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Nach hem Prinzip der Frequenzsynthese mit Vor-und Rückumsetzung arbeitender
Frequenzgenerator Die Erfindung bezieht sich auf einen Frequenzgenerator, dessen
Ausgangsfrequenz durch mehrere nach dem Prinzip der Frequenzsynthese mit Vor-und
Rückumsetzung arbeitende, beispielsweise dekadisch abgestufte Frequenzstufen aus
dem gleichen Normalfrequenzspektrum abgeleitet ist und bei welchem jeder Frequenzstufe
jeweils ein die Vor- und Rückumsetzung bewirkender Hilfsoszillator sowie zwischen
Vor- und Rückumsetzer jeweils eine Mischstufe zum Einmischen der Ausgangsfrequenz
der jeweils vorangehenden Stufe zugeordnet ist.
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Bei Frequenzgeneratoren dieser Art wird bisher im allgemeinen den
einzelnen unterschiedlich bemessenen dekadisch abgestuften Frequenzstufen jeweils
ein aus einem gemeinsamen Frequenznormal über dekadische Frequenzteiler gewonnenes
entsprechend dekadisch abgestuftes Frequenzspektrum zugeführt. Es ist auch bereits
bekannt, alle Frequenzstufen gleichzubemessen und diesen das gleiche Normalfrequenzspektrum
zuzuführen und die dekadische Abstufung der einzelnen Stufen durch nachgeschaltete
entsprechend bemessene dekadische Frequenzteiler zu bewirken. Bei letzteren bekannten
Generatoren mit nachgeschaltetem Frequenzteiler, die infolge der völlig gleichartigen
Ausbildungen der einzelnen Frequenzstufen gewisse schaltungstechnische Vorteile
mit sich bringen, ist es jedoch stets erforderlich, daß die Schaltung der einzelnen
Frequenzstufen entsprechend der höchsten gewünschten Dekadenstufe bemessen sein
muß. Besonders im MHz-Bereich und darüber treten beim Hilfsoszillator und bei der
Zwischenfrequenz, die die mit dem Hilfsoszillator umgesetzten Spektrumspunkte voneinander
trennt, technische Schwierigkeiten auf. Bei wesentlich höherer Frequenzlage muß
nämlich der Hilfsoszillator dieselbe hohe relative Genauigkeit und die Zwischenfrequenz
dieselbe geringe relative Bandbreite und hohe Selektion aufweisen wie in Dekaden
niederer Frequenzlage. Die bereits erwähnte Erzeugung der tieferen Frequenzschritte
durch gleichartige Dekaden mit nachgeschaltetem Frequenzteiler fordert von letzterem
außerdem eine einwandfreie Teilung über den gesamten Frequenzbereich der ihm vorgeschalteten
Dekade.
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Um diese Nachteile der bekannten Frequenzgeneratoren zu vermeiden,
wird erfindungsgemäß, ausgehend von einem Generator der oben bezeichneten Art, vorgeschlagen,
daß zur Erzeugung einer um den Faktor K, insbesondere den Faktor 10, vervielfachten
oder geteilten Frequenzstufen-Ausgangsfrequenz zwischen Vorumsetzer und Mischstufe
ein Vervielfacher oder zwischen Rückumsetzer und Mischstufe ein Teiler sowie zwischen
Vorumsetzer bzw. Rückumsetzer und Hilfsoszillator ein Vervielfacher oder Teiler
derart zwischengeschaltet ist, daß die bekannte Vor-und Rückumsetzerwirkung erhalten
bleibt. Wird bei einem Generator dieser Art eine mehrfache, beispielsweise zweifache
Anwendung der Vor- und Rückumsetzung in einer der Dekaden angewendet, wie dies in
bestimmten Fällen erforderlich sein kann, so wird entsprechend einer Weiterbildung
der Erfindung die erfindungsgemäße Maßnahme der Zwischenschaltung von Frequenzteilern
bzw. Frequenzvervielfachern zwischen die Vor- und Rückumsetzer und die Mischstufe
bzw. die Vor- und Rückumsetzer und die entsprechenden Hilfsoszillatoren analog mehrfach
angewendet.
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Durch die erfindungsgemäße Maßnahme können bei Verwendung gleicher
Zwischenfrequenzverstärker sowie gegebenenfalls gleicher Hilfsoszillatoren und ein
und desselben Normalfrequenzspektrums beispielsweise die unteren Frequenzstufen
eines Generators mit einem höheren Normalfrequenzspektrum, als an sich für die Frequenzlage
dieser unteren Stufen erforderlich wäre, beaufschlagt werden, und entsprechend können
die oberen Frequenzstufen mit einem niedrigeren Frequenzspektrum, als an sich für
die Frequenzlage dieser oberen Stufen erforderlich wäre, angesteuert werden, wobei
trotzdem die gewünschte Ausgangsfrequenzlage aller Stufen durch die erfindungsgemäß
vorgesehenen Frequenzteiler oder Vervielfacher erzielt wird. Gegenüber dem bekannten
Verfahren mit den Dekaden nachgeschalteten Frequenzteilern zur Gewinnung von Frequenzschritten
in Bruchteilen des zugeführten Normalfrequenzspektrums haben die erfindungsgemäß
in den Dekaden angeordneten Frequenzteiler nur einen Bruchteil des Frequenzbereiches
zu überstreichen und sind dementsprechend einfach aufzubauen. Ein besonderer Vorteil
der erfindungsgemäßen Maßnahme
liegt weiterhin darin, daß die frequenzbestimmenden
Teile aller Dekaden jeweils für relativ niedrige Frequenzlage ausgeführt sein können.
Damit läßt sich ein Frequenzgenerator der bezeichneten Art mit weitgehend identischen
Dekaden einfach und billig aufbauen.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Blockschaltbildern an
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt die Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre bei einem
aus drei Dekaden aufgebauten Frequenzgenerator; F i g. 2 zeigt die Anwendung der
erfindungsgemäßen Lehre bei einer Dekade mit doppelter Vor- und Rückumsetzung.
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In F i g. 1 ist ein nach dem Prinzip der Frequenzsynthese arbeitender
Frequenzgenerator, bestehend aus den drei hintereinandergeschalteten Dekadenstufen
1, 10 und 100 gezeigt. Alle drei Dekadenstufen arbeiten mit Vor- und Rückumsetzung
und werden von einem gemeinsam quarzstabilisierten Normalfrequenzgenerator N mit
dem gleichen Normalfrequenzspektrum angesteuert. In jeder einzelnen Dekade werden
durch vorgeschaltete Eingangsfilter 3, 13 bzw. 103 alle bei der Frequenzumsetzung
nicht benötigten Spektrumsfrequenzen abgesiebt. In der als Vorumsetzer wirkenden
Mischstufe 4, 14 bzw. 104 wird eine im Durchlaßbereich des Eingangsfilters liegende
Spektrumsfrequenz mit der Frequenz des Hilfsoszillators H1, H10 bzw. H100 in die
erste Zwischenfrequenz umgesetzt. Das erste Zwischenfrequenzfilter 5, 15 bzw. 105
ist so dimensioniert, daß nur diese Zwischenfrequenz durchgelassen wird, alle anderen
Spektrumsfrequenzen jedoch auf Grund der hohen Selektion dieses festabgestimmten
Filters abgesiebt werden. In einer darauffolgenden Mischstufe 6, 16 bzw. 106 wird
dann die erste Zwischenfrequenz mit der Frequenz der vorangehenden Frequenzstufe
in eine zweite Zwischenfrequenz umgesetzt. Die beim Mischvorgang entstehenden Störfrequenzen
werden durch das nachgeschaltete Zwischenfrequenzfilter 7, 17 bzw. 107 abgesiebt.
In der als Rückumsetzer wirkenden Mischstufe 8, 18 bzw. 108 erfolgt dann die Rückumsetzung
der zweiten Zwischenfrequenz mit der vom Hilfsoszillator H 1, H10 bzw. H100 gelieferten
Frequenz, und es entsteht schließlich die Ausgangsfrequenz. Durch ein nachgeschaltetes
Ausgangsfilter 9, 19 bzw. 109 werden störende Mischprodukte abgesiebt.
Diese Ausgangsfrequenz jeder Dekade wird entweder dem Ausgang bzw. der Mischstufe
der nächstfolgenden Dekade zugeführt.
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Bei den derart in bekannter Weise aufgebauten Frequenzdekadenstufen
wird somit durch stufenweises Ändern der Frequenz des Hilfsoszillators die am Ausgang
gewünschte Harmonische des Spektrums ausgewählt und nach der bekannten Methode der
Vor- und Rückumsetzung bleibt dabei eine eventuelle Frequenzinstabilität des Hilfsoszillators
ohne Einfluß auf die Ausgangsfrequenz.
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Erfindungsgemäß ist nun zur Erzeugung einer um den Faktor K geteilten
Ausgangsfrequenz in der niedrigsten Dekade 1 zusätzlich zwischen der Mischstufe
6 und dem Rückumsetzer 8 nach dem Filter 7 ein Frequenzteiler 20 eingeschaltet.
Weiterhin ist zur Kompensation der Wirkung dieses Teilers 20 auf die Rückumsetzerwirkung
zwischen dem Hilfsoszillator H1 und der als Vorumsetzer wirkenden Mischstufe 4 ein
Frequenzvervielfacher 21 geschaltet. Die mittlere Dekadenstufe 10 ist in
dem gezeigten Ausführungsbeispiel in üblicher Weise wie oben beschrieben ausgeführt,
und ihre Ausgangsfrequenz wird durch das eingespeiste Normalfrequenzspektrum bestimmt.
Gemäß der Lehre nach der Erfindung ist zur Erzeugung einer um den Faktor K vervielfachten
Ausgangsfrequenz in der obersten Dekadenstufe 100 zwischen dem Vorumsetzer 104 und
der Mischstufe 106 nach dem ersten Zwischenfrequenzfilter 105 ein Frequenzvervielfacher
22 geschaltet und zwischen dem Hilfsoszillator H 100 und dem Rückumsetzer 108 ein
entsprechender Frequenzvervielfacher 23.
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Durch die erfindungsgemäße Zwischenschaltung von Teiler- bzw. Vervielfacherstufen
bleibt die bekannte Wirkung der Vor- und Rückumsetzung erhalten, denn die durch
die Einschaltung beispielsweise des Frequenzteilers 20 bzw. des Frequenzver
vielfachers 22 erzeugte Frequenzumsetzung in der niedrigsten bzw. höchsten Dekade
wird durch die erfindungsgemäße Einschaltung des Frequenzvervielfachers
21 bzw. 23 vor dem Hilfsoszillator H 1 bzw. nach dem Hilfsoszillator
H 100 wieder elimiert. An Stelle der Vorschaltung eines Frequenzvervielfachers 21
vor dem Hilfsoszillator H 1 kann in der niedrigsten Dekade 1 auch nach dem
Hilfsoszillator H i
zwischen diesem und dem Rückumsetzer 8 ein entsprechend
bemessener Frequenzteiler zwischengeschaltet sein. Entsprechend kann in der Rückumsetzerschleife
der höchsten Dekade 100 an Stelle des Frequenzvervielfachers 23 zwischen dem Hilfsoszillator
H 100 und dem Vorumsetzer 104 ein entsprechender Frequenzteiler eingeschaltet sein.
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Der Teilungs- bzw. Vervielfachungsfaktor der einzelnen Teiler bzw.
Vervielfacher beträgt bei Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre bei Generatoren
mit dekadisch abgestuften Frequenzstufen im allgemeinen 10. Es könnte jedoch ebensogut
jeder andere beliebige Vervielfachungsfaktor K gewählt werden. So könnte beispielsweise
eine einfache Verdopplung (Faktor K = 2) angewendet werden, wenn beispielsweise
für die oberste Dekade das Frequenzspektrum jeweils 1/z der gewünschten Ausgangsfrequenz
zugeführt wird.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung ergibt sich, daß HilfsoszillatorenH10
und H100 identisch bezüglich ihrer Frequenzlage ausgebildet sein können.
In jeder einzelnen Dekade können außerdem die Stufen 3 bis 5 bzw. 13 bis 15 oder
103 bis 105 bezüglich ihrer frequenzbestimmenden Eigenschaften gleich ausgebildet
sein. Lediglich die Stufen 7 bis 9, 17 bis 19 und 107 bis 109 müssen in jeder einzelnen
Dekade bezüglich ihrer frequenzbestimmenden Eigenschaften unterschiedlich bemessen
sein. Auf diese Weise ergibt sich ein sehr einfacher und billiger Aufbau eines Frequenzgenerators.
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An Stelle der zusätzlich eingeschalteten Vervielfacher können auch
bei Verwendung entsprechender Oberwellenmischstufen (z. B. 4 oder 108 in F i g.
1) in an sich bekannter Weise die um den Faktor K höheren Oberwellen des Hilfsoszillators
zur Bildung der Zwischenfrequenz direkt ausgenutzt werden.
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In F i g. 2 ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahme bei der
in manchen Fällen günstigeren bekannten Anwendung einer zweimaligen Vor-und Rückumsetzung
gezeigt. Der eine Hilfsoszillator H30 ist dabei in bekannter Weise als Festoszillator
ausgebildet, während der Hilfsoszillator H31 der
zweiten Rückumsetzerschleife
frei durchstimmbar ist. Wird im Sinn der erfindungsgemäßen Lehre, wie sie beispielsweise
an Hand der höchsten Dekade 100 in F i g. 1 beschrieben wurde, vor die Mischstufe
32 ein entsprechender Vervielfacher 33 geschaltet, so daß die Ausgangsfrequenz um
den Faktor K vervielfacht ist, so ist die Zwischenschaltung eines entsprechenden
Vervielfachers 34 zwischen dem Hilfsoszillator H30 und dem Rückumsetzer 38
erforderlich und gleichzeitig auch noch die Zwischenschaltung eines entsprechenden
Vervielfachers 35 zwischen dem HilfsoszillatorH31 und dem diesem zugeordneten Rückumsetzer
39. Selbstverständlich kann auch hier wieder an Stelle der Nachschaltung von Vervielfacherstufen
die entsprechende Zuordnung von Teilerstufen zu den Hilfsoszillatoren Anwendung
finden. In analoger Weise ist die Beschaltung einer Dekade mit Frequenzteiler- und
Vervielfacherstufen mit doppelter Vor- und Rückumsetzung durchführbar, wenn eine
um den Faktor K geteilte Ausgangsfrequenz erzeugt werden soll, wie dies im Prinzip
an Hand der Dekadenstufe 1 in F i g.1 beschrieben wurde.