DE1541472A1 - Universal-Frequenzsynthetisator - Google Patents

Description

Universal-Frequenzsynthetlsator

Die Erfindung betrifft einen Frequenzsynthetisator, der durch Zählung von harmonischen Linien auf eine vorbestimmte Frequenz eingeregelt ist, wobei diese harmonischen Linien von einem Oszillator mit hoher Stabilität in einem Impulszähler geliefert sind, von dem eine gewünschte Frequenz in Form eines numerischen Wertes angezeigt wird, die der Zählordnung einer Harmonischen entspricht. Durch die Erfindung wird der Betriebsbereich einer derartigen Einrichtung wesentlich erweitert.

Ein Synthetisator der angeführten Art arbeitet üblicherweise in zwei Zuständen. In einem ersten Zustand ist ein Oszillator mit variabler Frequenz in der Weise gesteuert, daß sich die Frequenz in einem gegebenen Bereich ändert, was einer Frequenzabtastung entspricht. Im Verlauf dieser Abtastung erzeugt die variable Frequenz nacheinander mit harmonischen

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Frequenzen, die einen festen gegenseitigen Abstand aufweisen, eine Schwebung, wobei die harmonischen Frequenzen in einem "richtendes Spektrum" genannten Spektrum enthalten sind, das von einem Oberschwingungsgenerator erzeugt wird, welcher durch einen Oszillator mit hoher Stabilität synchronisiert ist. Ein Zähler zählt beim Durchgang einer jeden der Schwebungen um eine Einheit weiter (oder er subtrahiert eine «Einheit). In einem zweiten Stadium gibt der Synthetisator, wenn der Zähler einen vorgegebenen, einfachen Zustand ausgehend von einem angezeigten, vorgegebenen Wert erreicht hat, ein Signal ab, das bewirkt, daß ein Frequenzabtastglied gesetzt wird und die variable Oszillatorfrequenz auf eine Frequenz gesteuert wird, die der Linie des richtenden Spektrums entspricht, dessen Ordnung gleich dem auf dem Zähler angezeigtennumerischen Wert ist. Der variable Oszillator liefert dann eine reine Frequenz, die auf die vorgegebene Linie des richtenden Spektrums synchronisiert ist. Diese reine Frequenz weist also die gleiche Stabilität wie der Oszillator mit hoher Stabilität auf, der zur Erzeugung des richtenden Spektrums dient.

Damit das Verfahren einen praktischen Wert erhält, ist es üblich, die Zählung der Harmonischen im Lauf einer Abtastung zu beginnen. Der Zählbeginn entspricht also nicht dem Beginn der Abtastung, da dieser Beginn von einer Abtastung zur anderen um einen Frequenzabstand schwanken kann, der gleich mehre-

das Zählen beginnt ren Zählschritten ist, sondern/dann, wenn sich eine stabile Frequenz, "Klemmenfrequenz" genannt, einstellt.

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Im Steuerefcadium ist es bekannt, die von dem variablen Oszillator ausgesandte Frequenz auf die stabile Frequenz mit gleichem numerischen Wert einzusteuern, die von einem richtenden Spektrum geliefert wird, und zwar mittels eines "Frequenzdiskriminator" genannten Organs, das auf einem ersten Klemmenpaar die von dem variablen Oszillator erzeugte Frequenz und auf einem zweiten Kfemmenpaar eine Frequenz mit hoher Stabilität erhält, die aus einem richtenden Spektrum stammt, dessen numerischer Wert gleich dem vorhergehenden ist. Das Frequenzdiskriminatororgan liefert eine Ausgangsgleichspannung, die an den irequenzgesteuerten, variablen Oszillator angelegt ist, und zwar in den meisten Fällen als Polarisationsspannung einer Diode mit variabler Kapazität (Varactor), die in dem variablen Oszillator enthalten ist. Die gleiche Diode mit variabler Kapazität ist im allgemeinen zur Durchführung der Fre'quenzabtastung verwendet.

In den bekannten Schaltungsanordnungen kann ein derartiger Frequenzdiskriminator in einem weiten Bereich arbeiten, und zwar entweder in dem gesamten von dem variablen Oszillator überstrichenen Bereich pder in einem wesentlichen Seil dieses Bereiches.

Dies stellt einen erheblichen Nachteil dar, da ein derartiges Organ in einem weiten Bereich keine identischen Betriebs-

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Charakteristiken aufweist. Daraus folgt, daß dann, wenn optimale SteuerCharakteristiken .für ein enges Frequenzband vorhanden sind, die Qualität der Stöuerung (beispielsweise die Stabilität, die Unempfindlichkeit gegenüber Störungen, ...) beiderseits dieses Bandes verringert ist. Eine weitere Folge ist, daß zur Beibehaltung einer höheren Qualität bei der Steuerung in Kauf genommen werden muß, ι .

' daß durch aine derartige Vorrichtung ein relativ enger |< Bereich überstrichen wird, und dies hat zur Folge, daß die Anzahl der Organe zur Ausfüllung eines weiten Bereichs vervielfacht werden muß.

Gemäß der Erfindung sind in eineg: Frequenzsynthetisator Einrichtungen vorgesehen, aufgrund derer der Frequenzdiskriminator bei einer festen Bezugsfrequenz arbeitet, und diese Einrichtungen bestehen aus einem ersten Filter mit schmalem Band, dessen Bandbreite geringer als zwei Zählabstände ist, wobei dieses Filter auf die Bezugs-' frequenz eingemittelt und zwischen dem Ausgang des richtenden Spektrums und einem ersten Eingang des Fhasendlskriminators geschaltet 1st, sowie aus einem zweiten Filter mit schmalem Band, das im Prinzip identisch zu dem ersten Filter ist und zwischen den Ausgang eines Modulators, der zum Mischen der variablen Oszillatorfrequenz und des richtenden Spektrums dient, und einem zweiten Eingang des Diskriminators geschaltet ist, wobei die von dem bei der Bezugsfrequenz

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arbeitenden Phasendiskriminator gelieferte Gleichspannung zur Steuerung an einen Oszillator gelegt ist, der bei einer anderen Frequenz arbeitet.

Aufgrund dieser Vorrichtung kann ein Frequenzsynthetisator in der Weise ausgelegt werden, daß er in einem Frequenzbereich von beträchtlicher Breite arbeitet. Werden mehrere, einen relativ breiten Arbeitsbereich aufweisende ßteuerschleifen durch einen an sich bekannten Frequenz-Additionsvorgang einander zugeordnet, so kann ein Frequenzsynthetisator erhalten werden, der praktisch in einem beliebig breiten Bereich arbeitet.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung dargestellt. In dieser Zeichnung sind die variablen Verbindungen in Form elektromechanischer Relais dargestellt, während diese Verbindungen in der Praxis vorzugsweise aus Halbleiterbauelementen aufgebaut sind.

.Ein die Frequenz F_Q liefernder Oszillator 11 mit hoher Stabilität erregt einen Oberschwingungen in arithmetischer Progression erzeugenden Generator 12, der ein "richtendes Spektrum" liefert, dessen oberer bei der Grenzfrequenz eines Hochpassfilters 13 (zur Beseitigung möglicher falscher

liegender Teil
Regelungen/ an einen Eingang eines ersten Mddulators 15 ge-

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legt ist, der an einem anderen Eingang eine variable Frequenz F erhält, die von einem Oszillator 14 kommt. Der Ausgangsstrom des Modulators 15 kann über einen Kontakt d eines Eelais 22 zu einer Eingangsklemme eines elektronischen Zählers 23 gelangen, der einen vorgegebenen Zählwert eines Anzeigeregisters 29 aufnehmen kann. Es wird angenommen, daß dieser Zähler ausgehend vom Vert A bis zum Wert 1 abzieht und daß er dann, wenn er bei dem einzigen Zustand "1" ankommt, auf eine Leitung 30 ein Sig-P nal abgeben kann.

Ein ein schmales Band aufweisender und auf eine Bezugsfrequenz Ftj> die unterhalb der Grenzfrequenz des Hochpassfilters 13 liegt, ^! einjgemittelter Bandpass 16 ist zwischen den Ausgang des Oberschwingungsgenerators 12 und einem Eingang eines Phasendiskriminators 18 eingefügt. Ein im Prinzip mit dem vorhergehenden identisches anderes Bandpassfilter 17 legt zwischen dem Ausgang des Modulators 15 und einem zweiten Eingang des Pnasendiskriminators 18.

Die von dem Oszillator 14 kommende Frequenz F liegt gleichermaßen an einem Eingang eines zweiten Modulators 21, der auf einem anderen Eingang eine feste Frequenz oder Klemmenfrequenz F„ erhält, welche von einem Oszillator 26 geliefert wird. Der Ausgang dieses Modulators 21 ist mit einem Eingang einer bistabilen Kippstufe 28 verbunden, deren einer Ausgang das Relais 22 speisen kann. Der Oszillator 14 liefert

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die Frequenz Ί? für eine Ausgangsklemme S.

Der Oszillator 14 kann von einem IPreouenzabWsuorgan 19 oder von einer Steuerspannung gesteuert werden, die von dem Phasendiskriminator über dine Leitung $1 an das RelaiB 20 gelegt ist. In welcher Weise der Oszillator 14 gesteuert wird, hängt von der Stellung a, b eines Kontaktes des Relais 20 ab. Das Relais 20 wird mittels einer Leitung 30 gespeist, die von dem Ausgang des Zählers 23 kommt. Ein Relais 24 mit Ruhekontakt kann durch einen von der Leitung J1 übertragenen Ausgangsstrom des Phasendiskriminators erregt werden. Eine Gleichstromquelle 25 kann über einen Ruhekontakt c. des Relais 24 eine Spannung an ein Nebenschlußorgan 27 legen, welches einen in Reihe geschalteten Kondensator 0 und einen Nebenschlußwiderstand R aufweist. Ein derartiger Kreis liefert zur Rückführung des Relais 24 in die Ruhestellung einen Löschungsimpuls für die Kippstufe 28 und das Anzeigeregister 29·

Die Schaltung arbeitet folgendermaßen:

Am Beginn einer Frequenzabtastung kommen die Schwebungsimpulse der variablen Frequenz -i¹ mit den Harmonischen des richtenden Spektrums nicht am Zähler an, und der Kontakt d ist offen. Wenn die variable Frequenz I? die Klemmenfrequenz ¥-q erreicht, so weist die Kippstufe 28 am Ausgang eine logische "1" auf und speist das Relais 22. Ab diesem Zeitpunkt werden die

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Sohwebungen in dem Zähler gezählt. Wenn der Zähler beim Wert "1" > ankommt, so setzt er das Belaie 20 über die Leitung 30 in den Arbeitszustand. Sie Frequenzabtaetung wird gestoppt und die Ausgangsspannung des Riasendiskriminators wird an den Oszillator 14· über die Leitung 31 und den Kontakt b angelegt.

Der Phasendlskrlminator ist zu diesem Zeitpunkt einerseits mit einer Bezugsfrequenz Zp mit hoher Stabilität« die direkt von dem Oberschwingungsgenerator kommt, und andererseits gleichzeitig mit einer in dem Modulator 15 erzeugten Frequenz gespeist, wobei eine Transposition der frequenz 7 (die nunmehr dem Namen nach gleich einer der Frequenzen des richtenden

und awar
Spektrums ist) erfolgt^/fturch eine in dem richtenden Spektrum enthaltene andere Harmonische* Es 1st sicher, dal in dem Spektrum dee Oberachwingungagenerators die Frequenz gefunden wird, die zur Erzeugung der transponierten Frequenz Fp aufgehend von der Frequenz F erforderlich ist» ,

Venn sich das Beiais 24 im Arbeiteeuetand befindet, so liegt

irgendnein Kontakt bei c'. Wenn aus ^inea Grunde der Synchronismus

nicht «ehr vorhanden ist, eo kehrt dae Beiais a*" in die Buhelagt zurück, wobei der Ruhekontakt c die Quelle 25 an den N*b*iuichlußkreia 27 legt unl 4a»i.t «inen Iiöechungeiarpuls BAZ eri#ttgt| der die Kippetufe 2S in.dle Huhelage bringt und den i Vert A wieder in φέχι. pfchler £3 einschreibt. Ale

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Folge davon kehrt das Relais 20 in die Ruhelage zurück und durch den Kontakt a wird eine andere Frequenzabtastung ausgelöst.

Selbstverständlich, kann die erfindungsgemäße Anordnung in

verschiedener Weise abgewandelt werden, wobei jedoch darauf

das <

zu achten ist, daß das/Steuersignal erzeugende Organ mit

fester Frequenz arbeitet.

- Patentanspruch -

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Claims (1)

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- ίο -

Patentanspruch

irequenzsynthetisator mit einem variable Frequenz aufweisenden Oszillator» einer Frequenzabtasteinrichtung und einem Oszillator mit hoher Stabilität, der mit dem Eingang eines Oberschwingungen in arithmetischer Progression erzeugenden Generators verbunden ist, der einen Zählschritt festlegt, wobei die Ausgänge des variablen Generators und des Oberschwingungsgenerators Jeweils mit einem von zwei Eingängen eines Modulators verbunden sind, dessen Ausgang an einer Impulszähleinrichtung liegt, die eine Einrichtung zum Anhalten der Abtastung und zum Schalten einer-Steuereinrichtung aufweist, deren variabler Oszillator eine Frequenz mit hoher Stabilität besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Phasendiskriminator aufweist, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Oberschwingungsgenerators über ein schmalbändiges Filter verbunden ist, wobei die Brandbreite geringer als zwei Zählschritte ist, und dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des Modulators über ein Filter verbunden ist, das im Prinzip das gleiche Durchlassband wie das vorhergehende Filter aufweist.

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