DE1132984B - Method of passive frequency synthesis - Google Patents

Description

Verfahren der passiven Frequenzsynthese Der Erfindungsgegenstand bezieht sich auf eine Methode der passiven Frequenzsynthese. Die drahtlose Fernmeldetechnik stellt ständig wachsende Ansprüche an die Zahl der zur Verfügung stehenden Verbindungsstrecken sowie auch an die Stabilität der Trägerfrequenzen ihrer Sender. Die Verwendung von Quarzen zur Stabilisierung der Frequenzen der Verbindungsstrecken kann aus wirtschaftlichen Gründen kaum als befriedigend angenommen werden, da bei diesem Verfahren für jeden Verbindungskanal zwei selbständige Quarze erforderlich sind, und zwar ein auf der Sende-und ein auf der Empfangsseite des Kanals. Auch das Verfahren, bei welchem die Frequenzprodukte mehrerer Quarze kombiniert werden, ist mit nicht unbedeutenden Mängeln behaftet, da einerseits die gesamte Einrichtung sich ziemlich verwickelt gestaltet, andererseits die Zahl der zur Verfügung stehenden genauen Frequenzen stark begrenzt ist, ganz abgesehen von den Fehlern, die als Folge der verschiedenen Alterung der benutzten Quarze entstehen. Bessere Ergebnisse können durch die Verwendung der aktiven oder passiven totalen Frequenzsynthese erreicht werden. Bei diesem Verfahren kann eine große Anzahl der genauen Frequenzen mit gewähltem Frequenzabstand (z. B, 1 kHz, 10 kHz u. ä.) und in einem außerordentlich breiten Frequenzband zuverlässig erzeugt werden. Die Genauigkeit jeder von der erzeugten Frequenzen gleicht dabei der Genauigkeit des quarzgesteuerten Grundoszillators. Die beiden eben erwähnten Arten der Frequenzsynthese weisen jedoch gewisse Nachteile auf. So beruht z. B. der große Nachteil der aktiven Synthese, bei welcher der veränderliche Lokaloszillator mit dem geforderten Vielfachen oder Bruchteilen der Normalfrequenz synchronisiert wird, in der schwierigen Einstellung der gewünschten Frequenz. Außerdem kann - im Falle eines Fehlers in der Synchronisierkette -eine falsche Frequenz am Ausgang der Anordnung vorkommen. Bei der passiven Frequenzsynthese, bei welcher die aus der Grundfrequenz abgeleiteten dekadischen Vielfachen nach und nach zusammengesetzt werden, ist man gezwungen, zwecks Unterdrückung der unerwünschten Frequenzprodukte besondere Tief-bzw. auch Bandpaßfilter zu verwenden, wobei diese Filter bisweilen abgestimmt werden müssen.Method of passive frequency synthesis The subject matter of the invention relates relying on a method of passive frequency synthesis. The wireless telecommunications technology places increasing demands on the number of available links as well as the stability of the carrier frequencies of their transmitters. The usage of Crystals to stabilize the frequencies of the links can be made economical Reasons can hardly be accepted as satisfactory, since with this procedure for everyone Connection channel two separate crystals are required, namely one on the Send and one on the receiving side of the channel. Also the procedure in which the frequency products of several crystals are combined with is not insignificant Flawed, as on the one hand the entire facility is quite tangled designed, on the other hand, the number of available exact frequencies is very limited, not to mention the errors that arise as a result of the various Aging of the used quartz occurs. Better results can be achieved by using active or passive total frequency synthesis can be achieved. In this procedure a large number of the exact frequencies with a selected frequency spacing (e.g. B, 1 kHz, 10 kHz, etc.) and reliable in an extraordinarily wide frequency band be generated. The accuracy of each of the generated frequencies is the same the accuracy of the crystal-controlled basic oscillator. The two just mentioned However, types of frequency synthesis have certain disadvantages. So z. B. the great disadvantage of active synthesis, in which the variable local oscillator synchronized with the required multiple or fraction of the normal frequency becomes, in the difficult setting of the desired frequency. In addition, - im In case of an error in the synchronization chain - an incorrect frequency at the output the arrangement. In passive frequency synthesis, in which the the decadic multiples derived from the fundamental frequency are gradually put together one is forced to suppress the unwanted frequency products special deep or. also use bandpass filters, these filters from time to time need to be coordinated.

In Fig. 1 der Zeichnung ist als Beispiel des bisherigen Standes der Technik eine Stufe einer Anordnung zur passiven Frequenzsynthese dargestellt, die durch dieBenutzungeinesaktiv abgestimmten Frequenzfiltersvereinfacht wurde. Das gesuchte Frequenzvielfach wird aus dem in den Generator der Harmonischen GH erzeugten Frequenzspektrum, das durch das Tiefpaßfilter TPFl beschränkt wird, derart ausgesondert, daß in der ersten Mischstufe Ml die veränderliche Frequenz fp des Hilfsoszillators HO mit dem Frequenzspektrum gemischt wird. Die Hilfsfrequenz fp wird derart gewählt, daß nach der Mischung jeweils die konstante Frequenz f, entsteht, z. B. nach der Beziehung: fs = fp - h - f. (1@ Da das fest abgestimmte Bandfilter BPF mit Ausnahme der mittleren Frequenz keine anderen Frequenzprodukte durchläßt, wird nach der zweiten Mischung der eben erzeugten mittleren Frequenz f8 mit der gleichen Hilfsfrequenz f p in der zweiten Mischstufe M2 die einzige gewünschte Frequenz n - fn gewonnen, und zwar nach der Beziehung n ' f. = f.- f, (2) In einem nachfolgenden Tiefpaßfilter TPF2 müssen allerdings die Frequenzen fp, fs, fp -f- f3 unterdrückt werden.In Fig. 1 of the drawings, as an example of the prior art, there is shown a stage of an arrangement for passive frequency synthesis which has been simplified by the use of an actively tuned frequency filter. The frequency multiple sought is extracted from the frequency spectrum generated in the harmonic generator GH, which is restricted by the low-pass filter TPFl, in such a way that the variable frequency fp of the auxiliary oscillator HO is mixed with the frequency spectrum in the first mixer M1. The auxiliary frequency fp is chosen such that the constant frequency f i arises after mixing, e.g. B. according to the relation: fs = fp - h - f. (1 @ Since the fixed band filter BPF does not let through any other frequency products with the exception of the middle frequency, after the second mixing the middle frequency f8 just generated with the same auxiliary frequency fp in the only desired frequency n - fn obtained from the second mixer M2 , namely according to the relationship n ' f. = f.- f, (2) In a subsequent low-pass filter LPF2, however, the frequencies fp, fs, fp -f-f3 must be suppressed will.

Aus der eben gegebenen kurzen Beschreibung geht deutlich hervor, was für eine komplizierte Einrichtung eine solche Anordnung zur Frequenzsynthese darstellt, besonders dann, wenn sie aus mehreren Stufen besteht.From the brief description just given it is clear what represents such an arrangement for frequency synthesis for a complicated device, especially if it consists of several stages.

Nach dem Gegenstand der Erfindung kann eine Anordnung zur Frequenzsynthese auf eine einfache Art zusammengesetzt werden. @ wenn die, durch den allgemeinen Ausdruck f491 = a1 ' f. + fpi gegebene Hilfszwischenfrequenz einer ersten Stufe mit der Hilfszwischenfrequenz f492 = a2 ' 10f9 + fp2 (4) der darauffolgenden Stufe gemischt wird und wenn erst von dieser neuen Frequenz f' 492 = f491 + f82 (5) die Frequenz des ` Hilfsoszillators in der vorherigen Stufe fpl subtrahiert wird.According to the subject matter of the invention, an arrangement for frequency synthesis can be assembled in a simple manner. @ if the auxiliary intermediate frequency of a first stage given by the general expression f491 = a1 ' f. + fpi is mixed with the auxiliary intermediate frequency f492 = a2' 10f9 + fp2 (4) of the following stage and if only from this new frequency f '492 = f491 + f82 (5) the frequency of the `auxiliary oscillator in the previous stage fpl is subtracted.

Diese neue Frequenz f"82 = fsl + f82 - fpl wird dann in die nächste Stufe geführt, wo sie zu der Hilfszwischenfrequenz dieser Stufe f493 = a3 ' 100 - f. -I- fps addiert wird. Dadurch gewinnt man die weitere Frequenz in der dritten Stufe f'493 = f'492 + f493 (8) und nach der Subtraktion der Hilfsoszillatorfrequenz aus der zweiten Stufe entsteht schließlich die resultierende Frequenz der dritten Stufe f1.83 -'f'8 2 + f493 - fp 2 (9) Das Verfahren in den nachfolgenden Stufen ist ähnlich, so daß die resultierende Frequenz in der vierten Stufe durch den Ausdruck f'84 - f'83 + f84-fp3 gegeben ist. In der letzten Stufe wird von der resultierenden Frequenz f"8m auch die Frequenz fpm des Hilfsoszillators in der letzten Stufe subtrahiert. Nach der Abfilterung der unerwünschten Frequenzprodukte (d. i. f "sm, f"sm + fpm) bleibt an dem- Ausgang der Anordnung nur noch die erforderte Frequenz fx übrig.This new frequency f "82 = fsl + f82 - fpl is then passed to the next stage, where it is added to the auxiliary intermediate frequency of this stage f493 = a3 ' 100 - f. -I-fps third stage f'493 = f'492 + f493 (8) and after subtracting the auxiliary oscillator frequency from the second stage, the resulting frequency of the third stage finally arises f1.83 -'f'8 2 + f493 - fp 2 (9) Das The method in the following stages is similar, so that the resulting frequency in the fourth stage is given by the expression f'84 - f'83 + f84-fp3. In the last stage, the frequency fpm is also derived from the resulting frequency f "8m of the local oscillator is subtracted in the last stage. After filtering out the unwanted frequency products (i. I. F "sm, f" sm + fpm) remains at DEM output of the arrangement only the required frequency fx left.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der dekadischen passiven Frequenzsynthese, bei welcher durch Teilung oder Vervielfachung der Frequenz eines hochstabilen quarzgesteuerten Gründoszillators die dekadischen Grundfrequenzen 0,01, 0,1, 1, 10; 100 kHz usw. erzeugt werden und aus diesen dekadischen Grundfrequenzen in den beigefügten harmonischen Generatoren Frequenzspektra erzeugt_werden, die zusammen mit den unstetig veränderlichen Frequenzen fpz der Hilfsoszillatoren in Mischstufen geführt werden, wodurch in jeder Stufe eine feste Hilfszwischenfrequenz f492 erzeugt wird und die durch Mischung dieser Hilfszwischenfrequenz f492 mit der resultierenden Frequenz f"sa _ 1 der vorherigen Stufe und Aussonderung der Frequenz des Hilfsoszillators gewonnene resultierende Frequenz in die nächste Stufe geführt wird. Erfindungsgemäß wird die Frequenz- fpi des Hilfsoszillators erst in der nachfolgenden Stufe ausgesondert, wobei der ganze Vorgang sich bis zur Erreichung der letzten Stufe wiederholt, in welcher aus der resultierenden Frequenz f "sm dieser Stufe auch noch die Hilfsoszillatorfrequenz der letzten Stufe f p. ausgeschieden und so das gewünschte Frequenzprodukt gewonnen wird.The invention relates to a method of decadic passive frequency synthesis in which the decadic fundamental frequencies 0.01, 0.1, 1, 10; 100 kHz etc. are generated and from these decadic fundamental frequencies in the attached harmonic generators frequency spectra are generated, which are fed together with the discontinuously variable frequencies fpz of the auxiliary oscillators in mixer stages, whereby a fixed auxiliary intermediate frequency f492 is generated in each stage and which is created by mixing this auxiliary intermediate frequency f492 with the resulting frequency f "sa _ 1 of the previous stage and separation of the frequency of the auxiliary oscillator obtained resulting frequency is passed into the next stage repeated to reach the last stage, in which from the resulting frequency f "sm of this stage also the auxiliary oscillator frequency of the last stage f p. eliminated and thus the desired frequency product is obtained.

Als ein Beispiel der erfindungsgemäßen Anordnung zur Frequenzsynthese:wird eine vierstufige Anordnung näher beschrieben, wobei deren Blockschaltbild in Fig. 2 dargestellt ist. In dieser Figur bedeuten: FT = Frequenzteiler, GH = Generator der Harmonischen, TPF = Tiefpaßfilter, BPF = Bandpaßfilter, Ml, M2 = erste, zweite ... Mischstufe, HO = Hilfsoszillator, V = Verstärker, BBV = Videoverstärker, VV = Vervielfacher, ZO = Interpolationsoszillator. Die resultierende Ausgangsfrequenz ist f- = f's4-fp4 oder, nachdem die in den Gleichungen (3) bis (l0) abgeleiteten Ausdrücke in Gleichung (11) eingesetzt werden: fx=al'fn+a2'l0-fn+a3-100-fn a4 - 1000 - fn (12) In Gleichung (12) kann für die Koeffizienten ai... a4 eine beliebige Zahl von 0 bis 9 eingesetzt werden. Es ist ersichtlich, daß die resultierende Frequenz ein beliebiges Vielfaches der Grundfrequenz f. in den Grenzen 0 bis 9999 sein kann.As an example of the arrangement according to the invention for frequency synthesis: a four-stage arrangement is described in more detail, the block diagram of which is shown in FIG. In this figure: FT = frequency divider, GH = generator of harmonics, TPF = low-pass filter, BPF = band-pass filter, Ml, M2 = first, second ... mixer, HO = auxiliary oscillator, V = amplifier, BBV = video amplifier, VV = multiplier , ZO = interpolation oscillator. The resulting output frequency is f- = f's4-fp4 or, after inserting the expressions derived from equations (3) to (l0) into equation (11): fx = al'fn + a2'l0-fn + a3- 100-fn a4 - 1000 - fn (12) In equation (12), any number from 0 to 9 can be used for the coefficients ai ... a4. It can be seen that the resulting frequency can be any multiple of the basic frequency f within the limits of 0 to 9999.

Damit zur Aussonderung der Hilfszwischenfrequenz fsz einfache schmale Bandfilter benutzt werden können und damit die Hilfsoszillatorfrequenzen fpa keinen störenden Einfluß ausüben, muß die Frequenz f8i verschoben werden. Nach Gleichung (3) müßte die Hilfszwischenfrequenz fsl für den Koeffizienten a1 = 0 gerade der Frequenz des Hilfsoszillators gleich sein. Dabei ist ersichtlich, daß die Hilfsoszillatorfrequenz fpl durch das Filter passieren wird.So that to weed out the auxiliary intermediate frequency fsz simple narrow ones Band filters can be used and thus the auxiliary oscillator frequencies fpa no exert a disturbing influence, the frequency f8i must be shifted. According to equation (3) the auxiliary intermediate frequency fsl for the coefficient a1 = 0 would have to be just Frequency of the local oscillator must be the same. It can be seen that the local oscillator frequency fpl will pass through the filter.

Als vorteilhaft erweist sich eine solche Frequenzverschiebung, bei welcher die Frequenzverschiebung der vorherigen Stufe durch die Verschiebung der darauffolgenden Stufe gerade kompensiert wird, z. B. nach der Beziehung f8l-(al+ 10). fn+fpi Damit jedoch die Frequenzverschiebung aus der ersten Stufe in der zweiten Stufe kompensiert werden kann, muß die Verschiebung in der zweiten Stufe nach der Beziehung fs2=(a2+9)# 10- fn+fp2 (14) gewählt werden, da nach Gleichung (6) und nach dem Einsetzen der Gleichungen (13) und (14) die resultierende Frequenz in der zweiten Stufe wie folgt ausgedrückt werden kann: f"492=al'fn+(a2+10)'10'fn+fp2 (15) Für jede weitere Stufe kann die resultierende Frequenz in der Form f'sz = (ai + 9) ' 10z-1 ' fn + fpz (16) geschrieben werden, wo für i die ganzen Zahlen von 2 bis m eingesetzt werden können.Such a frequency shift proves to be advantageous in which the frequency shift of the previous stage is compensated for by the shift of the next stage, e.g. B. according to the relation f8l- (al + 10). fn + fpi However, so that the frequency shift from the first stage can be compensated for in the second stage, the shift in the second stage must be selected according to the relationship fs2 = (a2 + 9) # 10-fn + fp2 (14) , since after Equation (6) and after inserting equations (13) and (14) the resulting frequency in the second stage can be expressed as follows: f "492 = al'fn + (a2 + 10) '10'fn + fp2 (15 ) For each additional level the resulting frequency can be written in the form f'sz = (ai + 9) '10z-1 ' fn + fpz (16), where the integers from 2 to m can be substituted for i.

Die resultierende Mittelfrequenz in der letzten m-ten Stufe ist dann filsm = a1 , fn + a2 . 10 'f- ... am_, # 10--2. f.The resulting center frequency in the last m-th stage is then filsm = a1 , fn + a2 . 10 'f- ... am_, # 10--2. f.

+ (am + 10) ' 10m-1 ' f, + fp Durch Subtrahieren der Frequenz 10m - f. von der Hilfszwischenfrequenz fsm wird dann auf einmal die Kompensation aller Frequenzverschiebungen aus allen Stufen der Anordnung vollzogen.+ (am + 10) '10m-1 ' f, + fp By subtracting the frequency 10m - f. from the auxiliary intermediate frequency fsm, all frequency shifts from all stages of the arrangement are compensated at once.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Methode der Frequenzsynthese beruhen vor allem in der beträchtlichen Begrenzung der Zahl der nötigen Frequenzfilter, welche durch einfache Schmalbandpässe ersetzt werden, wodurch sehr leicht noch die unerwünschten Frequenzprodukte unterdrückt werden können. Die erfindungsgemäße Anordnung zur Frequenzsynthese ist einfach zu behandeln, wobei ihre Betriebssicherheit als vollkommen betrachtet werden kann. So kann z. B. bei dem Ausfall der Steuerfrequenz an dem Ausgang keine falsche Frequenz vorkommen.The advantages of the method according to the invention are based on frequency synthesis especially in the considerable limitation of the number of frequency filters required, which are replaced by simple narrowband passports, which makes the unwanted frequency products can be suppressed. The arrangement according to the invention for frequency synthesis is easy to deal with, with its operational reliability as can be viewed perfectly. So z. B. in the event of failure of the control frequency there is no wrong frequency at the output.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren der dekadischen passiven Frequenzsynthese, bei welcher durch Teilung oder Vervielfachung der Frequenz eines hochstabilen quarzgesteuerten Grundoszillators die dekadischen Grundfrequenzen 0,01, 0,1, 1, 10, 100 kHz usw. erzeugt werden und aus diesen dekadischen Grundfrequenzen in den beigefügten harmischen Generatoren Frequenzspektra erzeugt werden, die zusammen mit den unstetig veränderlichen Frequenzen fpi der Hilfsoszillatoren in Mischstufen geführt werden, wodurch in jeder Stufe eine feste Hilfszwischenfrequenz fsi erzeugt wird und die durch Mischung dieser Hilfszwischenfrequenz fsi mit der resultierenden Frequenz f"si_i der vorherigen Stufe und Aussonderung der Frequenz des Hilfsoszillators gewonnene resultierende Frequenz in die nächste Stufe geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz fpi des Hilfsoszillators erst in der nachfolgenden Stufe ausgesondert wird, wobei der ganze Vorgang sich bis zur Erreichung der letzten Stufe wiederholt, in welcher aus der resultierenden Frequenz f"sm dieser Stufe auch noch die Hilfsoszillatorfrequenz der letzten Stufe fpm ausgeschieden und so das gewünschte Frequenzprodukt gewonnen wird. PATENT CLAIMS: 1. Method of decadal passive frequency synthesis, at which by dividing or multiplying the frequency of a highly stable crystal controlled The basic oscillator has the decadic fundamental frequencies 0.01, 0.1, 1, 10, 100 kHz etc. can be generated and from these decadal fundamental frequencies in the attached harmonic Generators frequency spectra are generated, which together with the discontinuously changeable Frequencies fpi of the auxiliary oscillators are led in mixer stages, thus in each Stage a fixed auxiliary intermediate frequency fsi is generated and by mixing these Auxiliary intermediate frequency fsi with the resulting frequency f "si_i of the previous one Stage and weeding of the frequency of the local oscillator obtained resulting Frequency is passed to the next level, characterized in that the frequency fpi of the auxiliary oscillator is only separated out in the following stage, where the whole process is repeated until the last stage is reached, in which from the resulting frequency f "sm of this stage also the auxiliary oscillator frequency of the last stage fpm and thus obtained the desired frequency product will. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erforderliche Frequenzabstand zwischen der Hilfsoszillatorfrequenz fpi und der zugehörigen mittleren Frequenz fsi durch Aussonderung eines geeigneten Vielfachen in den einzelnen Stufen der Frequenzquelle gewonnen wird, und zwar derart, daß eine automatische Kompensation aller Frequenzverschiebungen stattfindet, mit der Ausnahme der Verschiebung aus der letzten Stufe, die in einer selbständigen Mischstufe kompensiert wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 606 910; USA: Patentschrift Nr. 2 745 962.2. The method according to claim 1, characterized in that the required Frequency spacing between the local oscillator frequency fpi and the associated mean Frequency fsi by separating out a suitable multiple in the individual stages the frequency source is obtained in such a way that an automatic compensation of all frequency shifts takes place, with the exception of the shift out the last stage, which is compensated in an independent mixer stage. Into consideration drawn pamphlets: British Patent No. 606,910; USA: patent specification No. 2,745,962.