DE1811658A1 - Saw tooth tilt generator for controlling a phase modulator - Google Patents

Description

Sägezahnkippgenerator zun Ansteuern eines Phasenmodulators Die Erfindung bezieht sich auf einen mit Kondensatoraufladung arbeitenden Sägezahnkippgenerator zum Anstauern eines Phasenmodulators für die Frequenzverschiebung einer Mittenfrequenz, bei dem die die Amplitude der Sägezahnspannung bestiunenden oberen und unteren Grenzwerte gerade so groß gewählt sind, daß die Amplitude der Sägezahnspannung jeweils einer Phasenverschiebung von 360° entspricht, und bei dem die Steigung der Sägezahnspannung der Größe eines die gewünschte Frequenzverschiebung bestimmenden Modulationesignaiss entspricht.Sawtooth wave generator for controlling a phase modulator The invention refers to a sawtooth generator working with capacitor charging for piling up a phase modulator for the frequency shift of a center frequency, at which the upper and lower limit values determining the amplitude of the sawtooth voltage are chosen just so large that the amplitude of the sawtooth voltage is one Phase shift of 360 ° corresponds, and in which the slope of the sawtooth voltage the size of a modulation signal which determines the desired frequency shift is equivalent to.

Es ist bekannt, daß mit Hilfe einer Phasenmodulation auch eine Frequenzmodulation durchgeführt werden kann. Soll mit einem derartigen bekannten Modulationsverfarhren eine konstante Frequenzablage gegenüber einer Mittenfrequenz erzeugt werden, so aüßte hierzu auch ein konstantes Modulationesignal verwendet werden, was aber ein Ansteuersignal mit konstanter Steigung bedeuten vürda.It is known that a frequency modulation can also be performed with the aid of a phase modulation can be carried out. Should with such a known modulation method a constant frequency offset can be generated with respect to a center frequency, so A constant modulation signal would also have to be used for this purpose, but that is a Control signals with a constant slope mean vürda.

Da dies in der Praxis nicht realisierbar ist, ist es auch schon bekannt, zur Erzeugung konstanter Frequenzablagen als Ansteuerfunktion fUr den Phasenmodulator eine Sägezahnspannung zu verwenden, deren Amplitude Jeweils einer Phasenverschiebung von 3600 entspricht und deren Steigung die Frequenzablage bestimmt (Proc.Since this is not feasible in practice, it is already known for generating constant frequency shifts as a control function for the phase modulator to use a sawtooth voltage, the amplitude of which is a phase shift of 3600 and the slope of which determines the frequency offset (Proc.

IEEE, Dezember 1965, Seite 21. .43). Durch Einstellen der Frequenz dieser Sägezahnepannung kann damit auch die Frequenzablage von einer Mittenfrequenz eingestellt werden Wenn die Frequenz des Sägezahngenerators elektronisch steuerbar ist, kann sogar auch eine Modulation durchgeführt werden.IEEE, December 1965, pp. 21-43). By adjusting the frequency this The sawtooth voltage can also be used to set the frequency offset from a center frequency If the frequency of the sawtooth generator is electronically controllable, can even modulation can also be carried out.

Die Steigungsriohtung der Sägezahnspannung bestimmt die Frequenzablage in Bezug auf die Mittenfrequenz, d.h. mit einer positiven Steigung der Sägezahnspannung kann eine positive Frequenzablage (Frequenzverschiebung zu höheren Frequenzwerten) und mit einer negativen Steigung der Sägezahnspannung eine negative Frequenzablage erzielt werden.The direction of the slope of the sawtooth voltage determines the frequency offset in relation to the center frequency, i.e. with a positive slope of the sawtooth voltage a positive frequency offset (frequency shift to higher frequency values) and with a negative slope of the sawtooth voltage, a negative frequency offset be achieved.

Es besteht nun oftmals die Forderung, eine Mittenfrequenz sowohl nach positiven als auch nach negativen Frequenzwerten in Abhängigkeit von einem Modulationssignal zu ändern, beispielsweise bei der F1- bzw. F6-Frequsnzmodulation von Sendern oder auch zur Feineinstellung von Empfängern Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Sägezahnkippgenerator zu schaffen, dessen Sägezahnspannung in Abhängigkeit von der Größe und Polarität eines Modulationssignales kontinuierlich auf beliebige positive oder negative Steigungen einstellbar ist und der damit auch zum Umtasten einer Mittenfrequenz zu positiven oder negativen Frequenzwerten mittels des an sich bekannten Phasenmodulationsverfahrens geeignet ist Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Sägezahnkippgenerator der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum wahlweisen Einstellen einer positiven oder negativen Steigung je nach Größe des Modulationseignales dem Ladekondensator zwei Schwellwertschalter zugeordnet sind, von denen der eine ii geschlossenen Zustand zum Aufladen des Kondensators oit einem dea oberen Grenzwert der Sägezahnspannung entsprechenden Strom dient und auf einen dem unteren Grenzwert der Sägezahnspannung mit negativer Steigung entsprechenden Schwellwert eingestellt ist, während der andere zum Entladen des Kondensators dient und auf einen dem oberen Grenzwert der Sägezahnspannung mit positiver Steigung entsprechenden Schwellwert eingestellt ist, und die oberen und unteren Grenzwerte fUr die Sägezahnspannung mit negativer Steigung unterschiedlich von den Grenzwerten der Sägezahnepannung mit positiver Steigung gewählt sind.There is now often the requirement to have a center frequency after both positive as well as negative frequency values depending on a modulation signal to change, for example with the F1 or F6 frequency modulation of transmitters or also for the fine adjustment of receivers It is the object of the invention to provide a sawtooth generator to create its sawtooth voltage depending on the size and polarity a modulation signal continuously to any positive or negative slopes is adjustable and thus also positive for keying a center frequency or negative frequency values by means of the phase modulation method known per se This task is based on a sawtooth generator from the introduction mentioned type according to the invention solved in that for the optional setting of a positive or negative slope depending on the size of the modulation signal to the charging capacitor two threshold switches are assigned, one of which is ii closed state to charge the capacitor with a dea upper limit of the Sawtooth voltage is used and the current corresponding to the lower limit value set the corresponding threshold value for the sawtooth voltage with a negative slope is, while the other is used to discharge the capacitor and on one of the top Limit value of the sawtooth voltage with a positive slope corresponding threshold value is set, and the upper and lower limit values for the sawtooth voltage with a negative slope different from the limit values of the sawtooth voltage are chosen with a positive slope.

Mit einem erfindungegemäßen Sägezahnkippgenerator kann damit auf einfache Weise auch eine Frequenzumtastung um eine beispielsweise von einem Quarzgenerator gelieferte Mittenfrequenz nach beiden Seiten hin durchgeführt werden, wobei durch die unterschiedlich gewählten Schwellwerte fur die Rückstellung vermieden wird, daß die Schaltung ständig zwischen den beiden Schwsllwerten hin- und herpendelt Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem AusfUhrungsbeisplel naher erläutert.With a sawtooth / tilt generator according to the invention, it can be used in a simple manner Way also a frequency shift keying by one, for example, from a quartz generator delivered center frequency can be carried out towards both sides, whereby through the differently selected threshold values for the reset are avoided, that the circuit constantly oscillates back and forth between the two threshold values The invention is illustrated below with reference to schematic drawings in an exemplary embodiment explained in more detail.

Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines erfindungsgeaiäßen Sägezahnkippgenerators und zwar zusammengeschaltet mit einem Phaoenmodulator zur Frequenzumtastung.1 shows the basic circuit diagram of a sawtooth / tilt generator according to the invention namely interconnected with a phase modulator for frequency shift keying.

Fig. 2r zeigt den zeitlichen Verlauf der Modulationsspannung, Fig 2 b den Verlauf der gewünschten Frequenzwerte und Fig 2c den Verlauf der diese Frequenzwerts ergebenden Sägezahnspannung mit negativer bzw. positiver Steigung Der orfindungsgemäße Sägezahnkippgsnerator umfaßt einen Kondensator C, der Uber einen ersten Schwellwertschalter S1 mit einer Gleichspannungsquello verbunden ist und ueber diese bei geschlossenei Schalter S1 mit dem Strom J kurzzeitig aufgeladen wird Parallel zum Kondensator C liegt ein zweiter Schwellwertschalter S2, durch welchen der Kondensator C entladen wird. Der Kondensator C wird über eine modulierbare Stromquelle M beispielsweise eine übliche Gegentaktschaltung mit einem Strom #J aufgeladen oder entladen, je nach Größe des der modulierbaren Stromquelle M von außen zugeführten Modulationssignals. Zur Vereinfachung der Darstellung ist auch das Modulationseignal als Spannungsinderung U u um einen Modulationsspannung@mittelwert uo dargestellt. Der Strom der Stromquelle M zum Kondensator C läßt sich von positiven Werten zu negativen Werten kontinuierlich und proportional zu der angelegten Modulationsspannung Uo # #U einstellen. Der Sägezahnkippgenerator steht mit einem Phasenmodulator P in Verbindung, dem eingangsseitig beispielsweise aus einem Quarzgenerator eine Mittenfrequenz f0 zugeführt wird und der in an sich bekannter Weise durch Phasenmodulation eine Ausgangsfrequenz f abgibt, die gegenüber der Eingangefrequenz fo um einen bestimmten Frequenzwert #f verschoben ist.Fig. 2r shows the time course of the modulation voltage, Fig 2b shows the course of the desired frequency values and FIG. 2c shows the course of this frequency value resulting sawtooth voltage with negative or positive slope The sawtooth wave generator includes a capacitor C, which is connected to a first threshold switch S1 is connected to a DC voltage source and via this when closed Switch S1 is briefly charged with the current J Parallel to the capacitor C is a second threshold switch S2, through which the capacitor C is discharged. The capacitor C is via a modulatable current source M, for example a common push-pull circuit with a current #J charged or discharged, depending according to the size of the modulation signal supplied from the outside to the modulatable current source M. To simplify the illustration, the modulation signal is also shown as a voltage reduction U u represented by a modulation voltage @ average value uo. The current of the power source M to capacitor C can be continuously changed from positive values to negative values and set proportionally to the applied modulation voltage Uo # #U. The sawtooth generator is in connection with a phase modulator P, for example the one on the input side a center frequency f0 is supplied from a quartz generator and the in itself known way by phase modulation emits an output frequency f that opposite the input frequency fo is shifted by a certain frequency value #f.

Die Amplitude der Sägezahnspannung - bestimmt durch den Lade-Strom J und die Schwellwertschclter S1 und 82 - ist so gewählt, daß sie gerade eine Phasenverschiebung von 360° ergibt. Wenn die dem Phasenmodulator P zugeführte Sägezahnspannung positive Steigung besitzt, wie dies in dem Bereich B1 und B2 nach Fig. 2c dargestellt ist, so wird auch eine positive Fr@quenzablage erzielt, z.B. f@ = f@ + #f.The amplitude of the sawtooth voltage - determined by the charging current J and the threshold switches S1 and 82 - are selected so that they just have a phase shift of 360 ° results. When the ramp voltage supplied to the phase modulator P is positive Has a slope, as shown in the area B1 and B2 according to Fig. 2c, this also results in a positive frequency storage, e.g. f @ = f @ + #f.

0 Für eine negative Steigung der Sägezahnspannung im Sinne der Bereiche Al und A2 nach Fig. 2c wird eine entsprechende negative Frequenzablage erzielt, z.B. f1 = fo - #f. 0 For a negative slope of the sawtooth voltage in terms of the ranges A1 and A2 according to Fig. 2c a corresponding negative frequency offset is achieved, e.g. f1 = fo - #f.

Der unter@ Schwellwert der Sägezahnspannung entspricht der Phase 0° und der obere Schwellwert der Phase 360°. Bei einem Sägezahn mit positiver Steigung springt die Sägezahnspannung bei.The sawtooth voltage under @ threshold corresponds to phase 0 ° and the upper threshold of the phase 360 °. For a saw tooth with a positive slope the sawtooth voltage jumps at.

Erreichen einer Phasenverschiebung von 360° auf den Phasenwert 0° zurück. Hierauf beruht die an sich bekannte Frequenz@odulation mittels eines Phasenmodulators, der mit einem Ansteuersignal konstanter Steigung beaufschlagt ist, um hierdurch eine Frequenzverschi@bung um einen konstanten Betrag gegenüber einer Mittenfrequenz zu erreichen.Achievement of a phase shift of 360 ° to the phase value 0 ° return. The frequency odulation, known per se, is based on this by means of a phase modulator to which a control signal with a constant slope is applied is to thereby a frequency shift by a constant amount compared to achieve a center frequency.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltung ist folgende: Gemäß Fig. 2a wird der modulierbaren Spannungsquelle M eine Modulationespannung Uo au zugeführt. Die Größe der Modulationsspannung ergibt die in Fig. 2b dargestellten Frequenzänderungen plus oder minus #f um eine Mittenfrequenz f0. Wie Fig. 2c zeigt, kann dies gemäß dem bekannten Phasenmodulationsverfahren jeweils durch Säg@zahnspannungen mit entsprechender Steigung und entspr@chender Amplitude erreicht werden. Um beispielsweise eine Frequenz f1 I f0 - -#f zu erzeugen, muß der Phasenmodulator P mit einer Sägezahnspannung von negativer Steigung und einem 3teigungswert, wie r im Abschnitt Al nach Fig. 2c dargestellt ist, zngesteuert werden. Um eine Frequenz f2 von größerer negativer Frcquenzablage gegenüber dem Frequenzwert f0 zu erzeugen, muß die Sägezahnspannung wiederum eine negative Steigung, Jedoch von größeres Steigungewert besitzen, wie dies ia Bereich A2 dzrgestellt ist. Positive Frequenzwerte f3 bzw r4 werden mit positiver Sägezahnsteigung und sehr oder weniger großem Steigungewert im Sinne der Abschnitte B1 und B2 nach Fig. 2c erreicht.The operation of the circuit according to the invention is as follows: According to 2a, the modulatable voltage source M is given a modulation voltage Uo fed. The size of the modulation voltage results in that shown in FIG. 2b Frequency changes plus or minus #f around a center frequency f0. As Fig. 2c shows, this can be done according to the known phase modulation method using saw tooth voltages can be achieved with a corresponding slope and corresponding amplitude. For example To generate a frequency f1 I f0 - - # f, the phase modulator P must have a sawtooth voltage of negative slope and a slope value, such as r in section A1 according to Fig. 2c is shown, can be controlled. To a frequency f2 of greater negative To generate the frequency offset with respect to the frequency value f0, the sawtooth voltage must be used again have a negative slope, but have a larger slope value, such as this is shown in general area A2. Positive frequency values f3 or r4 are indicated with positive sawtooth slope and very or less large slope value in the sense of Sections B1 and B2 of Fig. 2c reached.

Diese gewünschten verschiedenen Sägezahnspannungsverläuf@ nach Fig. 2c werden nun dadurch erreicht, daß der eine Schwellwertschalter S, auf einen Schwellwert V eingestellt wird, d.h. zur Erzeugung einer Sägezahnspannung mit negativer Steigung wird der Kondensator C bei kurzzeitig geschlossenem Schalter S@ - also dann, wenn am Kondensator die untere Schwellwertspannung Vn erreicht ist - cit eines Stroh J auf den oberen Sohvellwert on aufgeladen. Bei anschließend wieder geöffnetem Schalter S@ wird der Kondensator mit dem durch die modulierbare Spannung@quelle M erzeugten negativen Strom - J der streng proportional der entsprechenden Modulationsapannung U0 - g @ ist, entladen, bis wieder der untere Schwellwert Vn erreicht ist. Die Größe der negativen Steigung der Sägezahnapannung richtet sich nach dar Größe des Entladestromes -J. Für größere Entlade@tröme erfolgt die Entladung schneller (Bereich A2), für kleinere Ströme langsamer (Bereich Al).These desired different sawtooth voltage curves @ according to Fig. 2c are now achieved in that one threshold value switch S, is set to a threshold value V is set, i.e. to generate a sawtooth voltage with a negative slope the capacitor C is when the switch S @ is closed for a short time - that is, when the lower threshold voltage Vn has been reached at the capacitor - cit of a straw J charged to the upper threshold on. When the switch is then reopened S @ will the capacitor with the source of the voltage @ which can be modulated M generated negative current - J which is strictly proportional to the corresponding modulation voltage U0 - g @ ist, discharged until the lower threshold value Vn is reached again. The size the negative slope of the sawtooth voltage depends on the size of the discharge current -J. For larger discharge currents, the discharge is faster (area A2), for smaller currents slower (area Al).

Entsprechende Sägezahnspannungen unterschiedlicher Frequenz jedoch mit positiver Steigung werden durch den zweiten Schwellwertschalter S2 erzeugt. Hier wird der Kondensator jeweils mit dem Strom +# J aufgeladen und bei Erreichen des oberen Schwellwertes Op spricht der Schwellwertschalter S2 an und entlädt den Kondensator C wieder kurzzeitig bis auf den unteren Schwellwert V p Auch hier gilt wiederum, daß die Größe der positiven Steigung der Sägezahnepannung proportional dem Wert des Ladestromes #J ist.Corresponding sawtooth voltages of different frequencies, however with a positive slope are generated by the second threshold switch S2. Here the capacitor is charged with the current + # J and when it is reached of the upper threshold value Op, the threshold switch S2 responds and discharges the Capacitor C again briefly down to the lower threshold value V p The same applies here again that the size of the positive slope of the sawtooth voltage is proportional is the value of the charging current #J.

Würden die oberen und unteren Schwellwerte °n Vn und Op und Vp für die Sägezahnspannung mit positiver bzw. negativer Steigung gleich gewählt werden, so würde ein ständiges Hin- und Herschalten der beiden Schwellwertschalter St und S2 auftreten. Um dies zu vermeiden sind die oberen und unteren Schwellwerts 0n und Vn für die Sägezahnspannung mit negativer Steigung unterschiedlich gewählt von den entsprechenden oberen und unteren Schwellwerten Op und Vp der Sägezahnepannung mit positiver Steigung, wie dies in Fig. 2c dargestellt ist In beiden Fällen ist aber die Differenz zvisohen diesen beiden Schwellwertpaaren d.h. die Amplitude der Sägezahn spannungen so gewählt, daß zwischen diesen Sohwellwerten gerade eine Phasenverschiebung von 3600 erzeugt wird.Would the upper and lower threshold values ° n Vn and Op and Vp for the sawtooth voltage with positive or negative slope can be chosen to be the same, a constant switching back and forth of the two threshold value switches St and S2 occur. To avoid this, the upper and lower threshold values are 0n and Vn for the sawtooth voltage with a negative slope selected differently from the corresponding upper and lower threshold values Op and Vp of the sawtooth voltage with positive slope, as shown in Fig. 2c, but in both cases the difference zvisohen these two threshold value pairs i.e. the amplitude of the sawtooth voltages chosen so that there is just a phase shift between these threshold values is generated by 3600.

Der Frequenzwech@el erfolgt in der Praxis meist nicht sprunghaft sondern mehr oder weniger weich, wie dies im Bereich C 88c Fig. 2b angedeutet ist. Dies bedeutet, daß auch der Übergang zwischen negativer und positiver Steigung der Sägezahnepannung nicht abrupt sondern entsprechend weich vor sich geht. Im Zeitpunkt der Mittenfrequenz f, also für #f = 0,ist auch die Steigung der Sägezahnapannung 0, wie dies in Fig. 2c durch die Schleife angedeutet ist PAtentanspruchIn practice, the frequency change does not usually take place abruptly, but rather suddenly more or less soft, as indicated in area C 88c Fig. 2b. this means that the transition between more negative and more positive The rise of the sawtooth voltage is not abrupt but rather soft. At the point in time of the center frequency f, i.e. for #f = 0, there is also the slope of the sawtooth voltage 0, as indicated in Fig. 2c by the loop. Patent claim

Claims (2)

P a t e n t a n s p r ü c h Mit Kondensatoraufladung arbeitender Sägezaqhnkippgenerator zum Ansteuern eines Phasenmodulators für die Frequenzverschiebung einer Mittenfrequenz, bei dem die die Amplitude der Sägezahnspannung bestimmenden oberen und unteren Grenzwerte gerade so groß gewählt sind, daß diese Amplitude der Sägezahnspannung jeweils einer Phasenverschiebung von 360° entspricht, und bei dem die Steigung der Sägezahnspannung der Größe eines die gewünschte Frequenzverschiebung bestimmenden Modulationssignals entspricht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zum wahlweisen Eisntellen einer positiven (Bereich B1 oder B2 in Fig. 2) oder negativen (Bereich A1 oder A2 in Fig. P a t e n t a n s p r ü c h Working with capacitor charging Saw-tooth tilt generator for controlling a phase modulator for frequency shifting a center frequency at which the amplitude of the sawtooth voltage is determined upper and lower limit values are chosen just so large that this amplitude of the Sawtooth voltage corresponds to a phase shift of 360 °, and in which the slope of the sawtooth voltage the size of the desired frequency shift the determining modulation signal, d u r c h e k e n n z e i c h n e t that for the optional placement of a positive (area B1 or B2 in Fig. 2) or negative (area A1 or A2 in Fig. 2) Steigung je nach Größe des Modulationssignales (U0##U) dem Ladekondensator (C) zwei Schwellwertschalter (S1 bzw. S2) zugeordnet sind, von denen der eine (S1) im geschlossenen Zustand zum Aufladen den Kondensators (C) mit einem dem oberen Grenzwert (On) der Sägezahnspannung entsprechenden Strom dient und auf einen des unteren Grenzwert (Vn) der Sägezahnspannung mit negativer Steigung entsprechenden Schwellwert eingestellt ist, während der andere (S2) zum Entladen des Kondensators (C) dient und auf einen des oberen Grenzwert (Op) der Sägezahnspannung mit positiver Steigung entsprechenden Schwellwert eingestellt ist, und die oberen und unteren Grenzwerte (On und Vn) für die Sägezahnspannung mit negativer Steigung unterschiedlich von den Grenzwerten (Op, Vp) der Sägezahnspannung mit positiver Steigung gewählt sind.2) Incline depending on the size of the modulation signal (U0 ## U) two threshold value switches (S1 and S2) are assigned to the charging capacitor (C) are of which one (S1) in the closed state to charge the capacitor (C) with a current corresponding to the upper limit value (On) of the sawtooth voltage serves and to one of the lower limit value (Vn) of the sawtooth voltage with negative Slope corresponding threshold is set, while the other (S2) to Discharge of the capacitor (C) is used and to one of the upper limit value (Op) of the Sawtooth voltage is set with a positive slope corresponding to the threshold value, and the upper and lower limit values (On and Vn) for the sawtooth voltage with negative Slope different from the limit values (Op, Vp) of the sawtooth voltage with positive Slope are chosen.