DE2914814A1 - Frequenzmodulator - Google Patents

Description

AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

Berlin und München

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Frequenzmodulator

Die Erfindung bezieht sichaif einen Frequenzmodulator, bestehend aus einem freischwingenden in seiner Frequenz modulierbaren Oszillator, der hinsichtlich seiner Ausgangsfrequenz durch eine Bezugsschwingung über einer Phasenregelschleife mit einem Phasenvergleicher und einem Schleifenfilter stabilisiert ist.

Frequenzmodulatoren dieser Art sind beispielsweise durch die DE-PS 20 55 998 bekannt. Mittels der Phasenregelschleife, in Verbindung mit einer hochstabilen Bezugsschwingung, wie sie beispielsweise ein Quarzoszillator liefert, läßt sich die Ausgangsfrequenz des freischwingenden Oszillators in gewünschter Weise stabilisieren. Die Phasenregelschleife ist dabei so ausgelegt, daß sie der Frequenzänderung des Modulationssignals nicht folgen kann, also die Modulation des freischwingenden Oszillators hierdurch nicht beeinträchtigt wird.

Jae .1 Die / 09.04.1979

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Ein solcher Frequenzmodulator eignet sich nicht für eine getastete Modulation, wie sie beispielsweise bei der Übertragung von Telegraphiezeichen und Fernschreibzeichen über Kurzwellensender vorgenommen wird. Bei ei-

,mussen

ner solchen getasteten Modulation/nämlich Gleichspannungsanteile übertragen werden, wenn über längere Zeiten kein Zustandswechsel des Signals auftritt. Der Übertragung solcher Gleichspannungsanteile steht jedoch die Phasenregelschleife entgegen, da sie ja eine endliehe Regelgeschwindigkeit aufweisen muß, die hier wirksam wird und daher solche Gleichstromanteile ausregelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Frequenzmodulator der einleitend beschriebenen Art eine weitere Lösung anzugeben, die auch die Verarbeitung von Gleichstromanteilen gestattet und sich somit ebenfalls für die Durchführung einer getasteten Frequenzmodulation eignet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Durchführung einer Frequenzmodulation das Modulationssignaldem Steuereingang des Oszillators sowohl unmittelbar über ein die Begrenzung des Modulationsspektrums festlegendes Modulationsfilter als auch unmittelbar über die Phasenregelschleife zugeführt ist und zwar mittels eines im Verbindungsweg zwischen dem Oszillator und dem Phasenvergleicher angeordneten, in seinem Teilerverhältnis steuerbaren Frequenzteilers.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Verarbeitung von Gleichstromanteilen grundsätzlich dadurch bei einem mit einer Phasenregelschleife arbeitenden freischwingenden Oszillator möglich ist, wenn das Modulationssignal unmittelbar die Regelung beeinflußt,

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also durch einen in seinem Teilerverhältnis steuerbaren Frequenzteiler im Verbindungsweg zwischen dem Ausgang des freischwingenden Oszillators und dem Phasenvergleicher der Phasenregelschleife. Dies hat jedoch zur Folge, daß nunmehr das Schleifenfilter hinsichtlich seiner Grenzfrequenz so ausgelegt werden muß, daß die Regelung der Änderungsgeschwindigkeit des Modulationssignals folgen kann. Das bedeutet, daß bei einer solchen Schaltung die Breitbandigkeit des Modulationsspektrums kaum begrenzt wird. Dies ist im allgemeinen nicht tragbar, weil bei praktischen Anwendungen, beispielsweise bei Kurzwellensendern, die Signalübertragung im Frequenzmultiplex erfolgt und die einzelnen Signalkanäle aus Gründen der Frequenzökonomie in einem engen Frequenzraster angeordnet sind. Die Modulationsspektren der einzelnen Signalkanäle müssen daher begr nzt werden um eine gegenseitige Störung der Kanäle zu vermeiden.

Durch die erfindungsgemäße zweifache Steuerung des freischwingenden Oszillators wird in außerordentlich vorteilhafter Weise erreicht, daß neben einer hohen Stabilität der Ausgangsfrequenz und einer Verarbeitung von Gleichspannungsanteilen auch eine ausreichende Begrenzung des Modulationsspektrums zu beiden Seiten der Oszillatorträgerfrequenz erreicht wird. Da hier die Bandbreite des Schleifenfilters so bemessen werden kann, daß die Regelschleife im Mittel der Änderung des Modulationssignals nicht zu folgen vermag, kann die Bandbegrenzung des Modulationsspektrums ausschließlich vom Modulationsfilter bestimmt sein, über das dem freischwingenden Oszillator das Modulationssignal unmittelbar zugeführt wird. Die mittelbare Steuerung des freischwingenden Oszillators über die Regelschleife ist ihrerseits begrenzt auf solche Signalanteile des Mo-

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dulationssignals, die über längere Zeitabschnitte keine Zustandsänderung aufzeigen, da nur hiarauf die Regelschleife anspricht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeuten:

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Freqüenzmodulators nach

der Erfindung,

Fig. 2 die Funktion des Frequenzmodulators nach Fig. 1 näher erläuternde Zeitdiagramme, Fig. 3 das Blockschaltbild eines weiteren Frequenzmo- ·

dulators nach der Erfindung»

In Fig. 1 bedeutet VCO der freischwingende, in seiner Frequenz f über den Steuereingang e steuerbare Oszillator. Die Regelschleife besteht, ausgehend vom Ausgang des freischwingenden Oszillators VCO, aus dem Frequenzteiler FT, dem Phasenvergleichen P und dem Tiefpaß TP. Dem zweiten Eingang des Phasenvergleichers P ist die Bezugsschwingung mit der Frequenz f_ref zugeführt, die beispielsweise ein Quarzoszillator erzeugt und groß gegenüber der Grundfrequenz des Modulationssignals s_m ist. Das digitale Modulationssignal s_m steuert unmittelbar den Frequenzteiler FT und wird außerdem über den Digital-Analogwandler DA als analoges Modulationssignal S_1n ¹ dem Modulationstief paß MTP zugeführt. Neben dem Ausgangssignal des Tiefpasses TP wird am Steuereingang e des freischwingenden Oszillators VCO das über den Kondensator C vom Gleichstrom befreite analoge Modulationssignal s_m* am Ausgang des Modulationstief passes MTP wirksam.

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In Fig. 2 sind über der Zeit t verschiedene, mit 1 bis bezeichnete Zeitdiagramme dargestellt, die die Spannungsverläufe an den in Fig. 1 entsprechend bezeichneten Stellen angeben. Das Diagramm 1 zeigt das digitale Modulationssignal s_m in Form einer Rechteckimpulsfolge mit zeitlich schwankender Dauer der Pausen und der Impulszeiten. Mit Jedem Wechsel im Ablauf des digitalen Modulationssignals wird der Frequenzteiler FT in seinem Teilerverhältnis umgeschaltet. Das Ergebnis am Ausgang des Phasenvergleichers P zeigt das Diagramm 4. Dieses Signal wird über den Tiefpaß TP geglättet, so daß lediglich die Änderung des Gleichstromanteils am Steuereingang e des freischwingenden Oszillators VCO nach Diagramm 5 wirksam werden kann. Das in seinem Modulationsspektrum begrenzte analöge Modulationssignal s_m ^! am Ausgang des Modulationstiefpasses MTP zeigt das Diagramm 2 und das von seinem Glei Jastromanteil befreite Signal hinter dem Kondensator C ist im Diagramm 3 angegeben. Die senkrechten Striche deuten an, daß die hier dargestellten Signalanteile ohne Zustandsänderung verkürzt dargestellt worden sind. Über den Summierschaltpunkt + werden die Spannungen nach dem Diagrammen 3 und 5 zum Regelsignal am Steuereingang e addiert.

Die in Fig. 3 gezeigte Variante des Blockschaltbildes eines Frequenzmodulators nach Fig. 1 ist eine Ausführungs-. form, die sich für die Steuerung des Oszillators VCO mit einem analogen Modulationssignal s_m" eignet. Im Unterschied zum Frequenzmodulator nach Fig.1 wird hier das analoge Modulationssignal dem Modulationstiefpaß MTP direkt und dem Steuereingang, bzw. den zueinander parallelen Steuereingängen des Frequenzteilers FT über den Analog-Digitalwandler AD als digitales Modulationssignal s_m ^a* bit-parallel zugeführt.

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Hat das Modulationssignal eine periodische Struktur, so ist es für den einwandfreien Betrieb eines Frequenzmodulators nach der Erfindung zweckmäßig, wenn die Grundfrequenz des periodischen Modulationssignal vom n/k- fachen der Frequenz f_ref der Bezugsschwingung - η und k ganze Zahlen - verschieden ist. Hierdurch werden Schwebungen sehr niedriger Frequenz vermieden, die zu Rückwirkungen auf den Regelkreis führen könnten.

4 Patentansprüche
3 Figuren

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Leerseite

Claims (4)

1. 29H8H

   79 P 6 5 6 9 BRO Patentansprüche;

   Frequenzmodulator, bestehend aus einem frei schwingenden in seiner Frequenz modulierbaren Oszillator, der hinsichtlich seiner Ausgangsfrequenz durch eine Bezugsschwingung über eine Phasenregelschleife mit einem Phasenvergleicher und einem Schleifenfilter stabilisiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung einer Frequenzmodulation das Modulationssignal (TDM) dem Steuereingang (e) des Oszillators (VCO) sowohl unmittelbar über ein die Begrenzung des Modulations spektrums festlegendes Modulationsfilter (MTP) als auch mittelbar über die Phasenregelschleife zugeführt ist, und zwar mittels eines im Verbindungsweg zwischen dem Oszillator und dem Phasenvergleicher (P) angeordneten, in seinem Teilerverhältnis steuerbaren Frequenzteilers (FT).
2. 2. Frequenzmodulator nach Anspruch 1, dadurch

   gekennzeichnet, daß das digitale Modulations signal dem Eingang des Modulationstiefpasses (MTP) über einen Digital-Analogwandler (DA) zugeführt ist.
3. 3. Frequenzmodulator nach Anspruch 1, dadurch

   gekennzeichnet, daß das analoge Modulationssignal dem Steuereingang des Frequenzteilers (FT) über einen Umsetzer, z.B. einen Analog-Digitalwandler (AD) zugeführt ist.
4. 4. Frequenzmodulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Grundschwingung des periodisch ausgebildeten Modulationssignals vom n/k-fachen der Frequenz der Bezugsschwingung - für η und k ganze Zahlen - verschieden ist.

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