DE1591270C - Frequenz Synthesevorrichtung - Google Patents

Description

bestimmt wird.

4. Frequenz-Synthesevorrichtung nach An-Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Frequenzteiler eine Teilung durch X und der zweite Frequenzteiler eine Teilung durch Y vornimmt, wobei X und Y rationale Zahlen sind, welche durch den Ausdruck

X-Y = R

verbunden sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Frequenz-Synthesevoirichtung, mit einer wahlweisen Einstellung von Stellen einer Zahl N, die der zu zusammensetzenden Signalfrequenz entspricht und die von einem Zahlensystem mit der Basis R ausgewählt sind, mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Grund-Steuersignals mit einer festen vorgegebenen Frequenz M, einer Einrichtung zur Erzeugung einer Anzahl von Hilfssignalen mit jeweils einer unterschiedlichen festen vorgegebenen Frequenz und mit mindestens fünf Stellenwählern, welche nach steigendem Stellenwert, ausgehend von einem Wähler mit kleiestem Stellenwert bis zu einem Wähler mit höchstem Stellenwert, angeordnet sind, wobei der Wähler mit geringstem Stellenwert ferner derart angeordnet ist, um das Grund-Steuersignal zu empfangen, mit einer jeder Dekade zugehörigen ersten Mischstufe, in welcher wahlweise die Hilfssignale mit dem Ausgangssignal des vorausgehenden Stellenwählers gemischt werden, und mit einer zweiten Mischstufe zur Mischung des an einem Vervielfacher einer Frequenzteilereinrichtung erhaltenen Ausgangssignals mit dem Ausgangssignal der ersten Mischstufe.

Eine derartige Frequenz-Synthesevorrichtung ist aus der USA.-Patentschrift 3 235 815 bekannt. In der bekannten Anordnung wird im Einklang mit den üblichen dekadischen Vervielfachereinrichtungen ein Hilfsfrequenzgenerator pro Dekade benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Frequenz-Synthesevorrichtung so auszubilden, daß weniger Hilfsfrequenzen — nämlich nur vier — er-

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forderlich sind als bisher in derartigen Vorrichtungen der Signalsyntheseeinheit 14, gewisse Kombinationen

mit mindestens fünf Stellenwählern verwendet dieser Signale auszuwählen und sie zu verarbeiten,

wurden. um ein zusammengesetztes Signal der gewünschten

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß Frequenz zu liefern.

jeder Stellenwähler derart elektrisch geschaltet ist, 5 Die Anzahl der Frequenzen, welche erzeugt werdaß er wahlweise Signale von der Einrichtung zur den können, der Bereich dieser Frequenzen und die Erzeugung der Hilfssignale aufnimmt, deren Zahl Größe der einzelnen Stufen zwischen nebeneinanderwesentlich kleiner ist als die Basis R des ausgewähl- liegenden Frequenzen hängt weitgehend von der Zahl ten Zahlensystems und mindestens eine Stelle der der Stellenwähler ab, die in der Syntheseeinheit 14 Frequenz des Signals numerisch einer der R vor- io verwendet werden und von der Auswahl der Steuergegebenen Kombination der genannten, wahlweise signale, welche von der Signalerzeugereinheit 12 geeingegebenen Hilfssignale entspricht, und daß die liefert werden. Beispielsweise sind in der anschlie-Frequenz-Teilereinrichtung für jede Dekade min- ßend beschriebenen dekadischen Ausführungsform destens einen ersten und zweiten elektrischen ,digi- der Erfindung sechs Wähler vorgesehen, um 1000000 talen Frequenzteiler aufweist, deren einer seinen Ein- 15 mögliche Frequenzen zu erzeugen, welche im Begang von der ersten Mischstufe erhält und seinen reich zwischen 2,0 und 2,0999999 MHz liegen, und Ausgang zur zweiten Mischstufe liefert, und daß die zwar in Stufen von 0,1 Hz. Eine siebte, etwas unterzweite Mischstufe elektrisch so geschaltet ist, daß sie schiedliche Einheit wird verwendet, um die Stelle ihren anderen Eingang von den wählbaren Hilfs- höchsten Stellenwerts der ausgewählten Frequenz zu Steuersignalen empfängt und' ihren Ausgang an den 20 liefern und um den Bereich zwischen 0 und anderen digitalen Frequenzteiler liefert. 999 999,9 Hz zu verschieben.

Der erfindungsgemäß erhaltene Vorteil wird da- Die Signalerzeugereinheit 12 besteht im wesentdurch ermöglicht, daß pro Dekade zwei Mischer und liehen aus einem üblichen kristallgesteuerten Bezugszwei Frequenzteilereinrichtungen verwendet werden, signalgenerator 16, welcher ein Frequenzsignal einer wobei die Mischer durch eine Frequenzteilereinrich- 35 festen Frequenz liefert, um einen Mehrbereichs-Betung getrennt sind. Als Folge dieser Anordnung wird zugssignalgenerator 18 zu steuern. Ein Abschnitt 20 eine erhebliche Einsparung an Schaltkreiselementen des Signalgenerators 18 liefert ein Grund-Steuer- und besonders Filtern, ermöglicht. Der zweite Teiler signal an die Zuleitung 22, und ein anderer Bereich bringt jedoch gegenüber bekannten Anordnungen 24 liefert eine Anzahl von festliegenden Hilfs-Steuerkeinen zusätzlichen Aufwand mit sich. Die bekann- 30 Signalen unterschiedlicher Frequenz an eine Sammelten Synthesevorrichtungen erfordern Teiler, welche leitung 26, während ein weiterer Bereich 27 eine durch 10 teilen können, und ein derartiger Teiler be- dritte Bezugsfrequenz an die Zuleitung 28 abgibt. Die steht normalerweise aus einer durch fünf teilenden Signalerzeugereinheit 12 wird anschließend in VerStufe, an die sich eine durch zwei teilende Stufe an- bindung mit Fig. 2 näher beschrieben,
schließt. Daher ist erfindungsgemäß keine zusätzliche 35 Die Signalsyntheseeinheit 14 der digitalen Fre-Anordnung erforderlich; die genannten durch fünf quenz-Synthesevorrichtung 10 besteht aus einer An- und zwei teilenden Stufen sind durch eine Mischstufe zahl von in Kaskade angeordneten Stellenwählern und ein Filter getrennt, deren Kosten wesentlich 30 a, 306, 30 c, 3Od, 3Oe, 30/ und 30 g, wobei jeder niedriger liegen als die Kosten eines Halbleiter-Oszil- dieser Stellenwähler vorzugsweise modularen Aufbau lators, so daß eine erhebliche Kosteneinsparung er- 40 aufweist und mit unmittelbar ablesbaren Vielfachzielt wird, schaltern 32α, 32b, 32c, 32d, 32e, 32/ und 32g

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der verbunden ist. Jeder der Vielfachschalter 32 wird so

Zeichnungen beschrieben. Es zeigt eingestellt, daß ein Signal bestimmter Frequenz am

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ausgang 34 der Frequenz-Synthesevorrichtung erFrequenz-Synthesevorrichtung, 45 zeugt wird. Genauer ausgedrückt, weist das erzeugte

F i g. 2 ein Blockschaltbild der Schaltungsanord- Ausgangssignal eine Frequenz auf, deren Zahlen-

nung zur Erzeugung der Steuersignale, welche in wert N aus einem ausgewählten Zahlensystem mit der

einer dekadisch abgestuften Ausführung gemäß vor- Basis R besteht, wobei sich die Zahl N in digitaler

liegender Erfindung verwendet wird, Weise durch die Einstellung der Vielfachschalter 32

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer dekadisch ab- 50 herstellen läßt. Die Stellenwähler 30 sind in Kaskade gestuften Frequenz-Synthesevorrichtung gemäß vor- angeordnet, wobei der Wähler für den kleinsten Stelliegender Erfindung, und lenwert mit 30 a und der Wähler für den größten

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer anderen Ausfüh- Stellenwert mit 30 g bezeichnet ist und wobei die da-

rungsform einer Schaltungsanordnung für die Wäh- zwischenliegenden Wähler 30 b bis 30/ den dazwi-

ler der Frequenz-Synthesevorrichtung. 55 schenliegenden Ziffern der Zahl entsprechen, welcher

Einleitend wird bemerkt, daß die verschiedenen der herzustellenden Signalfrequenz entspricht.

Mischstufen, Teiler, Vervielfacher, Filter u. dgl. Wird ein Dezimalsystem mit der Basis 10 verwen-

Schaltkreise der Frequenz-Synthesevorrichtung nicht det, so würde für eine ausgewählte Frequenz von

kritisch sind und in den verschiedenen, bekannten 723 644,1Hz die Einstellung der Schalter 32 g, 32/,

Arten ausgebildet sein können. Eine Einzelbeschrei- 60 32e, 32d, 32c, 32b und 32a in der Folge 7, 2, 3,

bung dieser Kreise wird daher nicht vorgenommen. 6, 4, 4 und 1 erfolgen. Es ist offensichtlich, daß eine

F i g. 1 zeigte eine digitale Frequenz-Synthesevor- größere Anzahl von Stellenwähleinheiten erforderlich

richtung 10, welche aus zwei Einheiten besteht, näm- ist, wenn die Basis R des ausgewählten Zahlensystems

lieh einer Signalerzeugeeinheit 12 und einer Signal- kleiner ist. Ist umgekehrt die Basis R groß, so sind

Syntheseeinheit 14. Die Funktion der Signalerzeuger- 65 weniger Stellenwähler notwendig, aber es können da-

einheit 12 besteht darin, elektrische Signale bestimm- bei mehr Hüfsitcquenzen erforderlich sein,

ter Frequenzen zu erzeugen und sie an die Signal- Jeder der Wähler weist drei Eingangsklemmen 36,

syntheseeinheit 14 abzugeben. Es ist dann Aufgabe 38 und 40 und eine Ausgangsklemme 42 auf. Ferner

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hat der Wähler 30 g eine vierte Eingangsklemme 41, takt 48 des Vielfachschalters 32 verbunden ist. Jeder welche an die Zuleitung 28 angeschlossen ist. Die Frequenz-Mischstufe 52 kann ein Filterabschnitt zu-Eingangsklemme 36 a des Wählers 30 a ist mit der geordnet sein, welcher einen bestimmten Frequenz-Zuleitung 22 verbunden, und die Eingangsklemmen bereich des aus der Frequenz-Mischstufe 52 kom-36 & bis 36 g der Wähler 30 b bis 30 g sind derart 5 menden Signals durchläßt. Der Frequenzteiler 56 erverbunden, um das Ausgangssignal von der jeweili- hält seinen Eingang vom Ausgang des Filterabschnitts gen Ausgangsklemme 42 des vorausgehenden Wäh- der Frequenz-Mischstufe 52 und führt eine Freiers zu erhalten. Die Eingangsklemmen 38 und 40 quenzteilung um den Betrag X durch, wobei X ein eines jeden Wählers sind mit der Sammelleitung 26 rationaler Zahlenfaktor der Basis R darstellt. Der verbunden, so daß Hilfs-Steuersignale vom Bereich io Frequenzteiler 56 kann mit einem Filterabschnitt ver-24 des Signalgenerators 18 den Kontaktsätzen 44 sehen sein, falls die Neigung zur Erzeugung von un- und 46 zugeführt werden, die an jedem Stellenwäh- erwünschten Harmonischen oder anderen Störsignaler 30 a bis 30 g vorhanden sind. Jeder Kontakt eines len besteht. Die Eingangsklemmen der Frequenzjeden Kontaktsatzes erhält ein verschiedenes Hilfs- Mischstufe 54 sind mit dem Frequenzteiler 56 und signal, wie anschließend im einzelnen beschrieben 15 dem beweglichen Kontakt 50 des gekoppelten Vielwird, fachschalters 32 verbunden. Ein Filterabschnitt kann

Bewegliche Kontakte 48 und 50 arbeiten mit den ferner am Ausgang der Frequenz-Mischstufe 54 voreinzelnen Kontakten der Sätze 44 und 46 zusam- gesehen sein, so daß nur Signale eines bestimmten men. Diese beweglichen Kontakte 48 und 50 sind Frequenzbereichs zur Eingangsklemme des Fremechanisch miteinander und mit dem Steuerknopf so quenzteilers 58 gelangen. Der Frequenzteiler 58 des Vielfachschalters 32 verbunden. Die mecha- führt eine Frequenzteilung entsprechend einem nische Verbindung zwischen den beiden beweglichen Wert Y durch, wobei Y ein rationaler Zahlenfaktor Kontakten 48 und 50 eines jeden Stellenwählers 30 der Basis R ist, welche der Gleichung
ist so ausgeführt, daß jede Einstellung der Vielfachschalter 32a bis 32g eine besondere Kombination 25 X-Y = R
von zwei Hilfs-Steuersignalen aus dem Signalgenera- genügt.

tor 18 auswählt. Diese Einstellung bestimmt ihrer- Am Frequenzteiler 58 kann ferner ein Filterabseits die Stellen einer digital dargestellten Zahl N, schnitt vorgesehen sein, um das der Eingangsdie der Frequenz des gewünschten Ausgangssignals klemme 36 des folgenden Stellenwählers zugeführte entspricht. Die Einstellung des Vielfachschalters 32 g 30 Signal zu reinigen.

bestimmt die Stelle mit höchstem Stellenwert des an Der Stellenwähler 30 g dient als Ausgangsstufe der der Ausgangsklemme 34 erzeugten Signals, die Ein- digitalen Frequenz-Synthesevorrichtung 10 und Unterstellung des Vielfachschalters 32/ bestimmt die Stelle scheidet sich etwas von den in Folge geschalteten mit zweithöchstem Stellenwert, die Einstellung des Stellenwählern 30 α bis 30/. Er weist eine Frequenz-Vielfachschalters 32 e bestimmt die Stelle des dritt- 35 Mischstufe 60 auf, weiche ihre zwei Eingänge von höchsten Stellenwerts usw. den Eingangsklemmen 36 und dem beweglichen

Die Bezugnahme auf eine Stelle mit höchstem Kontakt 48 g des Vielfachschalters 32g erhält. Ein

Stellenwert bedeutet nicht, daß dieser Wert nicht Filter kann vorgesehen sein, um den Ausgang der

auch »0« sein kann. Jeder Wähler 30 kann auf die Frequenz-Mischstufe 60 zu wählen und ausgewählte

Ziffer »0« eingestellt werden, in welchem Falle die 40 Signale an eine Eingangsklemme einer zweiten Fre-

Stellenzahl mit höchstem Stellenwert der zu erzeu- quenz-Mischstufe 62 zu liefern. Der andere Eingang

genden Frequenz entsprechenden Zahl durch den am der Frequenz-Mischstufe 62 wird vom Ausgang eines

meisten links gelegenen Wähler bestimmt wird, der Oberwellengenerators oder Frequenz-Vervielfachers

auf einen von 0 verschiedenen Wert eingestellt ist. 63 entnommen, dessen Eingang seinerseits mit dem

Obgleich die dargestellte Ausführungsform der Er- 45 beweglichen Kontakt 50g des Vielfachschalters 32g findung mechanische Vielfachschalter 32 a bis 32 g verbunden ist. Die Ausgangsklemme der Frequenzaufweist, ist es offensichtlich, daß elektronische Mischstufe 62 ist mit einer Klemme der Ausgangs-Schaltkreise bekannter Bauart zur Auswahl der ge- frequenz-Mischstufe 66 verbunden, deren andere Eineigneten Steuersignale verwendet werden könnten. gangsklemme mit der Eingangsklemme 41 des Stel-Für den Fall, daß die Synthesevorrichtung 10 fern- 50 lenwählers 30g verbunden ist. Die Ausgangsklemme gesteuert werden soll, sind derartige elektronische 34 der Frequenz-Mischstufe 66 dient als Ausgangs-Schalter sehr erwünscht, klemme für die Frequenz-Synthesevorrichtung 10.

Zusätzlich zu den Vielfachschaltern 32 a bis 32 g Das Zusammenwirken der Signalerzeugereinheit 12 weist jeder Stellenwähler 30 a bis 30 g elektronische und der Signalsynthesevorrichtung 14 sowie die BeSchaltungen zur Kombination der an seinem Ein- 55 triebsweise der digitalen Frequenz-Synthesevorrichgang eintreffenden Signale auf. Diese elektronischen tung 10 lassen sich am leichtesten unter Bezugnahme Schaltungen stellen an jeden Wähler ein Signal mit auf eine dekadisch ausgebildete Frequenz-Syntheseeiner Frequenz her, wovon mindestens eine Stelle vorrichtung verstehen, wie sie in der F i g. 2 und 3 zahlenmäßig einer der R vorgegebenen Kombinatio- dargestellt ist. Es wird jedoch darauf hingewiesen, nen von Hilfssignalen entspricht, die wahlweise an 60 daß Oktaven-Anordnungen oder andere geeignete den Eingangsklemmen 38 und 40 eingegeben werden. Frequenz-Synthesevorrichtungen erfindungsgemäß Im Falle der Stellenwähler 30a bis 30/ sind die elek- arbeiten können.

tronischen Schaltungen im wesentlichen identisch F i g. 2 zeigt einen kristallgesteuerten Schwingkreis

und bestehen aus zwei Frequenz-Mischstufen 52 und 16 bekannter Bauart, welcher ein Standard-Ausgangs-

54 und zwei Frequenzteilern 56 und 58. 65 signal mit einer Frequenz von 1 MHz liefert. Da alle

Jede Frequenz-Mischstufe hat zwei Eingänge, wo- Steuersignale von dem kristallgesteuerten Oszillator

von einer mit der Eingangsklemme 36 des Stellen- 16 abgeleitet werden, muß dessen Frequenz äußerst

Wählers und der andere mit dem beweglichen Kon- beständig sein, wobei Sorge getragen werden soll,

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um sie von nachteiligen Einflüssen, wie beispielsweise Die anderen Hilfs-Steuersignale (6,1 und 6,3 MHz),

Temperaturänderungen, Altern des Schaltkreises welche in der bevorzugten, dekadisch abgestuften u. dgl., freizuhalten. Das Standardsignal von 1 MHz Frequenz-Synthesevorrichtung 10 verwendet werden, wird über eine Leitung 70 an einem Frequenz-Ver- werden am Einseitenband-Modulator 92 erhalten, vielfacher 20 eingespeist, welcher eine zweite Har- 5 Der Einseitenband-Modulator 92 ist im wesentlichen monische von 2 MHz liefert. Dieses Steuersignal von mit dem Einseitenband-Modulator 82 identisch und 2MHz erscheint an der Leitung 22 und wird über unterscheidet sich nur dadurch, daß sowohl obere eine Leitung 72 an den Abschnitt 27 des Signalgene- wie untere Seitenbänder an einem Ausgang verfügrators 18 übertragen. Dort wird die zehnte Harmo- bar sind. Der Einseitenband-Modulator 92 erhält an nische entsprechend 20 MHz mittels einer Kaskaden- io einem seiner Eingänge das reine 6,2-MHz-Signal, Schaltung erzeugt, welche aus zwei Frequenz-Ver- welches dem Ausgang des spannungsgesteuerten vielfachern 74 und 76 besteht. Die Frequenz-Verviel- Oszillators 88 entnommen wird. Sein anderer Einfacher 74 und 76 multiplizieren das 2-MHz-Signal gang besteht aus einem 100-kHz-Signal, welches mit Faktoren von »5« und »2«, um an der Leitung durch Eingabe des 200-kHz-Signals vom Frequenz-28 das 20-MHz-Steuersignal zu liefern. 15 teiler 84 an einem Frequenzteiler 94 erhalten wird,

In F i g. 2 umschließt die gestrichelte Linie jenen der das Signal mit dem Teilungsfaktor 2 teilt. Die Teil des Signalgenerators 18, welcher vier Hilfs- oberen und unteren 6,1-MHz- und 6,3-MHz-Signale Steuersignale erzeugt (in der gezeigten Anordnung aus dem Seitenband-Modulator 92 werden in der mit 6,0, 6,1, 6,2 und 6,3 MHz), welche sich zur Ver- gleichen Weise gereinigt, die zur Reinigung des am Wendung in einer dekadisch abgestuften digitalen 20 Einseitenband-Modulator 82 entnommenen 6,2-MHz-Frequenz-Synthesevorrichtung eignen. Wie aus Fig.2 Signals angewandt wurde. Da die phasenstarren ersichtlich, wird das Hilfssignal von 6,0 MHz da- Schleifen, welche in F i g. 2 durch einfach und dopdurch erhalten, daß das 2-MHz-Signal vom Ausgang pelt gestrichelte Bezugsziffern bezeichnet sind und des Frequenz-Vervielfachers 20 an einen Frequenz- die zur Reinigung der 6,1- und 6,3-MHz-Signale ver-Vervielfacher 78 eingegeben wird, in welchem des- 25 wendet werden, im wesentlichen mit jenen identisch sen dritte Harmonische durch einen mit dem Fak- sind, die zur Reinigung des 6,2-MHz-Signals dienen, tor 3 arbeitenden Vervielfacher erzeugt wird. Das wird ihre Wirkungsweise nicht im Einzelnen beschrie-6,0-MHz-Signal wird darauf mittels der Leitung 80 ben. Die gereinigten 6,1- und 6,3-MHz-Hilfssteueran die Sammelleitung 26 geliefert. signale werden jeweils vom Ausgang der Verstärker

Das 6,0-MHz-Signal wird ferner als ein Eingang 30 90' und 90" entnommen und über die Sammelleitung einem Einseitenband-Modulator 82 zugeführt, in 26 der Signalsyntheseeinheit 14 zugeführt, welchem es mit einem 200-kHz-Signal kombiniert In F i g. 3 sind die erste, zweite und siebte in

wird, welches durch Eingabe des 1-MHz-Signals vom Kaskade angeordneten Dekaden der Signalsynthesekristallgesteuerten Oszillator 16 in einen mit dem einheit 14 der dekadisch abgestuften digitalen Fre-Teilungsfaktor 5 arbeitenden Frequenzteiler 84 er- 35 quenz-Synthesevorrichtung 10 dargestellt. Die Steuerhalten wird. Der Einseitenband-Modulator 82 ist der- signale mit 6,0, 6,1, 6,2 MHz und das Hilfssteuerart angeordnet, daß nur sein oberes Seitenband im signal mit 6,3 MHz werden über die Sammelleitung Ausgang erscheint, welches als ein Eingang einem 26 den Kontaktsätzen 44 und 46 eines jeden der üblichen Phasendetektor 86 zugeführt wird, um ein Stellenwähler 30 zugeführt. Das 2-MHz-Steuersignal sehr reines 6,2 MHz oberes Seitenbandsignal zu er- 40 wird als ein Eingang der Mischstufe 52 a des ersten halten. Der andere Eingang des Phasendetektors 86 Dekadenwählers 30 α zugeführt. Der andere Eingang wird einem spannungsgesteuerten Oszillator 88 ent- für die Mischstufe 52 a wird von dem beweglichen nommen, dessen Eingang seinerseits aus dem gefilter- Kontakt 48 a des Vielfachschalters 32 a abgenomten Ausgangssignal des Phasendetektors 86 besteht. men. Wie ersichtlich, kann der gefilterte Ausgang, Der Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators 88 45 welcher von der Mischstufe 52 a zum Frequenzteiler ist ferner mit einem Leistungsverstärker 90 verbun- 56 a geführt wird, aus irgendeinem der vier oberen den, welchem das HilfsSteuersignal vom 6,2 MHz Seitenbandsignale mit 8,0, 8,1, 8,2 oder 8,3 MHz beentnommen und an die Sammelleitung 26 geführt stehen, abhängig von der Stellung des beweglichen wird. Kontakts 48 a. Der Frequenzteiler 56 a in der deka-

Es wird darauf hingewiesen, daß die Verbindung 5° disch abgestuften Synthesevorrichtung 10 ist derart des Phasendetektors 86 und des spannungsgesteuer- bemessen, daß sein Eingangssignal eine Teilung ten Oszillators 88 gewährleistet, daß ein äußerst rei- durch 2 erfährt. Das der zweiten Mischstufe 54 α nes 6,2-MHz-Signal von dem Einseitenband-Modu- des Wählers 30 a zugeführte Signal kann daher lator 82 entnommen wird, ohne daß ein komplizier- irgendeines der vier Signale von 4,0, 4,05, 4,1 oder tes Filternetzwerk erforderlich ist, d. h., der Phasen- 55 4,15 MHz sein. Irgendeines dieser Signale kann mit detektor 86 vergleicht das Ausgangssignal vom irgendeinem der vier Hilfssteuersignale am Kontakt-Einseitenband-Modulator 82 mit jenem vom span- satz 46 gemischt werden, d. h., abhängig von der nungsgesteuerten Oszillator 88 und liefert ein deich- Stellung des beweglichen Kontaktes 50 a ist es mögstrom-Fehlersignal bzw. eine Spannung, durch welche lieh, irgendeines der zehn oberen Seitenbandsignale wiederum der spannungsgesteuerte Oszillator 88 ge- 60 mit 10,00, 10,05, 10,10, 10,15, 10,20, 10,25, 10,30, steuert wird. Ist der Ausgang des Oszillators 88 ein 10,35, 10,40 oder 10,45 MHz zu erhalten, exaktes 6,2-MHz-Signal, so hat die ihm zugeführte Der Frequenzteiler 58 a kann eine Teilung durch

Fehlerspannung eine solche Größe, daß das Signal 5 durchführen, so daß das an der Ausgangsklemme am gewünschten 6,2-MHz-Wert gehalten wird. Auf 42 a des ersten Dekadenwählers 30 a erscheinende diese Weise werden jegliche Störsignale, die im Aus- 65 Signal aus einem der zehn Signale im Bereich zwigang des Modulators 82 auftreten könnten, aus- sehen 2,0 und 2,09MHz, unterteilt in Stufen von geschaltet, und nur das gewünschte 6,2-MHz-Signal 0,01 MHz, bestehen kann, erscheint am Ausgang des Verstärkers 90. Es wird darauf hingewiesen, daß für die deka-

dische Synthesevorrichtung 10 die Hilfssignale von 6,0 bis 6,3 MHz etwa dreimal größer sind als das Grundsignal von 2,0MHz. Allgemein ausgedrückt, wenn das Grundsignal eine Frequenz von M aufweist, so liegen die Hilfssignale im Bereich zwischen 3 M bis 3M+r, wobei r den nominellen Bereich der Gründdekade darstellt. Für die gezeigte Ausführungsform besitzt das Grundsteuersignal eine Frequenz von 2 MHz, und jeder Grund-Wähler umfaßt einen Bereich von 0,1 MHz; damit liegen die Hilfssignale innerhalb des Bereichs von 6 bis 6,3MHz. Es werden lediglich Vier Hilfssignale benötigt, um alle der zehn zu erzeugenden Signale von 2,0, 2,01, 2,02 bis 2,09 am ersten Dekadenwähler 30 α zu liefern. Dies wird durch die besondere Dekadenanordnüng erreicht, welche zwei Mischer 52 α und 54 α verwendet, wovon jeder einen Eingang besitzt, welcher umschaltbar ist, um eines der Hilfssignale von 6,0, 6,1, 6,2 oder 6,3 MHz zu erhalten und dieses mit dem anderen Eingang zu mischen. Die beweglichen Kontakte 48 a und 50 a sind miteinander verbunden, so daß, wenn beispielsweise die Einstellung auf die Ziffer 8 erfolgt, der Kontakt 48 a den 6,2-MHz-Kontakt des Satzes 44 a erfaßt und der Kontakt 50 α den 6,3-MHz-Kontakt des Satzes 46 a. Bei einer derartigen Einstellung wird die Ausgangsklemme 42 a ein 2,08-MHz-Signal erhalten, wodurch die gewünschte Zahl »8« in die zusammengesetzte Frequenz eingeführt wurde.

Es kann mathematisch gezeigt werden, daß im Falle der Anordnung zweier Mischstufen und bei Verwendung eines Zahlensystems mit einer willkürlichen Basis/? die Teiler56a und 58a gewählt werden können, um Teilungen entsprechend rationalen Zahlenfaktoren der Basis R vorzunehmen, wobei die Zahl der erforderlichen Hilfssignale P durch folgenden Ausdruck bestimmt ist:

2^P^R (wobei beispielsweise R = 10,
P Minimum = 4).

Eine Beschränkung bezüglich der Hilfssignale liegt darin, daß ihr Zahlenwert, wenn er digital dargestellt wird, einen Zahlensatz an bestimmter Stelle enthalten muß, so daß ein Zahlensatz, welcher durch Multiplizieren jeder Ziffer mit dem Wert Z (der Wert des ersten Frequenzteilers 56), und Addieren von Ziffern des resultierenden Produktsatzes mit Ziffern des ursprünglichen Satzes erhalten wird, einen Ziffernsatz aufweist, welcher den ganzen Zahlen von 0 bis R—l entspricht, wobei R die Basis des gewählten Zahlensystems darstellt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel würde der ursprüngliche Ziffernsatz aus den Ziffern 0, 1, 2 und 3 aus den 6,0-^ 6,1-, 6,2-, und 6,3-MHz-Signalen bestehen. Wenn diese Ziffern mit 2 nniltipliziert werden (durch den ersten Teiler 56), so wird ein Satz von Ziffern 0, 1, 4 und 6 erhalten. Sechzehn Summen können erhalten werden, indem jede Ziffer des ursprünglichen Ziffernsatzes (0,

1, 2 und 3) mit allen Ziffern des Produktsatzes (0,

2, 4 und 6) addiert wird. Zehn dieser Summen werden durch ganze Zahlen zwischen 0 und 9 dargestellt, und die verbleibenden sechs sind lediglich Doppel von bestimmten; anderen ganzen Zahlen.

Der zweite Dekadenwähler 30 & weist elektrische Komponenten auf, welche jenen des ersten Dekadenwählers 30 a . entsprechen; jedoch erhält die erste Mischstufe 52 b ihren Eingang an Stelle von der 2-MHz-Bezugsquelle von der Ausgangsklemme 42 α des ersten Dekadenwählers 30 a. Der Wähler 306 arbeitet im wesentlichen identisch mit dem Wähler 30 α und fügt eine zusätzliche Ziffer rechts an der Stelle des Signals an, das an seine Eingangsklemme 366 vom Öekadenwähier 30ά geliefert wird. Der auf diese Weise hinzugefügte Ziffernwert kann wie der Wert der durch den Wähler 30 α gelieferten Ziffer aus irgendeinem der zehn ganzen Zahlen zwischen 0 und 9 bestehen und wird durch die Einstellung des

ίο Schalters 32fc bestimmt. Damit kann das Ausgangssignal an der Klemme 42 & aus irgendeinepi der 100 Signale 2,000, 2,001, 2,002 bis 2,099MHz bestehen.

Aus der vorausgehenden Beschreibung des ersten und zweiten Dekadenwählers ist ersichtlich, daß jeder Wähler zu der Zahl, welcher dem zu erzeugenden Signal entspricht, rechts vom Dezimalkomma eine weitere Stelle hinzufügt, wobei der Wert der Ziffer, welche diese Stelle ausfüllt, durch Einstellung des Vielfachschalters 32 in jedem Wähler bestimmt wird. Das Ausgangssignal an der sechsten Dekade 30/ würde daher eines der 10⁶-Signale sein, die zwischen 2,0000000 bis 2,0999999 MHz liegen.

Falls erwünscht, kann das Äusgangssignal von der sechsten Dekade 30/ mit einem 2-MHz-Signal gemischt und gefiltert werden, um den Ausgang der Synthesevorrichtung zu ergeben. Es wurde jedoch festgestellt, daß der verfügbare Bereich um eine Größenordnung erweitert werden kann, wenn eine siebte Dekade 30 g vorgesehen wird. Im Gegensatz zu den anderen Einheiten erfordert die Dekade 30 g keine Frequenzteiler. Sie benötigt für ihren Eingang eines der 10⁶-Eingangssignale aus der sechsten Dekade 30 / und mischt dieses in einer Frequenz-Misch-

stufe 60 mit einem der vier Hilfssignale von 6,0, 6,1, 6,2 oder 6,3 MHz, die an ihrem anderen Eingang durch den beweglichen Kontakt 48 g des Schalters 32 g zur Verfügung gestellt werden. Das obere Seitenband-Ausgangssignal der Mischstufe 60 ist eines aus 4 Millionen Signalen der Frequenzen zwischen 8,0000000 und 8,3999999 MHz, wobei das Ausgangssignal in einer zweiten Frequenzstufe 62 mit einem der durch die zweiten Harmonischen gebildeten Signale der vier Hilfssignale 6,0 bis 6,3 MHz gemischt wird. Diese zweiten Harmonischen werden durch wahlweise Zuführung eines der Hilfssignale an einem Frequenz-Vervielfacher 63 erhalten, dessen Ausgang mit einem Eingang der Mischstufe 62 verbunden wird. Gemäß F i g. 3 besteht der Ausgang der Mischstufe 62 aus einem der 10⁷-Frequenzsignale im Bereich zwischen 2Ö,Ö0ÖÖ000 bis 20,9999999 MHz.

Das 20-MHz-Signal vom Abschnitt 27 des Signalgenerators 18 wird zur Äusgangs-Mischstufe 66 ge-

leitet, wo es zur Überlagerung des von der Frequenz-Mischstufe 62 kommenden gereinigten Signals verwendet wird. Das untere Seitenband-Ausgangssignal aus der Mischstufe 66 stellt den Ausgang der Synthesevorrichtung dar. Es weist eine wählbare Frequenz im Bereich zwischen 0 und 999 999,9 MHz auf und erscheint an der Äüsgangsklemme 34.

Eine andere Ausführungsform eines Stellenwählers 106, welche an Stelle der Dekadenwähler 30 α bis 30/ verwendet werden kann, ist in Fig. 4 dargestellt.

Hier sind wiederum zwei Mischstufen verwendet, die jedoch nicht durch einen Frequenzteiler getrennt, sondern unmittelbar gekoppelt sind. Die Teilung erfolgt dabei, nachdem zwei Mischvorgänge stattgefun-

den haben, wobei die zweite Mischstufe eine modifizierte Bezugssignalquelle aufweist. Die Eingangs-Mischstufe 52 des Wählers 106 erhält ihre Eingänge von der gleichen Quelle wie die Eingangsmischstufe 52 der Stellenwähler 30. Jedoch wird das obere Seitenband-Ausgangssignal von der Mischstufe 52 direkt als ein Eingang zu der zweiten Mischstufe 54 zugeführt. Der andere Eingang der Mischstufe 54 wird von einem Frequenz-Vervielfacher 108 gelie-

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fert, welcher ein Signal erzeugt, das eine zweite Harmonische einer der Hilfssignale darstellt entsprechend der Einstellung des beweglichen Kontakts 50.

Das von der Mischstufe 54 kommende Ausgangssignal wird darauf durch einen Frequenzteilerkreis 110 geteilt, welcher im Falle einer dekadisch aufgebauten Frequenz-Synthesevorrichtung eine Teilung um 10 vornimmt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Frequenz-Synthesevorrichtung, mit einer wahlweisen Einstellung von Stellen einer Zahl N, die der zu zusammensetzenden Signalfrequenz entspricht und die von einem Zahlensystem mit der Basis R ausgewählt sind, mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Grund-Steuersignals mit einer festen vorgegebenen Frequenz M, einer Einrichtung zur Erzeugung einer Anzahl von Hilfssignalen mit jeweils einer unterschiedlichen festen vorgegebenen Frequenz und mit mindestens fünf Stellenwählern, welche nach steigendem Stellenwert, ausgehend von einem Wähler mit kleinstem Stellenwert bis zu einem Wähler mit höchstem Stellenwert, angeordnet sind, wobei der Wähler mit geringstem Stellenwert ferner derart angeordnet ist, um das Grund-Steuersignal zu empfangen, mit einer jeden Dekade zugehörigen ersten Mischstufe, in welcher wahlweise die Hilfssignale mit dem Ausgangssignal des vorausgehenden Stellenwählers gemischt werden, und mit einer zweiten Mischstufe zur Mischung des an einem Vervielfacher einer Frequenzteilereinrichtung erhaltenen Ausgangssignals mit dem Ausgangssignal der ersten Mischstufe, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stellenwähler derart elektrisch geschaltet ist, daß er wahlweise Signale von der Einrichtung zur Erzeugung der Hilfssignale aufnimmt, deren Zahl wesentlich kleiner ist als die Basis R des ausgewählten Zahlensystems und mindestens eine Stelle der Frequenz des Signals numerisch einer der R vorgegebenen Kombinationen der genannten, wahlweise eingegebenen Hilfssignale entspricht, und daß die Frequenz-Teilereinrichtung für jede Dekade mindestens einen ersten und zweiten elektrischen digitalen Frequenzteiler aufweist, deren einer seinen Eingang von der ersten Mischstufe erhält und seinen Ausgang zur zweiten Mischstufe liefert, und daß die zweite Mischstufe elektrisch so geschaltet ist, daß sie ihren anderen Eingang von den wählbaren Hilfs-Steuersignalen empfängt und ihren Ausgang an den anderen digitalen Frequenzteiler liefert.

   2. Frequenz-Synthesevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen der Hilfssteuersignale in einem Bereich von angenähert 3M bis angenähert 3M+r liegen, wobei r den Nennfrequenzbereich des Grundwählers darstellt.

   3. Frequenz-Synthesevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Hilfssteuersignale gleich oder größer ist als P, wobei P durch den Ausdruck

   5. Frequenz-Synthesevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahlenwerte der Frequenz der Hilfs-Steuersignale derart gewählt sind, daß der Satz von Frequenzen, welche in der nachfolgend angeführten Weise erhalten wird, einen Satz von Frequenzen aufweist, jdie eine bestimmte Stelle aufweisen, welche die ganzen Zahlen von 0 bis R — l umfaßt, wobei R die Basis darstellt, und wobei die genannte Weise darin besteht, daß jede Zahl einer bestimmten Stelle der Frequenzen an einer bestimmten Stelle eines Satzes von Frequenzen hinzugefügt wird, die durch Multiplikation dieser Zahlen um einen Wert erhalten werden, welcher der Teilung entspricht, die durch den digitalen Frequenzteiler erfolgt, der zwischen der ersten und zweiten digitalen Frequenz-Mischstufe liegt.

   6. Frequenz-Synthesevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahlenwerte von X und Y jeweils 2 und 5 betragen und daß R gleich 10 ist.

   7. Frequenzteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz-Vervielfachereinrichtung derart geschaltet ist, daß sie als einen Eingang die wählbaren Hilfs-Steuersignale empfängt und ihren Ausgang mit dem anderen Eingang der zweiten Mischstufe verbunden hat.

   8. Frequenz-Synthesevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahlenwert der Basis gleich 10 ist und daß die Frequenz-Vervielfachereinrichtung an ihrem Ausgang ein Signal liefert, dessen Frequenz das Doppelte der Eingangsfrequenz darstellt.