DE1280987B - Synchronisiereinrichtung fuer hochkonstante variable Oszillatoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

H03b

Deutsche Kl.: 21 a4-8/02

Nummer: 1280987

Aktenzeichen: P 12 80 987.9-35 (St 23500)

Anmeldetag: 13. März 1965

Auslegetag: 24. Oktober 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Synchronisiereinrichtung für hochkonstante, nach einem vorgegebenen Frequenzraster in Stufen abstimmbare Oszillatoren, bei der die Frequenz eines abstimmbaren Oszillators durch Mischung mit einer veränderbaren, aus einem hochkonstanten Bezugsoszillator abgeleiteten Frequenz herabgesetzt, durch einen veränderbaren Teiler auf den Wert einer konstanten, aus dem gleichen Bezugsoszillator abgeleiteten Frequenz gebracht und mit dieser in der Phase (Frequenz) verglichen wird und bei der das durch den Phasenvergleich entstehende Signal als Nachstimmspannung für den abstimmbaren Oszillator dient.

Für den beweglichen Funkverkehr auf Kurzwellen ist es zur Erzielung der erforderlichen Treffsicherheit der Frequenzeinstellung und zur Aufrechterhaltung der Verbindung, z. B. beim Einseitenbandbetrieb, notwendig, hochkonstante Oszillatoren zu verwenden. Das Frequenzraster der Übertragungskanäle kann hierbei beispielsweise auf 1 kHz oder weniger festgelegt sein.

Die Stabilisierung erfolgt bekanntlich in der Weise, daß die jeweils auf einen konstanten Wert gebrachte veränderbare Frequenz mit der Festfrequenz eines hochkonstanten Oszillators in der Frequenz und/oder Phase verglichen wird, und daß das aus dem Vergleich hervorgehende Signal zur Nachstimmung für den veränderbaren Oszillator dient.

Die Umwandlung der Frequenz des veränderbaren Oszillators in eine Frequenz, die mit der des Vergleichsoszillators in Übereinstimmung gebracht werden soll, kann mit Hilfe einer Hintereinanderschaltung mehrerer Mischstufen erfolgen, denen jeweils die erforderlichen, aus der Vergleichsfrequenz abgeleiteten Signale zugeführt werden.

Es ist auch bekannt, die Frequenz des veränderbaren Oszillators durch die Zusammenschaltung von einstellbaren und fest eingestellten Frequenzteilern auf den gewünschten Wert abzubauen.

Schließlich ist es bekannt, beide Maßnahmen anzuwenden, wenn die zu stabilisierende Frequenz die höchstmögliche Schaltgeschwindigkeit des Teilers überschreitet.

Soll das Frequenzraster sehr eng, ζ. B. 1 kHz sein, so besteht bei den obengenannten Verfahren die Schwierigkeit, nach dem Frequenz- bzw. Phasenvergleich die niedrigen Vergleichsfrequenzen genügend aussieben zu können und trotzdem die für die Regelgeschwindigkeit erforderliche Zeitkonstante der Siebung zu erhalten. Folglich ist deshalb entweder mit unerwünschten Nebenwellen oder mit einer unstabilen Nachstimmung zu rechnen.

Synchronisiereinrichtung für hochkonstante
variable Oszillatoren

Anmelder:

International Standard Electric Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
7000 Stuttgart, Rotebühlstr. 70

Als Erfinder benannt:

Jean Louis Ribour, Boulogne-Billancourt, Seine

(Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 13. März 1964 (967 335)

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu vermeiden und eine Synchronisiereinrichtung zu schaffen, bei der der Vergleich auch bei kleinem Rasterabstand bei einer höheren Frequenz stattfindet, so daß es möglich ist, die Zeitkonstante für die Siebung und für die Regelung richtig zu wählen. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in einer Mischstufe die Differenz der Frequenzen des abstimmbaren Oszillators und der Summe der aus dem Bezugsoszillator abgeleiteten Frequenzen, die sich aus ganzen Vielfachen der zehnfachen Rasterfrequenz und den einstelligen Werten zusammensetzt, gebildet wird und daß die Differenzfrequenz durch einen einstellbaren Frequenzteiler D_d für den zur Erzeugung der Nachstimmspannung erforderlichen Phasen-(Frequenz-)Vergleich auf den Wert der zehnfachen Rasterfrequenz herabgesetzt wird.

Äusführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Synchronisiereinrichtung für eine dekadische Frequenzeinstellung werden nachstehend an Hand der F i g. 1 bis 3 erläutert.

F i g. 1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung;

F i g. 2 zeigt ein ausführliches Blockschaltbild der Synchronisiereinrichtung;

F i g. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vergleichsanordnung, die in der Schaltung nach F i g. 2 verwendbar ist.

809 628/1373

3 4

In dem Blockschaltbild nach Fig. 1 ist O_v ein ver- Diese bildet eine Frequenz von Ti₁Z₁ von 1OkHz, eine

änderbarer Oszillator, dessen Frequenz/_v im Bereich Frequenz von (n₂ + I)Zi₁Z₁ von 50OkHz, wahlweise

von 28 bis 32 MHz in Abständen von 1 kHz stufen- einschaltbare Frequenzen Z₄ von 14 oder 18 MHz und

weise abstimmbar sein soll. Für den zur Stabilisie- wahlweise einschaltbare Frequenzen Z₃ von 8 oder rung des Oszillators O_v erforderlichen Vergleich ist 5 16 MHz. Die Aufbereitung dieser Frequenzen erfolgt

ein hochkonstanter Oszillator O_s, der eine Frequenz in bekannter Weise durch Teilung und Verviel-

f_s von 24 MHz an eine Anordnung G₁ zur Frequenz- fachung der Frequenz des hochkonstanten Oszilla-

aufbereitung abgibt, vorgesehen. Diese bildet eine tors O_s. Die Frequenz H₁ -Z₁ von 1OkHz gelangt einer-

Frequenz H₁Z₁ von 10 kHz und eine.Frequenz Z₄ von seits an den Frequenzteiler 10 : ID₁ und andererseits 34 MHz. Der Wert von Z₁ entspricht dem Frequenz- io an den Vervielfacher G₂ der Phasenvergleichsschal-

raster von 1 kHz und der Wert von Z₄ muß immer ein rung, der die Frequenz mit «₂ vervielfacht. Die Fre-

ganzzahliges Vielfaches von W₁Z₁ sein. Die Frequenz quenz (n₂ + I)W₁Z₁ von 500 kHz wird ebenfalls der

W₁Z₁ gelangt einerseits an den Frequenzteiler D_f, der Phasenvergleichsschaltung als Hilfsfrequenz zuge-

die Frequenz durch 10 teilt, und an die Phasenver- führt. Die Ausgangsfrequenz Z₁ von 1 kHz des Teilers gleichsstufe φ. Die Ausgangsfrequenz Z₁ des Teilers 15 D_f gelangt an eine Vervielfacherstufe M', welche

Df von 1 kHz wird einem einstellbaren Vervielfacher die Spektrumsfrequenzen 71... 80 kHz erzeugt,

M mit den Vervielfachungsfaktoren 0...9 züge- die als FrequenzZ₂ an die MischstufeH₃ gelangen,

führt, dessen Ausgangsfrequenz Z₂ die Mischstufe H₁ Die einzelnen Werte von Z₂ ergeben sich aus

erreicht. n₃ · /Z₁ · Z₁—(0 ... 9) · Z₁.

Soll die Frequenz f_v des Oszillators auf einen Wert ao Für n₃ = 8 ist somit Z₂ ⁼ 8 · 10 · 1 — (0 ... 9) · 1

von 30 224 kHz eingestellt und stabilisiert werden, =71... 80 kHz. ;

dann ist der Vervielfacher M auf den Faktor 4 ein- Soll wie im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 die

zustellen, so daß dessen Ausgangsfrequenz Z₂=4 kHz Frequenz des Oszillators O_v wieder auf einen Wert

beträgt. Diese wird in. der Mischstufe H₁ zur Fre- von 30224 kHz eingestellt und stabilisiert werden, quenz Z₄=34 000 kHz hinzuaddiert, so daß an die as dann wird in der Mischstufe H₃ die Spektrums-

Mischstufe H₂ eine Frequenz /₄4-/₂=34 004 kHz und frequenz Z₂ = 76 kHz mit der Frequenz Z₃ = 5049 kHz

die am Oszillator O_v annähernd richtig eingestellte des Oszillators O₁, addiert, die im Bereich von 5045

Frequenz j_v von 30224 gelangen. Die daraus in der bis 5045 + (0 ... 9) = 5054 liegt.

Mischstufe H₂ gebildete Differenzfrequenz Da der Oszillator O_h nicht stabilisiert ist, kann n'nf=(f+f) — f ³° ^^essen Frequenz um den Betrag ± ε abweichen.

^{11 4 2} . Die Summenfrequenz Z₂+Z₃ ± ε am Ausgang der

die im Bereich von 2000 bis 600OkHz liegt, beträgt Mischstufe H₃ ist, wenn der Oszillator O_h auf die zu-

dann 3780 kHz. Um diese auf den für den Phasen- gehörige Frequenz abgestimmt ist, für alle Werte von

vergleich erforderlichen- Wert W₁Z₁ von 10 kHz zu Z₂ gleich. Sie gelangt über ein schmales Filter F₃ an bringen, muß der in Zehnerstufen einstellbare Fre- 35 die Mischstufe ZZ₄, welche mit der Frequenz Z₄ von

quenzteiler D_d auf ein Teilungsverhältnis von η=378 . 18MHz aus der Anordnung G₁ die Differenz

eingestellt werden. Der Oszillator O_v wird dann Z₄-Z₂-Z₃ ± ε= 12 875 kHz bildet. Diese Frequenz

durch die Phasenvergleichsstufe φ auf eine Frequenz wird in der Mischstufe H₅ mit der Frequenz des Os-

Zv synchronisiert, die sich durch die Differenz zillators O_h addiert, so daß die Mischstufe H_e eine f ==f- + f —η·ηί ⁴° F^recl^uenz/4—/₂ ⁼17924kHz erhält.

. ² * * Die veränderbare und den Schwankungen +ε

ausdrücken läßt. Somit ist bei einem Frequenzraster unterworfeneFrequenzZ₃ des Oszillators O_h, die an die

von 1 kHz der Phasenvergleich bei einer Frequenz Mischstufen H₃ und H₅ gelangt, ist in der Ausgangs-

von 10 kHz ermöglicht, und die Bemessung eines in frequenz der Mischstufe H₅ nicht mehr enthalten und

die Regelleitung einzuführenden Filters bereitet keine 45 kann somit die Stabilität der Synchronisiereinrichtung

Schwierigkeiten mehr. nicht mehr beeinflussen. Bei großen Werten von ± ε

In dem lediglich zur besseren Erläuterung der Er- tritt lediglich eine Verminderung der Amplitude am

findung angeführten Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 Ausgang des Filters F₃ ein.

ist es jedoch kaum möglich, nach der Mischstufe H₁ Der andere Eingang der Mischstufe H₀ erhält im

die sehr dicht nebeneinanderliegenden Frequenzen 50 vorliegenden Beispiel aus der Anordnung G₁ eine

Z₄ und f_t+f₂ zu trennen. Deshalb muß zur Hinzu- Frequenz von 16MHz, so daß die sich ergebende

fügung des 1-kHz-Rasters eine andere Maßnahme er- Summenfrequenz Z₅ + {fi~fz)⁼ 33 924 kHz beträgt,

griffen werden. In der-Anordnung nach Fig. 2 dient An die MischstufeH₂ gelangt dann diese Summen-

hierzu eine aus den Stufen H₃, H_v H₅ und dem ver- frequenz und die am Oszillator O_v annähernd richtig

änderbaren Oszillator O_h bestehende Schaltung, die 55 eingestellte Frequenz f_v von 30 224 kHz. Die daraus

in großer Annäherung dem Prinzip entspricht, wel- in der Mischstufe H₂ gebildete Differenzfrequenz

ches in der französischen Patentschrift 992 624 aus- i_i_r*— * i_ * ₌„„ *

führlich beschrieben ist. ^h^^{Kh h) h η}"^Λ'

In dem Blockschaltbild nach F i g. 2 ist O_v ein die im Bereich von 1930 bis 5920 kHz liegt, beträgt Oszillator, der in Grob- und Feinstufen gemäß einem 60 dann 3700 kHz. Um diese auf den für den Phasen-Frequenzraster Z₁ = 1 kHz abstimmbar ist. Der ge- vergleich erforderlichen Wert M₁Z₁ von 10 kHz zu samte Frequenzbereich umfaßt 16 bis 32 MHz und bringen, wird der Frequenzteiler D_d in Zehnerschritist in vier Frequenzbänder von 16 bis 20, 20 bis 24, ten auf ein Teilungsverhältnis von «=370 eingestellt. 24 bis 28 und 28 bis 32 MHz unterteilt. Für den zur Dieses Teilungsverhältnis n, welches gegenüber dem Stabilisierung des Oszillators O_v erforderlichen Ver- 65 der Anordnung nach Fig. 1 um den Wert n₃=8 vergleich ist ein hochkonstanter Oszillator O_s vor- mindert ist, liegt im Bereich 192 bis 592.
gesehen, der eine Frequenz f_s von 24MHz an die Die Einstellung der Frequenzbereiche erfolgt Anordnung G_f zar Frequenzaufbereitung abgibt. durch Umschaltung der Frequenzen Z₄ und Z₅ in der

Anordnung G₁. Unter Einbeziehung der Spektrumsfrequenz Z₂ der Stufe M' ergeben sich am Ausgang der Mischstufe H₆ die Frequenzen 21920 bis 2193OkHz, 25 920 bis 25 93OkHz, 29 920 bis 29 930 kHz und 33 920 bis 33 930 kHz. Die Einstellung der Zehnerstufen erfolgt dann durch den Teiler D_d und die der Einerstufen durch den Oszillator O_n.

Um einen großen Fangbereich und eine hohe Regelsteilheit im Haltebereich zu bekommen, sind zwei Phasenvergleichsstufen φ₁ und <p₂ vorgesehen, die mit einem Eingang an dem Vervielfacher G₂ liegen, der die Frequenz H₁Z₁ um den Faktor /I₂=49 auf 490 kHz erhöht. Der zweite Eingang der Stufe φ₂ erhält die Frequenz /I₁Z₁, nachdem sie im Vervielfacher G₁ ebenfalls um den Faktor /I₂=49 erhöht wurde, während die Frequenz von 49OkHz für den zweiten Eingang der Stufe φ₂ durch Mischung der Frequenz/Z₁Z₁ mit der Frequenz (Zi₂+I)Zz₁Z₁=500 kHz aus der Anordnung G_f gebildet wird. Somit ist die Regelsteilheit der Stufe φ_χ um den Faktor n₀ = 49 größer als die der Stufe φ₂. Die in F i g. 2 nicht dargestellten Siebglieder in den Regelleitungen zum Oszillator O_v sind derart bemessen, daß die Zeitkonstante für den Fangbereich (,Αφ) klein und die für den Haltebereich (n.₂ · A_<t) groß ist. *5

Erfolgt die Vervielfachung um den Faktor n₂ in einer Stufe, so können nicht alle Harmonischen der Frequenzen am Ausgang des Teilers D_d durch ein Filter (nicht dargestellt) ausgesiebt werden. Dadurch wird die Regelung bei bestimmten Frequenzen des Oszillators O_v unstabil. Aus diesem Grunde ist es notwendig, nach Fig. 3 die Vervielfachungn₂ z.B. in zwei Stufen n₂ · n₂' = 7 · 7 = 49 vorzunehmen. In dieser Figur sind die Bezugszeichen der F i g. 2 mit gleicher Bedeutung übernommen. Dadurch wird es möglich, auch die Siebung stufenweise vorzunehmen, so daß keine störenden Regelspannungen mehr entstehen können.

Um Störungen der Regelung durch die Stufe φ₁ zu vermeiden, wenn sich die zu synchronisierende Frequenz im Fangbereich befindet, ist ein Zeitkonstantenglied τ vorgesehen, welches die beim Einlauf in den Haltebereich auftretenden Spannungen wechselnder Polarität abschwächt.

Darüber hinaus ist noch eine Regelung A, zwischen den beiden Regelzweigen mit den Stufen φ₁ und <p₂ vorgesehen, die eine Dämpfung der Regelspannung Δφ der Stufe φ₂ bewirkt, wenn die zu synchronisierende Frequenz in den Haltebereich (n₂·Δφ) gelangt. "

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Synchronisiereinrichtung für hochkonstante, nach einem vorgegebenen Frequenzraster in Stufen abstimmbare Oszillatoren, bei der die Frequenz eines abstimmbaren Oszillators durch Mischung mit einer veränderbaren, aus einem hochkonstanten Bezugsoszillator abgeleiteten Frequenz herabgesetzt, durch einen veränderbaren Teiler auf den Wert einer Konstanten aus dem gleichen Bezugsoszillator abgeleiteten Frequenz gebracht und mit dieser in der Phase (Frequenz) verglichen wird und bei der das durch den Phasenvergleich entstehende Signal als Nachstimmspannung für den abstimmbaren Oszillator dient, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Mischstufe (H₂) die Differenz der Frequenz des abstimmbaren Oszillators (O_v) und einer Summe (Z₄, Z₂) der aus dem Bezugsoszillator (OJGf) abgeleiteten Frequenzen gebildet wird, wovon die eine der summierten Frequenzen (Z₄) ein ganzes Vielfaches der zehnfachen Rasterfrequenz (H₁J₁) darstellt und die andere der summierten Frequenzen (/₂) als höheres Vielfaches aus der einfachen Rasterfrequenz (Z₁) gewonnen ist, und daß die Differenzfrequenz (n · K₁I₁) durch einen einstellbaren Frequenzteiler D_d, für den zur Erzeugung der Nachstimmspannung erforderlichen Phasen-(Frequenz-)Vergleich auf den Wert der zehnfachen Rasterfrequenz (/I₁Z₁) herabgesetzt wird.

2. Sychronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichs- und Regelschleife zwei Zweige aufweist, von denen der eine mit geringer Regelsteilheit und kleiner Zeitkonstante für den Fangbereich und der andere mit hoher Regelsteilheit und großer Zeitkonstante für den Haltebereich der Nachstimmung vorgesehen ist.

3. Synchronisiereinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem für den Haltebereich der Nachstimmung vorgesehenen Zweig in einem Phasendiskriminator Op₁) die aus dem Bezugsoszillator (OjG₁) abgeleitete zehnfache Rasterfrequenz (/I₁Z₁) nach Multiplizierung mit einem Faktor (n₂) mit der aus dem Frequenzteiler (D_d) entnommenen und mit dem gleichen Faktor (/I₂) multiplizierten Frequenz verglichen wird.

4. Synchronisierschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem für den Fangbereich der Nachstimmung vorgesehenen Zweig in einem Diskriminator (φ₂) die um den Faktor /i₂ vervielfachte zehnfache Rasterfrequenz (/I₁Z₁) mit einer Frequenz verglichen wird, die durch Mischung aus der dem Frequenzteiler (D_d) entnommenen Frequenz (/I₁Z₁) und einer aus dem Bezugsoszillator (OJG₁) entnommenen Frequenz (/I₂H-I)Zi₁Z₁ gewonnen ist.

5. Synchronisiereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelung A_t zwischen den beiden Regelzweigen vorgesehen ist, die bewirkt, daß die Nachstimmspannung für den Fangbereich beim Einlauf in den Haltebereich abgeschwächt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 628/1373 10.68 O Bundesdruckerei Berlin