DE844309C - Einrichtung zur Erzeugung von ganzzahligen Vielfachen einer Grundfrequenz - Google Patents
Einrichtung zur Erzeugung von ganzzahligen Vielfachen einer GrundfrequenzInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
- H03B19/00—Generation of oscillations by non-regenerative frequency multiplication or division of a signal from a separate source
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/16—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
Landscapes
- Amplitude Modulation (AREA)
Description
iWiGBl. S. 175)
AUSGEGEBEN AM 17. JULI 1952
p 28993 Villa/'21V D
ist als Erfinder genannt worden
(Schweiz)
Grundfrequenz
Die Erfindung l>etrift"t eine Einrichtung zur Erzeugung
von Oberwellen aus einer Grundfrequenz fy Solche Einrichtungen sind zwar bekannt, indem
mittels nichtlinearer Übertragungsmittel aus einer Grundfrequenz Oberwellen erzeugt und durch geeignete
Siebmittel herausgesiebt werden; diese Einrichtungen erfordern jedoch einen erheblichen
Aufwand an Schaltelementen, insbesondere an Siebmitteln.
Vorliegende Erfindung zeigt einen von diesen bekannten
Methoden vollständig abweichenden Weg. Es wird dabei die bekannte Tatsache benutzt, daß
bei der Frequenzmodulation einer genügend hohen Trägerfrequenz /0 durch eine Grundfrequenz Z1 zu
l>eiden Seiten des Trägers eine Reihe von Seitenfrequenzen entstellt, deren Abstand untereinander
gleich Z1 ist.
Nach der Erfindung werden aus der Grundfrequenz Z1 ganzzahlige Vielfache erhalten, indem
mit der Grundfrequenz Z1 eine wesentlich höhere
Trägerfrequenz frequenzmoduliert wird und mindestens zwei der dabei in Abständen der Grundfrequenz
entstehenden Seitenfrequenzen über Filter einem nachfolgenden Amplitudenmodulator zugeführt
werden und, indem im Ausgang dieses Modu- as
lators weitere Filter vorhanden sind, die für die gewünschten ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz
einen Durchlaß bilden. Von den hier
entstehenden Kombinationsfrequenzen werden die Differenzfrequenzen also durchgelassen. Die eingeführte
höhere Trägerfrequenz und ihre Seitenbänder sowie die bei der Modulation entstehenden Summenf
requenzen werden im Ausgang unterdrückt.
Die Erfindung wird nun an Hand verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.
In> der Fig. ι ist die Einrichtung für die Erzeugung eines fortlaufenden Bandes von Oberwellen
to einer Grundfrequenz Z1 gezeigt. Der Generator G
erzeugt die Trägerfrequenz Z0, z. B. einige MHz. Die Tägerfrequenz wird mit der Grundfrequenz fv z. B.
ι kHz, frequenzmoduliert, indem die Frequenz Z1
auf das Reaktanzglied R gegeben wird. Das Reaktanzglied R und der Generator G bilden zusammen
den Frequenzmodulator. Das Reaktanzg-lied ändert
im Takte der Grundfrequenz die Eigenfrequenz Z0 mit einem ausreichenden Frequenzhub, z. B. mit
etwa 100 kHz. Das Reaktanzglied kann z.B. die l>ekannte Reaktanzrohrschaltung enthalten, oder es
kann auch eine mit der Grundfrequenz vormagnetisierte Eisendrosiselspule veränderlicher Induktivität
aufweisen. Es sind auch andere Moduliermethoden anwendbar. Im Generatorausgang sind die Trägerfrequenz
Z0 und eine Reihe von Seitenbandfrequenzen vorhanden. Die Abstände benachbarter Seitenbandfrequenzen
sind unter sich durchweg gleich der Grundfrequenz Z1. Ein nachfolgendes Bandpaßfilter
BP siebt ein bestimmtes Frequenzband heraus. Dem Bandpaßfilter folgt ein Amplitudenmodulator M
mit einer im wesentlichen nichtlinearen Aussteuerungskennlinie. Hier entstehen in bekannter Weise
die Kombinationsfrequenzen, so daß im Ausgang eines nachfolgenden Tiefpaßfilters TP wieder die
Grundfrequeriz Z1 und die dazu ganzzabligen Vielfachen
entnommen werden können. Die höchste mit einer ausreichenden Amplitude noch erhältliche
Ol>erschwingung ist im wesentlichen durch die Bandbreite des Bandfilters und durch die Grenzfrequenz
des Tiefpaßfilters bestimmt. Beträgt z. B. der Hub wesentlich über 100 kHz, die Filterbandbreite
200 kHz und die Grenzfrequenz des Tiefpasses 200 kHz, so können etwa 200 Frequenzen mit je
ι kHz Abstand entnommen werden, also die Frequenzen 1, 2 usw. bis etwa 20,0 kHz. Man erhält also
eine bis 2oofache Vervielfachung der Grundfrequenz von ι kHz.
Eine weitere Anordnung der Erfindung ist in der Schaltung nach Fig. 2 gezeigt. Das Frequenzmodulationsprodukt,
das dem Generator G entnommen ist, gelangt über zwei Bandpaßfilter BP1 und BP2 auf
den Amplitudenmodulator M. Der Durchlaß der Filter ist so gewählt, daß das Filter BPx z. B. einen
Durchlaß für die Frequenz f0 + mfx und das Filter
BP., einen solchen für die Frequenz Z0 — «/, aufweist,
wobei m und η ganze Zahlen sind. Nach dem
Modulator und nach Durchlaufen eines Tiefpaßfilters TP kann folgende Differenzfrequenz entnommen
werden:
Das ist die (w + n)-te Harmonische der Grundfrequenz
Z1. Da die Trägerschwingun^ herausfällt, besteht der besondere Vorteil des Verfahrens darin,
daß die Trägerfrequenz nicht besonders konstant zu sein braucht. Bei einer Trägerfrequenz von einigen
MHz und einer Grundfrequenz Z1 von 1 kHz kann
der Frequenzhub über 100 kHz betragen. Es treten dann Seitenbandfrequenzen mit η = m — 100 auf.
Es ergibt sich also eine Vervielfachung der Grundfrequenz fx bis zum Faktor η + m = 200.
Ein weiteres Ausführungsl>eispiel ist in der Fig. 3
gezeigt. Gegenüber der Einrichtung Fig. 2 besteht der Unterschied in der Verschiedenheit der Frequenzdurchlässe
der Bandpässe. Der Bandpaß BP1 besitzt einen Durchlaß für die Trägerfrequenz und
sämtlicher oberer Seitenfrequenzen bis zur n-ten Komponente, also /0 + η Σ nfx. Der Bandpaß BP2
besitzt nur Durchlaß für die Frequenz f0 — mfx.
Nach Passieren des Modulators M und des Tiefpaßfilters TP erhält man ein Spektrum von aufeinanderfolgenden
Schwingungen η Σ (m + η) fx.
In der Fig. 4 ist eine Schaltung dargestellt, die ein Verschwinden der Amplituden einzelner Komponenten im Spektrum verhindert. Sie baut sich auf der
Grundschaltung der Fig. 1 auf. Im Ausgang des ■
Tiefpaßfilters TP, wo die Grundfrequenz Z1 und das
Spektrum ihrer Oberwellen vorhanden sind, ist eine Rückführung der Ausgangsfreqnenz ül>erem Band-filter
BP1 und einen Frequenzvervielfacher V auf das
Reaktanzglied R vorgesehen. Ist eine Oberschwingung, z. B. die /»-te, sehr schwach oder gar nicht
vorhanden, so wird im Vervielfacher die Grundfrequenz Z1 ver-/>-facht. Die so vervielfachte Frequenz
p· Z1 gelangt zusammen mit der Grundfrequenz
Z1 auf den Reaktanzmodulator R. Im Spektrum der frequenzmodulierten Schwingung des
Generators G sind dann die Seitenbänder Z0 ± Pfι
vorhanden, die im ursprünglichen Spektrum gefehlt haben. Außerdem entstehen noch weitere Ol)erwellen,
die eine erwünschte Verstärkung eventuell noch weiterer schwächer Oberwellen zur Folge
haben. Der zusätzliche Vervielfacher V kann eventuell auch weggelassen werden, je nach der Amplitudenverteilung
auf dem Spektrum.
Es seien noch zwei Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben. In der Fig. 5 ist eine
Schaltung zur Frequenzteilung gezeigt. Die Eingangsfrequenz (m + η ± I)Z1, welche auf die Frequenz
Z1 geteilt werden soll, gelangt auf den Amplitudenmodulator Mx. Hier wird sie mittels der
weiteren eingeführten HHfsf requenz (m + M)Z1 überlagert,
so daß im Ausgang die Frequenz Z1 erscheint. Die Hilfsfrequenz (w + M)Z1 ist unter Verwendung
der erfindungsgemäßen Einrichtung dem Ausgang entnommen. Der Vorgang ist folgender:
Die Ausgangsfrequenz fx gelangt auf das Reaktanzglied
R und frequenzmoduliert den Generator G mit der mittleren Frequenz f0. Die Generatorspannung
gelangt auf die Bandfilter BPx und BP2. Das
Filter BP1 läßt die Frequenz Z0 + MZ1 und das Filter
BP2 die Frequenz Z0 — MiZ1 durch und unterdrückt
aHe übrigen Frequenzen, z. B. auch die Trägerfrequenz Z0. Die beiden Frequenzen gelangen
auf den Amplitudenmodulator .1/. Die entstehende Differenzfrequenz (m + M)Z1 gelangt über ein Band-
paßfilter auf den bereits erwähnten Modulator M1.
Das ganze System ist als rückgekoppeltes System schwingungsfähig; stabile Verhältnisse.treten aber
. nur für die im Verhältnis - —- geteilte Fre-
m + η + ι ö
quenz auf.
Die erfindungsgemäße Einrichtung kann auch zur Frequenzvervielfachung von phasenmodulierten Signalen
benutzt werden. Eine solche Einrichtung ist
ίο in der Fig. 6 dargestellt. Mit V ist der bereits mehrmals
iKSchriebene Frequenzvervielfacher bezeichnet mit dem Unterschied, daß die am Eingang der
steuerbaren Reaktanz R liegende FrequenzZ1 bereits
phasenmoduliert ist. Die mittlere Frequenz ist fg
ij5 und wird vom Generator G erzeugt. Mittels des
Phasenmodulators PM wird fg durch das zu übertragende
Signal phasenmoduliert. Z1 ist die so phasenmodulierte
Frequenz am Eingang zur Vervielfachungseinrichtung. Die Vervielfachung erzeugt eine um den Faktor (m + w) vervielfachte mittlere
Frequenz (m + n) f., zugleich mit der Vervielfachung des Frequenzhubes um den gleichen Faktor.
Nachdem nun die prinzipielle Wirkungsweise der Erfindung an Hand verschiedener grundsätzlicher
Anordnungen gezeigt worden ist, folgen für einzelne Grundschaltungen Heispiele für ihre entsprechenden
schaltungsmäßigen Ausführungen. In den Fig. 7,8,9 j sind Schaltungen dargestellt, die den grundsätzliehen
Anordnungen der Fig. 1, 2,4 entsprechen. Die ; nicht durch l>esondere Schaltbilder dargestellten Anordnungen
der Fig. 3, 5, 6 können durch analoge Zusammenschaltung der entsprechenden Teilschaltungen
R, G, BP, M, TP erhalten werden. Das j generell verwendbare Reaktanzglied R weist eine j
Mehrgitterröhre auf. Von der Anode ist ein Kon- , densator nach dem Steuergitter geschaltet. Die Eingangsspannung
mit der Frequenz Z1 verschiebt die Steuergitterspannung. wodurch entsprechende
Frequenzänderungen im nachgeschaltetem Röhrengenerator G entstehen. Die folgenden Bandpaßfilter
BP, BP1 sowie das Tiefpaßfilter TP sind in Ikkannter
Weise aufgebaute Wellenfilter. Der Modulator M weist zwei Dioden auf, welche an einem
Kondensatorwiderstandsglied die demodulierte j
Spannung erzeugen. In der Fig. 9 ist ein Frequenzvervielfacher V gezeigt. Dieser enthält eine sehr
stark nichtlinear arl>eitende Verstärkerröhre mit einem Anodenkreis, welcher auf die /»-fache Oberwelle
der Frequenz Z1 abgestimmt ist. i
Claims (10)
- PATENTANSPRÜCHE:i. Einrichtung zur Erzeugung von ganz- : zahl igen Vielfachen einer Grundfrequenz, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Frequenzmodulator eine höhere Trägerfrequenz (/0) mit der Grundfrequenz (Z1) frequenzmoduliert ist, daß mindestens zwei der in Abständen der Grundfrequenz entstehenden Seitenfrequenzen über Filter einem nachfolgenden Amplitudenmodulator zugeführt sind und daß im Ausgang dieses Modulators weitere Filter vorhanden sind, die für die gewünschten ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz (/,) einen Durchlaß bilden.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Frequenzmodulator ein Hochfrequenzgenerator vorgesehen ist, dessen Trägerfrequenz (Z0) mittels eines Reaktanzgliedes mit der Grundfrequenz (Z1) frequenzmoduliert ist.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ' das Reaktanzglied ein Reaktanzrohr aufweist.
- 4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktanzglied eine vormagnetisierte Eisendrosselspule aufweist.
- 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Frequenzmodulator und Amplitudenmodulator ein Handfilter zwischengeschaltet ist, dessen Durchlaß mindestens zwei Seitenfrequenzen umfaßt.
- 6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Frequenzmodulator und Amplitudenmodulator zwei Bandfilter zwischengeschaltet sind, deren Durchlaßfrequenz mit je einer Seitenbandfrequenz übereinstimmt.
- 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das eine der Bandfilter einen Frequenzdurchlaß für mehr als eine Seitenbandfrequenz aufweist.
- 8. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vom Ausgang der Einrichtung eine Rückführung einer einzelnen vervielfachten Frequenz auf den Eingang des Frequenzmodulators vorhanden ist.
- 9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückführungskanal ein Bandpaßfilter mit nachfolgender Frequenzvervielfachung aufweist.
- 10. Einrichtung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zweck der Erzeugung phasen- oder frequenzmodulierter Signale dem Reaktanzglied (R) eine phasenmodulierte Grundfrequenz (Z1) zugeführt ist und daß das Ausgangsfilter so bemessen ist, daß sich eine um (m + n) vervielfachte Phasen- oder Frequenzmodulation ergibt.Hierzu 2 Blatt ZeichnungenQ 5236 7.
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