DE3609205C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.

Aus der DE-OS 30 47 415 ist eine Oszillatorschaltung mit diesen Merkmalen bekannt.

Aus "electronics", January 24, 1964, S. 32 bis 35, ist eine Schaltungsanordnung bekannt, die einen spannungsgesteuerten Oszillator aufweist, dessen Ausgangssignal temperatur- und frequenzstabilisiert ist. Dies erfolgt durch eine Regelschleife mit einem Frequenzdiskriminator und einem Tiefpaßfilter, die so ausgelegt ist, daß unterhalb einer bestimmten Schleifenfrequenz keine Frequenzänderungen möglich sind. Diese Schaltung ist deshalb zur Erzeugung frequenzmodulierter Signale ungeeignet.

Aus der DE-OS 32 14 140 ist eine Sendeschaltung bekannt, bei der ein Oszillator mittels eines Phasenregelkreises auf einen hochstabilen Quarzoszillator synchronisiert ist. Die Modulationsspannung wird zusammen mit den Ausgangssignalen eines Phasendiskriminators dem Oszillator zugeführt.

Die Grenzfrequenz dieses Regelkreises muß tiefer sein als die tiefste zu übertragende Modulationsfrequenz und ist daher für Modulationsfrequenzen nahezu oder gleich Null Hz ungeeignet.

Es ist Aufgabe der Erfindung die eingangs genannte Oszillatorschaltung so zu modifizieren, daß sie als Sendeschaltung in einem Vielkanal-Funkgerät verwendet werden kann.

Diese Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 angegebene Sendeschaltung gelöst.

Die neue Sendeschaltung ist aufgrund ihres schnellen Frequenzeinschwingverhaltens und ihrer Fähigkeit zur Übertragung hoher Modulationsfrequenzen auch für Frequenzsprungbetrieb und Datenübertragung geeignet. Sie erlaubt ferner Gleichstromübertragung, d.h. Übertragung von Modulationsfrequenzen von nahezu oder gleich Null Hz, wie sie bei einer Datenübertragung von vielen hintereinanderfolgenden Einsen oder Nullen auftreten kann. Außerhalb der Modulationsbandbreite weist ihre Frequenzregelschleife eine hohe Störunterdrückung auf. Zusätzlich vermag die neue Sendeschaltung große Hochfrequenzamplituden bei minimalem Frequenzfehler zu liefern, der beispielsweise durch Frequenzgänge, Gleichspannungsdriften oder Nichtlinearitäten der verwendeten Bauteile bedingt sein kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Sendeschaltung

Fig. 2 eine Frequenzdiskriminatorschaltung

Fig. 3 einen Integrierer

Fig. 4 eine Oszillator-Schwingkreisschaltung.

Fig. 5 die Abhängigkeit der Ausgangsspannung der Fre­ quenzdiskriminatorschaltung von der Frequenzab­ lage von der Mittenfrequenz.

Die Sendeschaltung enthält gemäß Fig. 1 einen in einem weiten Frequenzbereich, beispielsweise 30-80 MHz, vorab­ stimmbaren spannungsgesteuerten Oszillator 1, der über Kapazitätsdioden um beispielsweise ± 2 MHz nachstimmbar ist. Das hochfrequente Ausgangssignal des Oszillators 1 gelangt an eine Ausgangsklemme 2 zur weiteren Verstärkung und parallel dazu an einen Mischer 4, dem außerdem das Signal eines Referenzoszillators 3 zugeführt ist. Im Mischer 4 wird das hochfrequente Ausgangssignal des Os­ zillators 1 auf ein zwischenfrequentes Signal herabge­ mischt, das einer Frequenzdiskriminatorschaltung 6 zuge­ führt ist. Die Frequenzdiskriminatorschaltung 6 gibt in Abhängigkeit von der Frequenzabweichung des zwischenfre­ quenten Signals von ihrer Mittenfrequenz, einen Strom I _D ab. Dieser Strom I _D und ein Modulationsstrom I _M sind einem Integrierer 7 zugeführt. Der Integrierer 7 erzeugt aus diesen Strömen eine Nachstimmspannung U _N, die dem Oszillator 1 zugeführt ist.

Fig. 2 zeigt die Frequenzdiskriminatorschaltung 6, die ein Tiefpaßfilter 8, einen schmalbandigen Quarzdiskrimina­ tor 9, einen breitbandigen Diskriminator 10 und zwei Kom­ paratoren 11, 12 enthält, die dem breitbandigen Diskrimi­ nator 10 nachgeschaltet sind. Die Komparatoren 11, 12 ver­ gleichen die Ausgangsspannung des breitbandigen Diskrimi­ nators 10 mit einer oberen bzw. unteren Schwellenspannung S 1 bzw. S 2. Die Ausgänge der Komparatoren 11, 12 sind über je eine Diode D zusammengeführt, wobei die Dioden ent­ gegengesetzt gepolt sind. Der breitbandige Diskriminator 10 ist so ausgelegt, daß seine Ausgangsspannung im Bereich von ± 2 MHz um die Mittenfrequenz nur einmal die Schwellenspannungen S 1, S 2 annimmt.

Das zwischenfrequente Signal gelangt über das Tiefpaßfil­ ter 8 zu den beiden Diskriminatoren 9, 10. Liegt die Fre­ quenz des zwischenfrequenten Signals sehr nahe bei der Mittenfrequenz (beispielsweise ± 30 kHz), so ist die Spannung U _D aufgrund entsprechender Polung der Dioden D durch den schmalbandigen Quarzdiskriminator 9 bestimmt (nichtlinearer Teil der Kennlinie von Fig. 5). Im anderen Fall und sofern die Abweichung von der Mittenfrequenz nicht größer ist als die oben als Beispiel genannten ± 2 MHz, ist die Spannung U _D durch die Ausgangsspannung eines der Komparatoren 11, 12 bestimmt, deren Betrag größer ist als die vom schmalbandigen Quarzdiskriminator 9 gelieferte (lineare Teile der Kennlinie von Fig. 5). Da­ durch wird erreicht, daß die Frequenz des Oszillators über den Integrierer 7 schnell in den Frequenzbereich des schmalbandigen Quarzdiskriminators 9 geschoben wird. Außerdem werden dadurch unerwünschte Nebenresonanzen des Quarzes ausgeblendet.

Fig. 3 zeigt den Integrierer 7, der einen Operationsver­ stärker enthält, dessen invertierendem Eingang der Strom I _D und der Modulationsstrom I _M über einen Schalter S zugeführt sind.

Der Ausgang des Operationsverstärkers ist über eine Reihenschaltung eines Kondensators C mit einer Parallel­ schaltung einer Kapazitätsdiode D 1 und eines weiteren Kon­ densators C′ mit dem invertierenden Eingang verbunden. Am Verbindungspunkt dieser Kapazitäten ist über einen Wider­ stand eine Spannung U _I angelegt.

Der Integrierer liefert eine Nachstimmspannung U _N, die dem Oszillator 1 zugeführt ist, und dessen Frequenz sich solange ändert, bis die Summe der Ströme I _D und I _M zu Null wird.

Fig. 4 zeigt die Schwingkreisschaltung des Oszillators 1. Der Kreis wird digital über parallelgeschaltete Kondensa­ toren C ₁-C _n auf die Sollfrequenz vorabgestimmt, die an ihrem einen Ende über je einen Schalter mit Masse ver­ bunden und an ihrem gemeinsamen anderen Ende mit einer Spule L 1, der Kathode einer Kapazitätsdiode D 4 und einem Kondensator C _p verbunden sind. Das andere Ende der Spule L 1 ist über einen Kondensator C _s mit Masse, über einen Widerstand mit dem Ausgang des Integrierers 7 und über eine Kapazitätsdiode D 3 mit der Anode der Kapazitätsdiode D 4 verbunden, die wiederum mit dem anderen Ende des Kon­ densators C _p, über eine Reihenschaltung eines Kondensa­ tors C _k und einer Spule L mit Masse und mit einem Wider­ stand verbunden ist, an dessen anderem Ende eine Spannung U _O angelegt ist, mit der der Arbeitsbereich der Kapazi­ tätsdioden eingestellt wird.

Die Kapazitätsdioden D 3 und D 4 dienen zur Nachstimmung der voreingestellten Sollfrequenz um ± 2 MHz. Gegebenenfalls müssen eine oder mehrere Kapazitätsdioden parallel zu D 4 bzw. in Serie mit D 3 geschaltet sein um bei jeder Frequenz innerhalb des Frequenzbereichs eine Nachstimmung um ± 2 MHz zu ermöglichen. Die Kapazitäten C ₁-C _n, C _p parallel C _{D 4} und C _s in Serie mit C _{D 3} sind so ausgelegt, daß bei konstanter Nachstimmspannung U _N die Nachstimmsteilheit der Kapazitätsdioden D 3 und D 4 bei der unteren und der oberen Frequenzbereichsgrenze, beispiels­ weise 30 und 80 MHz gleich ist.

In jedem Fall ändert sich jedoch die Nachstimmsteilheit in Abhängigkeit von der Nachstimmspannung U _N. Die Frequenz­ regelschleife bietet jedoch die Möglichkeit, entsprechende Änderungen der Schleifenverstärkung zu kompensieren. Da die Nachstimmspannung U _N auch an der Kapazitätsdiode D 1 des Integrierers 7 anliegt, ändert sich mit U _N auch die Integrationskonstante des Integrierers 7. Die Frequenz­ regelschleife ist durch geeignete Wahl der Spannungen U _I und U _O und der Anzahl und Typen der Kapazitätsdioden im Integrierer 7 und Oszillator 1 so ausgelegt, daß bei einer Änderung der Nachstimmsteilheit durch die Nachstimm­ spannung U _N die Integrationskonstante derart verändert ist, daß die Grenzfrequenz der Frequenzregelschleife kon­ stant ist. Dadurch ist ein Optimieren der Frequenzregel­ schleife bezüglich ihrem Einschwingverhalten und der Aus­ legung von RC-Gliedern zum Abblocken von Störungen vom Os­ zillator 1 ermöglicht.

Bei Verwendung der Sendeschaltung in einem Funksende/Emp­ fangsgerät ist die Frequenzregelschleife im Empfangsbe­ trieb vor und hinter dem Mischer 4 aufgetrennt. Statt des Ausgangssignals des Oszillators 1 wird dem Mischer 4 das Empfangssignal zugeführt; das zwischenfrequente Ausgangs­ signal des Mischers 4 wird einer Zwischenfrequenzstufe zu­ geführt.

Im Duplexbetrieb ist während einer Sendepause der Schal­ ter S im Integrierer 7 geöffnet (Sample & Hold-Schaltung) so daß keine Umladung der Integrationskapazitäten erfolgt. Beim erneuten Einschalten des Senders steht die beim vor­ herigen Senden eingestellte Nachstimmspannung sofort wie­ der zur Verfügung, so daß i. a. das Einschwingen der Fre­ quenzregelschleife sehr schnell vonstatten geht.

Bei einer anderen Ausführung des Integrierers 7 sind der Kapazitätsdiode D 1 weitere Kapazitäten D 2, C′′ über einen Schalter SC parallelschaltbar. Dadurch verringert sich zwar die Modulationsbandbreite (bei Sprachübertragung un­ kritisch) und verlangsamt sich das Einschwingen der Fre­ quenzregelschleife, bewirkt jedoch eine höhere Dämpfung unerwünschter Störmodulationen des Oszillators 1.

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung mit einem Referenzoszillator (3) und einem Frequenzregelkreis, der einen spannungsgesteuerten Oszillator (1), einen Mischer (4), der das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators mittels des Signals des Referenzoszillators (3) auf eine konstante Zwischenfrequenz umsetzt, eine Frequenzdiskriminatorschaltung (6), die auf die Zwischenfrequenz abgestimmt ist, und einen Integrierer (7) enthält, dem der Ausgangsstrom der Frequenzdiskriminatorschaltung (6) zugeführt ist und der eine Nachstimmspannung (U _N) erzeugt, mit der der spannungsgesteuerte Oszillator (1) nachgestimmt und die Integrationskapazität des Integrierers (7) verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachstimmen des spannungsgesteuerten Oszillators (1) und das Verändern der Integrationskapazität des Integrierers (7) durch die Nachstimmspannung (U _N) derart erfolgen, daß die Grenzfrequenz der Frequenzregelschleife bei allen Sendefrequenzen nahezu konstant ist, daß dem Integrierer ein Modulationsstrom (I _M) zugeführt ist und daß die Frequenzdiskriminatorschaltung (6) einen schmalbandigen Frequenzdiskriminator (9) und einen breitbandigen Frequenzdiskriminator (10) mit nachgeschalteten Komparatoren (11, 12) enthält.

2. Verwendung der Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Funksende/Empfangsgerät.

3. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Empfangsbetrieb der Frequenzregelkreis aufgetrennt ist und dem Mischer (4) statt des modulierten Signals des spannungsgesteuerten Oszillators (1) ein Empfangssignal zugeführt ist, und daß das Ausgangssignal des Mischers (4) statt der Frequenzdiskriminatorschaltung (6) einer Zwischenfrequenzstufe zugeführt ist.