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Dokumentenidentifikation DE69535414T2 06.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0000676860
Titel Frequenzmodulationsschaltung
Anmelder Sony Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Ishikawa, Nobuyuki, Tokyo, JP
Vertreter Mitscherlich & Partner, Patent- und Rechtsanwälte, 80331 München
DE-Aktenzeichen 69535414
Vertragsstaaten DE, FR, GB, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 06.04.1995
EP-Aktenzeichen 954007621
EP-Offenlegungsdatum 11.10.1995
EP date of grant 07.03.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.12.2007
IPC-Hauptklasse H03D 3/20(2006.01)A, F, I, 20070206, B, H, EP
IPC-Nebenklasse H03C 3/40(2006.01)A, L, I, 20070206, B, H, EP   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG GEGENSTAND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Frequenzmodulationsschaltung und ist anwendbar, beispielsweise, zur Frequenzmodulation eines Tonsignals in einem RF-Modulator (Radiofrequenz), der für VTR (Videobandrekorder), CATV (Gemeinschaftsantennen-Fernsehen) und desgleichen verwendet wird.

STAND DER TECHNIK

Bisher werden in einem VTR, beispielsweise, ein Videosignal und das Tonsignal, die von einem magnetischen Band wiedergegeben werden, in einer RF-Konvertierungsschaltung in ein Hochfrequenz-Signal (RF-Signal) konvertiert und an den Antennenanschluss eines Fernsehers geliefert. Der VTR gibt das Video- und Tonsignal, die in dieses Hochfrequenzsignal konvertiert worden sind, mittels des Fernsehers wieder.

Die RF-Konvertierungsschaltung erhält ein FM-Tonsignal (Frequenzmodulation), in welchem ein Tonträger-Signal mit einem wiedergegebenen Signal frequenzmoduliert ist, um ein RF-Signal mit diesem FM-Tonsignal ausgleichend zu modulieren, und erhält simultan ein AM-Videosignal (Amplitudenmodulation), in welchem ein RF-Signal mit einem wiedergegebenen Videosignal amplitudenmoduliert ist, um das AM-Videosignal mit einem ausgeglichenen Modulationsausgangssignal zu vermischen. Dann sendet die RF-Konvertierungsschaltung das gemischte Signal durch ein Bandpassfilter von einer vorbestimmten Frequenz als ein RF-Konvertierungssignal aus.

Eine von den RF-Konvertierungsschaltungen der oben erwähnten Art wurde als eine FM-Schaltung zum Erhalten des FM-Tonsignals in der Japanischen Patentoffenlegung Nr. 60-248008 (Japanische Patentveröffentlichung Nr. 4-79163) offenbart. Der Schaltungsaufbau der FM-Schaltung zum diesbezüglichen Realisieren ist in 1 gezeigt. Die FM-Schaltung 1 gibt das von der LC-Resonanzschaltung 3 einer Haupt-Oszillationsschaltung 2 oszillierte Tonträgersignal S1 als ein Signal S4 via eines Transistors Q5 und eines Kopplungskondensators C2 und eines Kopplungskondensators C2 aus, und erhält ein multipliziertes Ausgangssignal durch das Multiplizieren des Signals S4 (und somit, als Mitwirkung, des Tonträgersignals S1) mit einem Audiosignal SA, das als ein Eingangssignal von einer Tonsignal-Eingangsschaltung 5 in einer Multiplikationsschaltung 4 eingeht. Danach verschiebt die FM-Schaltung 1 die Phase des Tonmultiplikationsausgangssignals mittels einer Phasenverschiebungsschaltung 6 und synthetisiert sie dann mit dem Tonträgersignal S1, wodurch das Frequenzmodulationsausgangssignal erhalten wird. Dann gibt die FM-Schaltung 1 das frequenzmodulierte Signal von einer Ausgangsverstärkerschaltung 7 aus.

Die Haupt-Oszillationsschaltung 2 verbindet einen Kollektor eines Differenztransistors Q7 aus einem Differenztransistorpaar Q6, Q7 via eines Verstärkertransistors Q11 und eines IC-Anschlusses T3 mit der LC-Resonanzschaltung 3, die aus einer Spule L1 und einem Kondensator C1 zusammengesetzt ist. Die LC-Resonanzschaltung 3 ist mit einem IC-Anschluss T2 verbunden, der von einer Spannungsversorgungsleitung P1 wegragt, und sendet hierfür das Tonträgersignal S1 von der LC-Resonanzschaltung 3, die parallel zu einem Lastwiderstand R6 geschaltet ist, zu der Seite des Transistors Q11. Das Tonträgersignal S1 wird durch den Einspeisungstransistor Q5 und ferner durch einen Kopplungskondensator C2 zurück zu der Basis des anderen Transistors Q6 bei positiver Rückkopplung eingespeist, so dass die Transistoren Q6 und Q7 mit der Schwingungsfrequenz der LC-Resonanzschaltung 3 schwingen.

Andererseits ist, in der Tonsignal-Eingabeschaltung 5, das Audiosignal SA das Eingangssignal von einem externen Anschluss T4 zur Basis der Transistoren Q29 und Q30 eines Differenztransistor-Paars, und wird an den Kollektoren als die Tonsignale S2 und S3 für die Multiplikationsschaltung 4 ausgegeben. In der Multiplikationsschaltung 4 wird das von den Transistoren Q6 und Q7 der Haupt-Oszillationsschaltung 2 gesendete Tonträgersignal S4 durch die Tonsignale S2 und S3 amplitudenmoduliert, wodurch ein AM-Tonsignal SS erhalten wird. Das AM-Tonsignal SS wird durch einen Kondensator C3 um &pgr;/2 Radiant verschoben und danach in dem Emitter des Verstärkertransistors Q11 mit dem Tonträgersignal S1 vektor-synthesiert, so dass ein Frequenzmodulationssignal erhalten werden kann.

Die Frequenz des Tonträgersignals S1, das von der LC-Resonanzschaltung 3 der FM-Schaltung 1 oszilliert wird, ist durch die Induktivität der Spule L1 und die elektrostatische Kapazität und die Schaltungsimpedanz des Kondensators C1 fixiert. Zum Beispiel, unter dem NTSC-(Nationale Fernsehsystem-Komission)-Fernsehsignalstandard, ist sie festgelegt bei einer Modulationsfrequenz von 4,5 [MHz] zu oszillieren.

Im Übrigen, werden zusätzlich zum NTSC-Standard verschiedene andere TV-Signalstandards, wie PAL (Zeilen-Phasenwechsel) und desgleichen in verschiedenen Region auf der Welt angewendet, so dass das in der FM-Schaltung verwendete Tonträgersignal für jeden der TV-Standards auf eine unterschiedliche Frequenz festgelegt ist. In Japan und U.S.A., beispielsweise, wird der NTSC-Standard angewendet und daher eine Modulationsfrequenz von 4,5 [MHz] festgelegt. Andererseits, in Europäischen Ländern, einschließlich U.K. und Osteuropa, werden jeweils 5,5 [MHz], 6,0 [MHz] oder 6,5 [MHz] als Modulationsfrequenz angewendet. Deswegen gibt es mit den FM-Schaltungen, in welchen die Resonanzfrequenz der LC-Resonanzschaltung festgelegt ist, solchen wie der oben beschriebenen FM-Schaltung, keine Austauschbarkeit zwischen den Regionen, in welchen die Frequenzen der Tonträgersignale verschieden sind.

Sodann, um jeder von den Modulationsfrequenzen dieser verschiedener TV-Standards zu entsprechen, wurde eine FM-Schaltung vorgeschlagen, wie in 2 gezeigt, in welcher eine Varaktordiode D1, die in der Lage ist eine elektrostatische Kapazität durch eine Spannung zu variieren, mit einer Spule L2 einer LC-Resonanzschaltung 8 zusammengesetzt, und welche eine Resonanzfrequenz variabel macht, wodurch die Modulationskonvertierung ausgeführt wird.

Jedoch gibt es ein grundsätzliches Problem, dass die C-V-(elektrostatische Kapazität – Spannung)-Charakteristik der Varaktordiode nicht linear ist. Es gibt auch ein anderes Problem. Wenn die Amplitude eines Eingangssignals groß wird, tritt ein Selbstvorspannungseffekt auf, welcher eine Schwingungssignalspannung zu der Varaktordiode hinzufügt und deswegen die Linearität der Frequenzmodulation verschlechtert wird. Ferner gibt es ein anderes Problem, dass im Falle wenn die der LC-Resonanzschaltung zu liefernde Vorspannung zu 5 [V] oder mehr gesetzt ist, um die elektrostatische Kapazität der Varaktordiode zu variieren, unter der Bedingung, dass die Schaltungen wie die IC's bei 5 [V] betrieben werden, eine zusätzliche Spannungsversorgung erforderlich ist, und deswegen der Schaltungsaufbau kompliziert wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Angesichts des Vorangegangenen, ist es eine Aufgabe dieser Erfindung eine Frequenzmodulationsschaltung bereitzustellen, welche die Resonanzfrequenz einer LC-Resonanzschaltung variiert und zu der Frequenz verschiedener TV-Standards mit einem einfachen Aufbau korrespondiert.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist eine Frequenzmodulationsschaltung bereitzustellen, welche eine Resonanzschaltung ohne einer Induktivitätsspule aufbaut, die mit Hilfe passiver Elemente derart realisiert ist, dass sie sich zur Umsetzung als ein IC eignet.

Weiterhin eine andere Aufgabe der Erfindung ist es eine Frequenzmodulationsschaltung bereitzustellen, welche die passiven Elemente einer schaltenden Resonanzschaltung abhängig vom Widerstand, der Kapazität und desgleichen zusammensetzt, um ein stabil schwingendes Ausgangssignal zu erhalten.

Die vorhergehenden Aufgaben und andere Aufgaben der Erfindung sind durch die Bereitstellung einer Frequenzmodulationsschaltung erreicht worden, die aufweist: eine Haupt-Oszillationsschaltung zum Erzeugen eines ersten Signals, das eine Oszillationsfrequenz einer resonanten Schaltung hat, die eine LC-Resonanzschaltung aufweist, wobei die Haupt-Oszillationsschaltung aufweist eine Differenzschaltung, die mit der LC-Resonanzschaltung verbunden ist; eine Multiplikationsschaltung, die den Aufbau einer Differenzschaltung hat zum Multiplizieren eines zweiten Signals mit dein ersten Signal, wodurch ein drittes Signal gebildet wird, in welchem das erste Signal mit dein zweiten Signal amplitudenmoduliert ist; eine Phasenverschiebungsschaltung zum Verschieben einer Phase des dritten Signals durch die Bereitstellung des dritten Signals zur Haupt-Oszillationsschaltung durch Phasenverschiebungsmittel; und ein Mittel in der Haupt-Oszillationsschaltung zum Frequenzmodulieren des ersten Signals mit dem phasen-verschobenen dritten Signal; dadurch gekennzeichnet, dass die resonante Schaltung eine Vielzahl von Passiv-Elemente-Reihenschaltungen, die zu der LC-Resonanzschaltung parallel geschaltet sind, wobei jede der Vielzahl von Passiv-Elemente-Reihenschaltungen einen Kondensator und einen Widerstand aufweist; und eine Vielzahl von Schaltmitteln zum Schalten und Steuern der Vielzahl von Passiv-Elemente-Reihenschaltungen und der LC-Resonanzschaltung durch deren Verbinden oder Trennen, aufweist.

Die Vielzahl von Passiv-Elemente-Reihenschaltungen zum Variieren der Zeitkonstante der LC-Schaltung wird mittels der Schaltmittel verbunden oder getrennt mit oder von der LC-Resonanzschaltung, so dass die Oszillationsfrequenz der LC-Resonanzschaltung zu einer vorbestimmten Frequenz umgeschaltet werden kann.

Die Beschaffenheit, das Prinzip und die Nützlichkeit der Erfindung wird aus der nachfolgenden Beschreibung offensichtlicher, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in welchen gleiche Teile durch gleiche Bezugskennzeichen oder Zeichen bezeichnet sind.

DETAILBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den beigefügten Zeichnungen sind:

1 ein Schaltungsschema, das den Gesamtaufbau einer FM-Schaltung nach dein Stand der Technik zeigt;

2 ein Schaltungsschema, das eine LC-Resonanzschaltung nach dem Stand der Technik zeigt die eine Varaktordiode verwendet;

3 ein Schaltungsschema, das den Gesamtaufbau einer ersten Ausführung der FM-Schaltung der vorliegenden Erfindung zeigt;

4 eine Tabelle, die den Bezug zwischen dem Verbindungszustand von jedem von den Schaltern, die mit den in 3 gezeigten CR-(Kondensator-Widerstand)-Paaren verbunden sind, und der Resonanzfrequenz der FM-Schaltung zeigt;

5A bis 5D Schaltungsschemas, die den Aufbau der LC-Resonanzschaltung der vorliegenden Erfindung zeigen;

6 ein Graphen, der die Modulationsfrequenz und den Oszillationsausgang in der FM-Schaltung erklärt;

7 ist ein Schaltungsschema, das eine zweite Ausführung einer LC-Resonanzschaltung der vorliegenden Erfindung zeigt;

8 eine Tabelle, die den Bezug zwischen dem Verbindungszustand von jedem von den Schaltern, die mit den CR-Paaren der zweiten Ausführung verbunden sind, und der Resonanzfrequenz der FM-Schaltung zeigt; und

9A, 9B, 10A und 10B Schaltungsschemas, die die LC-Resonanzschaltung der zweiten Ausführung erklären.

DETAILBESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGEN

Die bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben:

Die erste Ausführung der vorliegenden Erfindung ist in 3 gezeigt. Die 10 bezeichnet allgemein eine FM-Schaltung, in welcher ein Tonträgersignal S11 von einer LC-Resonanzschaltung 12 der Haupt-Oszillationsschaltung 11 erzeugt wird. Ein Multiplikationsausgangssignal der Multiplikationsschaltung 13 ist um &pgr;/2 phasenverschoben und dem Tonträgersignal S11 hinzuaddiert. Ein Zweiphasen-Audiosignal SA ist von einer Tonsignal-Eingabeschaltung an die Differenzeingangsabschnitte Q61, Q62, Q63 und Q64 der Multiplikationsschaltung 13 angelegt, und das Tonträgersignal S11 wird mit dein Audiosignal SA amplitudenmoduliert. Das amplitudenmodulierte Tonträgersignal S15 wird mittels einer Phasenverschiebungsschaltung 15 phasenverschoben und dann mit dem Tonträgersignal S11 vektor-synthesiert. Auf diese Weise wird das FM-Signal erhalten.

Die Haupt-Oszillationsschaltung 11 verbindet einen Kollektor eines Differenztransistors Q72 von den zwei Differenztransistoren Q72 und Q73 mittels eines Verstärkertransistors Q71 und eines IC-Anschlusses T13 mit der LC-Resonanzschaltung 12, die aus einer Spule L3 und einem Kondensator C9 zusammengesetzt ist. Der IC-Anschluss T13 ist via eines Widerstands R67 an eine Spannungsversorgungsleitung P10 konstanter Spannung und den Kollektor des Verstärkertransistors Q71 angeschlossen. Ebenso ist der IC-Anschluss T13 mit den drei CR-Paaren (C10, R80), (C11, R81) und (C12, R82) verbunden, die jede jeweils aus einem Kondensator zum Variieren der CR-Zeitkonstante der LC-Schaltung 12 und einem parallelen Widerstand zusammengesetzt sind. Jedes von diesen drei Paaren ist aus einer Reihenschaltung eines Kondensators und eines Widerstands zusammengesetzt. Die anderen Enden der Widerstände R80, R81 und R82 sind jeweils mit den Kollektoren der Transistoren Q81, Q82 und Q83 verbunden. Die Transistoren Q81, Q82 und Q83 haben geerdete Emitter und empfangen an deren Basisanschlüssen die Steuersignale von einem Mikrocomputer (nicht gezeigt) mittels Umschaltern SW1, SW2 und SW3.

Das Tonträgersignal S11, das durch die Schwingungen der LC-Resonanzschaltung 12 erzeugt wird, ist Eingangssignal an dem Kollektor des Verstärkertransistors Q71 und der Basis eines Feedback-Transistors Q76. Dieses Tonträgersignal S11 ist durch den Feedback-Transistor Q76 und einen Kopplungskondensator C13 zurück zur Basis des anderen Transistors Q73 von den Differenztransistoren Q72 und Q73, bei positiver Rückkopplung, eingespeist, so dass die Transistoren Q72 und Q73 mit der Resonanzfrequenz der LC-Resonanzschaltung 12 oszillieren.

Die Multiplikationsschaltung 13 hat die Differenztransistoren Q65 und Q66 und empfängt ein Feedback-Signal S12, das durch den Kopplungskondensator C13 an der Basis des Transistors Q66 erhalten worden ist. Die Transistoren Q65 und Q66 sind zu Paaren von Transistoren Q61 und Q62 und Q63 und Q64 verbunden. Das Audiosignal SA ist von einem IC-Anschluss T14 via eines Kondensators C15 und eines Transistors Q60 der Eingang an der Tonsignal-Eingabeschaltung 14 und wird von den Differenztransistoren Q53 und Q54 zur Multiplikationsschaltung 13 geliefert.

Genauer spezifiziert, ist ein erstes Phasentonsignal S13 von den Transistoren Q53 von den zwei Differenztransistoren Q53 und Q54 Eingangssignal für die Basisanschlüsse der Transistoren Q62 und Q63 der Multiplikationsschaltung 13, und gleichzeitig ist ein zweites Phasentonsignal S14 von dem anderen Transistor Q54 Eingangssignal für die Basisanschlüsse der Transistoren Q61 und Q64 der Multiplikationsschaltung 13. Als Ergebnis erhalten die Kollektoren der Transistoren Q62 und Q64 das AM-Tonsignal S15, in welchem das von den Transistoren Q72 und Q73 der Haupt-Oszillationsschaltung 11 übertragene Feedback-Signal S12 mit den Tonausgleichsignalen S13 und S14 amplitudenmoduliert ist. Danach wird das AM-Tonsignal S15 über einen Emitterfolger-Transistor Q69 der Phasenverschiebungsschaltung 15 zum Kondensator C14 geliefert. Im Kondensator C14 wird das AM-Tonsignal S15 um &pgr;/2 phasen-verschoben und danach mit dem Tonträgersignal S11 in dem Emitter des Verstärkertransistors Q71 synthesiert, um ein FM-Signal zu erzeugen. Das FM-Signal wird mittels des Feedback-Transistors Q76 an einem IC-Anschluss T11 ausgegeben.

Die von einem Mikrocomputer (nicht gezeigt) gesteuerten Schalter SW1, SW2 und SW3 sind mit jedem der Basisanschlüsse der Transistoren Q81, Q82 und Q83 verbunden, welche jeweils mit den anderen Enden der CR-Paare verbunden sind, die mit der LC-Resonanzschaltung 12 der Haupt-Oszillationsschaltung 11 verbunden sind. Durch Umschalten der Schalter SW1, SW2 und SW3 werden die den Basisanschlüssen der Transistoren Q81, Q82 und Q83 bereitzustellenden Steuersignale gesteuert. Als Ergebnis werden die Transistoren gesteuert ein- und ausgeschaltet, so dass die mit den Transistoren verbundenen CR-Paare geerdet oder geschaltet werden, um mit den offenen Anschlüssen zu verbinden.

Um jede Frequenz des Tonträgersignals aus 6,5[MHz], 6,0[MHz], 5,5[MHz] und 4,5 [MHz zu erhalten, werden die elektrostatische Kapazitäts- und Widerstandswerte von jedem Reihenschaltungs-CR-Paar, die mit der LC-Resonanzschaltung 12 verbunden ist, wie folgt erhalten. Wie in 4 gezeigt, wenn die Schalter SW1, SW2 und SW3 alle aus sind, wird die LC-Resonanzschaltung 12, wie in 5A gezeigt, werden. Und wenn die Resonanzfrequenz f1 derzeitig auf 6,5 [MHz] gesetzt ist, wird die Winkelfrequenz &ohgr; der Resonanzschaltung 12 mit Hilfe der Resonanzfrequenz f1 mit der folgenden Gleichung erhalten: &ohgr; = 2&pgr;f1(1)

Ferner wird mit der Winkelfrequenz w, der elektrostatischen Kapazität C01 = 33 [pF] des Kondensators C9, die zum Erhalten einer stabilen Schwingung mit Bezug auf die Spule L3 gewählt ist, die eine Induktivität von L03 = 18 [&mgr;H] hat, welche parallel zur LC-Resonanzschaltung 12 geschaltet ist, und einem zu einem vorbestimmten Wert 9 gesetzten Wert „Q", der die Abstimmschärfe der Resonanz repräsentiert, der Widerstandswert ro des an die Resonanzschaltung 12 angeschlossenen Widerstands R67 mit der folgenden Gleichung erhalten:

Und der erhaltene Wert ist ro = 6,68 [k&OHgr;].

Als Nächstes, wenn nur der Schalter SW1 in Bezug auf die LC-Resonanzschaltung 12 eingeschaltet ist, mit welcher die CR-Paare nicht verbunden worden sind, wird die LC-Resonanzschaltung 12 wie in 5B gezeigt werden. In dem Fall, wenn die Resonanzfrequenz f2 derzeitig zu 6,0 [MHz] gesetzt wird, ist das CR-Paar der Parallelschaltung in das CR-Paar der Reihenschaltung durch Y-Z-Konvertierung mittels der elektrostatischen Kapazität C02' des Kondensators und des Widerstandswerts r1' des Widerstands konvertiert, beide von denen das CR-Paar der Parallelschaltung aufbauen. Deswegen ist es möglich die elektrostatische Kapazität C02 und den Widerstandswerts r1 des CR-Paars (C10, R80) einer Reihenschaltung, welche mit der Resonanzschaltung verbunden werden, wenn der Schalter SW1 eingeschaltet wird, einzustellen.

Das heißt, die Winkelfrequenz &ohgr; wird mittels der Resonanzfrequenz f2 mit der folgenden Gleichung erhalten: &ohgr; = 2&pgr;f,(3)

Ferner, wird die elektrostatische Kapazität C10' der gesamten Resonanzschaltung durch Einsetzen der elektrostatischen Kapazität C02' = 6,0 [pF] des Kondensators, der neuerlich parallel zur Resonanzschaltung geschaltet ist, und der elektrostatischen Kapazität C01 = 33 [PF] des Kondensators, welcher bereits in der Resonanzschaltung vorhanden ist, in die folgende Gleichung erhalten: C10 = C01 + C02'(4)

Derzeit, wenn der Q-Wert der Schwingungsfrequenz zu einem konstanten Wert „9" gesetzt ist, wird der neuerdings zur LC-Resonanzschaltung 12 hinzugefügte Widerstandswert r1' mittels der elektrostatischen Kapazität C10' und der Winkelfrequenz &ohgr; mit der folgenden Gleichung erhalten:

Ferner, wird der Gesamtwiderstand R1, wenn der Widerstandswert r1' und der bereits an die Resonanzschaltung angeschlossene Widerstandswert r0 des Widerstands parallel verbunden sind, mit der folgenden Gleichung berechnet:

Ferner können mit Hilfe des Widerstandswertes R1, der elektrostatischen Kapazität C10' des Kondensators und der Winkelfrequenz &ohgr; folgende Gleichungen bewirkt werden:

Danach wird die Y-Z-Konvertierung durch die Verwendung der Ergebnisse der Gleichungen (7) und (8) ausgeführt. Ferner ist es möglich die elektrostatische Kapazität C02 des Kondensators C10 und den Widerstandswert r1 des Widerstands R80 des CR-Paars (C10, R80) einer Reihenschaltung, die mit der Resonanzschaltung zu verbinden ist, jeweils mit Hilfe folgender Gleichung (in Kombination mit den Gleichungen (7) und (8)) zu konfigurieren: C10 = C01 + C02(9)

In dem Fall wenn die Schalter SW1 und SW2 eingeschaltet sind, wird die LC-Resonanzschaltung 12 so, wie in 5C gezeigt. Wenn die Resonanzfrequenz f3 derzeit zu 5,5 [MHz] gesetzt ist, wird das mit der Resonanzschaltung durch Einschalten des Schalters SW2 zu verbindende CR-Paar in das CR-Paar (C11, R81) einer Reihenschaltung mittels der Y-Z-Konvertierung mit Hilfe der elektrostatischen Kapazität C03' und des Widerstandwertes r2' des CR-Paars einer parallelen Schaltung konvertiert. Folglich sind die elektrostatische Kapazität C03 und der Widerstandswert r2 des CR-Paars (C11, R81) einer Reihenschaltung gesetzt.

Zunächst wird die Winkelfrequenz &ohgr; mit Hilfe der Resonanzfrequenz f3 mit der folgenden Gleichung erhalten: &ohgr; = 2&pgr;f3(10 )

Ferner, wird die elektrostatische Kapazität C20' der gesamten Resonanzschaltung durch Einsetzen der elektrostatischen Kapazität C03' = 7,5 [pF] des Kondensators, der neuerlich parallel zur Resonanzschaltung geschaltet ist, und der elektrostatischen Kapazität C10 = 39 [pF] der Resonanzschaltung 12, wenn der Schalter SW1 eingeschaltet wird, in die folgende Gleichung, erhalten: C20' = C10 + C03'(11)

Als Nächstes wird der Widerstandswert r2' der LC-Resonanzschaltung zum Konfigurieren des Q-Wertes der Resonanzschaltung zu einem konstanten Wert „9" mittels der elektrostatischen Kapazität C20' und der Winkelfrequenz &ohgr; mit der folgenden Gleichung erhalten:

Ferner wird der Gesamtwiderstand R2, wenn der Widerstandswert r2' und die Widerstandswerte r0 und r1 der Widerstände R67 und R80, die bereits mit der Resonanzschaltung verbunden sind, parallel geschaltet werden, mit der folgenden Gleichung erhalten:

Ferner können mit Hilfe des Widerstandswertes R2, der elektrostatischen Kapazität C03' des Kondensators und der Winkelfrequenz &ohgr; folgende Gleichungen bewirkt werden:

Mit Hilfe der Ergebnisse der Gleichungen (14) und (15) ist die Y-Z-Konvertierung ausgeführt. Ferner ist es möglich die elektrostatische Kapazität C03 des Kondensators C11 und den Widerstandswert r2 des Widerstands R81 des CR-Paars (C11, R81) einer Reihenschaltung, die mit der Resonanzschaltung durch das Einschalten des Schalters SW2 verbunden werden, mit Hilfe folgender Gleichung in Kombination mit Gleichungen (14) und (15) zu konfigurieren: C20 = C10 + C03(16)

Ferner, wenn die Schalter SW1, SW2 und SW3 gleichzeitig eingeschaltet sind, wird die LC-Resonanzschaltung 12, wie in 5D gezeigt werden. Wenn die Resonanzfrequenz f4 derzeit zu 4,5 [MHz] gesetzt ist, wird das mit der Resonanzschaltung durch das Einschalten des Schalters SW3 zu verbindende CR-Paar in das CR-Paar (C12, R82) einer Reihenschaltung mittels der Y-Z-Konvertierung mit Hilfe der elektrostatischen Kapazität C04' und des Widerstandwertes r3' eines CR-Paars einer parallelen Schaltung konvertiert. Folglich sind die elektrostatische Kapazität C04 und der Widerstandswert r3 des CR-Paars (C12, R82) einer Reihenschaltung gesetzt.

Zunächst wird die Winkelfrequenz &ohgr; mit Hilfe der Resonanzfrequenz f4 mit der folgenden Gleichung erhalten: &ohgr; = 2&pgr;f4(17)

Ferner wird die elektrostatische Kapazität C30' der gesamten Resonanzschaltung durch das Einsetzen der elektrostatischen Kapazität C04' = 22,5 [pF] des Kondensators, der neuerlich parallel zur Resonanzschaltung geschaltet ist, und der elektrostatischen Kapazität C20 = 46,5 [pF] der Resonanzschaltung 12, wenn die Schalter SW1 und SW2 eingeschaltet werden, in die folgende Gleichung erhalten: C30' = C20 + C04'(18)

Als Nächstes wird der Widerstandswert r3' der LC-Resonanzschaltung zum Konfigurieren des Q-Wertes der Resonanzschaltung zu einem konstanten Wert „9" mittels der elektrostatischen Kapazität C30' und der Winkelfrequenz &ohgr; mit der folgenden Gleichung erhalten:

Ferner wird der Gesamtwiderstand R3, wenn der Widerstandswert r3' und die Widerstandswerte r0, r1 und r2 der Widerstände, die bereits mit der Resonanzschaltung verbunden sind, parallel geschaltet werden, mit der folgenden Gleichung erhalten:

Ferner werden mit Hilfe des Widerstandswertes R3, der elektrostatischen Kapazität C04' des Kondensators und der Winkelfrequenz &ohgr; folgende Gleichungen bewirkt:

Mit Hilfe der Ergebnisse der Gleichungen (21) und (22) ist die Y-Z-Konvertierung ausgeführt. Ferner können die elektrostatische Kapazität C04 des Kondensators C12 und der Widerstandswert r3 des Widerstands R82 des CR-Paars (C12, R82) einer Reihenschaltung, die mit der Resonanzschaltung verbunden sind, mit Hilfe folgender Gleichung (in Kombination mit Gleichungen (21) und (22)) konfiguriert werden: C30 = C20 + C04(23)

In dem oben beschriebenen Aufbau ist das durch die Schwingungen der Haupt-Oszillationsschaltung 11 erzeugte Tonträgersignal S11 in der Multiplikationsschaltung 13 mittels der Tonsignale S13 und S14 amplitudenmoduliert, die von der Tonsignal-Eingabeschaltung 14 eingegeben werden. Das heißt, dass das AM-Tonsignal S15, das mittels des Kondensators C14 der Phasenverschiebungsschaltung 15 erhalten worden ist. in der Amplitude abhängig von dem Tonsignal variiert wird und die gleiche Frequenz und Phasenverschiebung von &pgr;/2 in Bezug auf das Feedback-Signal des Transistors Q73 hat. Folglich wird ein FM-Signal, in welchem das positive Feedback-Signal S11 und das FM-Tonsignal S15 vektor-synthesiert sind, auf der Kollektorseite des Verstärkertransistors Q71 erhalten.

Hierbei sind die CR-Paare (C10, R80), (C11, R81) und (C12, R82), die mit der LC-Resonanzschaltung 12 zu verbinden sind, durch das Schalten der Schalter SW1, SW2 und SW3 der Haupt-Oszillationsschaltung 11 ausgewählt. Dabei werden die Zeitkonstante der LC-Resonanzschaltung 12 umgeschaltet und die Resonanzfrequenz der LC-Resonanzschaltung 12 zu einem dieser Werte geschaltet: f1 = 6,5 [MHz], f2 = 6,0 [MHz], f3 = 5,5 [MHz] oder f4 = 4,5 [MHz]. Als Ergebnis kann in den TV-Standards, die verschiedene Frequenzen des Tonträgersignals haben, die Frequenzmodulation des Tonsignals durch Auswählen der Frequenz des Tonträgersignals ausgeführt werden, die in der Frequenzmodulation entsprechend den jeweiligen verschiedenen Frequenzen zu benutzen ist, die für die verschiedenen TV-Standards erforderlich sind.

Entsprechend dem oben beschriebenen Aufbau werden eine Vielzahl der CR-Paare, die verbunden zu oder getrennt von einer Phasenverschiebungs-Schwingungsvorrichtung werden können, umgeschaltet, um mittels der Schalter SW1, SW2 und SW3 zum Verbinden oder Trennen umzuschalten, so dass die Frequenz des für die Frequenzmodulation verwendeten Tonträgersignals einfach zu einer gewünschten Frequenz umgeschaltet werden kann. In diesem Fall wird dem Problem der Verschlechterung des Oszillationsfrequenzsignals, die bei einer Selbstvorspannung, wie im Falle der Verwendung einer Varaktordiode auftritt, vorgebeugt. Ferner kann durch Variieren der Resonanzfrequenz der LC-Resonanzschaltung der Q-Wert zu einem konstanten Wert (solchem wie „9") durch Variieren der elektrostatischen Kapazität des CR-Paars gesetzt werden, so dass, wie in 6 gezeigt, die Oszillationsausgangssignale, welche mittels der Frequenzen 4,5 [MHz], 5,5 [MHz], 6,0 [MHz] und 6,5 [MHz] des Tonträgersignals von jedem TV-Standard frequenzmoduliert werden, im Wesentlichen vom gleichen Pegel gemacht werden können. Als Ergebnis wird eine stabile Frequenzmodulation ausgeführt. Zusätzlich, ist eine externe Vorspannungsversorgungsquelle unnötig, so dass die Anzahl der externen Komponenten reduziert werden kann.

Ferner da das CR-Paar, das aus dem Kondensator und dem Widerstand zusammengesetzt ist, welche mit der LC-Resonanzschaltung 12 zu verbinden sind, als eine Reihenschaltung eines Kondensators und eines Widerstands gemacht ist, kann der Widerstandswert reduziert werden. Deswegen können die in der Schaltung beanspruchten Bereiche reduziert werden und das CR-Paar in einem IC einfacher eingebaut werden kann.

Außerdem werden in der oben beschriebenen Ausführung, wenn die CR-Zeitkonstante der LC-Resonanzschaltung 12, um zu jeder Frequenz des Tonträgersignals zu korrespondieren, variiert wird, die CR-Paare nacheinander verbunden, um die Resonanzfrequenz zu vermindern, so dass eine Vielzahl von Kondensatoren von jedem CR-Paar zusammengesetzt werden und die elektrostatische Kapazität der Resonanzschaltung durch die gesamte elektrostatische Kapazität der verbundenen Kondensatoren der CR-Paare erhöht wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf eingeschränkt, sondern, wie in 7 gezeigt, kann die elektrostatische Kapazität der Resonanzschaltung nur mit dem Kondensator von jedem CR-Paar konfiguriert werden. Das wird unten folgend als die zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Genauer spezifiziert, sind in einer LC-Resonanzschaltung 20 der zweiten Ausführung, die in 7 gezeigt ist, die Schalttransistoren Q81, Q82 und Q83 (gezeigt in 3, nicht gezeigt in 7) jeweils mit den anderen Enden der CR-Paare (C20, R90), (C2l, R91) und (C22, R92) verbunden. Die elektrostatische Kapazität und der Widerstandswert von jedem CR-Paar wird wie folgt konfiguriert: der Kondensator C20 wird zu 6,02 [pF], der Widerstand R90 zu 267 [&OHgr;], der Kondensator C21 zu 13,5 [pF], der Widerstand R91 zu 132 [&OHgr;], der Kondensator C22 zu 36,16 [pF] und der Widerstand R92 zu 64,9 [&OHgr;] gesetzt.

Nun wird der Betrieb der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie folgt, beschrieben.

Die Resonanzfrequenz der oben beschriebenen LC-Resonanzschaltung 20 kann durch Steuerung der Schalttransistoren Q81, Q82 und Q83, die in 3 gezeigt sind, welche mit den CR-Paaren verbunden sind, mittels eines Steuersignals eines Mikrocomputers und danach Ein- und Ausschalten der Schalttransistoren entsprechend jeweiligen Resonanzfrequenzen geändert werden. Genauer spezifiziert, wie in 8 gezeigt, schalten alle Schalter SW1, SW2 und SW3 aus, wenn die Frequenz des Tonträgersignals 6,5 [MHz] wird, so dass die elektrostatische Kapazität und Widerstand der LC-Resonanzschaltung 20 33 [pF] und 6,68 [k&OHgr;] werden (9A). Als Ergebnis kann der Q-Wert in Bezug auf die Resonanzfrequenz von 6,5 [MHz] auf ..9" gesetzt werden.

Ebenso, wenn die Resonanzfrequenz 6,0 [MHz] ist, werden die elektrostatische Kapazität C20 und der Widerstand R90 des mit der LC-Resonanzschaltung 20 verbundenen CR-Paars durch Einschalten nur des Schalters SW1 36,16 [pF] und 64,9 [&OHgr;] (9B), so dass der Q-Wert in Bezug auf die Resonanzfrequenz von 6,0 [MHz] auf "9" gesetzt werden kann. Ferner werden, wenn die Resonanzfrequenz 5,5 [MHz] ist, die elektrostatische Kapazität C21 und der Widerstand R91 des mit der Resonanzschaltung 20 verbundenen CR-Paars durch Einschalten nur des Schalters SW2 13,5 [pF] und 132 [&OHgr;] (10A), so dass der Q-Wert in Bezug auf die Resonanzfrequenz von 5,5 [MHz] auf „9" gesetzt werden kann.

Ferner werden, wenn die Resonanzfrequenz 4,5[MHz] ist, die elektrostatische Kapazität C22 und der Widerstand R92 des mit der Resonanzschaltung 20 verbundenen CR-Paars durch das Einschalten nur des Schalters SW3 6,02 [pF] und 267 [&OHgr;] (10B), so dass der Q-Wert in Bezug auf die Resonanzfrequenz von 4,5 [MHz] auf „9" gesetzt werden kann. Somit kann, sogar wenn das CR-Paar zum Variieren der CR-Zeitkonstante entsprechend jeder Resonanzfrequenz separat angeschlossen ist, die elektrostatische Kapazität der LC-Resonanzschaltung 20 variiert werden. Folglich kann durch das Konfigurieren des Q-Wertes jeder Frequenz zur Zeit der Schwingung auf „9" eine stabile Oszillationsausgabe erhalten werden.

Nach der vorliegenden, oben beschriebenen Erfindung sind eine Vielzahl der Passivelemente-Reihenschaltungen und Schaltmittel zum Variieren der CR-Zeitkonstante der LC-Resonanzschaltung vorgesehen, und die Passivelemente-Reihenschaltungen, die verbunden mit oder getrennt von der LC-Resonanzschaltung werden. mittels der Schaltmittel geschaltet werden, so dass eine Frequenzmodulationsschaltung realisiert werden kann, welche die Resonanzfrequenz der LC-Resonanzschaltung einfach variieren kann.

Außerdem ist die Passivelemente-Reihenschaltung aus einem Kondensator und einem Widerstand zusammengesetzt, und der Transistor ist als das Schaltelement zum Schalten dieser Reihenschaltungen verwendet, so dass die Frequenzmodulationsschaltung in einem IC realisiert werden kann. Im Ergebnis ist es möglich die Kosten zu senken.

Während bestimmte bevorzugte Ausführungen der Erfindung oben beschrieben worden sind, ist es einem durchschnittlichen Fachmann offenkundig, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen darin gemacht werden können, ohne sich von der Erfindung zu entfernen. Es wird daher beabsichtigt mit den beigefügten Ansprüchen alle solche Änderungen und Modifikationen als innerhalb der wahren geistigen Lehre und des Umfangs der Erfindung fallende abzudecken. Zum Beispiel, während eine variable FM-Schaltung oben beschrieben worden ist, die befähigt ist die Trägersignalfrequenzen von 4,5, 5,5, 6,0 und 6,5 MHz zu produzieren, ist es zu verstehen, dass zusätzliche und/oder alternative Trägersignalfrequenzen aufgenommen werden können. Derartige zusätzliche oder alternative Trägersignalfrequenzen könnten, beispielsweise, zu den Tonträgersignalfrequenzen korrespondieren, die durch neue TV-Standards vorgegeben werden.


Anspruch[de]
Frequenzmodulationsschaltung mit variabler Frequenz, aufweisend:

eine Haupt-Oszillationsschaltung (11) zum Erzeugen eines ersten Signals, das eine Oszillationsfrequenz einer resonanten Schaltung hat, die eine LC-Resonanzschaltung (12) aufweist, wobei die Haupt-Oszillationsschaltung aufweist

eine Differenzschaltung, die mit der LC-Resonanzschaltung verbunden ist;

eine Multiplikationsschaltung (13), die den Aufbau einer Differenzschaltung hat zum Bilden eines dritten Signals, das durch die Multiplikation eines zweiten Signals mit dein ersten Signal erzeugt wird, wodurch das erste Signal mit dem zweiten Signal amplitudenmoduliert wird;

eine Schaltung (15) zum Verschieben einer Phase des dritten Signals durch die Bereitstellung des dritten Signals zur Haupt-Oszillationsschaltung durch ein Phasenverschiebungsmittel; und

ein Mittel (Q71) in der Haupt-Oszillationsschaltung (11) zum Frequenzmodulieren des ersten Signals mit dem phasen-verschobenen dritten Signal;

dadurch gekennzeichnet, dass die resonante Schaltung aufweist:

eine Vielzahl von Passiv-Elemente-Reihenschaltungen (C10, R80; C11, R81; C12, R82), die zu der LC-Resonanzschaltung (12) parallelgeschaltet sind, wobei jede der Vielzahl von Passiv-Elemente-Reihenschaltungen einen Kondensator und einen Widerstand aufweist; und

eine Vielzahl von Schaltmitteln (Q81–Q83) zum Schalten und Steuern durch Verbinden oder Trennen der Vielzahl von Passiv-Elemente-Reihenschaltungen und der LC-Resonanzschaltung.
Frequenzmodulationsschaltung mit variabler Frequenz nach Anspruch 1 und aufweisend Steuermittel zum Schalten der Kombination der Vielzahl von Passiv-Elemente-Reihenschaltungen, die mit der LC-Resonanzschaltung verbunden sind. Frequenzmodulationsschaltung mit variabler Frequenz nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Q-Wert (Qualitätsfaktor) einer Resonanzschaltung der Haupt-Oszillationsschaltung (11) zu einem gewünschten Wert durch das Verbinden oder 'Trennen der Vielzahl von Passiv-Elemente-Reihenschaltungen mit oder von der LC-Resonanzschaltung (12) gesetzt ist. Frequenzmodulationsschaltung mit variabler Frequenz nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Resonanzfrequenz der LC-Resonanzschaltung (12), welche durch das Verbinden oder Trennen der Vielzahl von Passiv-Elemente-Serienschaltungen mittels der Schaltmittel umgeschaltet wird, 4,5 [MHz], 5,5 [MHz], 6,0 [MHz] und 6,6 [MHz] ist. Frequenzmodulationsschaltung mit variabler Frequenz nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vielzahl der Schaltmittel mit der Vielzahl von Passiv-Elemente Reihenschaltungen reihengeschaltet sind. Frequenzmodulationsschaltung mit variabler Frequenz nach Anspruch 5, wobei das passive Element ein Widerstand und ein Kondensator ist, und das Schaltmittel ein bipolarer Transistor (Q81–Q83) ist.






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