DE4012265A1 - Schaltungsanordnung fuer einen ausgangstankkreis einer mit frequenzumtastung betriebenen sender-endstufe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, die sich insbesondere für Sender geringer Leistung eignet, bei welchen nur sehr niedrige Spannungen zur Verfügung stehen, ist aber nicht auf derartige Sender beschränkt.

Bei Sendern dieser Art kommt es ganz entscheidend darauf an, daß der Wirkungsgrad des Senders, welcher auch mit durch die Kreisgüte des Tankkreises bestimmt wird, der ja den Außenwiderstand der Senderendstufe darstellt, möglichst hoch ist.

Bekanntlich werden derartige Hochfrequenzsender normalerweise mit zwei verschiedenen Frequenzen f₁ und f₂ für die Aussendung von binär kodierten Signalen impulsmäßig getastet, wobei die Impulse mit der einen Frequenz, z. B. die binäre "0" und die Impulse der anderen Frequenz die binäre "1" darstellen können. Selbstverständlich sind auch andere Darstellungsarten der Impulsfolgen möglich, solange sie in diesem Fall aus zwei verschiedenen Frequenzen bestehen.

Selbstverständlich sollte es auch möglich sein, z. B. einen ternären oder quaternären Code mit drei bzw. vier verschiedenen Frequenzen darzustellen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, für Senderendstufen der eingangs genannten Art eine optimale Anpassung des Ausgangskreises oder Tankkreises für die verschiedenen Frequenzen beim Betrieb mit Frequenzumtastung sicherzustellen.

Dies wird erfindungsgemäß in der im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Weise erreicht.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen und Prinzipdarstellungen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Dabei zeigt

Fig. 1a bis 1f verschiedene Prinzipschaltungen gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel im Prinzip und

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel im Prinzip.

In der Prinzipschaltung gemäß Fig. 1a ist ein Tankkreis, d. h. ein Ausgangskreis einer Senderstufe, vorzugsweise einer Senderendstufe gezeigt, wie sie z. B. bei der Fernsteuerung von Modellen oder dergl. verwendet werden könnte.

Sender dieser Art haben im allgemeinen eine sehr geringe Leistung, so daß es ganz entscheidend auf einen guten Wirkungsgrad ankommt.

Der Sender soll zum Zweck der Erläuterung als Sender mit Frequenzuntastung zwischen zwei Frequenzen f₁ und f₂ betrieben und in dieser Weise beschrieben werden. Dabei handelt es sich um Hochfrequenzsignale, deren Frequenzen beispielsweise bei etwa 150 kHz liegen soll, d. h. im Langwellenbereich. Selbstverständlich ist dies keine Beschränkung des Erfindungsgedankens und man wird die Frequenzen entsprechend den für den jeweiligen Zweck verfügbaren Frequenzbereichen auswählen.

Die auszusendenden, in ihrer Frequenz umgetasteten Signale werden einem Schwingkreis 1 zugeführt, der im wesentlichen aus einer Kapazität 2 und einer Induktivität 3 besteht. Das Ausgangssignal wird dann über diesem Tankkreis abgenommen. Dies wird noch näher dargelegt werden.

Die Eingangssignale kommen von einer in diesem Beispiel die beiden Frequenzen f₁ und f₂ erzeugenden Schaltung über den Schalter 5 an. Der Tankkreis 2, 3 ist dabei auf eine der beiden Frequenzen, z. B. f₁ auf Resonanz abgestimmt. Soll der Tankkreis auf Resonanz für die zweite Frequenz f₂ abgestimmt werden, dann wird immer dann, wenn am Schalter 5 die eine Frequenz f₁ nicht anliegt, d. h., wenn dort die Frequenz f₂ anliegt, ein Schalter 4 geschlossen, wodurch z. B. der Kreiskapazität 2 eine weitere Kapazität 2a parallelgeschaltet wird. Dadurch wird die Gesamtkapazität größer und der Tankkreis wird damit auf die niedrigere Resonanzfrequenz f₂ umgeschaltet.

In ähnlicher Weise kann man gemäß Fig. 1b verfahren. Dabei sind für die eine Frequenz f₁ die beiden Kapazitäten 2 und 2b in Reihe miteinander und parallel zur Induktivität 3 angeordnet. Über den Schalter 4 kann die Kapazität 2b kurzgeschlossen werden. Die Kapazität des Kreises wird größer, die Resonanzfrequenz des Tankkreises entsprechend niedriger.

Ähnliche Varianten zeigen Fig. 1c und 1d. In Fig. 1c kann mittels Schalter 4 der Schwingkreisinduktivität 3 eine zusätzliche Induktivität 3a parallelgeschaltet werden.

In Fig. 1d weist die Schwingkreisinduktivität 3, 3b eine Anzapfung auf, an der der Schalter 4 angeschlossen ist, mit dessen Hilfe der Teil 3b dieser Induktivität überbrückt werden kann.

Eine Abwandlung dieser Anordnung zeigt Fig. 1e. Die auszusendenden Signale z. B. mit den Frequenzen f₁ und f₂ werden am Verbindungspunkt zweier in Reihe geschalteter Induktivitäten 3 und 3c zugeführt, wobei die letztere durch einen Umschalter 6 kurzgeschlossen, d. h. überbrückt werden kann, während in der anderen Schaltstellung beide Induktivitäten 3 und 3c in Reihenschaltung und parallel zur Schwingkreiskapazität 2 wirksam sind.

Fig. 1f zeigt im Prinzip ein Ausführungsbeispiel mit mehreren parallel anschaltbaren Kapazitäten 2a, 2b und 2c, die über entsprechende Schalter 4a, 4b und 4c an- bzw. abschaltbar sind. Diese Anordnung wäre z. B. für einen quaternären Code geeignet.

Fig. 2 zeigt eine erste Schaltungsanordnung, bei der die Schwingkreisinduktivität durch einen Übertrager 7 mit einer Primärwicklung 7a mit nur wenigen Windungen und einer Sekundärwicklung 7b mit mehr Windungen gebildet ist.

Als Schalter 4 und 5 dienen hier Feldeffekttransistoren, die an ihrer Gate- Elektrode angesteuert werden, während ihre Source-Drain-Strecken je nach Ansteuerung leitend oder gesperrt sind.

Mit dieser Anordnung läßt sich bei Sendern kleiner Leistung eine Resonanzfrequenzänderung oder Umschaltung des Tankkreises unter Verwendung von Kondensatoren im Mikrofarad-Kapazitätsbereich (anstelle von unbrauchbaren Werten im Kapazitätsbereich von einigen Farad) realisieren.

Die an der Sekundärwicklung 7b auftretenden Spannungen können je nach Übersetzungsverhältnis des Übertragers 7 leicht mehr als 100 Volt betragen. Dies könnte zu praktischen Schwierigkeiten führen, da die meisten Feldeffekttransistoren derartige Spannungen nicht aushalten können. Bei geeigneter Wahl des Übersetzungsverhältnisses und der einzelnen Komponenten ist diese Schaltung jedoch durchaus brauchbar und funktionsfähig.

Eine besonders elegante Lösung der im Zusammenhang mit Fig. 2 geschilderten Probleme zeigt die Schaltung gemäß Fig. 3, wobei gleiche Teile wieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Die Sekundärwicklung 7b ist jetzt in zwei Wicklungsabschnitte 7b1 und 7b2 unterteilt und ist mit einer Anzapfung versehen, an der die zusätzliche Kapazität 2a angeschlossen ist. Man sieht sofort, daß der Tankkreis aus der Induktivität 7b1 und 7b2 sowie der Primärwicklung und der Kapazität 2 besteht, und daß dem Wicklungsabschnitt 7b2 die Zusatzkapazität 2a durch den Schalter 4 parallelgeschaltet werden kann. In dem hier ausgeführten Beispiel ist die Kapazität des Kondensators 2a normalerweise ziemlich kleiner als die Kapazität des Kondensators 2. Wenn man aber die Kapazität des zusätzlichen Kondensators 2a etwas größer wählt und diesen sowie den als Schalter 4 wirkenden Feldeffekttransistor an die Anzapfung anschließt, dann liegt an diesem Feldeffekttransistor eine wesentlich geringere Spannung, die nicht zu Schwierigkeiten führen kann.

Für eine tatsächlich ausgeführte Schaltung kann das Verhältnis der Windungszahlen von Primär- zu Senkundärwicklung zwischen 1 : 10 und 1 : 100 betragen. Die Kapazitätswerte für die Kondensatoren 2 und 2a liegen im einstelligen Nanofaradbereich.

Für sehr kleine Sender zur Fernsteuerung von Geräten kann der Tankkreis dadurch sehr kompakt aufgebaut werden, daß die Primärwicklung und die Sekundärwicklung des Übertragers auf eine Ferritkern gewickelt werden, der dann gleichzeitig als Antenne wirkt.

Bei einer Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips auf höhere Leistungen wird man entsprechend kräftigere Komponenten und Schalter auswählen. Außerdem wird man dann zur Auskopplung der Sendeenergie die bei höheren Leistungen üblichen Auskopplungsschaltungen einsetzen. Dies sei nur am Rande erwähnt, da das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip nicht auf Sender kleiner Leistung beschränkt ist, sondern durchaus auch bei Sendern höherer Leistung einsetzbar ist.

Claims (8)

1. Schaltungsanordnung für den Tankkreis einer mit Frequenzumtastung betriebenen Hochfrequenz-Senderstufe, mit einer ersten Kapazität (2), einer ersten Induktivität (3) und einem ersten Schalter (5) zum Zuführen der Hochfrequenz an den Tankkreis, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umschaltung des Tankkreises auf Resonanz mit der jeweils anderen Sendefrequenz zusätzliche Kapazität (2a, 2b, 2c) oder zusätzliche Induktivität (3a, 3b, 3c) in dem Tankkreis entweder parallel zu oder in Reihe mit der Tankkreiskapazität oder in Reihe mit oder parallel zu der Tankkreisinduktivität durch weitere Schaltmittel (4) zu- oder abschaltbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Wicklungen der Tankkreisinduktivität als Übertrager (7) ausgeführt sind, daß dabei die Primärwicklung (7a) des Übertragers eine geringe Anzahl von Windungen im Vergleich mit der Windungszahl der Sekundärwicklung (7b) aufweist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung eine Anzapfung aufweist, an der die zusätzliche Kapazität bzw. Induktivität mittels Schalter (4) an- oder abschaltbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für eine Frequenzumtastung zwischen zwei Frequenzen (f₁ und f₂) die dem Tankkreis (2, 3) über dem ersten Schalter (5) zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung des Tankkreises auf die zweite Resonanzfrequenz über den zweiten Schalter (4) immer dann erfolgt, wenn die erste Frequenz (f₁) am ersten Schalter (5) nicht anliegt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, bei der die Tankkreisinduktivität aus einem Übertrager mit Primär- und Sekundärwicklung (7, 7a, 7b) besteht und die Ausgangssignale mit den Frequenzen f₁ und f₂ der Primärwicklung des Übertragers über den ersten Schalter (5) zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung des Übertragers (7b1, 7b2) eine Anzapfung aufweist, an der die Zusatzkapazität (2a) angeschlossen ist, und daß zwischen einem gemeinsamen Fußpunkt des Tankkreises und der Zusatzkapazität (2a) der zweite Schalter (4) angeordnet ist, der immer dann betätigbar ist, wenn die eine der beiden Frequenzen (f₂ oder f₁) am ersten Schalter (5) nicht anliegt.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter (4, 5) Feldeffekttransistoren vorgesehen sind, wobei die Ausgangssignale des Senders an der Gate-Elektrode des ersten Schalters (5) zugeführt werden, dessen Source-Drain-Strecke zwischen dem gemeinsamen Fußpunkt des Tankkreises und dem Tankkreisausgang liegt, während das Umschaltsignal an der Gate-Elektrode des zweiten Schalters (4) anliegt, dessen Source-Drain-Strecke zwischen dem gemeinsamen Fußpunkt des Tankkreises und der Zusatzkapazität liegt.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Windungsverhältnis der Primärwicklung zur Sekundärwicklung etwa 1 : 10 bis 1 : 100 beträgt.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (7a, 7b; 7b1, 7b2) des Übertragers (7) auf einem Ferritkern gewickelt sind, der gleichzeitig die Antenne des Senders bildet.