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BESCHREIBUNG
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Schaltung zur digitalen Frequenzeinstellung eines frequenzmodulierten
phasengeregelten Oszillators Schaltungen zur digitalen Frequenzeinstellung von phasengeregelten
Oszillatoren laut Oberbegriff des Hauptanspruches sind bekannt. Hierbei wird beispielsweise
ein Frequenzzähler dazu verwendet, um die Zählzeit zu ermitteln, die zum Auszählen
einer einstellbaren Sollschwingungszahl notwendig ist und aus der Abweichung dieser
Zählzeit von einer vorgegebenen Sollzählzeit, die erforderlich wäre, wenn der Oszillator
die richtige Frequenz abgeben würde, wird schliesslich eine analoge Regelspannung
abgeleitet, die zur Nachstimmung des Oszillators, verwendet wird (z.B. DT-PS 11
59 043, NTZ 1971, Heft 10, S. 545-550). Es ist auch bekannt, den Frequenzzähler
zum Zählen der Oszillatorschwingungen lediglich für eine vorgegebene Torzeit freizugeben
und das erreichte Zählergebnis (Istwert) mit einem eingegebenen Schwingungszahl-Sollwert
zu vergleichen, der bei richtiger Abstimmung des Oszillators der erwähnten vorgegebenen
Torzeit zugeordnet wäre.
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Aus der Differenz zwischen Ist und Sollwert wird hierbei mittels eines
Vor-Rückwärts zählers eine digitale Grösse abgeleitet, die in einem Digital-Analog-Wandler
in eine entsprechende Regelspannung zum Nachstimmen des Oszillators umgesetzt wir
(z.B. DT-OS 21 63 971).
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Diesen bekannten Schaltungen ist der Nachteil gemeinsam, dass der
Oszillator nicht frequenzmodulierbar ist, denn die Frequenzmodulalation
würde
zu einer unerwünschten Verstimmung des Oszillators gegenüber dem vorgegebenen Sollwert
führen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung zur digitalen Frequenzeinstellung
eines phasengeregelten Oszillators der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden
und zu verbessern, dass sie auch für frequenzmodulierbare Oszillatoren geeignet
ist und die einmal bestimmte digitale Frequenzeinstellung des Oszillators von der
Frequenzmodulation unbeeinflusst bleibt.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Schaltung laut Oberbegriff
des HauptanUruches durch die kennzeichnenden Merkmale dieses Anspruchs gelöst.
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Bei der erfindungsgemässen Schaltung findet bei der Bestimmung der
Sollschwingzahl bzw. der Sollzeit eine Berücksichtigung der Jeweiligen momentanen
Modulationsfrequenz statt und der Einfluss der Frequenzmodulation auf die Istschwingungszahl
bzw. Istzählzeit wird damit automatisch kompensiert. Die Frequenzmodulation des
Istwertes kann sich also nicht auf die vom Zähler abgeleitete Regelspannung auswirken
und der Oszillator wird immer exakt auf den vorgegebenen digitalen Frequenzwert
geregelt. Eine erfindungsgemässe Schaltung ist insbesondere für Hochfrequenzgeneratoren
geeignet, die auf ausgewählte Oberwellen der zugeführten Referenzfrequenz synchronisiert
werden, bei denen also die Oberwelle digital vorbestimmt wird. Die Erfindung macht
sich die Erkenntnis zunutze, dass eine eventuelle Frequenzmodulation dann ohne Einfluss
auf die Regelung bleibt, wenn der über den Zähler bestimmte Quotient aus momentaner
Istschwingungszahl und Sollschwingungszahl bzw.
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Istzeit und Sollzeit konstant bleibt. Wenn sich daher beispielsweise
die Oszillatorfrequenz infolge der Frequenzmodulation momentan um 1% erhöht, so
braucht nur gleichzeitig auch die Sollfrequenz um 1% erhöht zu werden um diesen
Quotienten konstant zu
halten. Eine besonders einfache Schaltung
ergibt sich nach dem Unteranspruch für solche phasengeregelten Oszillatoren, bei
denen in bekannter Weise entweder die Referenzfrequenz oder eine zusätzlich zugemischte
Hilfsfrequenz frequenzmoduliert ist, da dann diese Frequenz unmittelbar zur Erzeugung
der Sollschwingungszahl bzw. der Sollzeit benutzt werden kann. Bei einem auf Oberwellen
synchronisierten Oszillator vervielfacht sich zwar nicht nur diese eingangsseitig
angebotene Referenzfrequenz sondern auch deren Frequenzhub, wegen der Quotientenbildung
kann jedoch auch in diesem Fall unmittelbar die frequenzmodulierte Referenzfrequenz
zum Sollwert-Istwert-Vergleich herangezogen werden.
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Die Erfindung wird im folgena#en anhand einer schematischen Zeichnung
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Die Figur zeigt das Prinzipschaltbild eines üblichen oberwellensynchronisierten
Oszillators 1, der digital auf einen vorbestimmten Frequenzwert einstellbar ist.
Der Oszillator 1 liegt in einer üblichen Phasenregelschleife mit einer Phasenvergleichsschaltung
2 und einem zwischengeschalteten Tiefpass 5. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
wird dieser Oszillator 1 über seine Regelschleife frequenzmoduliert, d.h. die über
einen Verzerrer 4 zugeführte und damit spektral zerlegte Referenzfrequenz ist frequenzmoduliert.
Der Oszillator könnte natürlich auch in anderer bekannter Weise frequenzmoduliert
sein, beispielsweise durch unmittelbare Frequenzmodulation des Oszillators und eine
in seiner Regelschleife angeordnete zusätzliche Mischstufe, über welche zur modulierten
Oszillatorfrequenz eine entsprechend entgegengesetzte frequenzmodulierte Hilfsspannung
in die Regelspannung eingemischt wird, so dass in diesem Fall die eigentliche Referenzfrequenz
unmoduliert bleibt. Die digitale Frequenzeinstellung des Oszillators 1 erfolgt nach
einer der eingangs erwähnten bekannten Methoden über einen Frequenzzähler 5, mit
welchem die Istschwingungszahl bzw. die
Istzählzeit (Psriodendauer)
der Oszillatorausgangsschwingung bestimmt wird. Dieser Istwert wird in einem Mikroprozessor
6 mit einem Sollwert gleicher Art (Sollschwingungszahl bzw. Sollzählzeit oder Sollperiodendauer)
verglichen und durch diesen Mikroprozessor wird eine der Differenz zwischen Istwert
und Sollwert entsprechende digitale Grösse gewonnen, die in einem anschliessenden
Digital-Analog-Wandler 7 in eine Regelspannung umgesetzt wird, mit welcher der Oszillator
1 schliesslich nachgeregelt wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel arbeitet
der Zähler nach der zweiterwähnten bekannten Einstellmethode, d.h. die Oszillatorschwingungen
werden in einer durch die Referenzfrequenz zur vorgegebenen Zeit im Zähler 5 gezählt
und das erreichte Zählergebnis (Istwert) wird mit dem in de Mikroprozessor 6 eingegebenen
Schwingungsz#h1-Sollwert soll, der bei richtiger Abstimmung des Oszillators dieser
vorgegebenen Zählzeit zuzuordnen wäre, verglichen. Gemäss der Erfindung wird diese
vorgegebene Messzeit von der frequenzmodulierten Referenzfrequenz zur abgeleitet
und es ist damit unmittelbar im Sollwert gleichzeitig auch die momentane Frequenzverschiebung
hervorgerufen durch die Frequenzmodulation berücksichtigt. Der im Zähler 5 gebildete
Quotient aus momentanem Istwert und momentanem Sollwert ist deshalb unabhängig von
der jeweiligen Modulationsfrequenz konstant und der Oszillator 1 wird immer exakt
auf die digital vorgegebene Sollfrequenz geregelt. Diese Art der Berücksichtigung
der Frequenzmodulation beim Sollwert ist die einfachste, die Erfindung kann in gleicher
Weise jedoch auch bei allen anderen oben erwähnten bekannten phasengeregelten Oszillatoren
angewendet werden, die entweder in der Phasenregelschleife oder unmittelbar im Oszillator
frequenzmoduliert sind. Es ist lediglich erforderlich, die jeweilige momentane Modulationsfrequenz,
die im Ausgangssignal eine entsprechende Frequenzverschiebung bedeutet, in entsprechender
Weise dem jeweiligen Sollwert so zuzusetzen, dass der Quotient aus Istwert und Sollwert
konstant bleibt. Hierfür gibt es die verschiedenartigsten bekannten Massnahmen zum
Zusammensetzen zweier Regelgrössen.
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L e e r s e i t e