BESCHREIBUNGDESCRIPTION
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. Circuit for digital frequency setting of a frequency-modulated
phase-controlled oscillator circuits for digital frequency setting of phase-controlled
Oscillators according to the preamble of the main claim are known. Here, for example
a frequency counter is used to determine the counting time it takes to count out
an adjustable target number of vibrations is necessary and from the deviation of this
Counting time from a predetermined target counting time that would be required if the oscillator
would emit the correct frequency, an analog control voltage would eventually become
which is used to re-tune the oscillator (e.g. DT-PS 11
59 043, NTZ 1971, issue 10, pp. 545-550). It is also known the frequency counter
for counting the oscillator oscillations only for a specified gate time
and the counting result achieved (actual value) with an entered value for the number of vibrations
to compare the given with correct tuning of the oscillator of the mentioned
Gate time would be assigned.
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).From the difference between the actual and the setpoint, a
The up / down counter is derived from a digital variable that is converted into a digital-to-analog converter
into a corresponding control voltage for retuning the oscillator
(e.g. DT-OS 21 63 971).
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.These known circuits have the disadvantage that the
The oscillator cannot be frequency modulated because the frequency modulation
would
to an undesired detuning of the oscillator with respect to the specified target value
to lead.
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.It is therefore the object of the invention to provide a circuit for digital frequency setting
a phase-controlled oscillator of the type mentioned at the beginning
and to improve that they are also suitable for frequency-modulable oscillators
and the digital frequency setting of the oscillator once determined by the
Frequency modulation remains unaffected.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Schaltung laut Oberbegriff
des HauptanUruches durch die kennzeichnenden Merkmale dieses Anspruchs gelöst.This task is based on a circuit according to the preamble
of the main claim solved by the characterizing features of this claim.
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.In the circuit according to the invention, when determining the
Setpoint oscillation rate or the setpoint time taking into account the respective momentary
Modulation frequency instead and the influence of frequency modulation on the actual number of oscillations
or the actual counting time is automatically compensated. The frequency modulation of the
The actual value cannot affect the control voltage derived from the counter
and the oscillator is always exactly on the given digital frequency value
regulated. A circuit according to the invention is particularly useful for high-frequency generators
suitable, which synchronizes to selected harmonics of the supplied reference frequency
in which the harmonic is predetermined digitally. The invention makes
take advantage of the knowledge that a possible frequency modulation then has no influence
remains on the control if the quotient determined by the counter from the momentary
Actual number of vibrations and target number of vibrations or
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.Actual time and target time remain constant. So if, for example
the oscillator frequency is currently increased by 1% as a result of the frequency modulation, see above
the target frequency only needs to be increased by 1% by this at the same time
Quotient constant to
keep. A particularly simple circuit
arises according to the dependent claim for such phase-controlled oscillators at
which in a known manner either the reference frequency or an additionally mixed one
Auxiliary frequency is frequency-modulated, since this frequency is then used directly for generation
the target number of vibrations or the target time can be used. One on harmonics
synchronized oscillator is not only multiplied on the input side
offered reference frequency but also its frequency deviation, due to the formation of the quotient
however, the frequency-modulated reference frequency can also be used directly in this case
can be used for the setpoint / actual value comparison.
Die Erfindung wird im folgena#en anhand einer schematischen Zeichnung
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is illustrated below with the aid of a schematic drawing
explained in more detail using an exemplary embodiment.
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.The figure shows the basic circuit diagram of a conventional harmonics-synchronized
Oscillator 1, which is digitally adjustable to a predetermined frequency value.
The oscillator 1 is in a conventional phase-locked loop with a phase comparison circuit
2 and an intermediate low-pass filter 5. In the exemplary embodiment shown
this oscillator 1 is frequency modulated via its control loop, i.e. the via
a reference frequency supplied to a distortion 4 and thus spectrally decomposed is frequency-modulated.
The oscillator could of course also be frequency-modulated in other known ways
be, for example, by direct frequency modulation of the oscillator and a
Additional mixer stage arranged in its control loop, via which the modulated
Oscillator frequency a correspondingly opposite frequency-modulated auxiliary voltage
is mixed into the control voltage, so that in this case the actual reference frequency
remains unmodulated. The digital frequency setting of the oscillator 1 takes place after
one of the known methods mentioned above via a frequency counter 5, with
which the actual number of vibrations or the
Actual counting time (psriode duration)
the oscillator output oscillation is determined. This actual value is stored in a microprocessor
6 with a target value of the same type (target number of vibrations or target counting time or target period duration)
compared and through this microprocessor one of the difference between the actual value
and setpoint corresponding digital variable obtained, which in a subsequent
Digital-to-analog converter 7 is converted into a control voltage with which the oscillator
1 is finally readjusted. In the embodiment shown, it works
the counter according to the second-mentioned known setting method, i.e. the oscillator oscillations
are counted in the counter 5 at a given time by the reference frequency
and the counting result achieved (actual value) is entered into the microprocessor 6 with the
Schwingungsz # h1 setpoint value, which if the oscillator is correctly tuned to this
predefined counting time would be assigned, compared. According to the invention, this
predetermined measuring time derived from the frequency-modulated reference frequency
and the instantaneous frequency shift is thus directly in the setpoint
caused by the frequency modulation. The one formed in counter 5
The quotient of the current actual value and the current setpoint is therefore independent of
the respective modulation frequency is constant and the oscillator 1 is always exact
regulated to the digitally specified setpoint frequency. That kind of consideration
the frequency modulation at the setpoint is the simplest, the invention can be used in the same
However, this also applies to all other known phase-controlled oscillators mentioned above
are used either in the phase-locked loop or directly in the oscillator
are frequency modulated. It is only necessary to determine the current modulation frequency,
which means a corresponding frequency shift in the output signal, in corresponding
Way to add the respective setpoint so that the quotient of the actual value and the setpoint
remains constant. There are a wide variety of known measures for this
Combining two controlled variables.
L e e r s e i t eL e r s e i t e