DE1006021B

DE1006021B - Method for frequency control by frequency analysis

Info

Publication number: DE1006021B
Application number: DESCH17802A
Authority: DE
Inventors: Arthur Schomandl; Dipl-Ing Hubert Schmidt
Original assignee: Schomandl K G
Current assignee: Schomandl K G
Priority date: 1955-04-21
Filing date: 1955-04-21
Publication date: 1957-04-11

Description

Zur Frequenzsteuerung von, Oszillatoren, die auf einer großen Zahl von vorgegebenen Frequenzkanälen mit hoher Genauigkeit eingestellt werden! sollen, ist ein Verfahren bekannt, bei dem die zu stabilisierende Oszillatorfrequenz kaskadisch durch Überlagerung mit einzeln einstellbaren Normalfrequenzoberwellen auf einen Frequenzwert transponiert wird, der in der Nähe einer vorgegebenen Normalfrequenz liegt. Durch Frequenz- bzw. Phasenvergleich zwischen der transponierten Oszillatorfrequenz und der Normalfrequenz wird eine Frequenzregelgröße für den Oszillator abgeleitet, durch deren Wirkung die Oszillatorfrequenz so gesteuert wird, daß Frequenzgleichheit zwischen Normalfrequenz und transponierter Oszillatorfrequenz besteht. Wenn die zur Transponierung verwendeten, Frequenzen durch Teilung und Vervielfachung aus der genannten Normalfrequenz gewonnen werden-, so läßt sich damit die Oszillatorfrequenz auf Werte stabilisieren, die in einem rationalen Verhältnis n/m zur Normalfrequenz stehen.For frequency control of, oscillators that are set on a large number of specified frequency channels with high accuracy! are, a method is known in which the oscillator frequency to be stabilized is cascaded by superimposing individually adjustable normal frequency harmonics to a frequency value that is close to a predetermined normal frequency. By comparing the frequency or phase between the transposed oscillator frequency and the normal frequency, a frequency control variable for the oscillator is derived, the effect of which is to control the oscillator frequency in such a way that the frequency equality between the normal frequency and the transposed oscillator frequency exists. If the frequencies used for transposition are obtained by division and multiplication from the specified normal frequency, the oscillator frequency can thus be stabilized to values which have a rational ratio n / m to the normal frequency.

Dieses geschilderte Verfahren hat zwei wesentliche Nachteile: Der erste besteht darin, daß eine weitgehende Selektion der zur Transponierung verwendeten. Frequenz nötig ist, damit keine störende Phasenwinkelmodulation des Oszillators entstehen kann, wenn, die Regelspannung für die Oszillatorfrequenz aus einem Phasenvergleich gewonnen, wird.This described method has two major disadvantages: The first is that a far-reaching Selection of the ones used for transposition. Frequency is necessary so that no interfering phase angle modulation of the oscillator can arise when the control voltage for the oscillator frequency is obtained from a phase comparison.

Der andere Nachteil besteht darin, daß technische Schwierigkeiten auftreten, wenn eine sehr feinstufige Einstellung der Oszillatorfrequenz vorgenommen werden soll. Ist beispielsweise eine Einstellung in kleinsten Schritten von 10 Hz erforderlich, so müßten bei einem Gerät, das nach dem beschriebenen vorgenannten Verfahren arbeitet, eine Grundfrequenz von 10 Hz und Oberwellenfilter für die Harmonischen dieser Frequenz benutzt werden. Bei diesen tiefen Frequenzen sind, jedoch Filterschaltungen sehr aufwendig, außerdem besteht der grundsätzliche Nachteil, daß die Einschwingvorgänge beim Umschalten der Filter naturgemäß lange dauern und deshalb ein schneller Frequenzwechsel in den Feinstufen nicht ohne weiteres möglich ist. Zur Vermeidung der beiden genannten Nachteile sind verschiedene Maßnahmen, bekanntgeworden, deren gleichzeitige Anwendung jedoch nur mit wesentlich gesteigertem Aufwand möglich ist, da sich die damit erzielten, Effekte gegenseitig aufheben. Zur Verminderung des Störphasenhubs durch mangelhaft gefilterte Normalfrequenzharmonische ist vorgeschlagen worden, (britische Patentschrift 711 943), die transponierte Frequenz vor den Vergleich mit der Normalfrequenz einer Frequenzteilung zu unterwerfen, Auf diese Weise können die unerwünschten Phasenmodulationen und die dadurch bedingten Nebenfrequenzen weitgehend beseitigt werden. Eine Verfahren zur Frequenzsteuerung
durch FrequenzanalyseThe other disadvantage is that technical difficulties arise when a very fine adjustment of the oscillator frequency is to be made. If, for example, a setting in the smallest steps of 10 Hz is required, a fundamental frequency of 10 Hz and a harmonic filter for the harmonics of this frequency would have to be used in a device that operates according to the aforementioned method. At these low frequencies, however, filter circuits are very complex, and there is also the fundamental disadvantage that the transient processes when switching the filter naturally take a long time and therefore a quick frequency change in the fine stages is not easily possible. To avoid the two disadvantages mentioned, various measures have become known, but their simultaneous application is only possible with significantly increased effort, since the effects achieved therewith cancel each other out. To reduce the interference phase deviation due to inadequately filtered normal frequency harmonics, it has been proposed (British patent 711 943) to subject the transposed frequency to a frequency division before comparing it with the normal frequency. In this way, the unwanted phase modulations and the secondary frequencies caused by them can be largely eliminated. A method of frequency control
through frequency analysis

Anmelder:
Schomandl K. G.,Applicant:
Schomandl KG,

Herstellung wissenschaftlicher Geräte,
München 25, Baierbrunner Str. 28Manufacture of scientific equipment,
Munich 25, Baierbrunner Str. 28

Artur Schomandl und Dipl.-Ing. Hubert Schmidt,Artur Schomandl and Dipl.-Ing. Hubert Schmidt,

München,
sind als Erfinder genannt wordenMunich,
have been named as inventors

etwa noch vorhandene Amplitudenmodulation kann durch einen ebenfalls für diesen Zweck schon vorgeschlagenen Begrenzer beseitigt werden.Any amplitude modulation that may still be present can also be used for this purpose Limiters are eliminated.

Der andere Nachteil des bekannten Verfahrens läßt sich, wie ebenfalls bereits vorgeschlagen wurde, dadurch beheben, daß die transponierte Frequenz jeweils vor der Mischung mit den zur nächst niedrigeren Stufe gehörenden Normalfrequenzoberwellen einer Vervielfachung, vorzugsweise um den Faktor 10, unterworfen wird. Auf diese Weise kann für die Herstellung der Feinstufen immer dieselbe Grundfrequenz verwendet werden.The other disadvantage of the known method can, as has also already been proposed, thereby fix that the transposed frequency before mixing with the next lower Stage belonging normal frequency harmonics of a multiplication, preferably by a factor of 10, is subjected. In this way, the same basic frequency can always be used for the production of the fine stages be used.

Der grundsätzliche Nachteil dieses Verfahrens besteht aber darin, daß auf diese Weise die Störfrequenzen, die insbesondere durch die Phasenmodulation hervorgerufen werden, in den Vervielfacherstufen ebenfalls entsprechend verstärkt werden.The fundamental disadvantage of this method, however, is that in this way the interference frequencies, which are caused in particular by the phase modulation, in the multiplier stages also be reinforced accordingly.

Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, bei dem die genannten, Nachteile gleichzeitig vermieden, werden, bei dem also trotz geringstmöglicher Selektion der verwendeten Oberwellen eine feinstufige Einstellung der Frequenzen erfolgen kann. Dies wird erfmdungsgemäß dadurch erreicht, daß der an sich zur Störbefreiung bekannte Frequenzteiler mit einem einstellbaren Teilverhältnis ausgestattet wird. Auf diese Weise lassen sich ebenso viele Feinstufen einlegen, als das Frequenzteilungsverhältnis selbst Umschaltmöglichkeiten besitzt. Für die zur Durchführung dieses Verfahrens ohnehin nötigen, relativ hohen Teilungszahlen wird die Störphasenmodulation so weitgehend unterdrückt, daß die Selektion, der zur Transponierung verwendeten. Normalfrequenzoberwellen mit einem Minimum an Selektionsmitteln, d. h. mit maximal zweikreisigen Bandfiltern erfolgen kann.The aim of the invention is to provide a method in which the aforementioned disadvantages at the same time are avoided, in which, despite the lowest possible selection of the harmonics used, a fine adjustment of the frequencies can be done. This is achieved according to the invention in that the Frequency divider known per se for eliminating interference is equipped with an adjustable dividing ratio. In this way, just as many fine stages can be inserted as the frequency division ratio itself Has switching options. For those already necessary to carry out this procedure, relatively high number of divisions, the interference phase modulation is suppressed to such an extent that the selection required for Used transposition. Normal frequency harmonics with a minimum of selection means, d. H. can be done with a maximum of two-circuit band filters.

Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführung der Erfindung. Der Oszillator 1 schwingt auf der Fre-The drawing shows an exemplary embodiment of the invention. The oscillator 1 oscillates on the fre-

609 868/285609 868/285

quenz 1 bis 2 MHz. Durch Mischung mit einzeln, durch Filter 3 aus einem 100-kHz-Normalfrequenzspektrum herausgesiebten Oberwellen von. z. B. 1400 bis 2300 kHz wird in der Mischstufe 2 auf bekannte Weise eine Zwischenfrequenz im Frequenzband 300 bis 400 kHz erzeugt und im Filter 4 ausgesiebt. Diese Zwischenfrequenz. wird in der Mischstufe 5 mit 10-kHz-Oberwellen gemischt, die mit Hilfe des umschaltbaren; Filters 6 aus einem 10-kHz-Spektrum ausgesiebt werden, das im Teiler.14 aus dem 10-kHz-Spektrum gewonnen wird. Die in der Mischstufe 5 gebildete zweite Zwischenfrequenz wird im Filter 7, der von 120 bis 130 kHz abgestimmt ist, von. den übrigen, Mischprodukten getrennt und gelangt dann, auf den einstellbaren, Teiler 16, dessen, Teilungsverhältnis von. 11 = 120 und η = 130 einstellbar ist. Dieser Frequenzteiler ist nach dem bekannten Verfahren der einstellbaren Zählteiler aufgebaut und kann gemäß weiterer Erfindung zugleich die erforderliche Amplitudenbegrenzung bewirken. Die Ausgangsfrequenz dieses Frequenzteilers gelangt auf die Phasenbrücke 12 und wird dort mit einer 1-kHz-Frequenz verglichen, die durch einen Frequenzteiler 15 aus der 10-kHz-Frequenz gewonnen wird. Die in der Phasenbrücke 12 gewonnene Richtspannung steuert die mit bekannten Mitteln, ausgeführte Nachstimmschaltung 13 des Oszillators 1.frequency 1 to 2 MHz. By mixing with harmonics of. z. B. 1400 to 2300 kHz an intermediate frequency in the frequency band 300 to 400 kHz is generated in the mixer 2 in a known manner and screened in the filter 4. This intermediate frequency. is mixed in mixer 5 with 10 kHz harmonics, which can be switched using the switchable; Filters 6 are filtered out from a 10 kHz spectrum, which is obtained in the divider. 14 from the 10 kHz spectrum. The second intermediate frequency formed in the mixer 5 is in the filter 7, which is tuned from 120 to 130 kHz. the remaining mixed products separately and then arrives at the adjustable divider 16, whose division ratio of. 11 = 120 and η = 130 can be set. This frequency divider is constructed according to the known method of the adjustable counting divider and, according to a further invention, can at the same time effect the required amplitude limitation. The output frequency of this frequency divider arrives at the phase bridge 12 and is compared there with a 1 kHz frequency which is obtained from the 10 kHz frequency by a frequency divider 15. The directional voltage obtained in the phase bridge 12 controls the retuning circuit 13 of the oscillator 1, which is implemented by known means.

Es ist an sich bekannt, eine Frequenz dadurch auf einen zu einer Normalfrequenz harmonischen. Wert zu regeln, daß man eine Teilung der zu regelnden Frequenz um die Ordnungszahl der Harmonischen vornimmt und die Regelgröße aus dem Vergleich zwischen der geteilten Frequenz und einer Normalfrequenz gewinnt. Für diesen Zweck sind auch schon Frequenzteiler nach dem Zählprinzip vorgeschlagen worden. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, in ihrem Frequenzbereich durch die obere Frequenzgrenze des Teilers begrenzt zu sein. Es ist zwar naheliegend, dieseni Mangel durch eine Frequenzumsetzung zu beheben.It is known per se to reduce a frequency to a harmonic to a normal frequency. Worth to regulate that the frequency to be regulated is divided by the ordinal number of the harmonics and the controlled variable from the comparison between the divided frequency and a normal frequency wins. Frequency dividers based on the counting principle have also been proposed for this purpose been. However, this arrangement has the disadvantage in its frequency range due to the upper frequency limit of the divider to be limited. It is obvious that this deficiency is caused by a frequency conversion to fix.

Das Überraschende der Erfindung ist darin zu sehen, daß damit gleichzeitig der Selektionsaufwand für die Oberwellenfilter sehr gering gehalten und trotzdem die Möglichkeit geschaffen wird, mit einer Phasenregelung arbeiten zu können, wobei durch den verwendeten Teiler gleichzeitig die Möglichkeit der Störbefreiung und die Einführung der Feinstufen gergeben wird.The surprising thing about the invention is that it also reduces the selection effort for the harmonic filter kept very low and still the possibility is created with a To be able to work phase control, with the possibility of at the same time due to the divider used Elimination of interference and the introduction of the fine stages is given.

Claims

PATENT APPROACH:

1. Method for frequency control of an oscillator by means of cascading transposition the oscillator frequency by individually adjustable, preferably decadic graded harmonic frequencies to a frequency adjacent to a predetermined comparison frequency and extraction the controlled variable for the oscillator frequency in whole or in part from the phase comparison of this two frequencies, with the regulated oscillator frequency to achieve a high level of freedom from spurious waves with a harmonic selection with a maximum of two circles each, the one caused by the transposition generated frequency is subjected to an amplitude limitation and frequency division of a sufficiently high ordinal number, characterized in that, that the frequency divider has an adjustable division ratio.

2. The method according to claim 1, characterized in that the amplitude limitation in the Frequency divider itself takes place.

Considered publications:
British Patent No. 711,943.

1 sheet of drawings