DE4219990A1

DE4219990A1 - Oszillatorschaltung und deren Verwendung

Info

Publication number: DE4219990A1
Application number: DE4219990A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Maier; Klaus Clemens
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 1992-06-19
Filing date: 1992-06-19
Publication date: 1993-12-23

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Oszillatorschaltung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und eine bevorzugte Verwendung gemäß dem ersten Verwendungsanspruch.

Oszillatoren zur Erzeugung von Signalen mit periodischen Schwingungen sind in vielfältigen Ausführungen bekannt. Eine mögliche Ausführung für hohe Frequenzen, beispielsweise im Bereich von 1 Gigahertz, stellt der sogenannte Colpitts-Oszil lator dar, der einen kapazitiven Spannungsteiler aufweist, der einen Bruchteil einer mitgekoppelten Spannung bewirkt.

Colpitts-Oszillatoren sind als Baustufe relativ preiswert im Handel erhältlich. Es ist jedoch nicht möglich, die Frequenz ihres Ausgangssignales durch ein einfaches Steuersignal, das beispielsweise als Gleichspannungssignal ausgebildet ist, zu steuern.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Oszilla torschaltung unter Verwendung eines Oszillators mit im wesent lichen konstanter Frequenz, wie beispielsweise ein Colpitts- Oszillator, zu verwirklichen, bei der die Frequenz des Aus gangssignals mittels eines Steuersignals geändert werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Oszillatorschaltung nach Anspruch 1.

Erfindungsgemäß ist einer ersten Stufe, die im wesentlichen mit konstanter Frequenz schwingt, wie beispielsweise ein Col pitts-Oszillator, eine zweite Stufe nachgeschaltet, die eine Kapazitätsdiode aufweist, wie beispielsweise ein sogenannter Lambda-Halbe (L/2) Oszillator. Dessen Frequenz kann verändert werden werden durch die Ansteuerung einer Kapazitätsdiode mit einer Gleichspannung.

Durch ein Gleichspannungssignal ändert die Kapazitätsdiode in Abhängigkeit vom Spannungswert ihre Kapazität und damit wird auch der Frequenzwert des Oszillator-Ausgangssignals entspre chend variiert.

Der erfindungsgemäße Oszillator kann bevorzugterweise für einen Konverter eingesetzt werden, bei dem ein steuerbarer Oszillator mit einem Ausgangssignal mit einem hohen Frequenz wert benötigt wird. Die Frequenz des Oszillators kann bei spielsweise durch ein Steuersignal einer Verstärkerstufe, wie beispielsweise ein AFC (Automatic Frequency Control) Signal, geregelt werden. Dadurch entfällt eine PLL (Phase Locked Loop) Stufe, die andernfalls den Oszillator regelt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden in den folgenden Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel;

Fig. 2, 3 Ausgangskennlinien des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern;

Fig. 4 eine bevorzugte Anwendung des Ausführungsbeispiels.

Bevor auf die Beschreibung der Ausführungsbeispiele näher eingegangen wird, sei darauf hingewiesen, daß die in der Zeichnung dargestellten Blöcke lediglich zum besseren Ver ständnis der Erfindung dienen. Üblicherweise sind einzelne oder mehrere dieser Blöcke zu Einheiten zusammengefaßt. Diese können beispielsweise in integrierter oder Hybridtechnik realisiert sein.

Die in den einzelnen Stufen enthaltenen Elemente können auch getrennt ausgeführt werden.

Fig. 1 zeigt einen Colpitts-Oszillator 10, der beispielsweise als integrierte Schaltung realisiert werden kann und einen MOS Transistor 11 aufweist. Der Source Anschluß des Transi stors 11 ist über einen Widerstand 12 mit Masse verbunden. Der Source Anschluß des Transistors 11 ist über einen Wider stand 13 mit einer einer positiven Spannung U+ verbunden, zu der auch ein erster Anschluß eines weiteren Widerstandes 14 führt. Mit dem zweiten Anschluß des Widerstandes 14 sind zwei weitere Widerstände 15, 16 verbunden, von denen einer (15) zu Masse führt und der andere (16) mit seinem zweiten Anschluß mit dem Gate Anschluß des Transistors 11 verbunden ist. Von dem Gate Anschluß führt eine Reihenschaltung bestehend aus zwei Kondensatoren 17, 18 zu Masse. Der Mittenabgriff dieser Reihenschaltung ist mit Source verbunden.

Das Ausgangssignal des Colpitts Oszillators 10, das von dem Gate Anschluß abgreifbar ist, wird zu einem Block 20 geführt, der einen sogenannten Lambda-Halbe (L/2) Oszillator enthält.

Das Colpitts Ausgangssignal wird über einen Eingangskondensa tor 21 zu einem weiteren Kondensator 22 geleitet, dessen zweiter Anschluß mit Masse verbunden ist. Von dem gemeinsamen Anschluß der Kondensatoren 21, 22 führt eine Induktivität 23, die in diesem Ausführungsbeispiel als Streifenleiter reali siert ist, zu zwei weiteren Kondensatoren 24, 25. Dabei ist der Kondensator 24 gegen Masse geschaltet und der zweite Anschluß des Kondensators 25 ist mit der Kathode einer Kapazi tätsdiode 26 und einem ersten Anschluß eines Widerstandes 27 verbunden. Die Anode der Diode 26 liegt an Masse und der zweite Anschluß des Widerstandes 27 ist mit einem Anschluß 28 verbunden, über den ein AFC-Steuersignal, das in diesem Aus führungsbeispiel als Gleichspannungssignal ausgebildet ist, zugeführt wird.

Bei einer Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 wurden Bauelemente mit folgenden Werten bzw. Bezeichnungen verwendet:

Kondensator 21 2,7 pF
Kondensator 22 2,2 pF
Kondensator 24 3,9 pF
Kondensator 25 0,47 pF
Kapazitätsdiode 26 1T32
Widerstand 27 47 kOhm.

Mit diesen Bauelementen konnten Ausgangssignale mit Frequenz werten im Bereich von 1173 MHz erzeugt werden. Die Abhängig keit der Frequenzwerte von der Spannung U+ und der über den Anschluß 28 zugeführten Gleichspannung (U28) ist in den Fig. 2 bzw. 3 dargestellt.

Aus Fig. 2 wird erkennbar, daß die Oszillatorfrequenz fo nur schwach von der Spannung U+ abhängt.

Fig. 3 zeigt, daß die Oszillatorfrequenz mit etwa 125 kHz/V mit steigender Gleichspannung U28 ansteigt.

Ein bevorzugtes Verwendungsbeispiel ist in Fig. 4 dargestellt.

Ein Tuner 30 empfängt ein Fernseh-Empfangssignal, in diesem Ausführungsbeispiel über eine Antenne 31, und konvertiert das Empfangssignal mit der Frequenz fe mittels eines Mischers 32, dem ein erster Oszillator 33 zugeordnet ist, auf eine erste Zwischenfrequenz (ZF1) mit einem Frequenzwert im Bereich um 1200 MHz.

Ein Zwischenfrequenzverstärker 34, dem das ZF1 Signal zuge führt wird, weist einen zweiten Mischer 34 mit einem zweiten Oszillator 35 auf und konvertiert das ZF1 Signal in ein zwei tes Zwischenfrequenz Signal (ZF2), das in diesem Ausführungs beispiel einen Frequenzwert im Bereich von 30-70 MHz aufwei sen kann.

Um eine Konvertierung von ZF1 auf ZF2 zu erzielen ist es notwendig, daß der zweite Oszillator 36 im Bereich um 1100 bis 1200 MHz schwingt. Dafür ist eine Oszillatorschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung besonders geeignet, da deren Frequenz durch ein AFC Signal, das von einer ZF-Stufe 37 erzeugt wird, geregelt werden kann.

Es hat sich herausgestellt, daß bei einem Doppelumsetzer der in Fig. 4 dargestellten Art häufig starke Störungen auftre ten, die verursacht werden durch gegenseitige Störungen der Oszillatoren 33, 36. Weiterhin treten Übersprecheffekte auf, die durch einen der Oszillator 33, 36 in der jeweils anderen Stufe 34 bzw. 30 verursacht werden.

Um die genannten Störungen zu verringern oder zu vermeiden, wird vorgeschlagen, die in Fig. 4 dargestellten Stufen 30, 34 derart aufzubauen, daß sie nahezu voneinander getrennt sind. Das heißt, daß außer einer Zuleitung, die das ZF1 Si gnal von dem Tuner 30 zu dem Zwischenfrequenzverstärker 34 leitet, keinerlei elektrische, magnetische oder elektromagne tische Verbindung besteht. Das schließt auch mit ein, daß keinerlei gemeinsame Masseanschlüsse bestehen.

Dadurch werden Kopplungen der Oszillatoren 33, 36 auf die jeweils andere Stufe 34 bzw. 30 weitestgehend vermieden.

Es hat sich gezeigt, daß die Anzahl an Störungen mit steigen dem Frequenzwert von ZF1 vermindert werden kann.

So treten Störungen bei einer Eingangsfrequenz fe auf gemäß

fe = m_*LO1 +/- n_*LO2

mit m, n = 0, 1, 2, . . .
LO1 : Frequenz des Oszillators der ersten Stufe
LO2 : Frequenz des Oszillators der zweiten Stufe.

Störungen der ersten Zwischenfrequenz ZF1 treten auf bei

ZF1 = m_*LO1 +/- n_*fe.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, als Frequenz wert der ZF1 den Bereich von ca. 1100-1400 MHz zu wählen. Das ist ein guter Kompromiß zwischen der Anzahl von Störungen einerseits und den bauelementespezifischen Anforderungen andererseits.

Versionen der genannten Ausführungsbeispiele können minde stens eine der folgenden Variationen aufweisen:

- die erfindungsgemäße Oszillatorschaltung kann auch bei Umsetzerschaltungen (Konverter) verwendet werden, die Signale anderer Frequenzbereiche verarbeiten;
- ein Doppelumsetzer der in Fig. 4 dargestellten Art kann auch mit anderen Oszillatoren betrieben werden. So ist es beispielsweise denkbar, Oszillatoren einzusetzen, deren Frequenz durch eine PLL geregelt wird.

Claims

1. Oszillatorschaltung zur Erzeugung von Ausgangssignalen mit einstellbarem Frequenzwert, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Stufe (10) vorhanden ist, die im wesentli chen mit einer konstanten Frequenz schwingt, und daß dieser ersten Stufe (10) eine zweite Stufe (20) nachge schaltet ist, die eine Kapazitätsdiode (26) aufweist.

2. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die erste Stufe (10) als Colpitts-Oszillator ausgebildet ist und/oder die zweite Stufe (20) als Lamb da-Viertel Oszillator ausgebildet ist.

3. Verwendung einer Oszillatorschaltung nach einem der vorherigen Ansprüche als Teil eines Frequenzumsetzers (30, 34).

4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzumsetzer (30, 34) als Doppelumsetzer ausge bildet ist mit einem ersten Teil (39), der eine Eingangs frequenz in eine erste Zwischenfrequenz (ZF1) umsetzt, die einen höheren Frequenzwert aufweist als die Eingangs frequenz, und mit einem zweiten Teil (34), der die erste Zwischenfrequenz (ZF1) in eine zweite Zwischenfrequenz (ZF2) umsetzt.