the feedback voltage is taken, characterized in that its operating frequency is selected in a range near the a-cutoff frequency of the transistor and that the resonant circuit is dimensioned so that the operating frequency lies on an essentially linear part of the phase-frequency characteristic of the resonant circuit. In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 212 950;
USA.-Patentschriften Nr. 2 556 296, 2 570 939;
»The BeU Syst. Techn. Journ.«, Juli 1949, S. 379 bis 384; Mai 1952, S. 415, 439, 440.
Considered publications:
Swiss Patent No. 212 950;
U.S. Patent Nos. 2,556,296, 2,570,939;
»The BeU Syst. Techn. Journ. ”, July 1949, pp. 379 to 384; May 1952, pp. 415, 439, 440.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 309 670/228 8.© 309 670/228 8.
DEW13013A 1953-04-15 1954-01-14 Frequency-modulated transistor oscillator Pending DE1153802B (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB874995A (en) * 1958-12-23 1961-08-16 Marconi Wireless Telegraph Co Improvements in or relating to transistor oscillators

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH212950A (en) * 1938-12-09 1940-12-31 Lorenz C Ag Procedure for voltage-controlled frequency change.
US2556296A (en) * 1949-04-26 1951-06-12 Bell Telephone Labor Inc High-frequency transistor oscillator
US2570939A (en) * 1950-08-23 1951-10-09 Rca Corp Semiconductor reactance circuit

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH212950A (en) * 1938-12-09 1940-12-31 Lorenz C Ag Procedure for voltage-controlled frequency change.
US2556296A (en) * 1949-04-26 1951-06-12 Bell Telephone Labor Inc High-frequency transistor oscillator
US2570939A (en) * 1950-08-23 1951-10-09 Rca Corp Semiconductor reactance circuit

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