DE1466603B2 - Verfahren zur verminderung der stoerstrahlung einer bestimmten frequenz und von harmonischen dieser frequenz, die von einem nicht abgeschirmten taktgeber ausgeht - Google Patents

Description

35

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Verminderung der Störstrahlung einer bestimmten Frequenz und von Harmonischen dieser Frequenz, die von einem nicht abgeschirmten Taktgeber ausgeht, der zur Steuerung beispielsweise von Datenverarbeitungseinrichtungen hochfrequente Synchronisierimpulse erzeugt.

Auf zahlreichen Gebieten, insbesondere auf den Gebieten der Nachrichtenübertragung, der Rechengeräte und der Datenverarbeitung werden heutzutage verschiedenartige Einrichtungen verwendet, bei denen Signale vorbestimmter Hochfrequenz, beispielsweise zu Steuerzwecken, verwendet werden. Die Hochfrequenzsignale stammen häufig von einem Oszillator oder Zeitgeber zur Erzeugung von Synchronisierimpulsen mit vorbestimmter Frequenz, wobei die Impulse an verschiedenen Stellen der Einrichtung benutzt werden, um deren Betriebsablauf zu synchronisieren. Unter derartigen Taktgeber sollen auch Frequenzteilerschaltungen zählen, bei denen die vorbestimmte Frequenz durch »Abzählen« herabgesetzt wird, so daß Signale mit einer Subharmonischen der Grundfrequenz des Taktgebers entstehen.

Beim Betrieb dieser Einrichtungen entstehen häufig Schwierigkeiten infolge der notwendigerweise erzeugten elektromagnetischen Strahlung, weil ein wesentlicher Teil der Strahlung in Beziehung zu der örtlichen Erzeugung der vorbestimmten Frequenz steht. Außerdem hat die elektromagnetische Strahlung oftmals eine solche Intensität, daß sie andere Einrichtungen, beispielsweise Nachrichtenübertragungsempfänger, stört.

Zur Verringerung der abgestrahlten elektromagnetischen Energie auf einen annehmbaren Wert ist es bekannt, die Einrichtungen abzuschirmen. Dieses Verfahren ist sehr wirksam, wenn die Einrichtungen Gehäuse aufweisen und verhältnismäßig kompakt sind. Die Abschirmung ist jedoch bei Anlagen mit Einrichtungen ohne Gehäuse, insbesondere bei größeren Anlagen und solchen, die über ein größeres Gebiet verteilt sind, weder praktisch noch wünschenswert. Die Abschirmung müßte nämlich in solchen Fällen eine ziemliche Baugröße aufweisen, so daß sie eine teuere Lösung des Problems darstellt. Die Abschirmung behindert ferner die Zugänglichkeit zu den Einrichtungen und macht eine gegebenenfalls erforderliche Kühlung schwierig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Störstrahlung einer bestimmten Taktgeberfrequenz und von Harmonischen dieser Frequenz zu vermindern, ohne den Taktgeber abzuschirmen.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die in dem Taktgeber erzeugte hochfrequente Schwingung mit einer Mehrzahl von Schwingungen frequenzmoduliert wird, deren Frequenzen auf einem bestimmten, wesentlich niedrigeren Frequenzband liegen.

Die mit einer bestimmten Frequenz abgestrahlte Energie hat eine beträchtlich niedrigere Intensität als die unmodulierte Energie, da diese auf die diskrete Frequenz und ihre Harmonischen konzentriert ist. Da der Frequenzgehalt des Taktsignals innerhalb des vorgeschriebenen, für eine Abweichung zulässigen Frequenzbandes (und seiner Harmonischen) bleibt, wird die Funktion des Taktgebers nicht schädlich beeinflußt.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnung näher erläutert, die ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zeigt, bei welcher das Verfahren der Erfindung durchgeführt ist.

In der Zeichnung ist ein als Beispiel gewählter Taktgeber 1 dargestellt, der an der Ausgangsklemme 90 Synchronisierimpulse liefert, die z. B. verwendet werden können um die Arbeitsweise von Nachrichtenübertragungs- oder Datenverarbeitungseinrichtungen zu steuern. Die Synchronisierimpulse werden an der Klemme 90 mit einer vorbestimmten Frequenz entsprechend den Werten der Bauteile des Taktgebers 1 beliefert, sie können durch Abzählen in der Frequenz herabgesetzt werden, um Synchronisierimpulse mit Frequenzen zu liefern, die Subharmonische der vorbestimmten Taktgeberfrequenz sind. Das Spektrum der durch das System abgestrahlten elektromagnetischen Energie umfaßt somit diskrete Frequenzen, die Harmonische der vorbestimmten Taktgeberfrequenz sind, es umfaßt ferner diskrete Frequenzen, die Subharmonische der Taktgeberfrequenz sind, und zwar bei Synchronisierimpulsen, die durch Abzählen aus der Taktgeberfrequenz gewonnen werden. Eine Störung der in der Nähe gelegenen Nachrichtenübertragungseinrichtungen kann durch die elektromagnetische Strahlung bei einer oder mehre ren dieser diskreten Frequenzen entstehen. Erfindungsgemäß wird diese Störung auf einen annehmbaren Wert herabgesetzt, dadurch, daß der Taktgeber 1 frequenzmoduliert wird.

Der Taktgeber 1 besteht bei dem Ausführungsbei-

spiel in der Zeichnung aus einem nicht gesättigten astabilen Multivibrator, der mit einer vorbestimmten Wiederholungsfrequenz arbeitet, derart, daß Synchronisierimpulse über die Diode 88 zur Ausgangsklemme 90 geliefert werden. Der Multivibrator enthält die Transistoren 12 und 14, wobei die Basis des Transistors 12 mit dem Kollektor des Transistors 14 über die Diode 17 und den Kondensator 18 verbunden ist, während die Basis des Transistors 14 über die Diode 19 und den Kondensator 16 mit dem Kollektor des Transistors 12 verbunden ist. Die Kollektoren der Transistoren 12 und 14 sind jeweils über die Widerstände 32 und 34 mit dem Leiter 35 verbunden. Die Basen der Transistoren 12 und 14 sind jeweils über die Widerstände 38 und 36 mit dem Leiter 55 und über den Widerstand 54 mit dem Leiter 35 verbunden. Der Überbrückungskondensator 30 liegt parallel zum Widerstand 54 zwischen den Leitern 35 und 55. Der Leiter 35 ist über den Widerstand 22 mit der Potentialquelle 20 verbunden, die durch die Zenerdiode 24 geregelt wird, um ein vorbestimmtes konstantes Potential an den Leiter 35 und damit an den Leiter 55 zu liefern.

Bekanntlich ist die Wiederholungsfrequenz des Multivibrators in der Hauptsache durch die Kondensatoren 16 und 18, die Widerstände 36 und 38 und das Potential am Leiter 35 bestimmt, das über den Widerstand 54 zum Leiter 55 geführt wird. Für die Erläuterung sei angenommen daß die Grundwiederholungsfrequenz des Multivibrators 2 MHz beträgt. Somit liegt die Frequenz der von dem System abgestrahlte elektromagnetische Energie bei 2 MHz und bei Harmonischen von 2 MHz, d. h. bei 4 MHz, 6 MHz, 8 MHz, 10 MHz usw.

Die Grundwiederholungsfrequenz des Taktgebers 1 wird erfindungsgemäß durch den Ausgang des Signalgenerators 2 moduliert, der über den Leiter 51 und über den Sperrkondensator 52 und den Widerstand 53 angeschlossen ist. Der Ausgang des Signalgenerators 2 ist bei dem Ausführungsbeispiel der Zeichnung ein Rauschsignal, das von dem Durchschlag der Zenerdiode 84 abgeleitet wird, wobei die Gleichstromquelle 80 über den Widerstand 82 und die Zenerdiode 84 mit der Erde verbunden ist. Das Rauschsignal der Zenerdiode 84 wird über den Sperrkondensator 86 zu einem dreistufigen Verstärker geführt, der aus den Transistoren 62, 64 und 66 besteht. Das verstärkte Rauschsignal auf dem Leiter 51 wird durch den Varistor 75 auf eine vorbestimmte Amplitude abgeschnitten, die z. B. in der Größenordnung von mehreren Volt Spitze-Spitze liegen kann. Der Widerstand 53 bildet ein Spannungsteilernetzwerk mit dem Widerstand 54, der über den Leiter 35 und den Kondensator 25 mit Erde verbunden ist, und der die Amplitude des Rauschsignals auf dem Leiter 55 auf einen bestimmten Wert herabsetzt, der erforderlich ist, um die gewünschte Frequenzabweichung oder die Spitzenänderung der vorbestimmten Frequenz des Taktgebers 1 zu liefern, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird.

Die Frequenz des Taktgebers 1 ist, wie oben erwähnt wurde, teilweise durch das Potential bestimmt, das durch die Quelle 20 an den Leiter 55 angelegt wird. Die Frequenz des Taktgebers 1 wird gegenüber ihrer vorbestimmten Frequenz bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch verändert, daß das Potential auf dem Leiter 55 entsprechend dem Rauschsignal des Signalgenerators 2 auf dem Leiter 51 verändert wird. Die Wirkung der Modulation der Frequenz des Taktgebers 1 besteht darin, daß der Zeitpunkt des Anstiegs und des Abfalls, d. h. der vorderen und der hinteren Flanke der Synchronisierimpulse geändert wird. Diese Impulsflankenänderung wird manchmal auch als jittern bezeichnet. Je größer die Taktgeberfrequenzabweichung ist, um so größer ist das Jittern, das die Synchronisierimpulsflanken erleiden. Um die größtmögliche Herabsetzung der Störung zu erhalten, soll entsprechend der Erfindung die Frequenzänderung oder Abweichung des Taktgebers 1 innerhalb der Grenzen des jeweiligen Systems, in dem die Synchronisierimpulse verwendet werden, so groß wie möglich sein. Allgemein gesprochen ist der Betrag des Jitterns, der ohne Beeinträchtigung der Arbeitsweise des Systems zulässig ist, sehr klein, so daß eine Frequenzabweichung zugelassen werden kann, die nicht größer als einige Prozent ist, die jedoch für eine wesentliche Herabsetzung der Störung ausreicht.

Zu dem Faktor der Frequenzabweichung des Taktgebers steht die Frequenz des Modulationssignals in Beziehung. Das Frequenzmodulationsspektrum besteht aus einer Anzahl von Seitenbändern, um die Taktgeberfrequenz und um jede Harmonische, wobei die gewählte Frequenzabweichung die Frequenzänderung um die Taktgeberfrequenz und ihre Harmonische bestimmt. Die Anzahl der Seitenbänder im Frequenzmodulationsspektrum im Verhältnis zur Taktgeberfrequenz und deren Harmonischen ist durch die Frequenz des Modulationssignals bestimmt. Je tiefer die Modulationsfrequenz liegt, um so größer ist die Anzahl der Seitenbänder und damit die Verteilung der Frequenzen, bei denen die elektromagnetische Energie durch das System abgestrahlt wird. Wenn auch die gesamte abgestrahlte Energie im wesentlichen die gleiche ist wie für den Fall, daß sie auf die Zeitgeberfrequenz und ihre Harmonische konzentriert ist, wenn die Energie über das Modulationsspektriim verteilt ist, so ist doch die Intensität der abgestrahlten Energie, bei einer bestimmten Frequenz beträchtlich verringert.

Im Idealfall wird daher die Zeitgeberfrequenz mit einer sehr niedrigen Frequenz im Hörbereich, z. B. bei 100 Hz, und mit einer möglichst großen Frequenzabweichung innerhalb der Grenzen des Systems moduliert, so daß ein verhältnismäßig großes Frequenzabweichungsverhältnis entsteht. Wenn man z. B. eine Frequenzabweichung von 1 % und eine Taktgeberfrequenz von 2 MHz annimmt, wird die von dem System abgestrahlte elektromagnetische Energie über ein 40 KHz-Band bei der Taktgeberfrequenz über ein 80 KHz-Band bei 4MHz, über ein 120 KHz-Band bei 6 MHz usw. verteilt. Bei einer Modulationssignalfrequenz von 100 Hz besteht jedes Band aus einem Frequenzmodulationsspektrum, das die Zeitgeberfrequenz oder deren Harmonische und die Seitenbänder umfaßt, die einen Abstand von 100 Hz von diesen haben. Bei dem oben angenommenen Beispiel besteht daher das Ergebnis der Verteilung der abgestrahlten elektromagnetischen Energie darin, daß die Größe der Energie bei irgendeiner Frequenz innerhalb des 40 KHz-Bandes um 2 MHz vorteilhafterweise weniger als 5 % der Größe der Energie bei 2 MHz ohne die Frequenzmodulation des Zeitgebers beträgt. Bei den einzelnen Frequenzen innerhalb des 80 KHz-Bandes um 4 MHz wird die Energie noch mehr herabgesetzt, da die Bandbreite, auf die die Energie ver-

teilt wird, verdoppelt wird. Somit ergibt sich, daß die Verringerung der Störung durch die vorliegende Erfindung bei der Taktgeberfrequenz wesentlich ist, und daß sie bei den Frequenzen in den höheren Harmonischen Frequenzspektren noch ausgesprochener ist.

Wenn das Modulationssignal, wie oben angenommen wurde, eine diskrete Hörfrequenz ist, kann sie. Anlaß zu hörbaren Signalen im Nachrichtenübertragungsempfängern bei der Taktgeberfrequenz und bei den harmonischen Frequenzen geben. Dies ist unan- ι genehm und kann entsprechend einem Aspekt der Erfindung dadurch vermieden werden daß ein Rauschsignal zur Modulation der Zeitgeberfrequenz benutzt wird, wie es in dem Ausführungsbeispiel der Zeichnung dargestellt ist. Die Wirkung eines Rauschsignals für Modulationszeecke auf Nachrichtenübertragungsempfänger besteht im ungünstigsten Fall in einer geringen Zunahme des Hintergrundrauschpegels. Im Signalgenerator 2 wird das Rauschsignal auf den Hörfrequenzbereich durch ein Tiefpaßfilter begrenzt, der aus dem Widerstand 72 und dem Kondensator 73 besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verminderung der Störstrahlung einer bestimmten Frequenz und von Hannonischen dieser Frequenz, die von einem nicht abgeschirmten Taktgeber ausgeht, der zur Steuerung beispielsweise von Datenverarbeitungseinrichtungen hochfrequente Synchronisierimpulse erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Taktgeber erzeugte hochfrequente Schwingung mit einer Mehrzahl von Schwingungen frequenzmoduliert wird, deren Frequenzen auf einem bestimmten, wesentlich niedrigeren Frequenzband liegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem dem Taktgeber eine maximal zulässige Frequenzabweichung von der diskreten Frequenz zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber mit einem Signal frequenzmoduliert wird, dessen erster Frequenzbereich eine maximale Frequenz aufweist, die im Vergleich zur maximalen Frequenzabweichung klein ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber mit einem statistisch verteilten Rauschsignal moduliert wird, dessen Frequenzgehalt auf den ersten Frequenzbereich beschränkt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber mit einem Signal frequenzmoduliert wird, dessen erster Frequenzbereich aus einer einzigen diskreten Frequenzkomponente besteht.