DE1192267B

DE1192267B - Method for generating fundamental frequencies from a common fundamental generator in carrier frequency systems

Info

Publication number: DE1192267B
Application number: DES77649A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erhard Steiner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-01-22
Filing date: 1962-01-22
Publication date: 1965-05-06
Also published as: SE316810B

Description

Verfahren zur Erzeugung von Grundfrequenzen aus einem gemeinsamen Grundgenerator bei Trägerfrequenzsystemen Die Erfmdung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Grundfrequenzen aus einem gemeinsamen Grundgenerator bei Trägerfrequenzsystemen unter Anwendung von Frequenzvervielfachung und Frequenzmischung.Method for generating fundamental frequencies from a common Basic generator in carrier frequency systems The invention relates to a method for Generation of basic frequencies from a common basic generator in carrier frequency systems using frequency multiplication and frequency mixing.

Es ist bekannt, die einzelnen Trägerfrequenzen bei Trägerfrequenzsystemen von gemeinsamen Grundfrequenzen abzuleiten. Insbesondere gewinnt man bei Systemen, bei denen bis zu sechzig Kanäle auf einer Leitung angeordnet sind, die für die Kanal- und Gruppenträgererzeugung wichtigen Grundfrequenzen von 4 kHz und 12 kHz aus einem 4-kHz-Grundgenerator. Bei Systemen mit mehr als sechzig Kanälen pro Übertragungsleitung werden die benötigten Übergruppenträger von der Grundfrequenz 124 kHz abgeleitet, wobei diese Grundfrequenz durch einen Grundgenerator mit der Frequenz von 124 kHz erzeugt wird. Das bedeutet, daß bei Übertragungssystemen hoher Kanalzahl pro Übertragungsleitung zwei Grundgeneratoren erforderlich sind. Bei Systemen bei denen auch noch Tertiär- und Quartärgruppenträger benötigt werden, müßte man ferner einen dritten Grundgenerator verwenden, da die absolute Frequenzgenauigkeit der einzelnen Trägerfrequenzen J-2 Hz betragen soll. Das bedeutet jedoch, daß die relative Genauigkeit der Trägerfrequenzen mit steigender Frequenz zunimmt. Bei den Quartärgruppenträgern kommt man dadurch beispielsweise auf eine relative Frequenzgenauigkeit von 12 - 10-11. Die Herleitung hoher Trägerfrequenzen von einem der quarzgesteuerten Grundgeneratoren mit der Frequenz von 124 bzw. 4 kHz scheitert an der mangelnden Frequenzkonstanz der im Kilohertzbereich herstellbaren- Quarze. In einem Frequenzgebiet größer als 1 MHz lassen sich jedoch Quarze mit der für Quartärgruppenträger verlangten Frequenzgenauigkeit mit Erfolg fertigen, da sie in diesem Frequenzgebiet als Dicken-Scherungs-Schwinger ausgebildet werden können. Sie haben den Vorteil, daß sie neben der ihnen eigenen Frequenzgenauigkeit, auch noch einen Temperaturkoeffizienten etwa gleich Null aufweisen, so daß ihre Anfälligkeit in bezug auf Temperaturschwankungen äußerst gering ist, dessen Frequenz in einem höheren Frequenzbereich liegt als die von ihm abgeleiteten Trägerfrequenzen.It is known to derive the individual carrier frequencies in carrier frequency systems from common fundamental frequencies. In particular, in systems in which up to sixty channels are arranged on one line, the fundamental frequencies of 4 kHz and 12 kHz, which are important for generating channels and group carriers, are obtained from a 4 kHz base generator. In systems with more than sixty channels per transmission line, the required super-group carriers are derived from the basic frequency 124 kHz, this basic frequency being generated by a basic generator with a frequency of 124 kHz. This means that in transmission systems with a large number of channels per transmission line, two basic generators are required. In systems in which tertiary and quaternary group carriers are also required, a third basic generator would also have to be used, since the absolute frequency accuracy of the individual carrier frequencies should be J-2 Hz. However, this means that the relative accuracy of the carrier frequencies increases with increasing frequency. The Quartärgruppenträgern to get by, for example, to a relative frequency accuracy of 12 - 10-11. The derivation of high carrier frequencies from one of the crystal-controlled basic generators with a frequency of 124 or 4 kHz fails due to the lack of frequency constancy of the crystals that can be produced in the kilohertz range. In a frequency range greater than 1 MHz, however, crystals with the frequency accuracy required for quaternary group carriers can be successfully manufactured, since they can be designed as thickness-shear oscillators in this frequency range. They have the advantage that, in addition to their own frequency accuracy, they also have a temperature coefficient approximately equal to zero, so that their susceptibility to temperature fluctuations is extremely low, the frequency of which is in a higher frequency range than the carrier frequencies derived from it.

Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ausgehend von der Frequenz von 4400 kHz die Grundfrequenzen von 4 kHz und 124 kHz zu erzeugen.In particular, the invention is based on the object, proceeding from the frequency of 4400 kHz to generate the fundamental frequencies of 4 kHz and 124 kHz.

Gemäß der Erfindung wird dabei so verfahren, daß aus der Frequenz 4400 kHz des Grundgenerators mittels aufeinanderfolgender Frequenzteiler mit den Teilungsverhältnissen 11: 1 und 4: 1 die Zwischenfrequenzen 400 kHz -und 100 kHz erzeugt werden und daß ausgehend von der Frequenz von 100 kHz mittels weiterer Frequenzteiler mit den Teilungsverhältnissen 5: 1 und 5: 1 die Zwischenfrequenz 20 kHz und die Grundfrequenz 4 kH-z erzeugt werden, daß diese Grundfrequenz von 4 kHz und die Zwischenfrequenz von 20 kHz einem Modulator zugeführt sind und die durch Mischung der beiden Frequenzen entstandene Frequenz von 24 kHz über ein Bandfilter an den Eingang eines weiteren Modulators, dem die Zwischenfrequenz von 100 kHz zugeleitet ist, gelangt, so daß durch Mischung dieser beiden Frequenzen die weitere Grundfrequenz von 124 kHz gebildet und mittels eines Bandfilters dem Ausgang des Modulators entnehm, bar ist.According to the invention, the procedure is such that the intermediate frequencies 400 kHz and 100 kHz are generated from the frequency 4400 kHz of the basic generator by means of successive frequency dividers with the division ratios 11: 1 and 4: 1 and that starting from the frequency of 100 kHz by means of further Frequency divider with the division ratios 5: 1 and 5: 1 the intermediate frequency 20 kHz and the fundamental frequency 4 kH-z are generated that this fundamental frequency of 4 kHz and the intermediate frequency of 20 kHz are fed to a modulator and the frequency created by mixing the two frequencies of 24 kHz via a band filter to the input of another modulator, to which the intermediate frequency of 100 kHz is fed, so that the further basic frequency of 124 kHz is formed by mixing these two frequencies and can be taken from the output of the modulator by means of a band filter .

Durch diese Maßnahmen können alle für ein System notwendigen Grundfrequenzen von einem Grundgenerator abgeleitet werden, unabhängig davon, ob diese Grundfrequenzen in der Kanalebene oder in der Quartärgruppenebene benötigt werden. Außerdem werden durch die speziell kombinierte Anwendung von Frequenzteilung und Frequenzmischung Frequenzkomponenten erzeugt, mit deren Hilfe die genauesten Grundfrequenzen bekannter Trägerfrequenzsysteme aufgebaut werden können. Dabei ist unter anderem wesentlich, daß die »Schlüsselfrequenz« von 100 kHz erzeugt wird, ans der dann die gewünschten weiteren Frequenzen abgeleitet werden. Aus Gründen der Frequenzstabilität leitet man diese von 100 kHz zweckmäßig aus einem Frequenzgenerator von 400 kHz ab, jedoch ist auch eine andere Art der Erzeugung dieser Achlüsselfrequenz«denkbar. Ferner wird der Aufwand an teuren Quarzgeneratoren wesentlich verringert. Auf Grund des günstigen Verlaufs des Temperaturkoeffizienten eines 4400-kHz-Quarzes kann beim 4400411z-Grundgenerator beispielsweise im Vergleich zum 124-kHz-Grundgenerator ein Thermostat wesentlich geringerer Regelsteilheit verwendet werden. Es ergibt sich neben der Einsparung an Bauteilen auch noch eine Verringerung der Stromaufnahme des Grundgenerators. Vorteilhaft ist ferner, daß bei den turnusmäßigen Frequenzjustierungen nur noch ein einziger Generator nachgestimmt zu werden braucht, was gerade in großen Ämtern eine erhebliche Arbeitsrationalisierung für das Bedienungspersonal bedeutet. Außerdem wird dadurch der Synchronlauf aller Träger gewährleistet. Von Vorteil ist weiterhin, daß durch die Trägererzeugung nach der Erfindung die geforderte hohe relative Frequenzgenauigkeit für höhere Trägerfrequenzen auch bei allen übrigen in einem System vorhandenen Trägerfrequenzen erreicht wird.By means of these measures, all basic frequencies necessary for a system can be derived from a basic generator, regardless of whether these basic frequencies are required in the channel level or in the quaternary group level. In addition, frequency components are generated through the specially combined use of frequency division and frequency mixing, with the help of which the most precise fundamental frequencies of known carrier frequency systems can be built up. Among other things, it is essential that the "key frequency" of 100 kHz is generated, from which the desired further frequencies are then derived. For reasons of frequency stability, it is expedient to derive this 100 kHz from a frequency generator of 400 kHz, but another type of generation of this key frequency is also conceivable. Furthermore, the cost of expensive quartz generators is significantly reduced. Due to the favorable profile of the temperature coefficient of a 4400 kHz crystal, a thermostat with a significantly lower control gradient can be used with the 4400411z basic generator compared to the 124 kHz basic generator, for example. In addition to the savings in components, there is also a reduction in the power consumption of the basic generator. It is also advantageous that only a single generator needs to be readjusted for the regular frequency adjustments, which means a considerable rationalization of work for the operating personnel, especially in large offices. This also ensures that all carriers run synchronously. A further advantage is that the carrier generation according to the invention achieves the required high relative frequency accuracy for higher carrier frequencies also for all other carrier frequencies present in a system.

Zur Lösung der Aufgabe kann auch so verfahren werden, daß aus der Frequenz von 4400 kliz des Grundgenerators mittels aufeinanderfolgender Frequenzteiler mit den Teilungsverhältnissen 11 : 1 und 4: 1 die Zwischenfrequenzen von 400 kHz und 100 kHz erzeugt werden, und daß ausgehend von der Zwischenfrequenz von 100 kliz mittels eines Frequenzteilers mit dem Teilungsverhältnis 5: 1 die Zwischenfrequenz von 20 kHz erzeugt wird und außerdem am Ausgang eines weiteren nachfolgenden Frequenzteilers mit dem Teilungsverhältnis 5: 1 die eine Grundfrequenz von 4 kHz als Grundwelle aus dem impulsförinigen Ausgangsstrom dieses Frequenzteilers entnehmbar ist, daß die aus dem impulsförmigen Ausgangsstrom mittels eines Filters ausgesiebte Frequenz von 24 kHz und die Zwischenfrequenz von 100 kHz einem Modulator zugeleitet sind und durch Mischung dieser beiden Frequenzen die weitere Grundfrequenz von 124 kHz gebildet ist, so daß sie mittels eines Bandfilters am Ausgang des Modulators aussiebbar ist.To solve the problem, it is also possible to proceed in such a way that the intermediate frequencies of 400 kHz and 100 kHz are generated from the frequency of 4400 kliz of the basic generator by means of successive frequency dividers with the division ratios 11: 1 and 4: 1 , and that starting from the intermediate frequency of 100 kliz the intermediate frequency of 20 kHz is generated by means of a frequency divider with the division ratio 5: 1 and also at the output of another subsequent frequency divider with the division ratio 5: 1 the fundamental frequency of 4 kHz as the fundamental wave from the impulsive output current of this frequency divider can be taken that the frequency of 24 kHz filtered out of the pulsed output current and the intermediate frequency of 100 kHz are fed to a modulator and the further basic frequency of 124 kHz is formed by mixing these two frequencies so that it can be filtered out by means of a band filter at the output of the modulator .

Von besonderem Vorteil ist die bei beiden Verfahren erzielbare hohe Phasenstabilität der Ausgangsspannung mit der Frequenz von 124 kliz. Bei den her-kömmlichen Verfahren, bei denen man die Frequenz von 124 kHz durch Frequenzvervielfachung aus 4 kHz gewinnt, wird nämlich zugleich die durch Rauschen und Störspannung stets vorhandene Phasenmodulation der Spannung von 4 kHz um den Faktor der Vervielfachung, im vorliegenden Falle also um den Faktor 31, vergrößert. Bei dem Verfahren nach der Erfindung erfolgt jedoch lediglich eine Addition der Größe der Phasenmodulation der beiden jeweiligen zur Modulation verwendeten Spannungen, so daß die Phasenmodulation der Spannung mit der Frequenz von 124 kHz nur unwesentlich größer ist als die Phasenmodulation der Spannung mit der Frequenz von 4 kHz.The high phase stability of the output voltage with a frequency of 124 kliz that can be achieved with both methods is particularly advantageous. In the conventional method, with which one obtains the frequency of 124 kHz by frequency multiplication of 4 kHz, namely, at the same time, the always present by noise and interference voltage phase modulation of the voltage of 4 kHz by the factor of multiplication, so in the present case to the Factor 31, enlarged. In the method according to the invention, however, there is only an addition of the magnitude of the phase modulation of the two voltages used for the modulation, so that the phase modulation of the voltage with the frequency of 124 kHz is only insignificantly greater than the phase modulation of the voltage with the frequency of 4 kHz .

Die Erfindung wird nun an Hand der Blockschaltbilder nach F i g. 1 und 2 näher erläutert.The invention will now be described with reference to the block diagrams according to FIG. 1 and 2 explained in more detail.

Das Blockschaltbild nach F i g. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung bei der am Ausgang des letzten Frequenzteilers T4 ein sinusförmiger Strom erhalten wird. Es sind nacheinander die Frequenzteiler Tl ... T4 mit den Teilungsverhältnissen 11 : 1, 4: 1, 5: 1 und 5: 1 in Reihe geschaltet. Der Ausgang des Frequenzteilers T2 ist ferner mit dem Eingang des Modulators Ml und die Ausgänge der Frequenzteiler T3 und T4 sind mit dem Eingang des Modulators M2 verbunden. Der Ausgang des Modulators M2 ist über das Bandfilter Fl mit dem Eingang des Modulators MI gekoppelt. Dem Ausgang des Modulators MI ist das Bandfilter F2 nachgeschaltet. Dem Eingang des Frequenzteilers Tl wird eine Frequenz von 4400 kHz zugeführt. Am Ausgang dieses Frequenzteilers Tl und an den Ausgängen der nachfolgenden Frequenzteiler T2 ... T4 entstehen dann nacheinander die Frequenzen 400, 100, 20 kHz sowie die Grundfrequenz 4 kHz. Durch Mischung (Addition) der Grundfrequenz von 4 kHz mit der Zwischenfrequenz von 20 kHz im Modulator M2 entsteht ein Mischprodukt von24kHz, das mittels des auf 24 kHz abgestimmten Bandfilters Fl ausgesiebt wird und an den Eingang des Modulators Ml gelangt. Mit der Zwischenfrequenz von 100 kHz umgesetzt entsteht dann die weitere Grundfrequenz von 124 kHz, die über das Bandfilter F2 dem Ausgang des Modulators Ml entnommen werden kann.The block diagram according to FIG. 1 shows a circuit arrangement in which a sinusoidal current is obtained at the output of the last frequency divider T4. The frequency dividers T1 ... T4 with the division ratios 11: 1, 4: 1, 5: 1 and 5: 1 are connected in series one after the other. The output of the frequency divider T2 is also connected to the input of the modulator Ml and the outputs of the frequency dividers T3 and T4 are connected to the input of the modulator M2. The output of the modulator M2 is coupled to the input of the modulator MI via the bandpass filter F1. The band filter F2 is connected downstream of the output of the modulator MI. A frequency of 4400 kHz is fed to the input of the frequency divider T1. At the output of this frequency divider T1 and at the outputs of the subsequent frequency dividers T2 ... T4, the frequencies 400, 100, 20 kHz and the fundamental frequency 4 kHz are then generated one after the other. By mixing (adding) the fundamental frequency of 4 kHz with the intermediate frequency of 20 kHz in the modulator M2, a mixed product of 24 kHz is created, which is filtered out by means of the band filter Fl tuned to 24 kHz and arrives at the input of the modulator Ml. Converted with the intermediate frequency of 100 kHz, the further basic frequency of 124 kHz is then created, which can be taken from the output of the modulator M1 via the band filter F2.

Das Blockschaltbild nach F i g. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der am Ausgang der letzten Teilerstufe ein impulsförmiger Strom entnommen werden kann. Die Baugruppen T5 . .. TS, M3, F3 und F4 sind wie die Baugruppen Tl ... T4, M3, F3 und F4 der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 geschaltet, jedoch entfallen der in F i g. 1 mit M2 bezeichnete Modulator und die für diesen Modulator vorgesehene Zuführung von 20 kHz. Der Ausgang des letzten Frequenzteilers T8 ist unmittelbar mit dem Eingang des 24-kI-1z-Bandfilters F3 verbunden. Die Frequenz von 4400 kIlz wird dem ersten Teiler TS zugeführt, und durch weitere nachfolgende Teilung erhält man wieder die Zwischenfrequenzen 400, 100 und 20 kHz sowie am Ausgang der letzten Teilerstufe T8 die Grundfrequenz von 4 kI-1z. Das Bandfilter F3 siebt aus dem impulsförmigen Ausgangsstrom die entsprechende Oberwelle mit der Frequenz von 24 kHz aus und führt sie dem Eingang des Modulators M3 zu. Durch Umsetzung dieser 24 kHz mit der Zwischenfrequenz von 100 kHz im Modulator M3 entsteht wieder die weitere Grundfrequenz von 124 kHz, die über das Bandfilter F4 aus dem entstandenen Frequenzgemisch am Ausgang des Modulators M3 entnehmbar ist.The block diagram according to FIG. 2 shows a circuit arrangement in which a pulsed current can be drawn from the output of the last divider stage. The assemblies T5 . .. TS, M3, F3 and F4 are like the assemblies Tl ... T4, M3, F3 and F4 of the circuit arrangement according to FIG. 1 switched, but omitted in F i g. 1 modulator marked M2 and the supply of 20 kHz provided for this modulator. The output of the last frequency divider T8 is directly connected to the input of the 24 kI-1z band filter F3. The frequency of 4400 kIlz is fed to the first divider TS, and by further division the intermediate frequencies 400, 100 and 20 kHz are obtained again, as well as the basic frequency of 4 kI-1z at the output of the last divider stage T8. The band filter F3 filters out the corresponding harmonic with the frequency of 24 kHz from the pulse-shaped output current and feeds it to the input of the modulator M3. By converting this 24 kHz with the intermediate frequency of 100 kHz in the modulator M3, the further basic frequency of 124 kHz is generated again, which can be taken from the resulting frequency mixture at the output of the modulator M3 via the band filter F4.

Claims

Claims: 1. A method for generating basic frequencies from a common basic generator in carrier frequency systems using frequency division and frequency mixing, d a - characterized in that from the frequency 440OkHz of the basic generator by means of successive frequency dividers (T1, T2) with the division ratios 11: 1 and 4: 1 the intermediate frequencies 400 kliz and 100 kI-Iz are generated and that starting from the frequency of 100 kliz by means of further frequency dividers (T3, T4) with the division ratios 5: 1 and 5: 1, the intermediate frequency 20 kliz and the base frequency 4 kHz are generated that this base frequency of 4 kHz and the intermediate frequency of 20 kHz are fed to a modulator (M2) and the frequency of 24 kHz created by mixing (addition) of the two frequencies via a band filter (F1) to the input of another modulator ( M1), to which the intermediate frequency of 100 kHz is fed, arrives, so that by mixing (addition) this at The other basic frequency of 124 kHz is formed from the frequencies and can be taken from the output of the modulator (M1) by means of a band filter (F2).

2. A method for generating basic frequencies from a common basic generator in carrier frequency systems using frequency division and frequency mixing, characterized in that from the frequency of 440OkHz of the basic generator by means of successive frequency dividers (T5, T6) with the division ratios 11: 1 and 4: 1 the intermediate frequencies of 400 kHz and 100 kHz are generated and that, starting from the intermediate frequency of 100 kHz, the intermediate frequency of 20 kI-Iz is generated by means of a frequency divider (T3) with a division ratio of 5: 1 and also at the output of another subsequent frequency divider ( T8) with a division ratio of 5: 1, the fundamental frequency of 4 kHz as the fundamental wave from the pulse-shaped output current of this frequency divider (T8) , that the frequency of 24 kHz and the intermediate frequency of 100, filtered out of the pulse-shaped output current by means of a filter (F3) kHz are fed to a modulator (M3) and through Mixing (addition) of these two frequencies the further basic frequency of 124 kHz is formed so that it can be filtered out by means of a band filter (F4) at the output of the modulator (M3). Considered publications: Deutsche Auslegesehriften Nos. 1069 691, 1080 618, 1080619.