DD140826A1 - Frequenzsyntheseanordnung - Google Patents

Abstract

Die Frequenzsyntheseanordnung dient zur Erzeugung von Impulsfolgen als Ausgangsfrequenz für eine Signalsynthese für einen relativ niederen Frequenzbereich bei relativ kurzen Einschwingzeiten, bestehend aus einem. Bezugsfrequenzoszillator, einem spannungsgesteuerten Oszillator und diesen beiden nachgeschalteten ersten und zweiten programmierbaren Frequenzteiler, die mit ihrem Ausgang je an einem Eingang eines Phasendiskriminators geschaltet sind. Die bekannte Verlangsamung der Regelgeschwindigkeit durch die Einfügung eines Tiefpaßfilters in die Regelschleife wird gänzlich vermieden und rtur ein einfacher spannungsgesteuerter Oszillator mit einem Frequenzregelbereich von nicht mehr als 1 : 2 wird eingesetzt. Die Frequenzprogrammierung soll neben einem linearen Frequenzraster auch in solchen Schritten möglich sein, bei dem die relative Schrittweite zwischen zwei benachbarten Frequenzen konstant ist, wobei die digitale Führungsgröße der Frequenz programmgesteuert vorliegen kann oder eine Handsteuerung auf beliebige Frequenzen innerhalb des vorgesehenen Bereiches mit Rastverhalten möglich sein soll. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß an den Steuereingang des spannungsgesteuerten Oszillators de.r Ausgang des Phasendiskriminators direkt geschaltet ist. Der Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators ist über einen dritten programmierbaren Frequenzteiler und gegebenenfalls noch über einen dekadischen Teiler mit dem Ausgang der Anordnung verbunden. Die Programmiereingänge des ersten Teilers und des dritten programmierten Teilers sind vorzugsweise mit den Ausgängen eines Festwertspeichers verbunden. An die Programmiereingänge des zweiten' Teilers ist direkt eine digitale Frequenzführungsgröße geschaltet und/oder diese Programmiereingänge sind vorzugsweise mit Ausgängen' eines zweiten Festwertspeichers verbunden.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Frequenzsyntheseanordnung dient zur Bereitstellung von periodischen Impulsfolgen unterschiedlichster Frequenzen als Ausgangsgröße für die Synthese beliebiger periodischer Signale aus einer digitalen Führungsgröße_o . Die Erfindung bezieht sich auf eine Frequenzsyntheseanordnung mit phasenverriegelnder Schleife bestehend aus einer Bezugsfrequenzquelle, einem spannungsgesteuerten Oszillator, einem Frequenzteiler, der an den Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators angeschlossen ist und die Oszillatorausgangsfre— quenz durch eine veränderliche ganze Zahl N teilt, Steuermittel um den Wert.N im Teiler einzustellen, einem Phasenvergleicher, von dem ein erster Eingang mit dem Ausgang des Teilers und ein zweiter Eingang mit der Bezugsfrequenzquelle verbunden ist, so daß die Oszillatorausgangsfrequenz auf das N-fache der Bezugsfrequenz geregelt wird_o

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Derartige Frequenzsyntheseanordnungen sind bekannt und werden beispielsweise in V« F_e Eroupa, "Frequency Synthesisers", Griffin, London 1973 beschrieben.

Der Teilungsfaktor N des Teilers kann als jede beliebige ganze Zahl in einer gegebenen Reihe, beispielsweise 1 bis 100 gewählt werden β Daher kann, wenn die Bezugsfrequenz 100 kHz ist, die Ausgangsfrequenz der Syntheseanordnung die Frequenzreihe 100 kHz bis 10 MHz in 100 kHz-Schritten bestreichen. Die Bezugsfrequenz wird im allgemeinen einer stabilen Frequenzquelle, wie einem quarzgesteuerten Oszillator, entweder unmittelbar oder durch

Teilung entnommen· Im letzteren Fall ist es bekannt, den Teilungsfakbor veränderlich zu machen, so daß der jev/eilige Frequenzabstand (die Schrittgröße der Ausgangsfrequenzen) geändert werden kann_o Zwischen dem Ausgang des Phasenvergleichers und dem Steuereingang des Oszillators liegt zur Unterdrückung von Störfrequenzen bekannterweise ein Schleifenfilter, das ein Teil der phasenverriegelten Schleife darstellt und bekanntlich ein Kompromiß zwischen der Einschwingzeit und dem Unterdrücken von Störfrequenzen am Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillator erforderlich macht» Zum Erhalten eines kleinen Kanalabstandes ist es notwendig, daß die Bezugsfrequenz niedrig gewählt wird« Eine niedrige Bezugsfrequenz weist jedoch den Nachteil auf, daß die Einschwinggeschwindigkeit der Schleife gering wird, die von der Grenzfrequenz der Schleife abhängig ist, welche im wesentlichen durch das in die Schleife aufgenommene Tiefpaßfilter bestimmt ist» Ein verhältnismäßig geringer Kanalabstand und folglich eine niedrige Bezugsfrequenz widerspricht der Anforderung einer kurzen Einschwingzeit bzw« einer hohen Schleifengeschwindigkeite Es gibt daher für jede einzelne Syntheseanordnung eine optimale Dimensionierung, die eine minimale Einschwingzeit beim erforderlichen Ausmaß an Störunterdrückung ergibt» Es ist üblich, das Schleifenfilter derart zu dimensionieren, daß es die erforderliche Störunterdrückung gewährleistet um danach den Schleifendämpfungsfaktor für die minimale Einschwingzeit einzustellen* Der Dämpfungsfaktor ist u* a₀ eine Funktion der Schleifenverstärkung; jede Änderung in der Schleifenverstärkung beeinträch«, tigt daher die Wirkung, Wenn der Entwurf einmal optimal gemacht ist, hat eine Erhöhung der Schleifenverstarkung die Neigung, die Schaltungsanordnung unstabil zu machen, (d. h. eine Neigung zum Schwingen bei einer oder mehreren Frequenzen, abhängig von der Phasenverschiebung des Schleifenfilters), was zu einer Erhöhung der Einschwingzeit führt« Jedoch auch eine Verringerung der Schleifenverstärkung erhöht die Einstellzeit₀ Da die Schleifenverstärkung dem Wert N umgekehrt proportional ist, muß eine höhere Einschwingzeit hingenommen werden, damit die Stabilität der Schaltungsanordnung beibehalten wird, wenn N in seinem Wert geändert wirdc Wenn N größer ist als 10, wird die Dimensionierung besonders schwierig und die Einschwingzeit wird übermäßig lange

Durch die DB-OS 2 554 057 wird eine Frequenzsyntheseanordnung beschrieben in der der Ausgang des Filters mit dem Steuer-

eingang des Oszillators über einen Multiplikator verbunden ist, der einen Multiplikationsfaktor η hat, welcher mit dem Wert N proportional ist und der durch die genannten Steuermittel mit eingestellt, wird.

Die Schleifenverstärkung ist nun dem Wert n/N proportional und da n/N konstant ist, ist sie auch konstant, unabhängig vom Wert von N. Da die Syntheseanordnung nun mit einer konstanten Schleifenverstärkung arbeitet^kann die Dimensionierung, was die Einschwingzeit und Störunterdrückung anbelangt, optimalisiert werden, so daß es möglich wird, die Einschwingzeit zu verringern und die Störunterdrückung zu vergrößern. Weiterhin offenbart die OS 25 2H- 057 die Einfügung einer Summationsanordnung vor den Steuereingang des spannungsgesteuerten Oszillators, um eine voreingestellte Spannung zu der Spannung am Steuereingang des spannungsgesteuerten Oszillators zu addieren, wodurch eine vorhersagbare Spannung abhängig vom Wert N dem Steuereingang des spannungsgesteuerten Oszillators zugeführt wird.

Es ist bekannt, die voreingestellte Spannung derart zu wählen, daß sie in ihrer Größe der sogenannten "Offset-Spannung" des spannungsgesteuerten Oszillators entspricht und dieser Spannung entgegengesetzt ist, so daß die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators dann zu der Eingangsspannung direkt proportional ist.

Es ist auch ein Frequenzsynthesizer zur Erzeugung einer aus einer Vielzahl von möglichen in mehreren getrennten Frequenzbereichen liegenden Frequenzen aus der DE-OS 2 205 389 bekannt. Der dort · beschriebene Synthesizer verwendet für jeden Frequenzbereich einen anderen spannungsgesteuerten Oszillator, wobei jeder Oszillator einen anderen Abstimmbereich hat und von einer allen Oszillatoren gemeinsamen Phasenregelschleife mit einem einzigen Bezugsoszillator abgestimmt wird. Um eine bestimmte Frequenz auszuwählen, ist sowohl der geeignete Oszillator einzuschalten, als auch noch das Teilverhältnis einzustellen. Dabei hat der Abstand zwischen benachbarten Frequenzen für alle Frequenzbereiche einen konstanten Wert, nämlich.den Wert der dem Phasenkomparator zugeführten Bezugsfrequenz.

Die DE-OS 24 37 168 beschreibt einen Frequenzsynthesizer mit mehreren Frequenzbereichen, der für jeden Frequenzbereich eine konstante Frequenzschrittweite hat₀

Dieser Frequenzsynthesizer sieht vor, daß alle möglichen Frequenzen von einem einzigen spannungsgesteuerten Oszillator mit einer Phasenregelschleife abgeleitet werden. In der Phasenregelschleife ist ein Frequenzteiler vorgesehen, dessen Teilverhältnis innerhalb) mehrerer getrennter den Frequenzbereichen entsprechender Bereiche einstellbar ist. Dem spannungsgesteuerten Oszillator ist für jeden Frequenzbereich ein Frequenzvervielfacher nachgeschaltet, dessen Vervielfachungsfaktor entsprechend dem jeweiligen Frequenzbereich fest gewählt ist, wobei derjenige Frequenzvervielfacher zur Erzeugung der Nutzfrequenz wirksam gesteuert wird, in dessen zugehörigem Frequenzbereich die zu erzeugende Frequenz liegt_β Zur Einstellung des Frequenzteilers ist ein Frequenzauswähler vorgesehen, an dem die zu erzeugende Frequenz dezimal einstellbar ist. Diesem Frequenzauswähler ist ein Dekodierer nachgeschaltet, welcher feststellt,-in welchem Frequenzbereich die zu erzeugende Frequenz liegt ο Dieser Dekodierer steuert den dem festgestellten Frequenzbereich zugeordneten Frequenzvervielfacher wirksam und berechnet den zur Erzeugung der gewählten Frequenz notwendigen Wert des Teilverhältnisses N und stellt diesen am Frequenzteiler ein» Dabei kann vorgesehen werden, daß die am Ausgang des jeweiligen Frequenzvervielfachers erscheinende Nutzfrequenz um einen konstanten Betrag von der am Frequenzauswähler eingestellten Frequenz abweicht oder gleich ist_o Bei bekannten Frequenzsyntheseanordnungen tritt jedoch noch eine andere Schwierigkeit auf _s wenn verhältnismäßig hohe Ka- · nalfrequenzen erzeugt werden sollen» In diesem Fall muß die hohe Oszillatorausgangsfrequenz zuerst auf eine niedrigere Frequenz untersetzt werden, da die maximal zulässige Eingangsfrequenz des in der Schleife verwendeten einstellbaren Teilers bei Realisierung durch d.ie in Betracht kommenden digitalen Schaltkreise beschränkt ist«, Damit die verhältnismäßig hohe Oszillatorausgangsfrequenz auf einejCur den einstellbaren Teiler geeignete Einga.ngsfrequ.enz untersetzt wird, ist es bekannt, zwischen den Osaillatorausgang und den Eingang des einstellbaren Teilers eine Mischstufe aufzunehmen, in der die Oszillatorausgangsfrequenz mit Hilfe eines der Bezugsquelle entnommenen Hilfssignals umgewandelt wird_e Bei dieser Art von Frequenz™ Untersetzung wird die Schleifengeschwindigkeit im allgemeinen beibehalten, aber es treten einige Nachteile auf$ So gibt es

die Möglichkeit, daß der spannungsgesteuerte Oszillator auf eine falsche Frequenz synchronisiert wird, da nicht nur die Differenzfrequenz, sondern auch die Summenfrequenz am. Ausgang der Mischstufe auftritt. Dies beschränkt den Abstimmbereich des spannungsgesteuerten Oszillators oder den minimalen Wert der Mischfrequenz ο Außerdem ist meistens eine Suchschaltung notwendig, da dies Ausgangssignal des Phasendetektors durch das Tiefpaßfilter in den meisten Fällen derart abgeschwächt wird, daß der Fangbereich der Schleife unzulässig klein wird. Die Verwendung einer speziellen Suchschaltung muß jedoch vermieden v/erden, da die Wirkung einer derartigen Suchschaltung Zeit erfordert, was der Anforderung einer kurzen Einschwingzeit widerspricht. Ein anderer ernstlicher Nachteil besteht darin, daß die dem einstellbaren Teiler zugeführte Mischfrequenz infolge der direkten Umsetzung des Abstimmgebietes des Oszillators über ein verhältnismäßig großes Frequenzgebiet variiert, was eine verhältnismäßig starke Änderung der Schleifenverstärkung über den ganzen Abstimmbereich verursachte Eine andere Möglichkeit, die Eingangsfrequenz des einstellbaren Teilers zu verringern, besteht darin, zwischen den Oszillatorausgans ^un& äen Eingang des einstellbaren Teilers einen festen Teiler anzuordnen. Da die digitalen Schaltkreise für die praktische Verwirklichung fester Teiler einfach sind, können derartige feste Teiler im Gegensatz zu einstellbaren Teilern für höhere Eingangsfrequenzen verwirklicht werden. Die DE-OS 2" 515 9^9 beschreibt einen Mehrkanalgenerator, der geeignet ist, in einem hohen Frequenzband eine große Anzahl in untereinander gleichem Kaaalabstand liegenden Kanalsfrequenzen· zu erzeugen, die eine große Schleifengeschwindigkeit und eine kurze Einstellzeit aufweisen. Dabei ist vorgesehen, daß die Frequenzumsetzanordnung einen an den Ausgang des ersten spannungsgesteuerten Oszillators angeschlossenen Frequenzteiler mit einem festen Teilungsfaktor und eine daran angeschlossene Mischstufe enthält«, Eine zweite, in ihrer Frequenz einstellbare Schleife, erzeugt das der genannten Mischstufe zugeführte Überlagerungssignal und enthält einen zweiten spannungsgesteuerten Oszillator und einen in diskreten Schritten parallel zum ersten Frequenzteiler einstellbaren zweiten Frequenzteiler_e An dessen Ausgang ist ein Eingang einss zweiten Phasendisla?iminator.s an-

i i V

fester Bezugsfrequenz liegt, deren Frequenz sich gegenüber der .von der ersten Quelle gelieferten Bezugsfrequenz um eine Frequenzdifferenz unterscheidet, deren Wert der Bezugsfrequenz einer dieser Quelle geteilt durch den Teilungsfaktor des festen Teilers entspricht. Die am Ausgang des ersten spannungsgesteuerten Oszillators auftretende Eanalfrequenz wird durch gleichzeitige Änderung der Einstellung des genannten ersten und zweiten einstellbaren Frequenzteilers mit der minimalen Schrittgröße in diskreten Schritten mit einem gegenseitigen Kanalfrequenzabstand entsprechend der Bezugsfrequenz, die zum Ausdrücken der Frequenzdifferenz zwischen den genannten Quellen fester Bezugsfrequenz verwendet wurde, eingestellt*

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer ökonomischen Variante einer derartigen Frequenzsyntheseanordnung für einen relativ niederen Frequenzbereich bei relativ kurzen Einschwingzeiten ·

Darlegung des Wesens der Erfindung ·

Die Mängel des Standes der Technik und die bekannten aufwendigen Maßnahmen zu ihrer Vermeidung haben ursächlich ihre Gründe in der Verlangsamung der Regelgeschwindigkeit durch die Einfügung^; eines Tiefpaßfilters in die Regelschleife, Ausgehend von vorstehender Zielstellung verfolgt die Erfindung deshalb die Aufgabe, dieses Tiefpaßfilter gänzlich zu vermeiden und nur einen einfachen spannungsgesteuerten Oszillator mit einem Frequenzregelbereich von nicht mehr als 1:2 einzusetzen* Darüber hinaus soll die Frequenzprogrammierung neben einem linearen Frequenzraster auch in solchen Schritten möglich sein, bei dem die relative Schrittweite zwischen zwei benachbarten Frequenzen konstant ist, wobei die digitale Führungsgröße der Frequenz programmgesteuert vorliegen kann oder eine Handsteuerung auf beliebige Frequenzen innerhalb des vorgesehenen Bereiches mit Rastverhalten möglich sein solle

Erfindungsgemäß wird bei einer Frequenzsyntheseanordnung, bestehend aus einem Bezugsfrequenzoszillator, einem spannungsgesteuerten Oszillator und diesen beiden nachgeschalteten ersten und zweiten programmierbaren Frequenzteiler die mit ihrem Aus

mm Π —

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gang je an einem Eingang eines Phasendiskriminators geschaltet sind, die Aufgabe dadurch gelöst, daß an den Steuereingang des spannungsgesteuerten Oszillators vorzugsweise umschaltbar der Ausgang des Phasendiskriminators direkt oder eine von Hand einstellbare Gleichspannungsquelle geschaltet ist. Der Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators ist über einen dritten programmierbaren Frequenzteiler oder vorzugsweise umschaltbar einem Mischer, dessen andererEingang mit dem Ausgang des Bezugsfrequenzoszillators verbunden ist, über einen Tiefpaß, einen Impulsformer und gegebenenfalls noch über einen dekadischen Teiler mit dem Ausgang der Anordnung verbunden. Die Programmier-Eingänge des dem Bezugsfrequenzoszillator nachgeschalteten ersten Teilers und des dritten programmierten Teilers sind.vor-, zugsweise mit den Ausgängen eines Festwertspeichers verbunden. An die Programmiereingänge des zweiten, dem spannungsgesteuerten Oszillator nachgeschalteten Teilers ist direkt eine digitale Frequenzführungsgröße geschaltet und/oder diese Programmiereingänge sind vorzugsweise mit Ausgängen eines zweiten Festwertspeichers verbunden·

In den Festwertspeichern sind die Teilungsfaktoren der programmierbaren' Teiler abgespeichert, die durch die digitale Führungsgröße als Adresse aufgerufen werden.

In einer Betriebsart "Automatikbetrieb" ist vorgesehen, daß die Teilungsfaktoren aller drei Teiler in Abhängigkeit von der digitalen Führungsgröße so gewählt sind, daß das Verhältnis der Faktoren des zweiten und ersten Teilers den Fangbereich des spannungsgesteuerten Oszillators garantiert und daß das Produkt der Teilungsfaktoren des ersten und dritten Teilers unabhäbgig von der digitalen Führungsgröße eine Eonstante ergibt. Eine direkte Anzeige der erzeugten Frequenz bei einer linearen Frequenzrasterprogrammierung als auch bei einer Betriebsart-"Handbetrieb" wird dadurch ermöglicht, daß ein mit einer Frequenzanzeige verbundener Frequenzzähler mit seinem Eingang über ein Tor, dessen Steuereingang an dem Ausgang des ersten. Teilers geschaltet ist, vorzugsweise umschaltbar am Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators oder am Ausgang des Impulsformers liegt_e Eine vorteilhafte Ausführengsforia der Erfindung, bei der von Automatik- auf Handbetrieb Lirageschaltet v/erden kann, sieht vor,

daß zur Umschaltung des Steuereinganges des spannungsgesteuerten Oszillators, des Ausganges der Frequenzsyntheseanordnung als auch, des Einganges des dem Frequenzzähler vorgeschalteten Tores je ein Umschaltkontakt eines Automatik-Handbetriebsschalters vorgesehen ist.

In der Betriebsart "Automatikbetrieb" ist jeweils das erstgenannte Anordnungsmerkmal und bei "Handbetrieb" jeweils das zweitgenannte Anordnungsmerkmal der vorstehenden Alternativmerkmale zutreffende

Gleichfalls zum Zwecke dieser Betriebsartenumschaltung sieht die vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung vor, daß an die Programmiereingänge des zweiten Teilers über einen Umschalter wahlweise die digitale !Frequenzführungsgröße geschaltet ist, oder.daß sie mit den Datenausgängen des FrequenzZählers verbunden sindo

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform bei "Handbetrieb mit Rastverhalten" sieht einen extra Rastschalter vor, der einmal mit dem Adresseingang des, den ersten Teiler auf einen Teilungsfaktor 10ⁿ/k programmierenden Festwertspeicher und zum zweiten mit dem Steuereingang des die Programm!ereingänge des zweiten Teilers mit den Datenausgängen des Frequenzzählers verbindenden Umschalters verbunden ist_o

Beläßt man diese Rastschalter in der vorstehend beschriebenen Stellung und schaltet den Automatik-Handbetriebsschalter auf "Automatikbetrieb", so wird unter Einbeziehung der Phasenregelschleife ohne längere Einschwingvorgänge auf die von "Hand" eingestellte Frequenz eingerastet und gehalten.

Im nachfolgenden Ausführungsbeispiel wird die Erfindung anhand von zwei Figuren und konkreten Werten näher erläutert» Es zeigt

Figs 1 ein prinzipielles Blockschaltbild der Frequenzsynthese— anordnung

Fig«, 2 ein ausführliches Blockschaltbild der Frequenzsynthese™ anordnungο

Fig_e 1 zeigt mit dem Quarzgenerator QG der die Frequenz fq erzeugt s die nach dem x-Teiler Τ_χ» auf die Frequenz fq/x geteilt

ist, sov/ie mit dem spannungsgesteuerten Oszillator VCO, der die Frequenz f =f +'vdf erzeugt, die mit dem y~Teiler T auf t / herunter geteilt wird und dem Phasen-Diskriminator PD den bekannten Aufbau einer Frequenzsyntheseanordnung₃wobei jedoch der Ausgang des Phasendiskriminators PD direkt mit dem Steuereingang des spannungsgesteuerten Oszillators VCO verbunden ist«,¹ Zwischen dem Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators VCO und dem Ausgang der Anordnung ist erfindungsgemäß ein z-Teiler T₂ angeordnet.

Für die Ausgangsfrequenz f gilt daher nach dem Einrasten der Phasenregelschleife

(D

f = -2- f ο χ ζ q	Σ	^Xj+ ^!fmax	/ 1	mm
Um der Fangbedingung Λ ^jfmax ^.	χ	V fq	^· 1+2z
1- ^ <		und der Überlappungsbedingung
	[M,
irr

zu genügen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, eine Frequenzpro granimieru ng durch Verändern aller drei Teiler so vorzunehmen, daß die Teilungsfaktoren y und χ den Fangbereich garantieren und in Abhängigkeit vom Teilungsfaktor χ der Teilungsfaktor· ζ so geändert wird, daß das Produkt der Teilungsfaktoren χ . ζ = konstant gilto

Wählt man für die Frequenzprogrammierung die Darstellung f₀ = K . F ο 10° mit F= 1,000 _#o. 9,999 (IV)

(Konstante K berücksichtigt, daß für die Signalsynthese eine K-fache Ausgangsfrequenz als Steuerfrequenz benötigt wird) so kann der y-Teiler T direkt mit der* Zahl F, die (Fig. 2) über einen Umschalter UF auf die Dateneingänge des y-Teilers T geschaltet ist, programmiert werden· Die vom jeweiligen Programmwert F abhängigen Größen für χ und ζ werden in Festwerthalbleiterspeicher x/z-ROM gespeichert und durch die erste Ziffer des Programmwertes F aufgerufen

Anhand gewählter Werte, zum Beispiels

f = 10 MHz. f = 6,4

ο 12,8 MHz und einer maximalen Nutzfrequenz von 99»99 kHz, ergeben sich beispielsweise folgende Teilungsfaktoren für χ und ζ bei K = 64

Erste Ziffer von F | Teilungsfaktor ζ | Teilungsfaktor χ

1	3	10
2 u.		5
4	ο 9	4
5 ο.	2

15 62 (5) 31 25 (0) 39 06 (3) 78 12 (5)

Der zur Programmierung der Teiler T__ und T

notwendige Auf-

wand besteht also lediglich neben einem 1 aus 10 Decoder, aus vier Speicherplätzen in einem Festwertspeicher x/z-ROM für vier Worte mit einer Wortlänge von 20 Bit bei Vernachlässigung der letzten Stelle am Teilungsfaktor x. Wird der Speicher für eine Wortlänge von 24 Bit ausgelegt, kann die letzte in Klammern stehende Stelle.Berücksichtigung finden und es steigt die erzielbare Auflösung_e .

Der durch eine Rundung von χ hervorgerufene Fehler beträgt für K= 64

Erste Ziffer von

2, 3 4

für x-Te i ler T.

4~stellig_

3 . 10 O -

5 ο 10

6 ο 10

5-stellig

O

1 , 10 O

In der akustischen Meßtechnik ist eine Programmierung durch Terz- und Schrittnummern nach folgender Darstellung von grösserer Bedeutung als die reine Frequenzprogrammierung:

f₀ = K . 10

(T + S/Smax)

(V)

Es soll daher nachfolgend anhand voc Fig* 2 und konkreten Y/erten eine Anordnung zur Programmierung nach vorstehender

T und

be-

Darstellung kür die drei Frequenzteiler T.

schrieben werden₀ - .

Für eine minimale Nutzfrequenz von O_S1 Hz und einer maximalen von 100 kHz lautet mit der Terznummer T^ = O -_oft 5

T = 00

059 = 10 T₁ + 1

= 0

* 11-

und der SchrittDummer

S = 000 ·'·· max ,

wobei der Faktor 10 1 durch dekadische Teilung mittels des Teilers T, berücksichtigt wird, die Bezie hiung für die Äusgangsfrequenz

f_o = 10 ^6^-3) _{o 10} °'^{1 T}o ο 10 ^{0)/| S/S}max _o f_q (YI)

Vergleicht man diese Beziehung mit Gleichung I und setzt zunächst

y = 10ⁿs ₀ 10 °»^{1 S/S}max · (YII)

χ = 10°s (VIII)

ζ =10 (3-IgK-O₁I T₀) (IX)

so ist Gleichung YI formal erfüllt.

Es ergeben sich jedoch für den Teilungsfaktor ζ keine ganzzahlige Faktoren. Da er nur ganzzahlig programmiert werden kann, muß der dadurch bedingte Fehler durch eine Änderungdes Teilungsfaktors χ korrigiert werden. Die Korrektur erfolgt nach folgenden Beziehungen:

*i Γ ("λ— Ip¹V — Π 1 Φ Ίΐ *^

ζ* = Integer [10^{w &i}^ ' ' o^;j (X)

x . = 1,. 10^^Qs + 3 - lgk - 0,1 T₀) = §,. 10ⁿs (XI)

Y/erden beispielsweise folgende V/erte angenommen:

^S/Smax = ^319/32OO. f_q = 10 MHz

so ergibt sich für

y = 10³ ; 10 ^319/32OO ₌

= Integer

= Integer [1,96?] =1

⁽⁶ " ¹ ^

χ = 1O

und die Ausgangsfrequenz beträgt mit Gleichung I f₀ = TtH₆7 " ^{10 MRz = 6}* 395526 MHz

der rechnerische Sollwert beträgt W - 3 + 0,9 ♦ ^/

so daß ein Bestfehler von 2 <, 10"^ verbleibt«

-42-

Da der Terznummernteil T nur zehn verschiedene Werte aufweist, sind für die Teilungsfaktoren χ und z. je zehn Teilerfaktoren im Festwertspeicher x/z-ROM zu speichern, wobei der Terznummernteil T als Adresswort benutzt wird.

Nachfolgende Tabelle gibt als Beispiel eine Übersicht über die Teilerfaktoren ζ und χ sowie den relativen Fehler von der rechnerischen Sollfrequenz bei K = 64

	Z	X	.10 Ds	χ für ns	4	Fehler 10~5 ψ-
O	15	1.041666	It	10 417		3,3
1	12	1„034282	ti	10 343.		1,7
2	9	1.095412	Il	10 954		1,2
3	7	I0II8722	Il	11 187		2
4	6	10O36739	ti	10 367		3,7
5	4	1o235265	Il	12 353		2,8
6	3	1.308275	tt	13 083		1,9
7	3	1*039197	ti	10 392		0
8	2	1.238202	It	12 382		0
9	1	1.967077	19 671		1,4

Mit den 4 Speicherplätzen für die F~Progranimierung und einen weiteren Platz für Handbetrieb (wird unten noch beschrieben) ergibt sich damit ein Bedarf von 15 Speicherplätzen im Festwertspeicher x/z-ROMe

Zur Programmierung des y-Teilers T muß gemäß Gleichung VII eine Konvertierung der anliegenden Schrittinforiaation erfolgen. Zweckmäßig sind die Teilungsfaktoren wiederum in einem Festwertspeicher S-ROM mit von der kleinsten relativen Schrittweite S.„ „.;„= -i^JE-LE abhängigen Speicherbedarf N entsprechend

abzuspeichern, wobei die Schritt-

"w min. £ der Bezeichnung N =

nummer als Adresswert^wbMfitzt ist«,

Läßt man innerhalb eines Terzschrittes eine lineare Frequenzstuf ung gelten und wählt man im vorliegenden Beispiel S,„„__ =

Ji 3.x

2589» dann gilt näherungsweise

10°»^1;S/2589 ^1 + S

Bei dieser Frequenzstufung-kann man auf einen Festwertspeicher verzichten, indem man bei der Programmierung des y-Teilers T die erste Dekade fest mit "Eins¹* und die übrigen vier Dekaden direkt mit der Schrittzahl S programmiert. Die maximale Ab-

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weichung zur Sollkurve mit logarithmischer Schrittweite beträgt etwa 7 ₀ 10""·^ und die wirklich eingestellte Frequenz kann gegebenenfalls in einer Frequenzanzeige FA angezeigt v/erden, so daß diese Abweichung keinen Fehler darstellte Die minimale Schrittweite S_{w m}^_Q beträgt hierbei ungefähr 1 .

Durch einen Umschalterkontakt XL· kann der Steuereingang des spannungsgesteuerten Oszillator VCO auf eine von Hand. einstellbare Gleichspannungsquelle Gq umgeschaltet werden, wodurch eine Frequenzeinstellung von Hand ^MH" möglich ist. Dabei wird mittels des Mischers M die Differenzfrequenz ±Δ = f - f = k ο f₀ zwischen Quarzfrequenz f und der Frequenz f„ des spannungsgesteuerten Oszillators VCO gebildet und über einen Tiefpaß T , Impulsformer 1? sowie einem zweiten Umschaltkontakt Uo und einem Tor TF einem Frequenzzähler FZ zugeführt, wobei die Torzeit ^T =

Tp·. · ψ-, durch mittels des x~Teilers T um den Teilungsfaktor^iO ^Q/K heruntergeteilte Quarzfrequenz f bestimmt ist. Der x-Teiler T wird durch Betätigung des Rastschalters R und einer damit aktivierten Adresse im Festwertspeicher x/zvROM auf den Teilungsfaktor 10 ⁿ/K programmiert.

Nach Ablauf der Torzeit All hat der Frequenzzähler den In-

IO 1 no halt NF = £a*aT = K . f . ~ . ~ = 10° s°-

° ^{K X}q ^fq

Bei einer Konstante K = 64- und η = 6 sowie f = 10 MHz beträgt

= 15625 ο 10""⁷s = 1.5625 ms und der Zählerstand

daß mittels der Frequenzanzeige FA eine Direktanzeige der Frequenz f auf einfache Weise möglich ist„ Der Umschalterkontakt U^ schaltet den dekadischen Ausgangsteiler T^ vom Ausgang des z~Teilers T auf den Ausgang des Impulsformers IF, so daß die Differenzfrequenz £Δ- = f_v - fq'- K ο f_Q nach dekadischer Teilung um den Faktor 1Oⁿ am

Ausgang steht.

Bleiben die Zählerausgänge des Frequenzzählers über den Umschalter UF, was durch Betätigung des Rastschalters R "bewirkt war, mit den Dateneingängen des y-Teilers T_v verbunden, so rastet beim Umschalten von Hand-"Hⁿ auf Automatikbetrieb ^MA" die Regelschleife sofort ein und es ergibt sich bei Handbetrieb die gleiche Stabilität wie bei automatischem Betrieb, d,h_e Einschwingvorgänge werden auf ein Minimum reduziert.

Auch bei Automatikbetrieb und F-Programmierung zeigt die Frequenzanzeige direkt die programmierte Frequenz

= (_ü) , J , f = y = 1Oⁿ ο F an, wenn der Eingang

des Frequenzzählers FZ über das Tor CDF und dem Umschaltkontakt Uo an dem Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators VCO gelegt isto

Claims (2)

Erfindungsan Spruch

1. Frequenzsyntheseanordnung, vorzugsweise für einen relativ niedrigen Frequenzbereich bei relativ niedriger Einschwingzeit, bestehend aus einem Bezugsfrequenzoszillator, einem spannungsgesteuerten Oszillator und diesen beiden nachgeschalteten ersten und zweiten programmierbaren Frequenzteiler, die mit ihrem Ausgang je an einem Eingang eines Phasendiskriminators geschaltet sind, gekennzeichnet dadurch, daß an den Steuereingang des spannungsgesteuerten Oszillators (YCO) vorzugsweise umschaltbar der Ausgang des Phasendiskriminators (PD) direkt oder eine von Hand einstellbare Gleichspannungsquelle (Gq) geschaltet ist, daß der Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) über einen dritten programmierbaren Frequenzteiler (T ) oder vorzugsweise umschaltbar einen Mischer (M), dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des Bezugsfrequenzoszillators (QG) verbunden ist, über einen Tiefpaß (TP), einen Impulsformer (IF) und gegebenenfalls noch über einen dekadischen Teiler (Td) mit dem Ausgang (Out) der Anordnung verbunden ist, wobei die Programmiereingänge des dem Bezugsfrequenzoszillator (QG) nachgeschalteten ersten Teilers (T ) und des dritten programmierten Teilers (T„) vorzugsweise mit den Ausgängen eines Festwert-

Zr

Speichers (x/z-ROM) verbunden sind und an die Programmiereingänge des zweiten, dem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) nachgeschalteten Teilers (T ) direkt eine digitale . Frequenzführungsgröße (F; S) geschaltet ist und/oder daß diese Programmiereingänge vorzugsweise mit Ausgängen eines zweiten Festwertspeichers (S-EOM) verbunden sind.

2. Frequenzsyntheseanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Teilungsfaktoren aller drei Teiler (x| yj z) in Abhängigkeit von der digitalen Führungsgröße (Fj T? S) so gewählt sind, daß das Verhältnis (y/x) der Faktoren des zweiten und ersten Teilers (T ; T) den Fangbereich des spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) garantiert und daß das Produkt (x.z) der Teilungsfaktoren des ersten und dritten Teilers (Tj T), von der digitalen Führungsgröße (Fj Tj Steine Konstante ergibt_o

unabhängig,

Frequenzsyntheseanordnung nach. Pkt. 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß ein mit einer Frequenzanzeige (FA) verbundener Frequenzzähler (FZ) mit seinem Eingang über ein Tor (CDF) , dessen Steuereingang an dem Ausgang des ersten Teilers (CD.) geschaltet ist, vorzugsweise umschaltbar am Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators (YCO) oder am Ausgang des Impulsformers (IF) liegt..

Frequenzsyntheseanordnung gemäß Pkt. 1 und 3j gekennzeichnet dadurch, daß zur Umschaltung des Steuereinganges des spannungsgesteuerten Oszillators (VCO), des Ausganges der Frequenzsyntheseanordnung (Out) als auch des Einganges des den Frequenzzähler vorgeschalteten Tores (TF) je ein Umschaltkontakt (U/j j U^s Ug) eines Automatik-Handbetriebsschalters ("A'⁵§ "Η") vorgesehen ist.

Frequenzsyntheseanordnung gemäß Pkt. 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß an die Programmiereingänge des zweiten Teilers (T) über einen Umschalter (UF) wahlweise die digitale Frequenzführungsgröße (F) geschaltet ist, oder daß sie mit den Datenausgängen des Frequenzzählers (FZ) verbunden sind·

Frequen&syntheseanordnung gemäß Pkt« 1» 3» 4- und 5» 6^e~ kennzeichnet dadurch, daß ein Rastschalter (R) vorgesehen ist, der einmal mit dem Adresseingang des, den ersten Teiler (T ) auf einen Teilungsfaktor 10^D/k programmierenden Festwertspeicher (x/z-ROM) und zum zweiten mit dem Steuereingang des die Programmiereingänge des. zweiten Teilers • (T ) mit den Dateneingängen des Frequenzzählers (FZ) verbindenden Umschalters (UF) verbunden ist.