DE1616327C - Frequenzsynthesegerat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Frequenzsynthesegerät. quenzsynthesegerät eine Vielzahl von neuen An-

Bekanntlich benötigt man derartige Geräte, um Wendungsmöglichkeiten eröffnet.

irgendeine mittels Schaltern od. dgl. wählbare Fre- Die oben umrissenen Schwierigkeiten werden bei

quenz aus einem bestimmten Frequenzband zu er- dem Frequenzsynthesegerät gemäß der Erfindung,

halten, und die von dem Synthesegerät abgegebene 5 das wie üblich eine Ausgangsstufe für die Abgabe der

Frequenz muß ganz bestimmten Anforderungen be- Ausgangsfrequenz als Differenz zwischen einer festen

züglich Genauigkeit und Stabilität entsprechen. . Frequenz-und einer stufenweise^wählbaren Frequenz

Bei Frequenzsynthesegeräten geht man dabei ge- enthält, das;fernemmiteineirr Basisoszillator versehen wohnlich so vor, daß man in der Ausgangsstufe des ist und mit mindestens einem Häuptoszillator für die Gerätes die Differenz aus einer festen und einer io Erzeugung der wählbaren Frequenzen, dadurch um-— gewöhnlich in Dekaden mit immer feinerer Unter- gangen, daß mindestens ein Quarzoszillator zur Erteilung — mittels Schaltern wählbaren Frequenz zeugung einer Hilfsfrequenz vorgesehen ist, die ein bildet; die Differenzfrequenz ist dann die Ausgangs- Vielfaches der Basisoszillatorfrequenz ist, und von frequenz. Der Grund dafür liegt darin, daß man auf der ein ganzzahliges Vielfaches die feste Frequenz diese Weise auch sehr niedrige Frequenzen mit er- 15 ist, welcher Quarzoszillator eine gute Kurzzeitstabilität heblicher Genauigkeit erzeugen kann, was ohne diese besitzt und gegen die Frequenz des Basisoszillatofs, Differenzbildung nur sehr schwierig wäre. Bekannt der eine gute Langzeitstabilität besitzt, über eine ist aber auch, daß man bei diesem System die feste Phasenregelschleife mit Tiefpaßcharakteristik phasen-Frequenz und auch die wählbare Frequenz um ein verriegelt ist, sowie durch Mischen der wählbaren Vielfaches höher wählen muß als die höchste ge- 20 Frequenz mit einer Harmonischen eines durch Fre-■ wünschte Ausgangsfrequenz; da die Beherrschung quenzteilung gewonnenen Bruchteils der Hilfsfrequenz der Schaltungen immer schwieriger wird, je höher die und mit stufenweise erzeugten, von der Basisfrequenz Frequenz wird, hat man bisher nur Frequenz- abgeleiteten Unterfrequenzen zur Erzeugung einer Synthesegeräte für maximale Ausgangsfrequenzen in definierten Frequenz, die mit einem anderen ganzder Größenordnung von etwa 1 MHz geschaffen, 35 zahligen Vielfachen der Hilfsfrequenz verglichen wenn mit dem gleichen Gerät auch sehr tiefe Fre- wird, wobei die durch den Vergleich entstehende quenzetfi erzeugt werden sollen. Fehlerspannung zur Nachstimmung der Hauptoszil-

Bei diesen bekannten Geräten müssen nicht nur latorfrequenz verwendet wird.

die festen, sondern ebenso auch die wählbaren Fre- Damit wird erreicht, daß zunächst einmal der die quenzen mittels Schwingquarzen stabilisiert werden. 3° Hilfsfrequenz erzeugende Quarzoszillator gegen den Für die feste Frequenz ist dies kein Problem, da man Basisoszillator phasenverriegelt ist, wobei der Ausinit Vervielfachern bzw. Teilstufen arbeiten kann. gangsfrequenz einerseits die gute Langzeitstabilität Für die wählbare Frequenz dagegen sieht man einen des Basisoszillators zugute kommt, andererseits aber in seiner Frequenz in bestimmten Grenzen Steuer- auch die gute Kurzzeitstabilität der Hilfsfrequenz gebaren Oszillator vor, der über eine Phasenrückkopp- 35 währleistet ist. Dies ist insbesondere dann von Belungsschleife gegen eine quarzstabilisierte Frequenz deutung, wenn dem Synthesegerät sehr niedrige Frephasenverriegelt ist. Weicht die Oszillatorfrequenz quenzen entnommen werden: Da nämlich dann bei von der quarzstabilisierten. Frequenz ab, so wird in der erfindungsgemäßen Anordnung die feste Fredem Phasendetektor ein Regelsignal zum Korrigieren quenz und die von ihr subtrahierte wählbare Freder Oszillatorfrequenz erzeugt. Um nun die Aus- 40 quenz von dem gleichen Quarzoszillator abgeleitet gangsfrequenz des Oszillators zu ändern, speist man werden, können störende Phaseninkohärenzen nicht künstliche Frequenzfehler, die ihrerseits in Stufen auftreten, und die Ausgangsfrequenzstabilität kann wählbar sind, in die Phasenschleife ein, so daß ein keinesfalls schlechter als die Stabilität des Basisoszil-Regelsignal entsteht, das den Oszillator im kompen- lators sein,
sierenden Sinne nachstellt. 45 Zweckmäßig weist die Phasenverriegelungsschleife

Nach diesem relativ einfachen Prinzip kann man für den Hilfsfrequenzquarzoszillator einen Phasenjedoch nicht bis zu unbegrenzt hohen Frequenzen ar- detektor auf, dessen einem Eingang eine durch Frebeiten, weil dann bei der festen und der wählbaren quenzteilung aus der Basisoszillatorfrequenz abge-Frequenz Phaseninkohärenzen auftreten (sogenanntes leitete Bezugsspannung zugeführt wird.
Phasenrauschen), das sich nicht mehr beherrschen 50 Wie oben erwähnt, wird die wählbare Frequenz läßt. Außerdem ist es im Interesse einer guten, in dadurch geändert, daß in die Phasenverriegelungsjedem Fall erforderlichen Langzeitstabilität erforder- schleife des Hauptoszillators Unterfrequenzen einlich, die stabilisierende Quarzfrequenz von einem mit gespeist bzw. mit der Hauptoszillatorfrequenz gerelativ niedriger Frequenz und geringer Amplitude mischt werden und die Hauptoszillatorfrequenz im schwingenden Quarzgenerator abzuleiten. Bei der für 55 kompensierenden Sinne durch das Regelsignal des sehr hohe Frequenzen erforderlichen starken Ver- Phasendetektors nachgestellt wird. Dabei ergibt sich vielfächung ergibt sich dann für die erzeugte Aus- jedoch eine Schwierigkeit, die in der Natur dieses gangsfrequenz eine schlechte Kurzzeitstabilität, was Regelsystems begründet liegt. In der Regelschleife bei der Anwendung des Gerätes wiederum untragbar muß zwangläufig ein Dämpfungsglied vorgesehen wäre. 60 werden, das der Unterdrückung von Regelschwingun-. Ausgehend von diesem bekannten Stand der Tech- gen insbesondere während des Umschaltvorganges nik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Fre- dient. Dieses Dämpfungsglied besitzt also eine Tiefquenzsynthesegerät zu schaffen, dessen Frequenz- paßcharakteristik, dessen Grenzfrequenz sehr niedrig bereich zwischen niedrigsten Tonfrequenzen und ist im Vergleich mit den Arbeitsfrequenzen; man Höchstfrequenzen von etwa H)OMHz liegt. Damit 65 kann das Regelsignal für die Nachstellung des Hauptwird der durch bekannte Frequenzsynthesegeräte Oszillators als »langsam« veränderliche Gleichspanüberdeckte Bereich um zwei Größenordnungen er- nung bezeichnen. Die Frequenz des Hauptoszillatortf weitert, womit sich dem erfindungsgemäßen Fre- muß aber, nach dem Grundkonzept aller dieser Syn-

3 .4

thesegeräte, um maximal eine zehntel Frequenz- gemäßen Merkmal geht man so vor, daß das Syndekade nachstimmbar sein. - thesegerät eine Dekade von Hauptoszillatoren auf-[ .Bei derartigen Umschaltungen ist jedoch die als weist, die gemeinsam mit Filtereinrichtungen für die _s Regelsignal dienende Gleichspannung aus dem Auswahl der erforderlichen Harmonischen einesj Phasendetektor nicht mehr nur langsam veränderlich, 5 Bruchteils der Hilfsfrequenz umschaltbar sind, um so j und es besteht die Gefahr, daß das System aus dem eine erste Zwischenfrequenz innerhalb einer von j »Fangbereich« der Phasenverriegelung herausgelangt. einem ersten Filter definierten Bandbreite zu er- \ Bei bekannten derartigen Geräten hat man diese zeugen, welche erste Zwischenfrequenz mit der ausf Schwierigkeit dadurch zu umgehen versucht, daß gewählten höchsten der Unterfrequenzen zur Erman in die Phasenverriegelungsschleife eine Wobbel- io zeugung einer zweiten Zwischenfrequenz gemischt spannung einspeiste, um die Frequenz in den Fang- wird, die innerhalb einer durch ein zweites Filter für bereich zurückzubringen, oder man hat gemeinsam die untere Seitenbandfrequenz der zweiten Zwischenmit der Hauptoszillatorfrequenz das Dämpfungsglied frequenz definierten Bandbreite liegt, weiche jedoch umgeschaltet und damit auch dessen Grenzfrequenz. viel geringer ist als die des ersten Filters, daß die Alle diese vorbekannten Lösungen sind aufwendig 15 zweite Zwischenfrequenz mit der ausgewählten nied- und bieten trotzdem nicht die gewünschte Sicherheit rigen Unterfrequenz zur Erzeugung einer dritten gegen Regelschwingungen, oder aber der Umschalt- Zwischenfrequenz innerhalb der durch ein drittes Vorgang dauert sehr lange — bis zu einigen Sekun- · Filter für die untere Seitenbandfrequenz der dritten den. Diese Zeitverzögerung, während der mit einer Zwischenfrequenz definierten Bandbreite gemischt definierten Ausgangsfrequenz nicht gerechnet werden 20 wird, welche untere Seitenbandfrequenz identisch kann, ist besonders dann äußerst störend, wenn das mit der bestimmten Frequenz ist. Synthesegerät gemäß einem auf Lochkarten oder Die genannten zehn Hauptoszillatoren benötigen Lochstreifen gespeicherten Programm in Aufeinander- aber nicht auch zehn Filtereinrichtungen für die Harfolge für bestimmte — meist kurze — Zeiten be- monischen des Bruchteils der Hilfsfrequenz; hierfür stimmte Frequenzen abgeben soll, beispielsweise für 25 genügen natürlich fünf Filtereinrichtungen, da ja die Prüfung anderer Geräte. immer ein oberes.und ein unteres Seitenband ent-,. Gemäß einer wichtigen weiteren Fortbildung der steht und das richtige in dem ersten Filter ausgesiebt Erfindung wird eine Lösung für dieses Problem vor- wird. Die weiteren Glieder der Schleife, wie sie oben geschlagen, die nicht mit den genannten Nachteilen beschrieben wurde, sind nach dem üblichen Prinzip behaftet ist. Wie üblich, wird auch bei der erfindungs- 30 aufgebaut, wobei jedoch zu beachten ist, daß die gemäßen Lösung in dem Hauptoszillator eine so- Bandbreite des ersten Filters größer als die des genannte Kapazitätsdiode vorgesehen; diese ist in zweiten, die Bandbreite des-zweiten größer als die dem frequenzbestimmenden Schaltungsteil eingebaut. des dritten Filters ist, so daß die Frequenz am Aus-Die Kapazität dieses Bauelementes ist dadurch gang des dritten Filters direkt dem Phasendetektor variabel, daß man ihm eine Steuergleichspannung zu- 35 zugeführt wird. ■
führt, wodurch die Arbeitsfrequenz des Hauptoszil- Die Verwendung von mehr als einem Hauptoszillators geändert wird. Dieses bekannte Prinzip wird lator bringt allerdings eine Schwierigkeit mit sich: Die nun erfindungsgemäß dadurch abgewandelt, daß jeweilige Ausgangsfrequenz des gerade benötigten diese Steuerspannung nicht, wie üblich, allein das Hauptoszillators muß auch den Ausgangsklemmen aus dem Phasendetektor in der Phasenverriegelungs- 40 zur Einspeisung in die differenzbildende Ausgangsschleife stammende Hegelsignal ist, sondern die stufe zugeführt werden. Hier kann von einer Schal-Summe einer Grobsteuerspannung, die in Abhängig- tungsanordnung Gebrauch gemacht werden, die in keit von der ausgewählten höchsten der Unter-, der deutschen Auslegeschrift 1298 591 yorgeschlafrequenzstufen umgeschaltet wird, und einer Fein- gen ist.

Steuerspannung, die vom Phasendetektor in die 45 Für die meisten Anwendungszwecke von Frequenz-Phasenriickkopplungsschleife eingespeist wird. Bei Synthesegeräten benötigt man eine Ausgangsfrequenz dieser Anordnung dauert der Verriegelungsvorgang konstanter Amplitude, oder man wünscht die Ausfür die neue Hauptoszillatorfrequenz höchtens einige gangsfrequenz mit einer Niederfrequenz zu modu-Schwingungsperioden des letzteren, und da die maxi- lieren. Da in der Ausgangsstufe die feste Frequenz male Ausgangsfrequenz des Gesamtgerätes, wie oben 50 und die wählbare Frequenz direkt gemischt werden, erläutert, immer wesentlich unter der Arbeitsfrequenz und da die wählbare Frequenz die Mischerschaltung des Hauptoszillators liegt — den es erfolgt ja in zwischen ihren beiden Sättigungszuständen umsteuert einer weiteren Stufe erst die Differenzbildung gegen und deshalb eine wesentlich größere Amplitude bedie feste Frequenz —, so macht sich diese gering- sitzt als die feste Frequenz, ist es erforderlich, daß fügige Verzögerung überhaupt nicht bemerkbar: Der 55 die Amplitudenregelspannung dem Ausgangsverstarschädliche Einfluß der Dämpfungsglied-Grenzfrequenz ker über die feste Frequenz zugeführt wird. An der ist ausgeschaltet, da die Schleife beim Umschalten gleichen Stelle läßt sich natürlich auch an Stelle der bereits recht genau bei der Fangfrequenz liegt. konstanten Bezugsspannung für die Bildung des Wird nur ein Hauptoszillator vorgesehen, so läßt Regelsignals eine variable niederfrequente Bezugssich der Frequenzbereich des Synthesegerätes mit den 60 spannung als Modulationssignal einspeisen,
erfindungsgemäßen Merkmalen um eine Größen- Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Ordnung erweitern. Zwar ist mit erheblichem Auf- Schaltung geht man so vor, daß die feste Frequenz wand schon mit dieser Anordnung eine Erweiterung aus einem Vielfachen der Hilfsfrequenz und der auch um zwei Größenordnungen möglich; gemäß Hilfsfrequenz selbst additiv gemischt wird und daß einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung der Er- 65 die Eingangsleitung für diese Mischstufe einen Modufindung läßt sich jedoch eine Vereinfachung er- lator aufweist, dem als Modulationsspannung ein reichen, mit der dasselbe Ziel mit insgesamt weniger Amplitudenregelsignal und/oder eine Modulations-Aufwand ereichbar ist. Gemäß diesem erfindungs- frequenz zugeführt wird.

Es ist an sich bekannt, an Stelle der stufenweisen für die sogenannte Gleichtakt-Unterdrückung gedekadisch wählbaren Unterfrequenzen die Ausgangs- nügen. Da die beiden zu mischenden Frequenzen jefrequenz eines kontinuierlich durchstimmbaren Unter- weils um etwa eine Größenordnung unterschiedlich frequenzgenerators in die Phasenverriegelungsschleife sind, liegt die Ausgangsfrequenz der Mischstufen für den Hauptoszillator einzuspeisen. Von dieser be- 5 ziemlich nahe bei einer der Eingangsfrequenzen. Bei kannten Anordnung wird auch bei dem erfindungs- dem Synthesegerät gemäß der Erfindung wird deshalb gemäßen Frequenzsynthesegerät mit Vorteil Ge- mit Vorteil von einer Anordnung zum Mischen von brauch gemacht. ■ Frequenzen Gebrauch gemacht, die in der deutschen

Die Erfindung soll im folgenden unter Bezugnahme Auslegeschrift 1 616 325 in Einzelheiten vorgeschlaauf die Zeichnung, die ein vereinfachtes Blockschart- io gen ist. ■■·■■■·.:■;■ ;
bild des gesamten Synthesegerätes darstellt, näher er- Mit der Frequenz des Basisoszillators wird ferner läutert werden. In dem Blockschaltbild sind die eine Teilerstufe 13 (Teilverhältnis 20:1) gespeist, an Stromversorgungseinrichtungen, Thermostaten usw., deren Ausgang mithin die Frequenz von 50 kHz erweggelassen und die Schalter, die eigentlich in Form scheint. Das 50-kHz-Signal ist auch das Bezugssignal von elektronischen Umschaltern ausgebildet sein 15 für den Phasendetektor 14 in der Phasenverriegesollen, symbolisch als mechanische Schalter ange- lungsschleife für den Quarzoszillator 15. Der Quarz-, deutet. Zur Erleichterung der Übersicht und zwecks oszillator 15 erzeugt die Hilfsfrequenz von 40 MHz; besserem Verständnis der Gerätefunktion sind auch die Phasenverriegelungsschleife enthält eine Teilerbestimmte Frequenzen bzw. Frequenzbänder ange- stufe 16, eine weitere Teilerstufe 17 und das Dämpgeben; diese sind jedoch nur die Werte eines tatsäch- 20 fungsglied 18. Infolge der Frequenzuntersetzung in lieh ausgeführten Synthesegeräts, denn es sind selbst- der Teilerstufe 17 von 400:1 gelangen die Kurzzeitverständlich andere Frequenzpläne möglich. Phaseninkohärenzen nicht in den Regelkreis bzw.

Der Basisoszillator 1 schwingt in dem angegebenen werden vom Dämpfungsglied 18 unterdrückt. Das Beispiel mit 1 MHz; er ist so ausgebildet und mit Ausgangssignal des Quarzoszillators 15 wird nach Thermostaten temperaturstabilisiert, daß er eine aus- 25 Teilung in der Teilerstufe 16 noch einmal in einer gezeichnete Langzeitkonstanz besitzt. Bei Auswahl Teilerstufe 19 durch 2 geteilt, an deren Ausgang mitdes Schwingquarzes für den Basisoszillator und bei hin eine Frequenz von 10 MHz liegt. Von dem Quarzdefc Wahl von dessen Schwingamplitude ist ebenfalls oszillator 15 wird auch die feste Frequenz von auf gute Langzeitkonstanz zu achten. Das Frequenz- 480 MHz abgeleitet, und zwar so, daß in einer Versynthesegerät weist ferner zehn Unterfrequenzstufen 2 30 vielfachungsstufe 20 (1:11) ein Signal von 440 MHz auf, die jeweils einen stabilisierenden Schwingquarz erzeugt und in einer Mischstufe 21 nochmals mit dem mit guter Kurzzeitstabilität als frequenzbestimmendes Ausgangssignal des Quarzoszillators 15 additiv geOrgan enthalten. Diese Unterfrequenzstufen sind mischt wird. In der Eingangsleitung der Mischstufe phasenverriegelt gegen eine von der Basisoszillator- 21, über die die Frequenz von 40 MHz zugeführt frequenz abgeleitete, aus dieser durch Teilung ge- 35 wird, befindet sich ein Modulationsmischer 22, an wonnene Bezugsfrequenz von 50 kHz. Die Unter- dessen Eingang die Amplitudenregelspannung für die frequenzstufen schwingen mit 18,9, 19,0, 19,1 ... feste Frequenz eingeführt wird. Diese Spannung ist 19,8 MHz. Die Frequenz des Basisoszillators wird in die verstärkte Differenz aus der Amplitude des in der einer Teilerstufe 3 auf 100 kHz geteilt und in einer Stufe AVC aufbereiteten Ausgangsspannungssignals Vervielfacherstufe 4 auf 2,1 MHz vervielfacht. Die 40 und einer Vergleichsspannung in Form einer Gleichletztere Frequenz wird in einer Mischstufe 5 mit der- oder Niederfrequenzspannung,
jenigen der Unterfrequenzen gemischt, die mittels des Es sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel Schalters 6 ausgewählt werden. Am Ausgang der zehn Hauptoszillatoren 23 vorgesehen, die jeweils Mischstufe 5 kann also eine Frequenz zwischen 21 Frequenzbänder von 10 MHz überdecken: 480... und 21,9 MHz liegen, welches Frequenzband dem 45 490... 500; ...; 570...580MHz. Die einzelnen Durchlaßbereich des Filters 7 entspricht. Diese Fre- Hauptoszillatoren sind durch (mechanische oder elekquenz wird einer weiteren Untersetzerstufe 8 mit tronische) Schalter 24 wählbar; auf diese Weise wereinem Untersetzungsverhältnis von 10:1 zugeführt den die 10-MHz-Schritte der Ausgangsfrequenz des und die untersetzte Frequenz in einer Mischstufe 9 Synthesegerätes eingestellt. Gemeinsam mit dieser mit einer weiteren Unterfrequenz gemischt, welche 50 Umschaltung wird auch der Umschalter 25 für sechs mittels des Schalters 10 ausgewählt worden ist. An Filtereinrichtungen 26 betätigt, um aus der Ausgangs-Stelle einer Unterfrequenz kann auch das Ausgangs- frequenz des Teilers 19 deren Grundfrequenz, die signal eines konstant durchstimmbaren Unterfrequenz- erste, zweite ... oder fünfte Harmonische auszufiltern. generators 11 eingespeist werden, der in dem Fre- Auf diese Weise ist immer dafür gesorgt, daß hinter quenzband von 21 bis 22 MHz schwingt. 55 der Mischstufe 27, in der die Hauptoszillatorfrequenz

Ein weiteres Filter 12 besitzt ein Durchlaßband mit der zugeordneten Harmonischen des Hilfsvon 21 bis 22,5 MHz und zwischen dem Filter 7 und frequenzbruchteils gemischt wird, das Frequenzband dem letzten Filter 12 lassen sich beliebig viele jeweils 530 ... 540 MHz vorhanden ist, das dem Durchlaßaus einem Untersetzer 8, einem Mischer 9, einem bereich eines ersten Filters 28 entspricht. Auf das Schalter 10 und einem Filter 12 bestehende Stufen 60 Filter 28 folgt eine weitere Mischstufe 29, in der die einschalten. Je mehr Stufen vorgesehen sind, desto höchste der gewählten Unterfrequenzstufen zügenauer ist die Ausgangsfrequenz des Synthesegerätes gemischt wird. Diese wird aus den Unterfrequenzen einstellbar. Der Übersichtlichkeit halber sind hier nur 18,9 ... 19,8 durch Vervielfachen in einem Vervieldic erste und die letzte Einheit von einer Vielzahl fächer 30 (1:10) abgeleitet. Für die Auswahl ist ein identischer Einheiten dargestellt. 65 Schalter 31 vorgesehen, der gekoppelt ist mit einem

Die Mischstufe 5 und die ihr entsprechenden fol- Umschalter 32 für die Auswahl einer entsprechenden

genden Mischstufen für die Aufbereitung der Unter- Gleichspannung aus einer Gleichspannungsquelle 33

frequcnzen müssen ganz bestimmten Anforderungen zur Einspeisung in die Regelsignalleitung für die

grobe Nachstellung der Hauptoszillatorfrequenz, wie oben erläutert.

Auf die Mischstufe 29 folgt ein zweites Filter 34 mit einem Durchlaßband von 341...342,5MHz, womit der Frequenzbereich weiter eingeengt wird. An sich brauchte nur ein Frequenzband von 341 bis 342 MHz vorgesehen zu sein, doch ist es erwünscht, Im Falle der Verwendung eines Unterfrequenzgenerators 11 dessen Frequenz über den Nullpunkt hinaus durchzusteuerny¹ und zwar um etwa Va MHz, so daß dieses Frequenzband von dem Filter 34 noch durchgelassen werden muß. In der folgenden Mischstufe 35 wird eine Frequenz eingespeist, die bereits aus der Mischung der weiteren Unterfrequenzen entstanden ist, wie oben erläutert. Am Ausgang dieser Mischstufe 35 wird mittels des dritten Filters 36 eine definierte Frequenz — in diesem Beispiel 320 MHz — ausgefiltert und in dem Phasendetektor 37 mit einer Referenzfrequenz verglichen, die durch Verachtfachen in der Vervielfacherstufe 38 aus der Ausgangsfrequenz des Quarzoszillators 15 gewonnen wurde. Die in dem Phasendetektor 37 erzeugte Regelspannung wird über das Dämpfungsglied 39 dem jeweils benutzten Hauptoszillator 20 zur Feinnachstellung von dessen Frequenz zugeführt. Dessen Ausgangsfrequenz liegt einmal, wie oben ausgeführt wurde, an einem der Eingänge der Mischstufe 27, zum anderen 'aber auch an einem der Eingänge der Ausgangsmischstufe 40, an deren anderem Eingang die feste Frequenz von 480 MHz liegt. Die von dem Synthesegerät gemäß der Erfindung abgegebene Frequenz liegt also zwischen 0,000 ... und maximal 99,999 ... MHz.

An einem Beispiel soll erläutert werden, wie irgendeine gewünschte Ausgangsfrequenz innerhalb dieses Bandes auf dem Wege der Frequenzsynthese in dem erfindungsgemäßen Synthesegerät erzeugt wird.

Es sei angenommen, daß die Ausgangsfrequenz 32,3642 MHz betragen soll. Den Stellungen des Schalters 24 sind in aufsteigender Frequenzfolge die Werte 0 bis 10, 10 bis 20, ..., 90 bis 100 MHz zugeordnet. Dieser Schalter ist also auf die vierte Stellung »30 bis 40 MHz« zu bringen, da die Ausgangsfrequenz zwischen 30 und 40 MHz liegen soll. (Eine entsprechende Skalenbezeichnung gilt auch für die übrigen Wahlschalter 6, 10, 31 usw.) Dann ergibt sich am Ausgang eine Frequenz von (510... 520) - 480 MHz = 30 ... 40 MHz. Tatsächlich muß aber der (vierte) Hauptoszillator definiert auf 512,3642 MHz schwingen, damit sich die gewünschte Ausgangsfrequenz ergibt. Dies wird über die Phasenverriegelung gegen die Referenzfrequenz von 320 MHz erzwungen: Wenn der Hauptoszillator auf der genannten Frequenz schwingt, so erscheint hinter der Mischstufe 27 eine Frequenz von 512,3642 MHz plus . die zugemischte Harmonische aus der Filtereinrichtung 26, nämlich diejenige, die eine Mischfrequenz in dem Band 530 ... 540 MHz ergibt, das ist also die erste Harmonische mit 20 MHz. Durch die Kopplung der beiden Schalter 24 und 25 ist dafür gesorgt, daß stets die richtige Harmonische ausgewählt wird. In die Mischstufe 29 wird in dem angegebenen Beispiel also eine Frequenz, von 532,3642 MHz eingespeist. Damit die Mischfrequenz am Ausgang in die Bandbreite des folgenden Filters 34 fällt, muß die höchste zugemischte Unterfrequenz 191 MHz betragen: 532,3642 - 191 MHz ergibt 341,3642 MHz. Der Schalter 31 ist mithin auf die dritte Stellung »2 bis 3 MHz« zu setzen, um die zweite Stelle der gewünschten Frequenzziffer richtig zu definieren. Gemeinsam mit dem Schalter 31 wird der Schalter 32 betätigt, um die Phasenverriegelung praktisch sofort wiederherzustellen. Damit die Ausgangsfrequenz der nun folgenden Mischstufe 35 genau 320 MHz beträgt, muß dieser aus dem Filter 12 eine Unterfrequenz von 341,3642 — 320 MHz zugeführt werden, also 21,3642MHz. .

Diese Frequenz wird in an sich bekannter Weise gewonnen, doch sei der Weg der Vollständigkeit halber noch einmal kurz beschrieben:

■ Der Mischstufe 5 wird die feste Frequenz 2,1.MHz und eine wählbare Frequenz aus den Stufenfrequenzen 2 zugeführt. In dieser ersten Stufe wird die letzte Stelle der gewünschten Frequenzziffer definiert: Es muß also die dritte der zur Verfügung stehenden Frequenzen, nämlich 19,1 MHz, ausgewählt werden. Die Mischfrequenz (19,1 + 2,1 = 21,2 MHz) wird 10 :1 geteilt und wiederum mit einer der Stufenfrequenzen gemischt, um so die vorletzte Stelle zu definieren: Fünfte Stufenfrequenz 19,3 + 2,12 == 21,42 MHz. Entsprechend ist fortzufahren mit den nicht in der Zeichnung dargestellten Einheiten, die jeweils eine Untersetzerstufe 10:1, eine Mischstufe und ein Filter sowie einen Schalter zur Auswahl der zuzumischenden Stuferifrequenz aufweisen.

21,42 MHz untersetzt ergeben 2,142 MHz, gemischt mit 19,5 MHz ergibt 21,642 MHz, deren untersetzte Frequenz von 2,1642 MHz ergibt, gemischt mit 19,2 MHz, die gewünschte Frequenz von 21,3642 MHz hinter dem Filter 12. Die Anzahl der Zwischenstufen kann erhöht werden, so daß man am Ende sogar Stufen von zehntel Hertz schalten kann.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Frequenzsynthesegerät zum Erzeugen einer bestimmten Ausgangsfrequenz aus einem Frequenzband zwischen niedrigen Tonfrequenzen und Höchstfrequenzen (etwa 100 MHz) mit einer Ausgangsstufe für die Abgabe der Ausgangsfrequenz als Differenz zwischen einer festen und einer stufenweisen wählbaren Frequenz, mit einem Basisoszillator und mindestens einem Hauptoszillator für die Erzeugung der wählbaren Frequenzen, gekennzeichnet durch mindestens einen Quarzoszillator (15) zur Erzeugung einer Hilfsfrequenz, die ein Vielfaches der Basisoszillatorfrequenz ist und von der ein ganzzahliges Vielfaches die feste Frequenz ist, welcher Quarzoszillator (15) eine gute Kurzzeitstabilität besitzt und gegen die Frequenz des Basisoszillators (1), der eine gute Langzeitstabilität besitzt, über eine Phasenregelschleife (14 bis 18) mit Tiefpaßcharakteristik phasenverriegelt ist, sowie durch Mischen der wählbaren Frequenz mit einer Harmonischen eines durch Frequenzteilung gewonnenen Bruchteils der Hilfsfrequenz und mit stufenweise erzeugten, von der Basisfrequenz abgeleiteten Unterfrequenzen zur Erzeugung einer definierten Frequenz, die mit einem anderen ganzzahligen Vielfachen der Hilfsfrequenz verglichen wird, wobei die durch den Vergleich entstehende Fehlerspannung zur Nachstimmung der Hauptoszillatorfrequenz verwendet wird.

2. Frequenzsynthesegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverriegelungsschleife für den Hilfsfrequenz-Quarzoszil-

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lator (15) einen Phasendetektor (14) aufweist, dessen einem Eingang eine durch Frequenzteilung aus der Basisoszillatorfrequenz (1) abgeleitete Bezugsfrequenz zugeführt wird.

3. Frequenzsynthesegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptosziljator (23) in an sich bekannter Weise eine Kapazitätsdiode für die Steuerung der Hauptoszillatorfrequenz aufweist, welcher Kapazitätsdiode eine Steuergleichspannung zugeführt wird, jedoch derart abgewandelt, daß die Steuergleichspannung die Summe einer Grobsteuerspannung (33), die in Abhängigkeit von der ausgewählten höchsten der Unterfrequenzenstufen umgeschaltet wird, und einer Feinsteuerspannung ist, die vom Phasendetektor in die Phasenrückkopplungsschleife der wählbaren Frequenz eingespeist wird.

4. Frequenzsynthesegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Synthesegerät eine Dekade von Hauptoszillatoren (23) aufweist, die gemeinsam mit Filtereinrichtungen (26) für die Auswahl der erforderlichen Harmonischen eines Bruchteils der Hilfsfrequenz umschaltbar sind, um so eine erste Zwischenfrequenz innerhalb einer von einem ersten Filter (28) definierten Bandbreite zu erzeugen, welche erste Zwischenfrequenz mit der ausgewählten höchsten der Unterfrequenzen zur Erzeugung einer zweiten Zwischenfrequenz gemischt wird, die innerhalb einer durch ein zweites Filter (36) für die untere Seitenbandfrequenz der zweiten Zwischenfrequenz definierten Bandbreite liegt, welche jedoch viel geringer ist als die des ersten Filters, daß die zweite Zwischenfrequenz mit der ausgewählten niedrigeren Unterfrequenz zur Erzeugung einer dritten Zwischenfrequenz innerhalb der durch ein drittes Filter für die untere Seitenbandfrequenz der dritten Zwischenfrequenz definierten Bandbreite gemischt wird, welche untere Seitenbandfrequenz identisch mit der definierten Frequenz ist.

5. Frequenzsynthesegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Frequenz aus einem Vielfachen der Hilfsfrequenz und der Hilfsfrequenz selbst additiv gemischt wird und daß die Eingangsleitung für diese Mischstufe einen Modulationsmischer (22) aufweist, dem als Modulationsspannung ein Amplitudenregelsignal und/ oder eine Modulationsfrequenz zugeführt wird.

6. Frequenzsynthesegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Phasenverriegelungsschleife des Hauptoszillators an Stelle der stufenweise wählbaren Unterfrequenzen das Ausgangssignal eines kontinuierlich durchstimmbaren Unterfrequenzgenerators einspeisbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen