DE1591020C2

DE1591020C2 - Frequenzgenerator zur Erzeugung von quantJslerten Frequenzen In einem weiten Bereich

Info

Publication number: DE1591020C2
Application number: DE1591020A
Authority: DE
Inventors: Lucien Babany; Didier Boissy L'aillerie Val D'oise Bernadet; Mesnil Blanc; Michel Paris Marchal
Original assignee: Compagnie Industrielle de Telecommunication CIT Alcatel SA
Current assignee: Alcatel CIT SA
Priority date: 1966-01-25
Filing date: 1967-01-24
Publication date: 1975-02-27
Also published as: US3413565A; LU52873A1; NL151585B; GB1113843A; NL6701146A; FR1473202A; BE692949A; DE1591020B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Frequenzgenerator zur Erzeugung von quantisierten Frequenzen in einem weiten Bereich mit einem variablen Oszillator mit geringer Bandbreite, dem ein einstellbarer erster Frequenzteiler, bestehend aus einem ersten Frequenzteilerabschnitt mit festem Teilerverhältnis und einem zweiten Frequenzteilerabschnitt mit einstellbarem Teilerverhältnis, nachgeschaltet ist, dessen Ausgang an einem Eingang eines Phasendiskriminators liegt, der an seinem anderen Eingang über einen zweiten Frequenzteiler eine stabile Frequenz eines Bezugsoszillators erhält und dessen Ausgang den variablen Oszillator steuert.

Aus Gründen des Raumbedarfs, der Wirtschaftlichkeit und der Zuverlässigkeit ist es vorteilhaft, bei einem derartigen Generator nur einen einzigen Oszillator zu verwenden. Da aber ein einziger Oszillator im allgemeinen kaum ein Band von mehr als 1,5 Oktaven bedeckt, kann ein Betrieb in einem sehr breiten Band, das beispielsweise 4 oder 5 Oktaven oder noch mehr bedeckt, nur durch ein Frequenzmultiplikations- oder Frequenzdivisionsverfahren erreicht werden, wobei die zweite Lösungsmöglichkeit aus Gründen der technologischen Einfachheit bevorzugt wird.

Aus der britischen Patentschrift 774 959 ist eine Schaltungsanordnung zur Frequenzteilung bekannt, bei der ein regelbarer Oszillator zur Erzeugung der Zeilenfrequenz eines Fernsehsenders mit einer Kette von binären Frequenzteilern verbunden ist. Durch Einschaltung geeigneter Rückkopplungswege kann das jeweilige Teilungsverhältnis variiert werden. Die sich am Ausgang des Frequenzteilers ergebende Frequenz wird in einem Phasendiskriminator (16) mit einer Bezugsfrequenz, bei der es sich um die Netzfrequenz handelt, verglichen, und die Ausgangsgröße dieses Phasendiskriminators wird als Steuergröße für den regelbaren Oszillator verwendet, um diesen auf seiner Nennfrequenz zu halten, wenn auch die Bezugsfrequenz ihre Nennfrequenz besitzt. Im Falle einer Änderung der Bezugsfrequenz, d. h. in diesem Falle der Netzfrequenz, wird das Teilerverhältnis des Frequenzteilers verändert, um die Abweichung der gesteuerten Zeilenfrequenz zu verringern. Die Änderung des Teilerverhältnisses erfolgt dadurch, daß in Abhängigkeit von Änderungen der Bezugsfrequenz über ein Frequenzmesser, dessen Ausgangsstrom sich mit der Eingangsfrequenz ändert, Relaiskontakte betätigt werden, die die Rückkopplungspfade zur Einstellung des Teilerverhältnisses zu- oder abschalten. Zweck dieser Schaltungsanordnung ist es demgemäß, Änderungen der Zeilenfrequenz bei Änderungen der Netzfrequenz innerhalb möglichst enger Grenzen zu halten.

Aus der USA.-Patentschrift 3 163 823 ist ein Empfänger mit digital arbeitendem Abstimmsystem bekannt. Dieses Abstimmsystem umfaßt einen variablen Oszillator, der über einen festen Teiler und einen einstellbaren Teiler mit einem Eingang eines Phasendetektors verbunden ist. Einem weiteren Eingang dieses Phasendetektors ist über einen Phasensummierer und einen weiteren Teiler eine von einem Kristalloszillator abgeleitete Frequenz zugeführt. Das Ausgangssignal des Phasendetektors dient zur Steuerung . des variablen Oszillators. Zweck dieser Anordnung ist es, eine digitale Abstimmung eines Superheterodynempfängers, insbesondere für tiefe Frequenzen, zu ermöglichen.

Anwendungsbeispiele der Frequenzteilungstechnik bei der Schaffung eines abgestuften Frequenzspektrums sind bekannt. Es sind insbesondere Frequenzsynthetisatoren bekannt, die einen Oszillator mit variabler Reaktanz aufweisen, der einen ersten Frequenzteiler mit variablem Teilungsverhältnis, beispielsweise mit dem Verhältnis n_x , speist, dessen Ausgang mit einem ersten Eingang eines Phasendiskriminators verbunden ist, der auf einem zweiten Eingang ein Signal erhält, das von einem Oszillator mit fester Frequenz über einen zweiten Frequenzteiler, angenommen mit dem Teilungsverhältnis n₂, kommt, und der ein Steuersignal an die variable Reaktanz in der Weise anlegt, daß dann, wenn F die von dem Oszillator mit variabler Frequenz angegebene Frequenz und F₀ die feste Bezugsfrequenz ist, die Vorrichtung entweder im synchronisierten Zustand ist oder Gleichheit zwischen den unterteilten Frequenzen besteht, die an den Phasendiskriminator gelegt sind, nämlich:

oder

"2

F =

Es wurde jedoch festgestellt, daß dann, wenn zwi-

sehen einem Oszillator mit relativ hoher Frequenz, der beispielsweise bei mehreren 10 MHz arbeitet, und einem einstellbaren, als Teiler mit variablem Teilungsverhältnis JV arbeitenden Zähler eine Reihe von Teilern mit festem Teilungsverhältnis zwischengeschaltet wird, an dem Zähler auf einfache Weise eine Frequenz erhalten werden kann, die genügend niedrig ist, um eine Konstruktion des Zählers entsprechend der integrierten Schaltkreise zu ermöglichen. Da diese Technik gegenwärtig nicht für über einige Megahertz liegende Frequenzen geeignet ist, stellt die Zwischenschaltung eines Teilers mit festem Teilungsverhältnis zwischen die Quelle variabler Frequenz und den Zähler somit bereits aus technologischen Gründen einen Vorteil dar.

Diese Zwischenschaltung weist jedoch auch einen anderen Vorteil auf, und zwar gestattet sie es, hinter jeder Teilungsstufe mit festem Teilungsverhältnis einen Frequenz-Unterbereich herauszuführen, dessen Frequenz niedriger als diejenige des variablen Oszillators ist.

Zur Verdeutlichung soll als Beispiel ein variabler Oszillator betrachtet werden, der einen Bereich von 20 bis 40 MHz bedeckt und dem vier binäre Teilungsstufen nachgeschaltet sind, die jeweils Unterbereiche von 10 bis 20 MHz, 5 bis 10 MHz, 2,5 bis 5 MHz, 1,25 bis 2,5 MHz liefern. Auf diese Weise werden insgesamt Fünf Unterbereiche erhalten, die ein Gesamtband von 1,25 bis 40 MHz bedecken, und zwar ausgehend von einem einzigen Grundoszillator. Wird eine Ausgangsklemme an einen der Zwischenpunkte der Kette der Teiler mit festem Teilungsverhältnis geschaltet, so erhält man wahlweise einen der fünf angeführten Unterbereiche.

Im Prinzip liefert der mit der letzten Stufe des Teilers mit festem Teilungsverhältnis verbundene Zähler, der die Einstellung JV aufweist und eine Frequenz F' erhält, eine Frequenz F'/JV, die durch Steuerung gleich einem Quantisierungsschritt ρ gemacht ist. Im allgemeinen Fall wird der Quantisierungsschritt ρ durch Teilung einer quarzstabilisierten Bezugsfrequenz F₀ mittels eines zweiten Teilers mit

festem Teilungsverhältnis n₂: ρ = — erhalten.

Eine derartige Schaltung genügt jedoch nicht der in der Praxis bedeutsamen Bedingung der Konstanz des Quantisierungsschrittes im gesamten Band. Ist nämlich der Quantisierungsschritt für den niedrigsten Unterbereich (1,25 bis 2,5 MHz) gleich p, so ist er für den Unterbereich 2,5 bis 5 MHz gleich Ip usw., und beträgt für den Grundbereich 20 bis 40 MHz = 16/>, da die Unterbereiche höherer Ordnung Vielfache 2,4... 16 des niedrigsten Bereiches sind.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Frequenzgenerators der eingangs angeführten Art, der im gesamten Frequenzbereich einen konstanten Quantisierungsschritt aufweist, bei einfachem Aufbau stabile Ausgangsfrequenzen liefert und gemäß der Technik integrierter Schaltkreise herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der erste Frequenzteilerabschnitt mit Stufenabgriffen für jeweils feste Teilerverhältnisse versehen ist, daß die Stufenabgriffe an feste Anschlüsse eines ersten Umschalters geführt sind, dessen Läufer mit einer Klemme für die Ausgangsspannung verbunden ist, daß der zweite Frequenzteiler in gleicher Weise wie der erste Frequenzteilerabschnitt aufgebaut ist, wobei der Bezugsoszillator mittels eines zweiten Umschalters mit den Stufenabgriffen des zweiten Frequenzteilers verbunden ist, und daß die beiden Umschalter zur gemeinsamen Betätigung derart gekoppelt sind, daß die Läufer jeweils mit einander entsprechenden Stufenabgriffen verbunden sind.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im

folgenden an Hand der Zeichnung dargestellt, deren einzige Figur ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Generators zeigt.

In dieser Figur ist ein Hochfrequenz-Oszillator 10, der beispielsweise einen Bereich von 20 bis 40 MHz bedeckt, über eine Reihe von Teilern mit festem Teilungsverhältnis 11 mit einem Zähler 12 verbunden, der als Teiler mit variablem Teilungsverhältnis arbeitet.

Der Ausgang 101 des Oszillators 10 mit variabler Reaktanz 17 und die Ausgänge a', b', c', d' der Teiler mit festem Teilungsverhältnis, nämlich den Teilungsverhältnissen a, b, c, d, sind mit einem der Anschlüsse 1, 2, 3, 4, 5 eines ersten Umschalters C₁ verbunden, dessen sich normalerweise auf einem der angeführten Anschlüsse befindender Läufer 6 mit dem Ausgang 18 verbunden ist, an dem die verschiedenen Unterbereiche erhalten werden. Speziell für a = b — c = d = 2 sind die erhaltenen Unterbereiche 20 bis 40 MHz, 10 bis 20 MHz, 5 bis 10 MHz, 2,5 bis 5 MHz und 1,25 bis 2,5 MHz.

Die Ausgangsklemme d' der letzten Stufe d des Teilers 11 mit festem Teilungsverhältnis ist mit einem Zähler 12 verbunden, In den Zähler 12 wird über ein Einstellorgan 13 mit Speicher eine Einstellung JV eingeschrieben, wobei der Zähler 12 derart geschaltet ist, daß bei jedem Nulldurchgang des Zählwertes ein Impuls ausgesendet wird. Gleichzeitig wird der im Speicher des Organs 13 aufbewahrte eingestellte Wert wieder in den Zähler 12 eingeschrieben, und der Zählprozeß beginnt von neuem.

Eine derartige Vorrichtung ist an sich bekannt und kann im Rahmen der Erfindung besonders vorteilhaft verwendet werden.

Wenn die durch den Oszillator 10 erzeugte Frequenz gleich F ist, so ist die Frequenz F' am Punkt d' gleich ρ

a ■ b ■ c ■ d

und die Ausgangsfrequenz f des Zählers 12 gleich

a · b ■ c ■ d ■ N

Diese Frequenz wird an einen ersten Eingang 141 des Phasendiskriminators 14 gelegt, der auf einem zweiten Eingang 142 eine Frequenz /₀ mit hoher Stabilität erhält. Diese Frequenz /₀ ist eine Subharmonische einer festen Bezugsfrequenz F₀, die von einem Quarzoszillator 16 geliefert und durch Teilung mittels einer zweiten Reihe von Teilern 15 mit festem Teilungsverhältnis von den jeweiligen Verhältnissen a, b, c, d erhalten wird. Der Eingangspunkt 151, die Zwischenpunkte a", b", c" und der Ausgangspunkt d" sind jeweils mit den Anschlüssen 1, 2, 3, 4, 5 eines zweiten Umschalters C₂ verbunden. Der Ausgang d" ist mit dem Eingang 142 des Phasendiskriminators verbunden. Der Ausgang 161 des Quarzoszillators 16 liegt an dem Läufer 7. Der Phasendiskriminator 14 liefert als Funktion der an seinen zwei Eingängen 141 und 142 auftretenden Frequenzen an einem Ausgang 143 ein Steuersignal, das an die variable Reaktanz 17 gelegt wird, bis eine Koinzidenz der an die zwei Eingänge des Diskriminators 14 angelegten

Frequenzen erreicht ist. Der Oszillator 10 liefert eine synchronisierte Frequenz F, und die gewünschte Frequenz / wird an dem Ausgang 18 erhalten.

Es wird beispielsweise angenommen, daß die Frequenz F₀ des festen Oszillators 16 gleich 100 kHz sei. Mit / wird die Ausgangsfrequenz, mit F die Frequenz des variablen Oszillators 10, mit F' die Frequenz am Eingang des Teilers 12 mit variablem Teilungsverhältnis, mit /' die Frequenz am Ausgang des Teilers 12 mit variablem Teilungsverhältnis, mit /o die Frequenz am Ausgang des Teilers 15 mit festem Teilungsverhältnis bezeichnet. Ferner wird angenommen, daß es sich bei allen Teilern um binäre Teiler handelt.

Durch den Phasendiskriminator 14 wird die Frequenz /' stets gleich der Frequenz /₀ gemacht.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Tabelle erläutert, wobei die Frequenzen in kHz angegeben sind:

Stellung

16F'

F'
4F'

2F' F'

100

To"

100

F'

KX)

100

100
4

100

N -100

N -100 (N = 200 bis 399) N-100 (iV = 100 bis 199) N-IOO(N= 50bis 99)

N-IOO(N= 25bis 49) N-IOO(N= 13bis 24)

Aus der Tabelle ergibt sich, daß sämtliche Bereiche der Ausgangsfrequenz/ einen Quantisierungsschritt von 100 kHz in dem Gesamtband von 1,3 bis 39,9 MHz aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Frequenzgenerator zur Erzeugung von quantisierten Frequenzen in einem weiten Bereich mit einem variablen Oszillator mit geringer Bandbreite, dem ein einstellbarer erster Frequenzteiler, bestehend aus einem ersten Frequenzteilerabschnitt mit festem Teilerverhältnis und einem zweiten Frequenzteilerabschnitt mit einstellbarem Teilerverhältnis, nachgeschaltet ist, dessen Ausgang an einem Eingang eines Phasendiskriminators liegt, der an seinem anderen Eingang über einen zweiten Frequenzteiler eine stabile Frequenz eines Bezugsoszillators erhält und dessen Ausgang den variablen Oszillator steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Frequenzteilerabschnitt (11) mit Stufenabgriffen (101, a' bis d') für jeweils feste Teilerverhältnisse versehen ist, daß die Stufenabgriffe (101, d bis d') an feste Anschlüsse (1 bis 5) eines ersten Umschalters (C₁) geführt sind, dessen Läufer (6) mit einer Klemme (18) für die Ausgangsspannung verbunden ist, daß der zweite Frequenzteiler (15) in gleicher Weise wie der erste Frequenzteilerabschnitt (11) aufgebaut ist, wobei der Bezugsoszillator (16) mittels eines zweiten Umschalters (C₂) mit den Stufenabgriffen (151, a" bis d") des zweiten Frequenzteilers verbunden ist, und daß die beiden Umschalter (C₁, C₂) zur gemeinsamen Betätigung derart gekoppelt sind, daß die Läufer (6, 7) jeweils mit einander entsprechenden Stufenabgriffen (101, a' bis d'; 151, a" bis d") verbunden sind.