DE1923297B2 - OSCILLATOR CIRCUIT FOR FREQUENCY SYNTHESIS DEVICES - Google Patents

OSCILLATOR CIRCUIT FOR FREQUENCY SYNTHESIS DEVICES

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DE1923297B2 DE19691923297 DE1923297A DE1923297B2 DE 1923297 B2 DE1923297 B2 DE 1923297B2 DE 19691923297 DE19691923297 DE 19691923297 DE 1923297 A DE1923297 A DE 1923297A DE 1923297 B2 DE1923297 B2 DE 1923297B2
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Description

dem nur eine grobe Annäherung möglich ist, weil frequenz. Aus diesem Grunde jnxä die Oszülatorder Zusammenhang zwischen der Oszillatorfrequenz frequenz /0 dem Phasen£^orl4 ^ber erne we und der Größe der Bauelemente nicht linear istW quenzteilerstufe 16 zugeführt, nachdem sje ταΛ einer dem parabolisch. Das Parallelsehalten ein und der- anderen, im Synthesegerat erzeugten rrcq Ja selben Induktivität am unteren Ende des Abstimm- 5 einer Mischstufe 18 gemischt ™d ^^*^ bereiches bewirkt demzufolge eine geringere Fre- die erforderliche, zu tedende F«quenz ™«^™ quenzerhöhung als am oberen Ende, während es der Filters 20 ausgefiltert worden ist ^f ™r^Cn"e' Sinn der Binärkodierung ist, daß die einzelnen Stufen bene TeU der Schaltungsordnung ist besannt una additiv wiiksam werden. Die Abstimmung ist mithin wird deshalb nicht näher erlautert. begrenzt auf einen Bereich, innerhalb dessen der Ein- io Die Frequenz /, des Oszillators kann feaiutert werfluß der Nichtlinearität bei der Grobabstimmung den, indem das TeUungsyerhaltnis der Teuerste lö durch die Feinnachstimmung des analogen Regel- (n: 1) geändert wird; es ist bekannt^ cüese Änderung signals ausgeglichen werden kann. Als Richtwert mittels Steuersignalen zu ^^^L'S zukann die Nachstimmung um 10·/. der mittleren Os- erforderlichen Informationen .^^p^Tet^a zUlatorfrequenz angesehen werden, was für den vor- 15 führen, und zwar meist in ^^^οίΐ^^ gesehenen Zweck der synthetischen Frequenzerzeu- einem 1-2-4-4-Kode. In Fig. 1 ist eine *euerei1^ * mmg gerade genügt 22 angedeutet, die über vier Leitungen mit der Tei-only a rough approximation is possible because frequency. For this reason, the oscillator, the connection between the oscillator frequency frequency / 0 to the phase £ ^ orl4 ^ over erne we and the size of the components is not linearly fed to the frequency divider stage 16, as s each ταΛ one of the parabolic. The Parallelsehalten and DER other, same in Synthesegerat r RCQ Yes generated inductance at the lower end of the tuning 5 a mixer 18 mixed a ™ d ^^ * ^ area causes consequently a lower frequency required to tedende F "frequency ™" ^ ™ increase in frequency than at the upper end, while the filter 20 has been filtered out ^ f ™ r ^ Cn " e 'The sense of the binary coding is that the individual stages level TeU of the circuit order is known and additively important. The tuning is therefore therefore not explained in more detail.Limited to a range within which the input frequency /, of the oscillator can be adjusted the flow of the non-linearity in the coarse tuning by reducing the ratio of the most expensive by the fine tuning of the analog control (n: 1) is changed; it is known that the change in signals can be compensated for. As a guide value by means of control signals to Information. ^^ p ^ Tet ^ a zUlatorfrequenz be considered what for the demonstration, mostly in ^^^ οίΐ ^^ see the purpose of synthetic frequency generation a 1-2-4-4 code. In Fig. 1 a * euerei1 ^ * mmg is just enough 22 indicated, which is connected via four lines with the part

8 Es ist bevorzug! die Induktivität in Stufen umzu- Ierstufe 16 verbunden ist. Jeder «^ »erlangen schalten, während die Varactordiode mit dem analo- ist ein Umschaltbefehl zugeordnet, mit demdas feigen Feinregelsignal beaufschlagt wird. Es ist nämlich 20 lungsverhältnis um einen o°er,menr^°"'_ Stene J r dann möglich^mit geringere Schaltungsaufwand nach dem ,Gewicht« des ^^.^f er^ auszukommen. Beispielsweise können Zusatzinduk- signals - umgeschaltet ^. ^^J^^ tivitäten vorgesehen sein, die der Oszillatorinduk- muß auch der Oszdlator selbst umgeschaltet werden tivität durch Betätigen mit dem jeweiligen binär- Dies erfolgt erfindungsgemaß so, daΒί*ωt den kodierten Steuersignal eines mit der jeweiligen züge- «5 kodierten Signalen beaufschlagten Leitungen nicht ordneten Zusatzinduktivität in Reihe liegenden Schal- nur mit der TeilerstuEe, sondern auchl mit dem ustersparallelschaltbarsind. zillator selbst verbunden sind, der digital umschalt- 8 It is preferred! the inductance is connected in stages umzu- Ierstufe 16 . Every «^» switch while the varactor diode is assigned to the analogue switch, with which the cowardly fine control signal is applied. It is then possible to get along namely 20 division ratio a o ° he MENR ^ ° "'_ Stene J r ^ with smaller circuit scale according to the weight' of ^^ ^ f he ^ For example, Zusatzinduk- signals -.. Switched ^. ^^ J ^^ activities are provided, the oscillator induc- the oscillator itself must also be switched activity by pressing the respective binary- This is done according to the invention so that the coded control signal of a signal coded with the respective train- «5 acted upon Lines with additional inductance not arranged in series are connected only to the divider stage, but also to the pattern parallel switchable.

Die Parallelschaltung von Zusatzinduktivitaten hat bar ausgebildet ist. .The parallel connection of additional inductances has been designed bar. .

einmal den Vorteil, daß der notwendige Gleichstrom- F i g. 2 zeigt ein AusfuhrungsDeispieionce the advantage that the necessary direct current F i g. 2 shows an exemplary embodiment

pfad für die Stromversorgung des Oszillators, der 30 digital umschaltbaren Oszillators, er notwendigerweise über die Induktivität verläuft, nicht Oszillatorinduktivität L0, eine unterbrochen zu werden braucht und daß weiter die sowie eine der letzteren parall ctP,iera1fpath for the power supply of the oscillator, the 30 digitally switchable oscillator, it necessarily runs through the inductance, not oscillator inductance L 0 , one needs to be interrupted and that further the and one of the latter parall c tP , iera1f

Zusatzinduktivitäten im Verhältnis zur Oszillator- oder Kapazitätsdiode C0, an die ^ areucigu induktivität relativ groß bemessen werden können; spannung der Phasenverriegelung als teinregelsi allerdings muß dann der Einfluß der Wicklungskapa- 35 angelegt ist. Insoweit unterscheidet sicü die scnaizität gegebenenfalls berücksichtigt werden. tung nicht von ^r bisherigen Praxis Gemäß,der E-Additional inductances in relation to the oscillator or capacitance diode C 0 , to which the ^ areucigu inductance can be dimensioned to be relatively large; voltage of the phase locking as teinregelsi, however, the influence of the winding capacity must then be applied. To this extent, it differentiates between the scnaicity, if necessary. in accordance with previous practice, the E-

Der Einfluß der Zusatzinduktivität vergrößert sich findung sind jedoch mit dem heißen fc-nde der^jsziinaturgemäß, wenn sie nicht der gesamten Oszillator- latorinduktivität L0 bzw. mit ^P^^^fX induktivität, sondern nur einem Teil derselben par- Zusatzinduktivitaten L1 bis L4 verDu°ae°' Ql* °" alle) geschaltet ist, indem sie mit einer Anzapfung 40 Oszillatorinduktivität bzw. dem angezapttenieii aerder letzteren verbunden wird. Die Oszillatorinduktivi- selben parallel geschaltet werden mittels1 der Meuertät wirkt dabei sozusagen als Spartransformator. signale auf den vier Leitungen von der MeuereinneitThe influence of the additional inductance increases, however, with the hot fc-nde of the ^ jsziinatural if it does not include the entire oscillator inductance L 0 or with ^ P ^^^ fX inductivity, but only a part of the same par- additional inductance L 1 until L 4 verDu ° ae ° ' Q l * ° " all) by being connected to a tap 40 oscillator inductance or the connected oscillator inductance. The oscillator inductors are connected in parallel by means of 1 the control acts as an auto-transformer. signals on the four lines from the Meuereinneit

Dadurch läßt sich noch ein Rationalisierungseffekt 22. Zu diesem Zweck liegt je eine Diode υ ms υ hinsichtlich der Fertigung erzielen, denn die Zusatz- in einer Reihe mit d« zugeordneten Zusatondukinduktivitäten könr.en dann untereinander gleich aus- 45 tivität L1 bis L4: die Dioden^D1 bis,D4 dienen als gebildet sein, und das Gewicht der zugeordnetem Schalter. Es versteht sich daß ™ f*"* "'£ dn Steuerspannung findet Berücksichtigung durch die auch andere Schalter etwa Sf^"™™:,^": Wahl der Anzaofune setzbar sind. Der Gleichstrompfad fur den OszillatorThis allows a further rationalization effect 22. For this purpose, a diode υ ms υ is achieved with regard to production, because the additional inductivities L 1 to L 4 assigned in a row with d can then be equal to one another : the diodes ^ D 1 to, D 4 are used to be formed and the weight of the associated switch. It goes without saying that ™ f * "*"'£ dn control voltage is taken into account through the other switches such as Sf ^ "™haben:, ^": Choice of fence fines can be set. The DC path for the oscillator

^Erfindung sofl nachstehend unt^r Bezugnahme wird bei der Zuschaltung von Zusatzinduktivitaten auf die Zeichnung näher erläutert werden. 50 an die Oszillatorinduküvitat nicht gestört^ The invention is referred to below for the connection of additional inductors to be explained in more detail on the drawing. 50 to the oscillator inductance not disturbed

F i g. 1 zeigt einen Ausschnitt aus dem Blockschalt- Es ist zu beachten, daß die Steuersignale selbst alsF i g. 1 shows an excerpt from the block diagram. It should be noted that the control signals themselves as

bild eines Frequenzsynthesegerätes mit der Oszillator- Information nur em einziges Bit liefern (z b ^anschaltung gemäß der Erfindung, und nung Null-Spannung 10 V), wa r hrend hf1%^d b eU^s g t Fig.! stellt eine bevorzugte Ausführungsform des dieser Information oder ihr »Gewicht« gegeben _,st Oszillators gemäß der Erfindung als Schaltbild dar. 55 durch die jeweilige Leitung auf der die Information Der Oszillator 10 erzeugt eine Frequenz /0, die im übertragen wird. Die Dekodierung erfolgt .en weder Synthesegerät weiter verarbeitet wird Zur Stabilisie- dadurch, daß die l«^s 8««*^te ZiBatandutovi. rung der Frequenz /, ist der Oszillator 10 gegen eine tat L1 bis L4 unterschiedlich 8*8™*«^««^ Referenzfrequenz /* phasenverriegelt; das Gleich- bemessen ist - uncI zwar unter B^ucks'chtigung spannungsregelsignal wird einer frequenzsteuernden 6„ der Kodierung und des nichti.nearen Zusammen-KomponTnte des Oszillators 10 über die Leitung 12 hangs zwischen Induktivität und Frequenz -^oder von einem Phasendetektor 14 zugeführt. Der Ver- aber dadurch, daß unter Beracta^f™g feneften gleich der beiden Frequenzen erfolgt nicht direkt, Gesichtspunkte die Anzapfungen aus gewählt^werden weil die quarzstabilisierte Referenzfrequenz/« kon- wobei die Zusatzinduktivitaten untereinander gleich stant ist, während die Oszillatorfrequenz/„ veränder- 65 sind. Die letztere Möglichkeit ist in Fig. 2 dargebar sein muß und immer höher ist als die Referenz- stellt.forming deliver a frequency synthesizer with the oscillator em information only single bit (eg ^ connection according to the invention, and voltage zero voltage 10 V), while wa r h f 1% ^ d b eU ^ s g t Fig.! represents a preferred embodiment of this information or its "weight" given _, st oscillator according to the invention as a circuit diagram. 55 through the respective line on which the information. The oscillator 10 generates a frequency / 0 , which is transmitted in. Decoding is performed .en neither is further processed synthesizer to stabilize the fact that the l '^ s 8 «« * ^ te ZiBatandutovi. tion of the frequency /, the oscillator 10 is phase-locked against a Tat L 1 to L 4 8 * 8 ™ * «^« «^ reference frequency / *; the same is measured - and although the voltage control signal is taken into account, it is fed to a frequency-controlling 6 “of the coding and the non-linear interrelated component of the oscillator 10 via the line 12 depending on the inductance and frequency” or from a phase detector 14 . The fact that under B eracta ^ f ™ g feneften equal to the two frequencies does not take place directly, the taps are selected because the quartz-stabilized reference frequency / «con- whereby the additional inductances are equal to each other, while the oscillator frequency / "Change- 65 are. The latter possibility must be shown in FIG. 2 and is always higher than the reference value.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (6)

bestimmenden Glieder des Oszillators so lange bePatentansprüche· · einflußt, bis der »Fehler«, der durch das Umschalten der Teiierstufe eingeführt worden ist, kompensiert istThe determining elements of the oscillator are influenced by the patent claims until the "error" that was introduced by switching over the dividing stage has been compensated 1. Oszillatorschaltung für Frequenzsynthese- Der Oszillator erzeugt dann die entsprechende gegeräte, bei denen die Oszillatorfrequenz gegen die 5 änderte Frequenz.1. Oscillator circuit for frequency synthesis - The oscillator then generates the corresponding device, where the oscillator frequency against the 5 changed frequency. Frequenz einer BezugsspannungsqueUe über eine Die Phasenverriegelung arbeitet jedoch nur inner-Phasenrückkopplungsschleife phasenverriegelt ist, halb eines gewissen Fangbereiches. Sind die erforderweiche einen mittels binärkodierter Steuersignale liehen Frequenzänderungen außerhalb dieses Bein seinem Teilungsverhältnis umschaltbaxen Fre- reichs, so mißlingt die erneute Phasenverriegelung, quenzteiler enthält, während zusammen mit dem io Es ist deshalb üblich, zusammen mit der Teilerstufe Frequenzteiler auch der Oszillator zur Anpassung auch eines der frequenzbestimmenden Glieder des seiner Frequenz an den Fangbereich der Rück- Oszillators mit einem analogen Grobregelsignal zu kopplungsschleife mit Grobregelsignalen beauf- beaufschlagen, und zwar im kompensierenden Sinn, schlagt ist, dadurch gekennzeichnet, so daß die Phasenverriegelung bereits annähernd gedaß mindestens eines der frequenzbestimmenden 15 geben ist und die Nachstimmung durch das Fein-Glieder des Oszillators in gemäß der Kodierung regelsignal aus dem Phasendetektor nur noch zur der als GrobregeUJgnale dienenden binärkodier- Korrektur zu dienen braucht. Üblicherweise werden ten Steuersignale bemessenen Stufen variabel aus- L-C-Oszillatoren verwendet, bei denen der Kapazität gebildet ist, welche direkt mittels der Steuer- eine stufenlose regelbare Zusatzkapazität parallel gesignale digital umschaltbar sind. ao schaltet ist, in der Regel eine sogenannte Varactor-Frequency of a reference voltage source via a The phase lock only works within the phase feedback loop is phase-locked, half of a certain capture range. Are the required a frequency changes outside of this leg borrowed by means of binary-coded control signals its division ratio of switchable Frereichs, then the renewed phase locking fails, contains sequence divider, while together with the io It is therefore common to use together with the divider stage Frequency divider also the oscillator for adapting one of the frequency-determining elements of the its frequency to the capture range of the back oscillator with an analog coarse control signal apply coarse control signals to the coupling loop, in a compensatory sense, is beat, characterized in that the phase lock is already approximately gedaß at least one of the frequency-determining 15 is given and the tuning by the fine links of the oscillator in accordance with the coding control signal from the phase detector only for the binary coding correction serving as coarse signals needs to be used. Usually will be th control signals sized stages variable from L-C oscillators used in which the capacitance is formed, which signals a continuously variable additional capacity directly by means of the control in parallel are digitally switchable. ao is switched, usually a so-called varactor 2. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1 mit oder Kapazitätsdiode. Die stufenweise Änderung der einem Oszillator, dessen frequenzbestimmende Oszillatorfrequenz kann dabei so erfolgen, daß die Glieder mindestens eine Induktivität und minde- Varactordiode mit entsprechenden Grobeinstellregelstens eine Kapazität umfassen, dadurch gekenn- Signalen in Form von Gleichspannungen beaufschlagt zeichnet, daß die Induktivität zur Grobabstim- as wird, die zusammen mit dem analogen Feinregdmung stufenweise variabel ausgebildet ist, wäh- signal angelegt werden.2. Oscillator circuit according to claim 1 with or capacitance diode. The gradual change in the an oscillator whose frequency-determining oscillator frequency can be done so that the Link at least one inductance and minde- varactor diode with corresponding coarse adjustment rules comprise a capacitance, thereby marked signals in the form of direct voltages applied shows that the inductance is used for coarse tuning together with the analog fine regulation is designed to be variable in steps, selectable signal can be applied. rend die Kapazität mittels der analogen Regel- Die Umschaltung der Frequenz kann durch hand-rend the capacity by means of the analog control The frequency can be switched by manual spannung der Rückkopplungsschleife zur Fein- betätigte mechanische Schalter erfolgen. Es ist abervoltage of the feedback loop to the precision-actuated mechanical switch. But it is nachstimmung der Oszillatorfrequenz stufenlos erwünscht, die Ausgangsfrequenz des SynthesegerätesContinuous adjustment of the oscillator frequency desired, the output frequency of the synthesizer variabel ist. 30 mittels Steuersignalen umschalten zu können, welcheis variable. 30 to be able to switch by means of control signals which 3. Oszillatorschaltung nach Anspruch 2, ge- darüber hinaus oft in binärkodierter Form vorliegen. kennzeichnet durch Zusatzinduktivitäten, die der Mithin ist es nicht möglich, diese digitalen Steuer-Oszillatorinduktivität durch Betätigen mit dem signale ohne weiteres zur Umschaltung der Oszillatorjeweiligen binärkodierten Steuersignal eines mit frequenz zu benutzen, während die direkte Umschalder jeweiligen zugeordneten Zusatzinduktivität in 35 tung des Teilungsverhältnisse» der Teilerstufe durch-Reihe liegenden Schalters parallel schaltbar sind. aus üblich ist. Man hat sich bisher damit beholfen,3. Oscillator circuit according to claim 2, also often in binary-coded form. characterized by additional inductances, which means that it is not possible to control this digital oscillator inductance by pressing the signal to switch the oscillator to use the respective binary-coded control signal with a frequency, while the direct switchover respective assigned additional inductance in the direction of the division ratio »the divider stage through series lying switch can be switched in parallel. is out of the ordinary. So far one has managed to 4. Oszillatorschaltung nach Anspruch 3, da- daß die binärkodierten Steuersignale einem Digitaldurch gekennzeichnet, daß der Schalter als Analog-Wandler zugeführt werden, der die je nach Diodenschalter ausgebildet ist. der Kodierung entsprechende analoge Steuerspan-4. Oscillator circuit according to claim 3, that the binary-coded control signals are digital through characterized in that the switch is supplied as an analog converter, which depends on the Diode switch is formed. analog control panel corresponding to the coding 5. Oszillatorschaltung nach Anspruch 3, da- 40 nung für die Grobnachstimmung der Oszillatordurch gekennzeichnet, daß die Zusatzinduktivitä- frequenz liefert.5. Oscillator circuit according to claim 3, da- 40 for the coarse tuning of the oscillator characterized in that the additional inductance delivers frequency. ten mit einer Anzapfung der Oszillatorinduktivität Diese bekannte Anordnung ist brauchbar, jedochten with a tap on the oscillator inductance This known arrangement is useful, however verbunden sind. unbefriedigend hinsichtlich des erforderlichen Auf-are connected. unsatisfactory with regard to the required 6. Oszillatorschaltung nach Anspruch 5, da- wands. Der Digital-Analog-Wandler ist ein schwiedurch gekennzeichnet, daß die Zusatzinduktivitä- 45 riges und kostspieliges Bauelement mit zahlreichen ten untereinander gleich ausgebildet sind und die Komponenten, die eine entsprechend sorgfältige AbAnzapfungen entsprechend der Wichtung des zu- Stimmung mit vielen Kontrollen erfordern, geordneten Steuersignals gewählt sind. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Oszillatorschaltung für Frequenzsynthesegeräte zu schaffen, bei de-6. Oscillator circuit according to claim 5, da- wands. The digital-to-analog converter is difficult characterized that the Zusatzinduktivitä- 45 and expensive component with numerous th are designed the same as each other and the components, which have a correspondingly careful tapping according to the weighting of the to- require approval with many controls, ordered control signal are selected. The object of the invention is to provide an oscillator circuit for frequency synthesis devices, in which- 50 nen die Oszillatorfrequenz gegen die Frequenz einer50 nen the oscillator frequency against the frequency of a BezugsspannungsqueUe über eine Phasenrückkopplungsschleife phasenverriegelt ist, welche einen mit-Reference voltage source via a phase feedback loop is phase-locked, which has a Die Erfindung betrifft eine Oszillatorschaltung für tels binärkodierter Steuersignale in seinem Teilungs-Frequenzsynthesegeräte. verhältnis umschaltbaren Frequenzteiler enthält,The invention relates to an oscillator circuit for means of binary-coded control signals in its division frequency synthesis devices. contains ratio switchable frequency divider, Frequenzsynthesegeräte dienen bekanntlich der 55 während zusammen mit dem Frequenzteiler auch der Erzeugung stabiler, in Stufen wählbarer Ausgangs- Oszillator zur Anpassung seiner Frequenz an den frequenzen, die durch Mischen von Vielfachen und Fangbereich der Rückkopplungsschleife umschaltbar Bruchteilen quarzstabilisierter Basisfrequenzen ge- ist, wobei die Grobabstimmung der Oszillatorfrequenz wonnen werden. Die Frequenzumschaltung erfolgt ohne vorherige Konversion der digitalen Steuersignale dabei durch Umschalten des Teilungsverhältnisses 60 in Analogwerte möglich ist.Frequency synthesis devices are known to serve the 55 while together with the frequency divider also the Generation of stable output oscillator that can be selected in stages to adapt its frequency to the frequencies that can be switched by mixing multiples and capture range of the feedback loop Fractions of quartz-stabilized base frequencies is ge, with the coarse tuning of the oscillator frequency be won. The frequency switching takes place without prior conversion of the digital control signals is possible by switching the division ratio 60 to analog values. von Teilerstufen, die einem Oszillator nachgeschaltet Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurchof divider stages connected downstream of an oscillator This object is achieved according to the invention sind. Die Stabilisierung der Frequenz erfolgt dadurch, gelöst, daß mindestens eines der frequenzbestimmendaß die Frequenz des Oszillators gegen die Frequenz den Glieder des Oszillators in gemäß der Kodierung eines quarzgesteuerten Basisioszillators phasenverrie- bemessenen Stufen variabel ausgebildet ist, welche gelt wird. Der Teiler liegt dann in der Rückkopp- 65 direkt mittels der Steuersignale digital umschaltbar lungsschleife. Wird sein Teilungsverhältnis umge- sind.are. The frequency is stabilized in that at least one of the frequency-determining factors the frequency of the oscillator against the frequency of the elements of the oscillator in accordance with the coding of a quartz-controlled basic oscillator phase-locked stages is designed to be variable, which is valid. The divider is then located in the feedback device, which can be switched digitally directly by means of the control signals loop. Will its division ratio have been changed. schaltet, ergibt sich ein analoges Regelsignal in der Es versteht sich, daß mit der Lösung gemäß derswitches, results in an analog control signal in the It is understood that with the solution according to the Phasenrückkopplungsschleife, das eines der frequenz- Erfindung keine exakte Nachstimmung erfolgt, son-Phase feedback loop that one of the frequency invention no exact retuning takes place, but-
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