DE2723766A1 - Digital frequency setting of oscillator - involves frequency determination by counting, and ratio of actual and nominal value is calculated, allowing for modulation frequency - Google Patents

Digital frequency setting of oscillator - involves frequency determination by counting, and ratio of actual and nominal value is calculated, allowing for modulation frequency

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Abstract

The oscillator (1) is frequency modulated with phase adjustment and synchronisation by harmonics. An actual number of oscillations or an actual counting time is determined by a counter counting the oscillations. It is compared with a nominal oscillation number or counting time, and a control voltage for the oscillator is derived from the quotient of actual by nominal value. When determining the nominal number of oscillations or counting time the modulation frequency is taken into account, so that the quotient of instantaneous actual by nominal value remains constant.

Description

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

Claims (2)

Patentansprüche 1Schaltung zur digitalen Frequenzeinstellung eines frequenzmodulierbaren phasengeregelten insbesonder oberwellensynchronisierten Oszillators, bei der über einen die Oszillatorschwingungen zählenden Frequenzzähler eine Ist-Schwingungszahl oder eine Ist-Zählzeit abgeleitet wird, die mit einer Soll-Schwingungszahl oder einer Soll-Zählzeit verglichen wird, und bei der als Vergleichsergebnis eine dem Quotienten aus Istwert und Sollwert entsprechende Regelspannung für den Oszillator gebildet wird, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, dass bei der Bestimmung von Soll-Schwingungszahl bzw. Soll-Zählzeit die Modulationsfrequenz entpsrechend berücksichtigt ist, so dass der Quotient aus momentanem Ist- und Sollwert konstant bleibt. Claims 1 circuit for digital frequency setting of a frequency-modulable phase-regulated oscillator, in particular harmonic-synchronized oscillator, in the case of the frequency counter that counts the oscillator oscillations, an actual oscillation number or an actual counting time is derived that corresponds to a target number of vibrations or a target counting time is compared, and the comparison result is a dem Quotient of actual value and setpoint corresponding control voltage for the oscillator is formed, d u r c h e k e n n -z e i c h n e t that in the determination The modulation frequency corresponds to the nominal number of vibrations or the nominal counting time is taken into account, so that the quotient of the current actual value and setpoint value is constant remain. 2. Schaltung nach Anspruch 1 für einen phasengeregelten Oszillator, dessen Frequenzmodulation mittels einer frequenzmodulierten Hilfs- oder Referenzfrequenz erzeugt wird, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t, dass die Soll-Schwingungszahl bzw. die Soll-Zählzeit für den Frequenzzähler (5) unmittelbar von der frequenzmodulierten Hilfs- oder Referenzfrequenz (fr) abgeleitet ist. 2. Circuit according to claim 1 for a phase-controlled oscillator, its frequency modulation by means of a frequency-modulated auxiliary or reference frequency is generated, that is, that the target number of vibrations or the target counting time for the frequency counter (5) directly from the frequency-modulated Auxiliary or reference frequency (fr) is derived.
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