DE2610562A1

DE2610562A1 - Schaltungsanordnung zur phasensynchronisierung

Info

Publication number: DE2610562A1
Application number: DE19762610562
Authority: DE
Inventors: Nobuharu Michihata; Teruo Sato
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1975-03-13
Filing date: 1976-03-12
Publication date: 1976-09-30
Also published as: CA1045689A; FR2304213A1; FR2304213B1; US4021752A; AU1191476A; JPS51105215A; NL7602691A; GB1518382A; AU506625B2; JPS588617B2

Description

It 3573

SONY CORPORATION Tokyo / Japan

Schaltungsanordnung zur Phasensynchronisierung

Die Erfindung betrifft allgemein·eine Schaltungsanordnung zur Phasensynchronisierung für einen Überlagerungsoszillator und insbesondere eine Schaltungsanordnung zur Phasensynchronisierung, die einen Verstärkungssteuerkreis und einen FM-Rückkopplungskreis aufweist.

Es ist bekannt, die Frequenz eines Überlagerungsoszillators in einem Empfänger in der Phase mit der Bezugsfrequenz eines Bezugsoszillators wie eines Quarzoszillators oder dergleichen zu synchronisieren. Hierbei wird zur Änderung der Frequenz des Überlagerungsoszillators ein veränderbarer Frequenzteiler verwendet, der in Abhängigkeit von der Frequenz eines empfangenen Signals geändert wird, um ein bestimmtes Frequenzband bzw.einen bestimmten Frequenzbereich zu schaffen.

Im allgemeinen wird die Frequenzstabilität einer Schaltungsanordnung zur Phasensteuerung von deren Verstärkung bestimmt, während ihre Verstärkung von der Phasenumwandlungsverstärkung eines Phasenkomparators und der Frequenzumwandlungsverstärkung eines spannungsgesteuerten Oszillators bestimmt wird. Bei einer Schaltungsanordnung zur Phasensynchronisierung, die einen veränderbaren Frequenz-

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teiler hat, um die Frequenz eines Überlagerungsoszillators zu ändern, wird deren Verstärkung durch das Frequenzteilungsverhältnis 1/N bestimmt. Es ist bekannt, daß, um ein bestimmtes Frequenzband zu erfassen, das Frequenzteilungsverhältnis bei einer hohen Frequenz des Überlagerungsoszillators hoch wird und damit die Verstärkung der Phasensynchronisierschaltungsanordnung im Vergleich zu der bei
einer niedrigen Frequenz niedrig wird.

Die Oberwellensynchronisiermethode, bei der kein veränderbarer Frequenzteiler verwendet wird und die Frequenz des
Überlagerungsoszillators mit den Oberwellen des Bezugsoszillators phasenstarr bzw. phasensynchronisiert ist,
ist in "ΙΕΕΞ Spectrum", l-'ärz 1971, Seite 42, beschrieber.. Dabei v/ird ebenfalls die Verstärkung bei einer hoh^n Frequenz des Überlagerungsoszillators verringert.

Eg wurde jedoch noch keine Schaltung vorgeschlagen, bei
der die Verstärkung einer Phasensynchronisierschaltunasanordnung über den Frequenzbereich eines überlagerungsoszillators im wesentlichen konstant gehalten wird.

Es ist auch eine FM-Rückkopplungsmethode bekannt (bei der eine negative Rückkopplung bzw. Gegenkopplung vom Ausgang eines Frequenzdiskriminators zu einem überlagerungsoszillator gebildet ist), um die Empfindlichkeit eines Empfängers zu verbessern. Es wurde jedoch noch kein Empfänger voraesohlagen, bei dem eine Phasensynchronisierschaltungsanordnung und die FM-Rückkopplung kombiniert sind, um das
Driften des Überlagerungsoszillators zu unterdrücken und
die Empfindlichkeit des Empfängers zu verbessern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Phasensynchronisierschaltungsanordnung für einen Überlagerungsoszillator zu schaffen, die von dem Nachteil des Standes der Technik frei ist und bei der die Verstärkung in einem bestimmten Frequenzbereich des Überlagerungs-

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Oszillators im wesentlichen konstant ist.

Durch die Erfindung wird eine Phasensynchronisierschaltungsanordnung für einen überlagerungsoszillator geschaffen, bei der ein überlagerungsoszillator, ein Phasenkomparator, ein Tiefpaßfilter und ein Gleichspannungsverstärker als geschlossener Kreis ausgebildet sind und bei der ein Demodulator zur Demodulation der Frequenz des Überlagerungsoszillators vorgesehen ist und die Verstärkung des Gleichspannungsverstärkers mit dem Ausgangssignal des Demodulators gesteuert wird.

Außerdem wird durch die Erfindung eine Phasensynchronisierschaltungsanordnung für einen Überlagerungsoszillator neschaffen, bei der ein empfangenes Signal von dem überlagerungsoszillator demoduliert und das demodulierte Av «- gangssignal teilweise über einen Integrator auf einen Gleichspannungsverstärker gegeben wird, um eine FM-Fückkopplung durchzuführen.

Durch die Erfindung wird somit eine Phasensynchronisierschaltungsanordnung für einen überlagerungsoszillator geschaffen, die aus einem Überlagerungsoszillator, dessen Frequenz in einem bestimmten Frequenzbereich geändert wird, aus einem Bezugssignaloszillator, aus einem Phasenkomparator zum Vergleich der Ausgangssignale des Überlageruncrsoszillators und des Bezugsoszillators, einem Tiefpaßfilter, dem das Ausgangssignal des Phasenkomparator zugeführt wird, aus einem Gleichspannungsverstärker zum Empfang des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters, der dem überlagerungsoszillator ein verstärktes Signal zuführt, um den Überlagerungsoszillator mit dem Bezugssignal in der Phase zu synchronisieren, aus einem Demodulator zur Demodulation der Frequenz des Überlagerungsoszillators, und aus einem Steuerkreis zum Empfang eines Ausgangssignals des Demodulators besteht, der auf den Gleichspannungsverstärker ein Steuersignal gibt, um dessen Verstärkung in Abhängigkeit von der demodulierten Frequenz zu steuern.

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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Figur 1 ein Blockschaltbild eines Beispiels der Phasensynchronisierschaltungsanordnung gemäß der Erfindung, und

Figur 2 und 3 Blockschaltbilder weiterer Beispiele der Erfindung.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführunasform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Phasensynchronisierung zeigt, in der 1 eine Antenne zum Empfang eines Signals bezeichnet. Ein Signal von der Antenne 1 vird einem HF-Verstärker 2 zugeführt, der das Signal filtert und ein Signal erzeugt. Das Signal des HF-Verstärkers 2 wird einem Mischer 3 zugeführt, der ein Signal von einem überlagerungsoszillator 4 erhält. Der Mischer 3 erzeugt so ein ZF-Signal, das dann über einen ZF-Verstärker 5 einem Demodulator 6 zugeführt wird. Das demodulierte Ausgangssignal des Demodulators 6 wird über einen NF-Verstärker einem Ausgangsanschluß 8 zugeführt.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel wird ein spannungsgesteuerter Oszillator veränderbarer Frequenz als überlagerungsoszillator 4 verwendet, der ein Schwingungssignal in Abhängigkeit von der Frequenz des empfangenen Signals erzeugt und es dem Mischer 3 und einem veränderbaren Frequenzteiler 9 zuführt. Das von dem veränderbaren Frequenzteiler 9 erhaltene Signal wird einem Phasenkomparator 10 zugeführt, der ein Signal von einem Bezugsoszillator 11 über einen festen Frequenzteiler .12 erhält. Der Phasenkomparator 10 vergleicht die Phasen der Signale des veränderbaren Frequenzteilers 9 des festen Frequenzteilers und erzeugt ein Differenzsignal, das dann über ein Tiefpaßfilter 13 einem Gleichspannungsverstärker 14 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Gleichspannungsverstärkers wird auf den überlagerungsoszillator 4 gegeben. Somit wird

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die Schwingungsfrequenz des Überlagerungsoszillators 4 bei jeder Frequenz synchronisiert, die durch die Teilung der Schwingungsfrequenz des Bezugsoszillators 11 erzeugt wird. Dies bedeutet, daß, wenn man annimmt, daß die Frequenz eines Signals, das von dem Bezugsoszillator 11 über den Frequenzteiler 12 erhalten wird, z.B. 100 kHz beträgt, das Signal des veränderbaren Frequenzoszillators 4 bei jeder 100 kHz-Schwingung synchronisiert bzw. mitgenommen wird. Dieses Signal wird von dem überlagerungsoszillator 4 dem Mischer 3 zugeführt, der daher bei jeder 1O0 kHz" Schwingung die ZF-Signale erzeugt.

Wenn die Synthesierabstimmvorrichtung, die wie oben aufaebaut ist, z.B. ein FM-Rundfunksignal entsprechend den japanischen Normen empfängt, ist die Bandbreite eines Empfangssignals breit und beträgt z.B. 76,1 bis 89,9 YHz. Das Frequenzteilungsverhältnis des veränderbaren Frequenzteilers 9 ändert sich somit bei niedrigen und hohen Frequenzbändern. Daher wird die Verstärkung des Steuersystems, das den Überlagerungsoszillator 4 enthält, geändert. Wenn die Verstärkung geändert wird, wird der Mitnahme- bzw. Synchronisierbereich des Überlagerungsoszillators 4 bei jedem Band geändert, so daß die Stabilität der Abstimmvorrichtung verschlechtert wird. Es kann daher die Gefahr auftreten, daß ein Empfänger mit der Abstimmvorrichtung verstimmt wird und damit keinen stabilen Empfang eines Signals durchführen kann.

Bei dem Beispiel der Erfindung jedoch, das in Fig. 1 gezeigt ist, wird das Ausgangssignal des Überlagerungsoszillators 4 einem Frequenzdemodulator 15 zugeführt, und das von dem Demodulator 15 in Abhängigkeit von der Frequenz des Überlagerungsoszillators 4 empfangene Signal wird einem Steuerkreis 16 zugeführt^ dessen Ausgangssignal auf den Gleichspannungsverstärker 14 gegeben wird, um dessen Verstärkung in Abhängigkeit von der Frequenz zu ändern.

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Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Phasensynchronisierung, die in der obigen Weise aufgebaut ist, wird, selbst wenn die Schwingungsfrequenz des Überlagerungsoszillators 4 in einem weiten Bereich geändert wird, die Schwingungsfrequenz des Überlagerungsoszillators 4 von dem Demodulator 15 demoduliert und die Verstärkung des Gleichspannungsverstärkers 14 wird von dem Steuerkreis 16 in Abhängigkeit von der demodulierten Frequenz gesteuert, SO daß die Verstärkung stets konstant gehalten v/erden kann.

Da durch die Erfindung die Verstärkung stets konstant ist, ist der Synchronisier- bzw. Mitnahmebereich des Empfängers stets konstant und damit kann der Empfänger ein Signal empfangen, das von einem niedrigen Frequenzband bis zu einem hohen Frequenzband über einen weiten Pereich stabil ist.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Beispiel der Erfindung, bei dem der Synchronisierbereich dadurch konstant gehalten v/erden kann, daß die Verstärkung konstant gehalten wird, und es ist auch möglich, die Empfindlichkeit des Empfängers hoch zu machen. In dieser Figur bezeichnen die Bezugsziffern entsprechend den in Fig. 1 verwendeten entsprechende Elemente und ihre Beschreibung unterbleibt daher der Kürze halber.

,Bei dem Beispiel der Fig. 2 werden das demodulierte Ausgangssignal des Demodulators 6 und das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 13 über einen Gleichspannungsverstärker 14 dem Überlagerungsoszillator 4 zugeführt und das Ausgangssignal des Überlagerungsoszillators 4 wird dem Mischer 3 zugeführt, der somit ein Rückkopplungssignal erhält. Zu diesem Zweck ist bei dem-Beispiel der Fig. 2 ein Addierer 17 vorgesehen, und das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 3 und das Ausgangs signal des Demodulators 6 v/erden dem Addierer 17 zugeführt, un darin addiert zu werden. Das Ausgangssignal des Addierers 17 wird dann über den Gleich-

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spannungsverstärker 14 dem überlagerungsoszillator 4 zuge führt .

Wenn hierbei das Signal e.., das von dem Bezugsoszillator 11 auf den Phasenkomparator 10 gegeben wird, als

e., = E₁ sin Cw₁1 + ^₁) ... (1)

das Signal e„ des Übertragungsöszillators 4 als

e₂ = E sini^₂t ... (2)

und das Signal e₃ des Demodulators 6 als

e, = E. sinv,t ... (3)

angenommen wird, v/ird die Phasenänderung 9(t) des Sianals des veränderbaren Frequenzoszillators, der als überlagerunqsoszillator 4 verwendet wird, wie folgt ausgedrückt:

Ϊ _e

2j(-jw₃ + K₁Fi-JW₃)) ^e

in der

CJ₂ die Eigenschwingungsfrequenz des veränderbaren Frequenzoszillators,

K die FM-Empfindlichkeit des veränderbaren Frequenzoszillators,
F(p) die Übertragungsfunktion des Tiefpaßfilters, ^K1 ^E1^KD^KM ^(K1 ^{= E}1^KdV ' ^Und

K die Umwandlungsempfindlichkeit des Phasenkomparators ist

Wenn das Tiefpaßfilter 13 eine ausreichende Bandbreite hat und der Faktor K₁ ausreichend groß ist, werden die folgenden

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Bedingungen aufgestellt

3> u>₃ ... (5)

Die obige Gleichung (3) kann wie folgt neu geschrieben werden:

e,_t,-

K E

sin -St ... (6)

Dies bedeutet, daß der Faktor sin w_t keine direkte Beziehung zu (j, hat und damit die Phasenänderung ö(t) eine Phasenmodulation ist.

Um 9(t) in ein frequenzmoduliertes Signal umzuwandeln, wird daher das Ausgangssignal des Demodulators 6 dem Addierer 17 bei dem Beispiel der Fig. 2 über einen Integrator 18 zugeführt. In Fig. 2 bezeichnet 19 einen Phasenentzerrer, der die Phasenverzögerung des Signals kompensiert, das durch den HF-Verstärker 2, den Mischer 3, den ZF-Verstärker 5 und den Integrator 18 verursacht wird.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel wird das Ausgangssignal des Demodulators 6 über den Integrator 18 und den Gleichspannungsverstärker 14 dem Überlagerungsoszillator 4 zugeführt, und das frequenzmodulierte Signal des Überlagerungsoszillators 5 wird dem Mischer 3 zugeführt, um diesen mit einer negativen Rückkopplung bzw. Gegenkopplung zu beaufschlagen. Die Gegenkopplung wirkt dabei derart, daß der Modulationsindex für das Eingangssignal klein wird und daher der Durchlaßbereich des ZF-Verstärkers 5 schmal

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gemacht werden kann. Dies bedeutet, daß die Empfindlichkeit des Verstärkers verbessert werden kann.

Da bei dem Beispiel der Fig. 2 die Schleifenverstärkung unabhängig von der Frequenz stets aufrecht erhalten werden kann_f kann die Rückkopplungsgröße unabhängig von der Frequenz nahezu konstant gehalten werden.

Fig. 3 zeigt in einem Blockschaltbild ein Beispiel, bei dem die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Phasensynchronisierung auf einen Stereoempfänger angewandt wird, in der die Elemente, die den in den Fig. 1 und 2 verwendeten, entsprechen, mit den entsprechenden Bezugsziffern versehen sind und nicht beschrieben werden.

Bei dem Beispiel der Fig. 3 ist ein zweiter Mischer 20 zusätzlich zu dem Mischer 3 vorgesehen, und es ist auch ein überlagerungs- bzw. Bezugsoszillator 21 vorgesehen, dessen Schwingungsfrequenz festliegt. Der zweite Mischer 20 erhält das Signal des Ubertragungsoszillators 4 ebenso wie das Signal des Bezugsoszillators 21. Der Mischer 20 erzeugt somit ein Signal niedriger Frequenz, das demn über einen Zweifach-Vervielfacher 22 dem Phasenkomparator 10 zugeführt wird, der auch das Signal von z.B. 200 kHz eines Bezugsoszillators 23 erhält. Das in der Phase verglichene Ausgangssignal des Phasenkomparators 10 wird über das Tiefpaßfilter 13 usw. dem Addierer 17 zugeführt. Der übrige Schaltungsaufbau ist im wesentlichen der gleiche wie der der Fig. 2, weshalb er nicht beschrieben wird.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel ist die Frequenz f des Überlagerungsoszillators 4 f + m · 100 (kHz), wobei f die Schwingungsfrequenz des Bezugsoszillators 21 und m die Anzahl der Oberwellen des Bezugsoszillators 23 ist, so daß der Bezugsoszilla,tor 4 bei jeder 100 kHz-Schwingung synchronisiert bzw. mitgenommen wird. Es ist daher leicht ersichtlich,.daß die gleichen Wirkungen wie bei den Beispielen in Fig. 1 und 2 erreicht werden können.

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Claims

Ansprüche

■ 1.'Schaltungsanordnung zur Phasensynchronisierung für einen "* Überlagerungsoszillator, bestehend aus einem Überlagerungsoszillator, dessen Frequenz in einem vorbestimmten Frequenzbereich geändert wird, einem Bezugssignaloszillator, einem Phasenkomparator, der die Ausgangssignale des Bezugsoszillators und des Überlagerungsoszillators vergleicht, einem Tiefpaßfilter, dem das Ausgangssignal des Phasenkomparator zugeführt wird, und einem Gleichspannungsverstärker zum Empfang des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters, der das verstärkte Gleichspannunqssignal dem Überlagerungsoszillator zuführt, um das Überlagerungsoszillatorsignal mit dem Bezugssignal zu synchronisieren, gekennzeichnet durch einen Demodulator zur Demodulation der Frequenz des Überlagerungsoszillator, und einen Steuerkreis zum Empfang des Ausgangssignals des Demodulators, der dem Gleichspannungsverstärker ein Steuersignal zuführt, um dessen Verstärkung in Abhängigkeit von der demodulierten Frequenz zu steuern.
2. Schaltungsansordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen veränderbaren Teiler zwischen dem überlagerungsoszillator und dem Phasenkomparator zur Änderung der Frequenz des Überlagerungsoszillators.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Empfangseinrichtung zum Empfang eines fre-

' quenzmodulierten Signals, einen Mischer, dem das empfangene frequenzmodulierte Signal und das Ausgangssignal des Über- \ lagerungsoszillators zugeführt werden, um es in ein ZF-Signal umzuwandeln, einen Demodulator zur Demodulation der ZF-Frequenz, und eine Rückkopplungseinrichtung zur Rückkopplung eines Teils des Ausgangssignals des Demodulators auf die Eingangsseite des Gleichspannungsverstärkers zur Bildung eines FM-Rückkopplungskreises.

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ORIGINAL INSPECTED
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Teil.des Ausgangssignals über einen Integrator auf die Eingangsseite des Gleichspannungsverstärkers gegeben wird.
5. Schaltungsanordnung zur Phasensynchronisierung für einen Überlagerungsoszillator, bestehend aus einem überlagerungsoszillator, dessen Frequenz in einem bestimmten Frequenzbereich geändert wird, einem ersten Bezugssignaloszillator, einem Mischer, dem die Ausgangssignale des ersten Bezugssignaloszillators und des Überlagerungsoszillators zugeführt werden, einem zweiten Bezugssignalgenerator, einem Phasenkomparator zum Vergleich der Ausgangssignale des zweiten Bezugssignaloszillators und des Mischers, und einem Tiefpaßfilter und einem Gleichspannungsverstärker, die zwischen die Ausgangsseite des Phasenkomparators und die Eingangsseite des Überlagerungsoszillators in Reihe geschaltet sind, gekennzeichnet durch einen Demodulator zur Demodulation der Frequenz des Überlagerungsoszillators, und einen Steuerkreis zum Empfang des Ausgangssignals des Demodulators, der ein Steuersignal auf den Gleichspannungsverstärker gibt, um dessen Verstärkung in Abhängigkeit von der demodulierten Frequenz zu steuern.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Vervielfacher, der zwischen die Ausgangsseite des Mischers und die Eingangsseite des Phasenkomparator geschaltet ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Überlagerungsoszillators durch die folgende Gleichung bestimmt ist:

fo = fr1 + m«fr2

wobei fr1 die Frequenz des ersten Bezugssignals, fr2 die Frequenz des zweiten Bezugssignals und m die Oberwellen-

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anzahl der zweiten Bezugssignalfreguenz ist.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Empfangseinrichtung zum Empfang eines frequenzmodulierten Signals, einen weiteren Mischer, dem das empfangene, frequenzmodulierte Signal und das Ausgangssignal des Überlagerungsoszillators zugeführt wird, um sie in ein entsprechendes ZF-Signal umzuwandeln, einen Demodulator zur Demodulation des ZF-Signals, und eine Rückkopplungseinrichtung zur Rückkopplung eines Teils des demodulierten Signals auf die Ausgangsseite des Gleichspannunqsverstärkers, um einen FM-Rückkopplungskreis zu bilden.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungseinrichtung einen Phasenkomparator und einen Integrator aufweist, die zwischen die Ausgangsseite des Demodulators und die Eingangsseite des Gleichspannungsverstärkers in Reihe geschaltet sine?..

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