DE1168976B

DE1168976B - Method for generating a basic frequency from another basic frequency in carrier frequency systems

Info

Publication number: DE1168976B
Application number: DES77349A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erhard Steiner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1961-12-29
Filing date: 1961-12-29
Publication date: 1964-04-30

Description

Verfahren zur Erzeugung einer Grundfrequenz aus einer anderen Grundfrequenz bei Trägerfrequenzsystemen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Grundfrequenz aus einer anderen Grundfrequenz bei Trägerfrequenzsystemen unter Anwendung von Frequenzvervielfachung und Frequenzmischung.Method for generating a fundamental frequency from another fundamental frequency in carrier frequency systems The invention relates to a method for generating a Fundamental frequency from another fundamental frequency in the case of carrier frequency systems using of frequency multiplication and frequency mixing.

Es ist bekannt, die Erzeugung von Träger- . und Pilotfrequenzen aus einer anderen Frequenz unter Anwendung von Frequenzvervielfachung und -mischung vorzunehmen. So werden z. B. dem heutigen Stand der Trägerfrequenztechnik entsprechend bei der Trägerversorgung die einzelnen Trägerfrequenzen für TF-Systeme durch Frequenzvervielfachung aus gemeinsamen Grundfrequenzen abgeleitet. Bei den bisher bekannten Trägerfrequenzsystemen mit tlbergruppen werden nämlich zwei getrennte Grundgeneratoren, und zwar 4 und 124 kHz verwendet. Insbesondere gewinnt man die Kanal-, Vorgruppen- und Gruppenträger in den verschiedenen Systemen aus Grundgeneratoren mit der Grundfrequenz von 4 kHz und die übergruppenträger aus weiteren Grundgeneratoren mit der Grundfrequenz von 124 kHz. Die Erzeugung der Grundfrequenzen mittels verschiedener Grundgeneratoren hat besonders bei großen Ämtern Nachteile, da mit der turnusmäßig notwendigen Frequenzjustierung der Generatoren ein hoher Arbeitsaufwand für das Bedienungspersonal verbunden ist. Außerdem ist die Synchronisation der verschiedenen Grundgeneratoren nicht gewährleistet. Da aus diesen Grundfrequenzen alle weiteren Trägerfrequenzen eines Trägerfrequenzsystems abgeleitet werden, ist die Genauigkeit dieser Trägerfrequenzen von der Genauigkeit der Grundfrequenz abhängig. Bei den verschiedenen Grundgeneratoren ist keine genaue Übereinstimmung in der Frequenzgenauigkeit erzielbar. Das bedeutet aber, daß auch die aus den verschiedenen Grundgeneratoren abgeleiteten Trägerfrequenzen von verschiedener Frequenzgenauigkeit sind.It is known the production of carrier. and pilot frequencies another frequency using frequency multiplication and mixing to undertake. So z. B. the current state of carrier frequency technology accordingly In the case of carrier supply, the individual carrier frequencies for TF systems through frequency multiplication derived from common fundamental frequencies. In the previously known carrier frequency systems with tlbergruppen there are two separate basic generators, namely 4 and 124 kHz used. In particular, you win the channel, pre-group and group carriers in the various systems of basic generators with the basic frequency of 4 kHz and the sub-rack from further basic generators with the basic frequency of 124 kHz. The generation of the basic frequencies by means of various basic generators has disadvantages, especially in the case of large offices, as the frequency adjustment required at regular intervals the generators are associated with a high workload for the operating personnel. In addition, the synchronization of the various basic generators is not guaranteed. Since from these basic frequencies all other carrier frequencies of a carrier frequency system the accuracy of these carrier frequencies is derived from the accuracy depending on the basic frequency. There is no precise one for the various basic generators Agreement in frequency accuracy can be achieved. But that means that too the carrier frequencies derived from the different basic generators of different Frequency accuracy are.

Zur Behebung dieser Nachteile ist es möglich, alle Grundfrequenzen direkt von einer Grundfrequenz abzuleiten. Im vorliegenden Fall bedeutet das, daß beispielsweise die Grundfrequenz von 1.24 kHz durch eine Frequenzvervielfachung aus der Grundfrequenz von 4 kHz oder die Grundfrequenz von 4 kHz durch Frequenzteilung aus der Grundfrequenz 124 kHz gewonnen werden müßte. Der Vervielfachungs- bzw. der Teilungsfaktor wäre dabei 31. Da 31 eine Primzahl ist, ist eine Unterteilung in mehrere Faktoren nicht mehr möglich, so.daß entweder eine einmalige Vervielfachung 1: 31 bzw. eine einstufige Teilung 31: 1 erforderlich wäre. Beide Verfahren erfordern einen hohen Schaltungsaufwand, da z. B. für die Frequenzvervielfachung 1: 31 bekannte, einfach aufzubauende Verzerrerschaltungen mit Transistoren infolge der hohen Ordnungszahl der gewünschten Oberwelle nicht eingesetzt werden können. Bei dieser hohen Ordnungszahl der geforderten Oberwellen kommen lediglich magnetische Verzerrer in Frage, die jedoch auf Grund von Exemplarstreuungen der Magnetkerne schwierig zu. fertigen sind. Ferner ist ein Verzerrer, der für die Entnahme einer so hohen Oberwelle, wie z. B. @ der 31. Harmonischen ausgelegt ist, besonders anfällig, gegen Störungen, die sich in Phasenschwankungen der Ausgangsspannung auswirken. Da aus der Grundfrequenz 124 kHz Übergruppenträger bis zu 35 -,124 kHz = 4340 kHz und für Sonderfälle auch noch 6324 und 12 648 kHz abgeleitet werden, muß für die Grundfrequenz 124 kHz eine besonders hohe Phasenstabilität gefordert werden, weil sich die Phasenunruhe der Grundfrequenz mit dem Faktor der Vervielfachung multipliziert. Schließlich führt der geringe. Abstand der benachbarten Oberwellen von 4 kHz bgi. der Verwendung einer Verzerrerschaltung zu schmalbandigen und damit teueren Filtern.To overcome these disadvantages it is possible to use all fundamental frequencies derived directly from a fundamental frequency. In the present case this means that for example the basic frequency of 1.24 kHz by a frequency multiplication from the basic frequency of 4 kHz or the basic frequency of 4 kHz by frequency division would have to be obtained from the basic frequency 124 kHz. The multiplication or the The division factor would be 31. Since 31 is a prime number, there is a subdivision into several factors are no longer possible, so that either a single multiplication 1: 31 or a one-step division 31: 1 would be required. Both procedures require a high circuit complexity, since z. B. known for the frequency multiplication 1:31, Easy to build distortion circuits with transistors due to the high ordinal number the desired harmonic cannot be used. With this high atomic number of the required harmonics, only magnetic distorters come into question however, due to sample variations in the magnetic cores, it is difficult to do so. are finished. Furthermore, a distorter which is used for extracting such a high harmonic as e.g. B. @ the 31st harmonic is designed to be particularly susceptible to interference that result in phase fluctuations in the output voltage. Because from the basic frequency 124 kHz sub-carrier up to 35 -, 124 kHz = 4340 kHz and for special cases also If 6324 and 12 648 kHz can still be derived, a particularly high phase stability are required because the phase unrest of the Base frequency multiplied by the multiplication factor. Finally leads the minor one. Distance between neighboring harmonics of 4 kHz bgi. using a Distortion circuit to narrow-band and thus expensive filters.

Ebenfalls große Schwierigkeiten bereitet es, Frequenzteiler so hohen Teilungsverhältnissen mit Transistoren für einen größeren Temperaturbereich betriebssicher aufzubauen.It is also very difficult to use frequency dividers so high Division ratios with transistors for a larger temperature range, operationally reliable build up.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung der Trägerversorgung bei Trägerfrequenzsystemen in der Weise zu erreichen, daß die für die Übergruppenträgererzeugung benötigte Grundfrequenz von 124 kHz aus der Grundfrequenz von 4 kHz synchron abgeleitet, wird.The invention is based on the object of improving the carrier supply to achieve in carrier frequency systems in such a way that the for the super-group carrier generation Required basic frequency of 124 kHz derived synchronously from the basic frequency of 4 kHz, will.

Gemäß der Erfindung wird. dabei so verfahren, daß aus der Grundfrequenz von 4 kHz durch eine Frequenzvervielfachung 1 : 5 und 1 : 6 die Frequenzen 20 kHz und 120 kHz gebildet werden und daß durch Mischung (Addition) der Frequenz 120 kHz mit der Grundfrequenz 4 kHz die weitere Grundfrequenz 124 kHz gebildet wird.According to the invention. proceed in such a way that from the basic frequency of 4 kHz through a Frequency multiplication 1: 5 and 1: 6 die Frequencies 20 kHz and 120 kHz are formed and that by mixing (addition) the frequency 120 kHz with the base frequency 4 kHz the further base frequency 124 kHz is formed.

Durch diese Maßnahmen wird die Aufgabe in besonders einfacher Weise gelöst. Die Überlegungen im Rahmen der Erfindung haben nämlich gezeigt, daß es durch Zerlegung des großen Faktors in mehrere kleinere möglich ist, die bereits erläuterten Schwierigkeiten zu umgehen, d. h. zu vereinfachten Verzerrerschaltungen zu gelangen. Eine unmittelbare Zerlegung scheitert jedoch, wie bereits erwähnt, daran, daß die Zahl 31 eine Primzahl ist, bei der also eine Zerlegung in mehrere Faktoren nicht vorgenommen werden kann. Das führt dann zur weiteren überlegung, nämlich eine dieser Primzahl nächstgelegene Zahl, die in mehrere Faktoren zerlegbar ist, auszuwählen und diese Zahl in mehrere kleinere Faktoren aufzuteilen. Beim vorliegenden Verfahren wird die Zahl 30 gewählt, die eine Zerlegung in die Faktoren 5 und 6 gestattet. Bereits bei der Festlegung dieser teilbaren Zahl muß nämlich berücksichtigt werden, daß eine Zahl ausgewählt wird, bei der sich günstige Faktoren im Hinblick auf den Aufbau der einzelnen Verzerrer ergaben. Frequenzvervielfacher bis zum Vervielfachungsverhältnis 1:6 lassen sich technisch leicht bewerkstelligen, und der wirtschaftliche Aufwand hierfür ist gering. Bei den eingangs beschriebenen, bekannten Verfahren wird in jedem Fall das Frequenzvervielfachungsverhältnis 1: 6 bei mindestens einem Freqenzvervielfacher überschritten. Durch die spezielle Kombination von Frequenzvervielfachung und Modulation erreicht man, daß der Faktor der Frequenzvervielfachung 6 nicht übersteigt. Dadurch erhält man den Vorteil, daß zum Aufbau der Verzerrer mit solch kleinem Vervielfachungsfaktor Transistoren verwendet und die Verzerrerschaltungen sehr einfach ausgebildet werden können.The object is achieved in a particularly simple manner by means of these measures. The considerations in the context of the invention have shown that by breaking down the large factor into several smaller ones it is possible to circumvent the difficulties already explained, ie to arrive at simplified distortion circuits. However, as already mentioned, an immediate decomposition fails because the number 31 is a prime number, which means that a decomposition into several factors cannot be carried out. This then leads to further consideration, namely to select a number that is closest to this prime number, which can be broken down into several factors, and to divide this number into several smaller factors. In the present method, the number 30 is chosen, which allows a breakdown into the factors 5 and 6. When defining this divisible number, it must be taken into account that a number is selected which has favorable factors with regard to the structure of the individual distorters. Frequency multipliers up to a multiplication ratio of 1: 6 can be easily accomplished technically, and the economic outlay for this is low. In the known methods described at the outset, the frequency multiplication ratio of 1: 6 is exceeded in at least one frequency multiplier in any case. The special combination of frequency multiplication and modulation ensures that the frequency multiplication factor does not exceed 6. This has the advantage that transistors with such a small multiplication factor are used to construct the distortion and the distortion circuits can be designed very simply.

Es kann auch so verfahren werden, daß aus der Grundfrequenz 4 kHz durch Frequenzvervielfachung von zweimal 1: 5 die Frequenz 20 bzw. 100 kHz und durch eine weitere Frequenzvervielfachung 1: 6 der Grundfrequenz von 4 kHz die Frequenz 24 kHz gebildet ist und daß durch Mischung (Addition) der Frequenz von 100 und 24 kHz die weitere Grundfrequenz 124 kHz gebildet ist. Bei diesem Verfahren liegt der Vorteil darin, daß das Ausgangsfilter wegen des großen Nebenwellenabstandes von 24 kHz breitbandig ausgelegt werden kann.The procedure can also be such that the basic frequency is 4 kHz by multiplying the frequency twice 1: 5 the frequency 20 or 100 kHz and through a further frequency multiplication 1: 6 of the base frequency of 4 kHz the frequency 24 kHz is formed and that by mixing (adding) the frequency of 100 and 24 kHz the further base frequency 124 kHz is formed. With this procedure lies the The advantage is that the output filter because of the large spurious spacing of 24 kHz broadband can be designed.

Vorteilhaft ist vor allem, daß durch die unmittelbare Ableitung aller Grund-, Träger-, Signal- und Pilotfrequenzen von einem Grundgenerator bei Nachstimmung der Frequenz dieses Grundgenerators alle diese Frequenzen automatisch mit nachgestimmt werden. Das hat den Vorteil, daß besonders bei großen Ämtern, bei denen mehrere Trägerfrequenzsysteme von einem gemeinsamen Grundgenerator gespeist werden, alle diese Frequenzen von einer Zentralstelle aus nachgestimmt und überwacht werden können.The main advantage is that all of them are directly derived Fundamental, carrier, signal and pilot frequencies from a fundamental generator with retuning the frequency of this basic generator all these frequencies are automatically adjusted will. This has the advantage that especially with large offices where several Carrier frequency systems are fed by a common basic generator, all these frequencies can be readjusted and monitored from a central point.

An Hand der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Blockschaltbilder soll das Verfahren nach der Erfindung näher erläutert werden.On the basis of the FIGS. 1 and 2 shown block diagrams the method according to the invention is to be explained in more detail.

Das Blockschaltbild nach F i g. 1 zeigt eine Reihenschaltung, bestehend aus dem Frequenzvervielfacher V1 mit dem Vervielfachungsverhältnis 1: 5, dem auf 20 kHz abgestimmten Bandfilter F 1, dem Verzerrer V2 mit dem Vervielfachungsverhältnis 1 : 6, dem auf 120 kHz abgestimmten Bandfilter F 2, dem Modulator M 1 und dem auf 124 kHz abgestimmten Bandfilter F3. Dabei entspricht die Folge der Baugruppen der Reihenfolge der Aufzählung. Am Eingang des Modulators M 1 und am Eingang des Frequenzvervielfachers V1 liegt eine Spannung mit der Frequenz von 4 kHz. Am Ausgang des Frequenzvervielfachers V 1 siebt man mittels des Bandfilters F1 die 5. Harmonische, die einer Frequenz von 20 kHz entspricht, aus und führt sie dem Eingang des Frequenzvervielfachers V2 zu. Am Ausgang dieses Vervielfachers V2 entnimmt man mittels des Bandfilters F2 die Frequenz von 120 kHz und leitet sie dem Eingang des Modulators M 1 zu. Durch Mischung der Frequenz von 120 kHz mit der Frequenz von 4 kHz im Modulator M 1 entsteht die Frequenz von 124 kHz, die vom Bandfilter F3 aus dem am Ausgang des Modulators vorhandenen Frequenzgemisch ausgesiebt wird.The block diagram according to FIG. 1 shows a series circuit consisting of the frequency multiplier V1 with the multiplication ratio 1: 5, the band filter F 1 tuned to 20 kHz, the distortion V2 with the multiplication ratio 1: 6, the band filter F 2 tuned to 120 kHz, the modulator M 1 and the band filter F3 tuned to 124 kHz. The sequence of the modules corresponds to the sequence in which they are listed. At the input of the modulator M 1 and at the input of the frequency multiplier V1 there is a voltage with a frequency of 4 kHz. At the output of the frequency multiplier V 1, the 5th harmonic, which corresponds to a frequency of 20 kHz, is sieved out by means of the band filter F1 and is fed to the input of the frequency multiplier V2. The frequency of 120 kHz is taken from the output of this multiplier V2 by means of the band filter F2 and is fed to the input of the modulator M 1. By mixing the frequency of 120 kHz with the frequency of 4 kHz in the modulator M 1 , the frequency of 124 kHz is produced, which is filtered out by the band filter F3 from the frequency mixture present at the output of the modulator.

Bei dem Blockschaltbild nach F i g. 2 sind der Frequenzvervielfaeher V3, das auf 20 kHz abgestimmte Bandfilter F4, der Frequenzvervielfacher V4, das auf 100 kHz abgestimmte Bandfilter F5, der Modulator M2 und das auf 124 kHz abgesibtmte Bandfilter F6 in Reihe geschaltet. Auch hier entspricht die Reihenfolge der Aufzählung der schaltungsmäßigen Reihenfolge. Parallel zum Ausgang des Frequenzvervielfachers V3 liegt, neben dem auf 20 kHz abgestimmten Bandfilter F4, auch noch das auf 24 kHz abgestimmte Bandfilter F7. Der Ausgang dieses Bandfilters F7 ist mit dem Eingang des Modulators M2 verbunden. Am Eingang des Frequenzvervielfachers V3 liegt eine Spannung mit der Frequenz von 4 kHz. Mittels des Bandfilters F4 wird am Ausgang des Frequenzvervielfachers V3 die Frequenz von 20 kHz und mittels des Bandfilters F7 die Frequenz von 24 kHz ausgesiebt. Die Frequenz von 20 kHz wird am Eingang des Frequenzvetvielfachers V4 und die Frequenz von 24 kHz dem Eingang des Modulators M2 zugeführt. Am Ausgang des Frequenzvervielfachers V4 wird über das Filter FS die Frequenz von 100 kHz entnommen und dem Eingang des Modulators M2 zugeleitet. Durch Mischung der Frequenz von 100 kHz und 24 kHz im Modulator M 2 entsteht die Frequenz von 124 kHz, die vom Bandfilter F6 aus dem am Ausgang des Modulators M 2 anstehenden Frequenzgemisch ausgesiebt wird.In the block diagram according to FIG. 2 are the frequency multiplier V3, the band filter F4 tuned to 20 kHz, the frequency multiplier V4, the Band filter F5 tuned to 100 kHz, the modulator M2 and the 124 kHz emitted Band filter F6 connected in series. Here, too, the order corresponds to the list the circuit order. In parallel with the output of the frequency multiplier In addition to the band filter F4, which is tuned to 20 kHz, V3 is also set to 24 kHz tuned band filters F7. The output of this band filter F7 is with the input of the modulator M2 connected. At the input of the frequency multiplier V3 there is a Voltage with the frequency of 4 kHz. Using the band filter F4, the output of the frequency multiplier V3 the frequency of 20 kHz and by means of the band filter F7 sifted out the frequency of 24 kHz. The frequency of 20 kHz is applied to the input of the Frequency multiplier V4 and the frequency of 24 kHz to the input of the modulator M2 fed. At the output of the frequency multiplier V4, the Frequency of 100 kHz taken and fed to the input of the modulator M2. By Mixing the frequency of 100 kHz and 24 kHz in the modulator M 2 creates the frequency of 124 kHz, the band filter F6 from the pending at the output of the modulator M 2 Frequency mixture is screened out.

Claims

Claims: 1. Method for generating a fundamental frequency from a different fundamental frequency in carrier frequency systems using frequency multiplication and frequency mixing; characterized in that from the fundamental frequency of 4 kHz the frequencies 20 and 120 kHz are formed by a frequency multiplication of 1: 5 and 1: 6 and that by mixing (adding) the frequency 120 kHz with the fundamental frequency 4 kHz the further base frequency 124 kHz is formed.

2. Method for generating a fundamental frequency from another fundamental frequency in carrier frequency systems using frequency multiplication and frequency mixing; characterized in that the frequencies 20 or 100 kHz is formed from the base frequency 4 kHz by frequency multiplication of two times 1: 5 and the frequency 24 kHz is formed by a further frequency multiplication 1: 6 of the base frequency of 4 kHz and that by mixing (addition) the Frequency of 100 and 24 kHz the further base frequency 124 kHz is formed. Considered publications: German Auslegeschriften Nos. 1069 691, 1080 618, 1080 619.