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Senderbau und HF Technik
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11
Erster Beitrag:
vor 4 Jahren, 10 Monaten
Letzter Beitrag:
vor 4 Jahren, 7 Monaten
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Power-FM ne, Oszillatormann, Martinpiraat, Pirat 07, Power-FM

VCO-Fragen (Modulationseinspeisung)

Startbeitrag von Power-FM am 13.06.2013 19:16

Ich habe hierzu mal ein paar grundlegende Fragen, vielleicht kann mir die ja mal Jemand, der sich damit besser auskennt als ich (ich gebe zu, dass ich in erster Linie nur Nachbauer bin und nicht immer bis ins letzte Detail verstanden habe, wie was genau funktioniert, bzw. warum man nun genau diese Schaltungsvariante gewählt hat, wenn es auch anders möglich wäre).

Es geht um die Modulation per Kapazitätsdiode.
Dass es schei*e ist, mit nur einer Kapazitätsdiode Abstimmung und Modulation zu realisieren (wenn beides auf der Kathodenseite angeschlossen ist) leuchtet mir ein, da so immer die Bauteile im "Abstimmungszweig" das NF-Signal im Modulationszweig beeinflussen (Filterwirkung usw.).
So wie in diesem Beispiel (dass der Oszillator noch andere Schwächen hat lassen wir mal außen vor):


Nun gab mir ja der Oszillatormann bei der "Entwicklung" der LM7001-Schaltung den Tip, dass ich es so machen sollte:

Eigentlich ein ganz simpler Gedanke dahinter, das verstehe ich soweit auch und das ergibt auch alles Sinn.
Ich habe mir jetzt aber mal einige Schaltungen angesehen, die ich im Laufe der Jahre mal gebaut habe (das war meist eher einfaches Nachbauen ohne großartig darüber nachzudenken.
Da habe ich es in den meisten Schaltungen ähnlich / gleich gemacht wie z.B. hier:

Also mit einer Vorspannung über einen Spannungsteiler

Oder aber mit zwei gegeneinander geschalteten Varicaps, wie z.B. hier:


Welche der letzten 3 Varianten ist für FM-rundufnk-Modulation die "beste" / sinnvollste?
Oder lässt sich das nicht allgemein sagen?
Hat das mit der Vorspannung vielleicht was damit zu tun, dass man die Varicap damit in den am wenigsten gekrümmten Bereich der Kennlinie "zwingt", z.B. für linearen Frequenzgang?

Antworten:

[attachment 4 osc-rdvv2006.JPG]

von Martinpiraat - am 13.06.2013 21:07
Hallo Power-FM,

"Nun gab mir ja der Oszillatormann bei der "Entwicklung" der LM7001-Schaltung den Tip, dass ich es so machen sollte:...."

Da ist leider der 1nF Blocker parallel zum 10 Ohm Widerstand vergessen: Die Abstimmdiode hat einen ESR von kleiner 1 Ohm und man möchte die Güte der Diode nicht mutwillig um Faktor 10 verschlechtern. Die Schaltung mit einer Diode hat den Vorteil, daß der Abstimmbereich des VCOs nicht durch die Parallelkapazität einer weiteren Kapazitätsdiode reduziert wird. Es gibt also mit wenig Abstimmspannung (8V) schon den ganzen UKW Bereich mit Reserven

Im VCO möchte man möglichst hohen S/N haben, geringen Modulationsklirrfaktor und am Besten auch noch konstante Modulationsempfindlichkeit bei Frequenzwechsel. Für hohen S/N muß die Leerlaufgüte des VCO Resonators maximiert werden und der VCO Transistor möglichst lose angekoppelt werden. Dazu darf insbesondere die Oszillatorspule nicht direkt zum niederohmigen Transistor parallel liegen. Daher ist die erste Schaltung oben Murks.

Der geringe Klirrfaktor ist nur mit optimalem Diodenarbeitspunkt erzielbar. Da sind Schaltungen mit nur einer Diode etwas benachteiligt, weil der Diodenarbeitspunkt gleich der PLL Abstimmspannung ist und nicht auf THD optimiert werden kann. 0,1% Klirrfaktor bei 40 KHz Hub sind aber mit einer Diode gut erreichbar.

Zwei Dioden im Gegentakt haben halb soviel Kapazität wie eine Diode und daher kann die VCO Spule doppelt so groß sein. Dadurch ist das L/C Verhältnis viermal so groß und daher ist der Einfluß der übrigen Verlustwiderstände im Schwingkreis viermal geringer. Als Folge ist die Leerlaufgüte des Schwingkreises höher und der VCO kann daher rauscharmer sein. (Muß er nicht, falls die Transistorankopplung vermurkst ist). Außerdem kann mit zwei Dioden die Blindleistung im Schwingkreis verdoppelt werden, so daß auch deshalb der VCO 3dB rauschärmer werden kann.

Mit einer dritten Diode für die Modulation kann man am leichtesten den VCO auf konstante Modulationsempfindlichkeit, unabhängig von der Abstimmspannung, züchten.

Gruß,
Oszillatormann

von Oszillatormann - am 14.06.2013 13:27
Hier mal eine andere Art der Modulation: (man beachte die anordnung der Varicap !)

Nach dieser einfachen Methode bau ich meine UKW-Sender schon seit Jahrzehnten.

von Pirat 07 - am 15.06.2013 13:20
@ Oszillatormann

Alles soweit verstanden.
Noch mal zu der Sache mit der Vorspannung für eine separate Modulationsdiode (sie auch hier: http://20469.foren.mysnip.de/addon.php?15777,module=embed_images,file_id=4 z.B.).
Verstehe ich das richtig, dass der einzige Sinn dieser Vorspannung ist, dass sich bei Frequenzänderungen der Hub nicht ändert bzw. der Arbeitspunkt an der Modulationsdiode?

von Power-FM ne - am 15.06.2013 19:03
Nein. Die Vorspannung für die Diode wird so gewählt, daß der Modulationsklirrfaktor möglichst klein wird. OV Vorspannung werden wohl selten optimal sein...

Gruß, Oszillatormann

von Oszillatormann - am 15.06.2013 19:34
Aha.

Wenn man es jetzt aber so macht wie hier:

Dann ist die Vorspannung der Diode doch je nach eingestellter Frequenz Unterschiedlich groß, sprich ist nicht dann auch der Klirrfaktor unterschiedlich, je nachdem welche Frequenz gerade eingestellt ist?

Dann wäre diese Variante ja doch nicht sooo optimal.

von Power-FM ne - am 15.06.2013 19:41
Da hast Du Recht. Der Vorteil der Schaltung ist aber, daß Du einen großen Durchstimmbereich bei kleiner Abstimmspannung bekommen kannst. Mit den 12V PLL Abstimmspannung soll von 88-108MHz incl. Temperaturdrift durchgestimmt werden und daher ist es gut, wenn keine weitere Modulationsdiode den Durchstimmbereich der PLL-Abstimmdiode reduziert. Der erreichbare Klirrfaktor der Schaltung ist mit 1/2 BB814 bei 0,07% (Meßwert bei 40kHz Hub) was eigentlich ausreichend gut schon für gehobene Ansprüche ist.

Eine Superschaltung mit drei Dioden (oder mehr) wird hier im Forum wohl keiner erfinden weil dazu Meßgeräte notwendig sind. Die Ein-Diodenschaltung finde ich daher optimal. Bitte dabei nicht einen HF-Blocker (1nF) parallel zum 10 Ohm vergessen.

Gruß,
Oszillatormann

von Oszillatormann - am 16.06.2013 18:33
Noch mal eine vielleicht dumme Frage.
Bei einem RDVV-Sender sieht der Modulationsteil so aus (vorgespannte Varicap für die Modulation, lose angekoppelt, und extra-Varicap für Abstimmung, hart angekoppelt)::



Wenn ich selbst Schaltungen nach ähnlichem Prinzip gebaut habe, habe ich das jedoch meist so gemacht:

Ändert das irgendwas an dem Verhalten der Schaltung? Meinem Verständnis nach (ich verstehe aber nicht immer alles ;-)) ist das genau das gleiche - oder etwa nicht!?

von Power-FM ne - am 10.09.2013 17:14
Die Schaltung ist nicht so toll weil die Modulationsdiode um so weniger wirkt, je größer die Kapazität der parallelgeschalteten Diode CD2 ist. Die Modulation ist daher bei 88MHz viel leiser als bei 108MHz. Wenn man auf konstanten Hub beim Verstimmen der Sendefrequenz keinen Wert legt, ists natürlich nicht so nachteilig.

Deine Variante mit CD2 nach Masse ist noch etwas schlechter falls die Abstimmspannung über einen Widerstand zugeführt wird: Dieser Widerstand liegt HF- mäßig parallel zum 100pF in der ersten Schaltung und parallel zur Diode in der zweiten Schaltung. Da die Diode wahrscheinlich viel weniger Kapazität als 100 pF hat ist die Güte der Parallelschaltung in deiner Variante geringer und dadurch das Rauschen des VCOs theoretisch etwas lauter.

Gruß.
Oszillatormann

von Oszillatormann - am 10.09.2013 18:44
Heißt also im Klartext: Optimal ist beides nicht aber die RDVV-Variante ist minimal besser.
Ist es denn für die Modulation eigentlich besser, der Modulationsdiode eine Vorspannung zu geben, oder die Oszillatormann-Variante mit der um 10 Ohm hochgelegten Varicap zu verwenden?
Ich könnte mir vorstellen, dass durch die Vorpsannung (eigentlich vermeidbares) Rauschen entsteht, weil ja die Widerstände des Spannungsteilers und auch die Spannungsquelle auch wieder rauschen. Ist das so?
Oder ist das alles so minimal dass man auf gängigen Radios eh keine Unterschiede merkt?

von Power-FM ne - am 17.09.2013 09:37
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