DE3609205C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.The invention is based on a circuit arrangement with those mentioned in the preamble of claim 1 Characteristics.

Aus der DE-OS 30 47 415 ist eine Oszillatorschaltung mit diesen Merkmalen bekannt.From DE-OS 30 47 415 an oscillator circuit with known these characteristics.

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.From "electronics", January 24, 1964, pp. 32 to 35 a circuit arrangement known that a has voltage controlled oscillator, the Output signal is temperature and frequency stabilized. This is done by a control loop with a Frequency discriminator and a low-pass filter, so is designed to be below a certain Loop frequency no frequency changes are possible. This circuit is therefore for generation Frequency-modulated signals unsuitable.

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.A transmission circuit is known from DE-OS 32 14 140, where an oscillator by means of a phase locked loop synchronized to a highly stable crystal oscillator is. The modulation voltage is combined with the Output signals of a phase discriminator Oscillator fed.

Die Grenzfrequenz dieses Regelkreises muß tiefer sein als die tiefste zu übertragende Modulationsfrequenz und ist daher für Modulationsfrequenzen nahezu oder gleich Null Hz ungeeignet.The limit frequency of this control loop must be lower as the lowest modulation frequency to be transmitted and is therefore almost or the same for modulation frequencies Zero Hz unsuitable.

Es ist Aufgabe der Erfindung die eingangs genannte Oszillatorschaltung so zu modifizieren, daß sie als Sendeschaltung in einem Vielkanal-Funkgerät verwendet werden kann.It is an object of the invention the aforementioned Modify the oscillator circuit so that it as Transmission circuit used in a multi-channel radio can be.

Diese Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 angegebene Sendeschaltung gelöst.This object is by the specified in claim 1 Transmission circuit solved.

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.The new transmission circuit is due to its fast Frequency response and their ability to Transmission of high modulation frequencies also for Frequency hopping and data transmission suitable. they also allows DC transmission, i.e. transmission of modulation frequencies of almost or equal to zero Hz, as is the case with data transmission from many successive ones or zeros occur can. Outside of the modulation bandwidth, their Frequency control loop a high interference suppression. In addition, the new transmission circuit is great High frequency amplitudes with minimal frequency error too deliver, for example, by frequency responses, DC drifts or nonlinearities of the used components may be conditional.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt:The invention is based on a Exemplary embodiment explained. It shows:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Sendeschaltung Fig. 1 is a block diagram of the transmission circuit

Fig. 2 eine Frequenzdiskriminatorschaltung Fig. 2 shows a frequency discriminator circuit

Fig. 3 einen Integrierer Fig. 3 an integrator

Fig. 4 eine Oszillator-Schwingkreisschaltung. Fig. 4 is an oscillator circuit circuit.

Fig. 5 die Abhängigkeit der Ausgangsspannung der Fre­ quenzdiskriminatorschaltung von der Frequenzab­ lage von der Mittenfrequenz. Fig. 5 shows the dependency of the output voltage of the Fre frequency discriminator circuit on the frequency position from the center frequency.

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.According to FIG. 1, the transmission circuit contains a voltage-controlled oscillator 1 which can be tuned beforehand in a wide frequency range, for example 30-80 MHz, and which can be tuned by, for example, ± 2 MHz via capacitance diodes. The high-frequency output signal of the oscillator 1 is sent to an output terminal 2 for further amplification and in parallel to a mixer 4 , to which the signal from a reference oscillator 3 is also fed. In the mixer 4 , the high-frequency output signal of the oscillator 1 is mixed down to an intermediate frequency signal which leads to a frequency discriminator circuit 6 . The frequency discriminator circuit 6 outputs a current I _D as a function of the frequency deviation of the intermediate frequency signal from its center frequency. This current I _D and a modulation current I _M is supplied to an integrator. 7 The integrator 7 generates a retuning voltage U _N from these currents, which is fed to the oscillator 1 .

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. Fig. 2 shows the frequency discriminator circuit 6 , which includes a low-pass filter 8 , a narrow-band quartz discriminator 9 , a broadband discriminator 10 and two com parators 11 , 12 , which are connected to the broadband discriminator 10 . The comparators 11 , 12 compare the output voltage of the broadband discriminator 10 with an upper and lower threshold voltage S 1 and S 2 . The outputs of the comparators 11 , 12 are each brought together via a diode D , the diodes being poled in opposite directions. The broadband discriminator 10 is designed in such a way that its output voltage in the range of ± 2 MHz around the center frequency only assumes the threshold voltages S 1 , S 2 once.

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.The intermediate frequency signal passes through the low-pass filter 8 to the two discriminators 9 , 10 . If the frequency of the intermediate-frequency signal is very close to the center frequency (for example ± 30 kHz), the voltage U _D is determined by the narrow-band quartz discriminator 9 due to the corresponding polarity of the diodes D (non-linear part of the characteristic curve of FIG. 5). In the other case and if the deviation from the center frequency is not greater than the ± 2 MHz mentioned above as an example, the voltage U _{D is} determined by the output voltage of one of the comparators 11 , 12 , the amount of which is greater than that supplied by the narrowband quartz discriminator 9 (linear parts of the characteristic of Fig. 5). Since it is achieved that the frequency of the oscillator is quickly pushed into the frequency range of the narrowband quartz discriminator 9 via the integrator 7 . In addition, undesired secondary resonances of the quartz are masked out.

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. Fig. 3 shows the integrator 7 , which contains an Operationsver stronger, the inverting input of the current I _D and the modulation current I _M are supplied via a switch S.

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.The output of the operational amplifier is connected via a series circuit of a capacitor C to a parallel circuit of a capacitance diode D 1 and a further capacitor C 'with the inverting input. At the junction of these capacitances, a voltage U _{I was} applied via a counter.

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. The integrator supplies a retuning voltage U _N , which is fed to the oscillator 1 and whose frequency changes until the sum of the currents I _D and I _M becomes zero.

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. Fig. 4 shows the oscillator circuit of the oscillator 1. The circuit is digitally pre-tuned via parallel capacitors C ₁ - C _n to the nominal frequency, which is connected at one end to a ground via a switch and at its other end with a coil L 1 , the cathode of a capacitance diode D 4 and a capacitor C _{p are} connected. The other end of the coil L 1 is connected to ground via a capacitor C _s , via a resistor to the output of the integrator 7 and via a capacitance diode D 3 to the anode of the capacitance diode D 4 , which in turn is connected to the other end of the capacitor C _p , via a series connection of a capacitor C _k and a coil L to ground and to a resistor was connected, at the other end of which a voltage U _{O is} applied, with which the operating range of the capacitance diodes is set.

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.The capacitance diodes D 3 and D 4 are used to adjust the preset target frequency by ± 2 MHz. If necessary, one or more capacitance diodes must be connected in parallel with D 4 or in series with D 3 in order to enable a re-tuning by ± 2 MHz for each frequency within the frequency range. The capacitances C ₁ - C _n , C _{p in} parallel C _{D 4} and C _s in series with C _{D 3} are designed so that with constant tuning voltage U _N the tuning steepness of the capacitance diodes D 3 and D 4 at the lower and the upper frequency range limit, example, 30 and 80 MHz is the same.

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.In any case, however, the tuning pitch changes as a function of the tuning voltage U _N. However, the frequency control loop offers the possibility of compensating for corresponding changes in the loop gain. Since the Nachstimmspannung U _N also at the capacitance diode D 1 is present of the integrator 7, the integration constant of the integrator 7 changes with U _N. The frequency control loop is designed by a suitable choice of the voltages U _I and U _O and the number and types of the capacitance diodes in the integrator 7 and the oscillator 1 so that when the pitch of the tuning is changed by the tuning voltage U _N, the integration constant is changed such that the Limit frequency of the frequency control loop is constant. This enables the frequency control loop to be optimized with regard to its transient response and the design of RC elements for blocking interference from the oscillator 1 .

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.When using the transmission circuit in a radio transmitter / receiver, the frequency control loop in the receive operation before and after the mixer 4 is separated. Instead of the output signal of the oscillator 1 , the mixer 4 receives the received signal; the intermediate frequency output signal of the mixer 4 is fed to an intermediate frequency stage.

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.In duplex mode, the switch ter S in the integrator 7 is open during a transmission break (sample & hold circuit) so that the integration capacities are not reloaded. When the transmitter is switched on again, the tuning voltage set in the previous transmission is immediately available, so that, in general, the oscillation of the frequency control loop proceeds very quickly.

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.In another embodiment of the integrator 7 , the capacitance diode D 1 further capacitances D 2 , C '' can be connected in parallel via a switch SC . As a result, the modulation bandwidth is reduced (uncritical for voice transmission) and the settling of the frequency control loop slows down, but causes a higher damping of undesired interference modulations of the oscillator 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.1.Circuit arrangement with a reference oscillator ( 3 ) and a frequency control loop which has a voltage-controlled oscillator ( 1 ), a mixer ( 4 ) which converts the output signal of the voltage-controlled oscillator to a constant intermediate frequency by means of the signal of the reference oscillator ( 3 ), a frequency discriminator circuit ( 6 ), which is tuned to the intermediate frequency, and contains an integrator ( 7 ) to which the output current of the frequency discriminator circuit ( 6 ) is supplied and which generates a retuning voltage ( U _N ) with which the voltage-controlled oscillator ( 1 ) is tuned and the integration capacity of the integrator ( 7 ) is changed, characterized in that the retuning of the voltage-controlled oscillator ( 1 ) and the change in the integration capacity of the integrator ( 7 ) by the retuning voltage ( U _N ) take place in such a way that the limit frequency of the frequency control loop is almost constant at all transmission frequencies is that the integrator is supplied with a modulation current ( I _M ) and that the frequency discriminator circuit ( 6 ) contains a narrowband frequency discriminator ( 9 ) and a broadband frequency discriminator ( 10 ) with downstream comparators ( 11 , 12 ). 2. Verwendung der Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Funksende/Empfangsgerät.2. Use of the circuit arrangement according to one of the previous claims in one Radio transmitter / receiver device. 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.3. Use according to claim 2, characterized in that the frequency control loop is separated in the receive mode and the mixer ( 4 ) instead of the modulated signal of the voltage-controlled oscillator ( 1 ) is supplied with a received signal, and that the output signal of the mixer ( 4 ) instead of the frequency discriminator circuit ( 6 ) an intermediate frequency stage is supplied.