DE1908318C - Filtervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung, welche eine erste Frequenzumsetzung mit Hilfe eines ersten Modulators bildet, der durch einen Hilfsgenerator mit variabler Frequenz/ gespeist wird und mit einem Schmalbandfilter der Mittenfrequenz Fl verbunden ist, welchem eine inverse Frequenzumsetzung mit Hilfe eines zweiten Modulators folgt, der mit der Frequenz / gespeist wird und mit einem Breitbandfilter verbunden ist, wobei eine Vielzahl von durch das Spektrum von diskreten Frequenzen parallel gespeisten Filtern vorgesehen ist.

Aus der USA.-Patentschrift 2 038 202 ist in einem Trägerstrom-Übertragungssystem ein Multiplexsystem bekannt, welches zwei ähnliche Ketten aufweist, weiche parallel mit einem komplexen Spektrum großer Bandbreite verbunden sind, wobei die erste Kette ein erstes Gruppenbandfilter mit einer Bandbreite von 200 kHz aufweist, weiterhin einen ersten Modulator besitzt, welcher durch eine erste Frequenz/i gespeist wird, weiterhin ein Bandfilter derselben Bandbreite von 200 kHz besitzt, weiterhin einen zweiten Modulator aufweist, welcher durch die erste Frequenz/1 gespeist wird, und schließlich ein zweites Gruppenbandfilter besitzt, welches mit dem ersten Gruppenbandfilter identisch ist. Die zweite Kette enthält ein drittes Gruppenbandfilter, welches ebenfalls eine Bandbreite von 200 kHz aufweist, einen Modulator, welcher durch eine zweite Frequenz/2 gespeist wird, ein Bandfilter, welches dieselbe Bandbreite von 200 kHz aufweist, und ein vieiles Gruppenbandfilter, welches mit dem ersten Gruppeiibandlilter identisch ist. In dieser bekannten Anordnung besitzen somit sämtliche Filter dieselbe Bandbreite von 200 kHz.

Weiterhin ist aus »IHRE Transactions on Aerospace and lilcL-i'iMiic Systems«, Band AES-2 (Januar

Nr. 1, S. 94 bis 101, eine Vorrichtung bekannt, die es gestattet, aus einem komplexen Spektrum eine Frequenz zu gewinnen, und zwar mittels eines durch eine externe Frequenz erregten ersten*Modulators, auf den ein Schmalbandfilter folgt, und einen durch die gleiche externe Frequenz erregten zweiten Modulator, auf den ein breiteres Bandpaßfilter folgt, an dessen Ausgang isoliert eine einzige der Frequenzen des Spektrums auftritt. Der erste Modulator führt

ίο eine erste Frequenzumsetzung durch, die zu der gewünschten Frequenz und allein zu der gewünschten Frequenz in dem Durchlaßband des ersten Filters führt. Diese umgesetzte isolierte Frequenz wird durch eine zur ersten inverse zweite Umsetzung, die durch den zweiten Modulator durchgeführt wird, an ihre ursprüngliche Stelle zurückgebracht. Am Ausgang des zweiten Bandpaßfilters tritt riann wieder die isolierte Frequenz auf. Durch Änderung der externen Frequenz wird nach Wunsch die aus dem komplexen

ao Spektrum gewonnene isolierte Frequenz gewählt. Auf diese Weise wird mit einem einzigen Schmalbandfilter eine Filtervorrichtung mit variabler Frequenz gebildet. Wenn das komplexe Spektrum sehr dicht ist, kann mit einem Filter mit sehr schmaiem Band,

z. B. mit einem zwar teueren, aber einzigen Quarzfilter, jede variable und von ihren nahe neben ihr liegenden Frequenzen isolierte Frequenz erhalten werden, während nach dem üblichen Verfahren pro Frequenz ein Quarzfilter erforderlich und der dadurch entstehende Aufwand nicht tragbar wäre.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, aus einem Frequenzband und insbesondere aus einem dichten komplexen Spektrum nicht nur eine, sondern eine größere Anzahl von Frequenzen auszufiltern, die untereinander einen vorgegebenen und festen Abstand besitzen, wobei die ausgewählten Frequenzfolgen in diesem Spektrum eine beliebige Lage haben können und wobei die einzelnen diskreten Frequenzen im allgemeinen zueinander äquidistant sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Frfindung vor, daß alle Modulatoren direkt durch den Generator variabler Frequenz gespeist sind und alle Schmalbandfilter eine unterschiedliche Mitten frequenz haben.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der externe Oszillator mit variabler Frequenz von einem Generator gebildet ist, der Frequenzen liefern kann, die eine arithmetische Folge mit der gleichen Differenz q bilden.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßer/ Vorrichtung besteht darin, daß es ermöglicht wird, mit einfachsten Mitteln, und zwar unter Verwendung von nur einem einzigen Quarz hoher Stabilität einen Synthesator für eine Vielzahl von Frequenzen zu schaffen, der sich für alle Frequenzen durch eine außerordentlich hohe Stabilität auszeichnet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar für die Erzeugung der Trägerfrequenzen in einem Einseitenband-Duplex-Radiotelefoniesystem, welches mit gemeinsam benutzten Frequenzen arbeitet.

Die Erfindung ermöglicht es weiterhin, mil sehr einfachen Mitteln einen Synthesator hoher Stabilität aufzubauen, und zwar gleichzeitig für mehrere Frequenzen, welche untereinander konstante arithmetische Beziehungen besitzen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung an Hand eines speziellen

Beispiels einer drei Frequenzen umfassenden entnommenen Gruppe erläutert. Zur Vereinfachung des Verständnisses wurden genau definierte numerische Frequenzwerte gewählt, aber es ist selbstverständlich, daß es sich dabei nur um ein Beispiel handelt.

F i g. 1 zeigt ein Schaltbild eines Kammfilters, das in einem Synthesator eingebaut ist, der Gruppen von drei Frequenzen liefert, die von 50 zu 50 kHz gestaffelt sind und jeweils in den Bändern 140 bis 144 MHz, 145 bis 149 MHz, 150 bis 154 MHz mit Abständen gleich 5 MHz liegen;

F i g. 2 zeigt eine einer speziellen wichtigen Anwendung entsprechende Schaltung, die 50 Frequenzpaare liefert, welche gleichermaßen von 50 zu 50 kHz gestaffelt sind, und zwar mit einem Abstand, der ebenfalls gleich 5 MHz zwischen den zwei Frequenzen eines gleichen Paares ist.

F i g. 1 — Nach F i g. 1 ist ein Generator 5, der mittels bekannter Einrichtungen ein Fr :quenzspektrum mit hoher Stabilität (10~⁷) liefert, wobei die Frequenzen zwischen 140 und 154 MHz von 50 zu 50 kHz gestaffelt sind, parallel mit dem Eingang von drei Ketten 10, 20, 30 verbunden, welche jeweils drei erste Modulatoren 11, 21, 31, drei Schmalbandfilter 12, 22, 32, drei Modulatoren 13, 23, 33, drei B rollbandfilter 14, 24, 34 und drei Ausgangsklemmen 15, 25, 35 aufweisen. Die sechs Modulatoren werden gemeinsam durch eine Frequenz erregt, die von einem Oszillator 6 geliefert wird, der den Bereich 120 bis 124MHz gleichermaßen von 50 zu 50 kHz bedeckt.

Die Eingänge der mit dem Oszillator 6 verbundenen ersten Modulatoren sind mit a_v α,, α., und die Eingänge der zweiten Modulatoren mit b_v b.„ b._s bezeichnet.

Die Mit'enfrequenz des Filters 12 beträgt 20 MHz, die des Filters 22 beträgt 25 MHz und die des Filters 32 beträgt 30 MHz. Alle diese drei Filter besitzen eine Bandbreite, die es mit Sicherheit ermöglicht, eine ein Vielfaches von 50 kHz darstellende einzelne Komponente zu isolieren, z. B. 20 MHz ± 15 kHz, 25 MHz ± 15 kHz, 30 MHz ± 15 kHz.

Alle drei Ausgangsfilter 14, 24, 34 besitzen eine Bandbreite in der Größenordnung von 4 MHz : 140 bis 144 MHz für 14. 145 bis 149 MHz für 24, 150 bis 154 MHz für 34.

Die Einrichtung arbeitet folgendermaßen: Es wird angenommen, daß der Oszillator 6 beispielsweise auf f_e — 121,350MHz eingeregelt ist. Die Frequenz/_s = 141,350 MHz, welche in dem Eingangsspektrum vorhanden ist, liefert mit der Frequenz f_e eine Differenzfrequenz von 20 MHz, die das Filter 12 durchläuft. Die aus dem Filter 12 austretende Frequenz 20 MHz liefert in dem Modulator mit der Frequenz f_e eine Summenfrequenz gleich /_s. Diese einzige Frequenz, die durch das Breitbandfiiter 14 ausgewählt wird, wird der Ausgangsklemme zugeführt.

Eine ähnliche Überlegung bezüglich der Kette (Filter 22 auf 25 MHz) und der Kette 30 (Filter auf 30 MHz) zeigt, daß aus dem Eingangsspektrum bei 25 die Frequenz 146,350 MHz und an der Klemme 35 die Frequenz 151,350 MHz erhalten werden.

Die Ungenauigkeit-n und Frequenzabweichungen des Oszillators 6 sind beseitigt. An den Ausgängen werden die Frequenzen mit hoher Stabilität wieder erhalten, die in dem Eingangsspektrum vorhanden sind. Die Toleranz bei der Frequenz des Oszillators 6 ist im Absolutwert die Bandbreite der Filter 12, 22, 33, nämlich ± 15 kHz, d. h. im Relativwert etwa

10 ~> und somit sehr mäßig.

Fig.'2 — Fig. 2 entspricht einem speziellen Fall von großer praktischer Bedeutung, bei dem eine bestimmte Anzahl von Frequenzpaaren zu liefern ist, nämlich η = 2. Der Einheitsabstand beträgt auch hier

ίο 50 kHz. Dieser Fall entspricht der Sende-Empfangs-Anlage für Duplex-Funkfernsprechen mit Frequenzmodulation mit einer Trägerfrequenz für die Verbindung in einer Richtung und einer anderen Trägerfrequenz für die Verbindung in der anderen Richtung.

Es sind 50 Verbindungen vorgesehen, d. h. 50 Frequenzpaare, wobei zwei Frequenzen eines gleichen Paares um 5 MHz, nämlich der Breite von 100 Einheitskanälen von 50 kHz Brei., voneinander entfernt

sind.

Der Generator 5 zur Erzeugung des Spektrums ist hier durch die Anordnung 51 bis 58 ersetzt. Dabei ist 51 ein auf 5 MHz arbeitender Quarzoszillator mit hoher Stabilität (10~⁷). Die Frequenz wird in 52 mit 4 und dann in 53 mit 7 multipliziert. Sie wird in 54 as durch 10 und in 55 nochmals durch 10 dividiert. Am Ausgang von 55 wird eine Frequenz von 50 kHz erhalten. Mit 56 ist ein Generator zur Erzeugung von Harmonischen von 50 kHz bezeichnet. Der Modulator 57 liefert die Schwebungen von 140 MHz mit den Harmonischen von 50 kHz, und durch ein Bandfilter 58 wird das Spektrum 140 bis 147,500 MHz herausgegriffen.

Dieses Spektrum wird dem Eingang der zwei Ketten 10 und 20 zugeführt, welche ähnlich den mit den gleichen Bezugszeichen versehenen Ketten in Fig. 1 sind, jedoch mit dem Unterschied, daß die Breitband-Ausgangsfilter 14 und 24 gemäß F i g. 1 hier die Bänder 140 bis 142,450 MHz (Kette 10) und 145 bis 147,450 MHz (Kette 20) überdecken. Der Oszillator 6 der F i g. 1 ist durch die Anordnung 61, 62, 63, 64 ersetzt. Mit 61 ist eine Anordnung von zehn Quarzoszillatoren bezeichnet, die beispielsweise die Frequenzen 50 MHz, 50,050 ... 50,450 MHz liefern, welche von 50 zu 50 kHz abgestuft sind. Mit 62 ist eine Anordnung von 5 Quarzoszillatoren bezeichnet, die beispielsweise die Frequenzen 70, 70,500 ... 72 MHz liefern, die von 500 zu 500 kHz abgestuft sind.

Diese 15 Quarzoszillatoren können gegebenenfalls jeweils durch einen einzigen Oszillator mit zehn und fünf umschallbaren Quarzen ersetzt werden.

Mit 63 ist ein Modulator bezeichnet, dei nach Wunsch auf eine der zehn Ausgangsfrequenzen von 61 einerseiis "and auf eine der fünf Ausgangsfrequenzen von 62 andererseits umgeschaltet werden kann. Die durch das Bandpaßfiltcr 64 ausgewählte Ausgangsfrequenz 120 bis 122,450 MH/. wird den Ketten 10 und 20 wie in Fig. 1 i»n den Eingängen a_r />, (Kette 10) und a.„ b., (Kette 20) zugeführt. Bei 15 unu 25 treten zwei einen Abstand von 5 MHz aufweisende Frequenzen auf, die Harmonische von 50 kHz sind und in den Bereichen der vorstehend erwähnten Breiibandfiltor liegen.

Auf diese Weise werden 50 Frequenzpaare mit hoher Stabilität mit einem Quarz von hoher Stabilität und 15 Quarzen von mittlerer Stabilität erhalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Filtervorrichtung, welche eine erste Frequenzumsetzung mit Hilfe eines ersten Modulators bildet, der durch einen Hilfsgenerator mit variabler Frequenz / gespeist wird und mit einem Schmalbandnlter der Mittenfrequenz Fl verbunden ist, welchem eine inverse Frequenzumsetzung mit Hilfe eines zweiten Modulators folgt, der mit der Frequenz / gespeist wird und miteinem Breitbandfilter verbunden ist, wobei eine Vielzahl von durch das Spektrum von diskreten Frequenzen parallel gespeisten Filtern vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß alle Modulatoren (13, 23, 33; 14, 24, 34) direkt durch den Generator (5) variabler Frequenz gespeist sind und alle Schmalbar.dfilteT (12, 22, 32) eine unterschiedliche Mittenfrequenz haben.

2. Filtervorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Spektrum aus Frequenzen besteht, die eine arithmetische Folge mit der Differenz q bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der extreme Oszillator mit variabler Frequenz von einein Generator (6) gebildet ist, der Frequenzen liefern kann, die eine arithmetische Folge mit der gleichen Differenz -q bilden.