DE19515218A1 - Verfahren zur Abstimmung einer Oszillatoreinrichtung für wenigstens zwei Abstimmfrequenzen sowie Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abstimmung einer Oszillatoreinrichtung für wenigstens zwei Abstimmfrequenzen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3.

Aus der DE 34 07 198 C ist ein Mehrband-Abstimmsystem zur Bildung eines ZF-Signals aus MF-Signalen mit einer Oszillatoreinrichtung bekannt. Zur Frequenzabstimmung erhält die Oszillatoreinrichtung ein Oszillator-Abstimmsignal, das einen ersten Änderungsbereich und einen zweiten Änderungsbereich aufweist, der wesentlich kleiner als der erste Änderungsbereich ist. Zur Erzeugung des Oszillator-Abstimmsignals dient eine Gleichstromsignal-Umwandlungseinrichtung mit einem Verstärker, der zwischen einer ersten und einer zweiten Verstärkungs­ kennlinie umschaltbar ist.

Dadurch ist es möglich, bei Frequenzwechsel zunächst eine schnelle Grobabstimmung durchzuführen und die grob abgestimmte Frequenz anschließend fein abzustimmen und gegen Temperaturdrift konstant zu halten.

Schaltungsanordnungen wie z. B. Satellitenempfänger, oder Videorecorder mit Modulatoren benötigen Oszillator­ einrichtungen, die gleichzeitig mehrere Frequenzen zur Verfügung stellen, wie z. B. eine Oszillatorfrequenz für den Modulatorbildträger und eine für den Modulatortonträger. Werden an die Konstanz der Oszillatorfrequenzen hohe Anforderungen gestellt, so war es bisher erforderlich, jedem Oszillator eine gesonderte PLL-Schaltung zuzuordnen. Dies erfordert einen hohen Schaltungs- und Kostenaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Abstimmung einer Oszillatoreinrichtung für wenigstens zwei Abstimmfrequenzen sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche eine Umschaltung auf unterschiedliche Oszillatorfrequenzen ermöglicht und/oder gleichzeitig mehrere unterschiedliche Oszillatorfrequenzen steuert, wobei mit verringertem Schaltungsaufwand eine hohe Frequenzgenauigkeit aller Oszillatorfrequenzen erzielt wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 und bei einer Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3 durch die im Kennzeichen des Anspruchs 3 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können unterschiedliche Frequenzen wahlweise oder gleichzeitig von den Ausgängen der Oszillatoren abgegriffen werden, die auf die entsprechenden Frequenzen abgestimmt sind. Die Frequenzgenauigkeit bei gleichzeitig verringertem Schaltungsaufwand wird dadurch erreicht, daß allen Oszillatoren eine gemeinsame PLL-Schaltung zugeordnet ist, mit der zyklisch die einzelnen Oszillatoren bei Abweichungen wieder auf die Abstimmfrequenz gezogen werden, während in den Pausen nach Entkopplung der PLL-Schaltung der Momentanwert einer gerade eingestellten Abstimmspannung im Abstimmspannungsspeicher gespeichert wird. Da Abstimmkorrekturen in kurzen Zeitabständen wiederholt werden, ist eine in den Pausen eintretende Frequenzdrift so geringfügig, daß sie für die Frequenzstabilität unbeachtlich ist.

Durch Unterteilung des Abstimmvorganges in eine schnelle Erstabstimmung und eine Feinabstimmung gelingt es, nach dem Einschalten eines mit der erfindungsgemäßen Oszillator­ steuereinrichtung ausgestatteten Gerätes die Oszillatoren sehr schnell auf ihre Abstimmfrequenzen einzustellen und anschließend eine sehr feinfühlige, störungsarme Fein- oder Nachabstimmung zu erzielen, bei der keine unerwünschten Störhübe der Oszillatorfrequenzen durch Abstimmspannungsüberschwinger entstehen können.

Die Steuersignalquelle ist als Stromquelle/Senke mit einem zwischen zwei Werten umschaltbaren Pumpstrom ausgebildet.

Gemäß einer Weiterbildung ist der Abstimmspannungsspeicher als Kondensator ausgebildet. Die Auf-/Entladung des Kondensators aus der Stromquelle/Senke weist bevorzugt eine Zeitkonstante auf, die wenigstens so groß wie die Zeit zum Durchlaufen eines vollständigen Abstimmzyklusses aller Oszillatoren der Oszillatoreinrichtung bemessen ist.

Diese Ausgestaltung des Abstimmspannungsspeichers stellt eine sehr einfache und kostengünstige Lösung dar. Die angegebene Bemessung der Zeitkonstante stellt sicher, daß die Ladung im Kondensator zwischen aufeinanderfolgenden Ankopplungsphasen der PLL-Schaltung nur unbedeutend abgefallen ist, so daß die eingestellte Frequenz trotz der zwangsläufig eintretenden Entladung des Kondensators während der Pausen, in denen die PLL- Schaltung entkoppelt ist, erhalten bleibt. Die Zeitkonstante sollte aber auch nicht unnötig groß gewählt werden, damit bei Ankopplung der PLL-Schaltung eine schnelle Nachsteuerung möglich ist.

Die Stromquelle/senke kann auf einen hohen Innenwiderstand geschaltet werden, so daß die Ladung des Kondensators durch den Ankopplungsvorgang nicht in unerwünschter Weise sprungartig geändert wird, wie es bei Ankopplung einer Spannungsquelle der Fall wäre. Bei einer solchen Lösung müßte nämlich der jeweilige Spannungswert des Kondensators zwischengespeichert und vor der Ankopplung angefahren werden, was natürlich den Schaltungsaufwand vergrößern würde.

Vorzugsweise besitzt die Steuerschaltung einen Dateneingang, über den Daten der Abstimmfrequenzen der Oszillatoren eingebbar sind. Dies kann durch zwischengespeicherte oder neu geladene Daten erfolgen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das als Blockschaltbild in der Zeichnung dargestellt ist.

Die in der Zeichnung dargestellte Oszillatoreinrichtung umfaßt drei gesonderte Oszillatoren O₁, O₂, O_x, von denen der Einfachheit halber nur die Oszillatorschwingkreise dargestellt sind, die jeweils eine Induktivität sowie die Serienschaltung einer Kapazität und einer Kapazitätsdiode umfassen. Mit dem gemeinsamen Anschluß der Anode der Kapazitätsdiode und der weiteren festen Kapazität ist jeweils ein Abstimmspannungs­ speicher M₁, M₂, M_x aus einem Kondensator C₁, C₂, C_x und einem Widerstand R₁, R₂, R_x verbunden. Die Kondensatoren C₁, C₂, C_x der Abstimmspannungsspeicher M₁, M₂, M_x ist über ein schaltbares Koppelglied 5, das hier als Schalter S₁ symbolisiert ist, mit einer Steuersignalquelle 4 verbunden, die als Stromquelle/senke ausgebildet und Bestandteil einer PLL-Schaltung ist.

Die PLL-Schaltung umfaßt außerdem eine Referenzoszillator 1 aus einem Quarzoszillator 8 und einem Referenzteiler 9, einen steuerbaren Frequenzteiler 2 am Eingang, der einen Eingangsverstärker 10, einen festen Vorteiler 11 und einen programmierbaren Teiler 12 umfaßt, sowie einen Phasenvergleicher 3, der die Phase der vom Referenzoszillator 1 und der vom steuerbaren Frequenzteiler 2 zugeführten Signale vergleicht und ausgangsseitig mit der Steuersignalquelle 4 verbunden ist. Der Eingangsverstärker 10 des steuerbaren Frequenzteilers 2 ist ebenfalls mit einem steuerbaren Koppelglied 6 verbunden, das synchron mit dem ersten Koppelglied 5 arbeitet und das Ausgangssignal des jeweils mit der PLL-Schaltung gekoppelten Oszillators O₁, O₂, O_x, auf den steuerbaren Frequenzteiler 2 koppelt.

Eine Steuerschaltung 7 ist mit Steuereingängen des Frequenzteilers 2, der Koppelglieder 5, 6 und der Steuersignalquelle 4 verbunden. Die Steuerschaltung 7 sorgt dafür, daß die Koppelglieder 5, 6 zyklisch weitergeschaltet werden und der steuerbare Teiler 2 jeweils auf das für die Abstimmfrequenz des entsprechenden Oszillators richtige Teilerverhältnis eingestellt wird. Ferner wird die Steuersignalquelle 4 bei einer Erstabstimmung auf hohen Pumpstrom geschaltet und bei nachfolgenden Fein- oder Nachabstimmungen auf niedrigen Pumpstrom.

Über einen Dateneingang 13 der Steuerschaltung 7 werden Daten der Abstimmfrequenzen der Oszillatoren O₁, O₂, O_x eingegeben, was durch einen angeschlossenen Datenbus erfolgt. Ein Zwischenspeicher 14 sorgt dafür, daß die Daten nur einmal geladen werden müssen und eine Steuerlogik 15 der Steuerschaltung 7 anschließend nach den im Zwischenspeicher 14 gespeicherten Daten für die Abstimmfrequenzen arbeiten kann.

Die beschriebene Schaltung arbeitet wir folgt:

Zunächst werden die Daten für den ersten Oszillator O₁ geladen und im Zwischenspeicher 14 gespeichert. Anschließend erfolgt das Laden und Speichern der Daten für den zweiten und jeden weiteren Oszillator O₂, O_x.

Danach wird eine schnelle Erstabstimmung der einzelnen Oszillatoren O₁, O₂, O_x durchgeführt. Zunächst werden hierzu die Schalter S₁ und S₂ der beiden Koppelglieder 5, 6 in die Position 1 gebracht. Dann wird der steuerbare Frequenzteiler 2 auf das für den ersten Oszillator O₁ vorgesehene Teilerverhältnis eingestellt. Da bei der Erstabstimmung die Frequenz des ersten Oszillators O₁ noch nicht auf der Sollfrequenz liegt, erzeugt der Phasenvergleicher 3 eine Regelgröße, die die Steuersignalquelle 4 veranlaßt, den Kondensator C₁ des Abstimmspannungsspeichers M₁ so weit zu laden, bis die Kapazitätsdiode den für die Abstimmfrequenz richtigen Wert erreicht hat. Die Steuersignalquelle 4 arbeitet bei der Erstabstimmung mit einem hohen Pumpstrom, so daß dieser Einstellvorgang sehr schnell erfolgen kann.

Anschließend werden die Schalter S₁ und S₂ in die Stellung 2 geschaltet. Die Erstabstimmung wird nun für den zweiten Oszillator O₂ in analoger Weise wiederholt. Während die PLL- Schaltung vom ersten Oszillator O₁ abgekoppelt ist, speichert der Kondensator C₁ des zugeordneten Abstimmspannungsspeichers M₁ die Ladung, so daß die bei der Erstabstimmung erreichte Frequenz erhalten bleibt. Nachdem auch der zweite Oszillator O₂ abgestimmt ist, wird der Vorgang der Erstabstimmung für jeden weiteren Oszillator O_x durchgeführt. Zum An- und Abkoppeln der Steuersignale wird diese immer auf hohen Innenwiderstand geschaltet.

Sobald ein Abstimmzyklus durchlaufen ist, wird durch Umlegen der Schalter S₁ und S₂ in die Stellung 1 wieder der erste Oszillator O₁ mit der PLL-Schaltung verbunden. Bei Frequenzabweichungen veranlaßt eine von Phasenvergleicher 4 abgegebene Regelgröße über die Steuersignalquelle 4 eine Umladung des Kondensators C₁, diesmal jedoch mit einem geringen Pumpstrom. Der Oszillator O₁ wird dadurch bei einer eventuellen Frequenzabweichung somit sehr feinfühlig nachgestimmt. Anschließend erfolgt die Nachstimmung der weiteren Oszillatoren O₂ . . . O_x in analoger Weise, bis auch der zweite Abstimmzyklus beendet ist.

Im stationären Betrieb werden dann wiederum beginnend mit dem ersten Oszillator O₁ weitere Nachstimmungen der Oszillatoren durchgeführt. Diese Zyklen werden ständig durchlaufen, so daß die Entladevorgänge der Kondensatoren der Abstimmspannungs­ speicher M₁, M₂, M_x minimiert und korrigiert werden und dadurch die Frequenzstabilität sämtlicher Oszillatoren O₁, O₂, O_x ständig gewährleistet ist.

Claims (7)

1. Verfahren zur Abstimmung einer Oszillatoreinrichtung für wenigstens zwei Abstimmfrequenzen mittels Abstimmsteuersignalen, die nach einer ersten und einer zweiten Abstimmkennlinie veränderbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillatoreinrichtung für jede Abstimmfrequenz ein gesonderter Oszillator (O₁, . . . O_x) mit jeweils einem Abstimmspannungsspeicher (M₁, M₂ . . . M_x) und einem Abstimmsteuereingang zugeordnet wird, daß Ausgänge und Abstimmsteuereingänge jedes Oszillators (O₁, O₂ . . . O_x) zyklisch nacheinander mit einer gemeinsamen PLL-Schaltung gekoppelt und auf die jeweilige Abstimmfrequenz abgestimmt werden, wobei eine schnelle Erstabstimmung nach der ersten und eine Fein- oder Nachabstimmung nach der zweiten Abstimmkennlinie erfolgt, und daß nach Entkopplung der PLL- Schaltung der Momentanwert einer eingestellten Abstimmspannung im Abstimmspannungsspeicher (M₁, M₂ . . . M_x) bis zur jeweils nächsten Kopplung mit der PLL-Schaltung gespeichert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schnelle Erstabstimmung nach dem Einschalten der Oszillatoreinrichtung oder bei Frequenzwechsel und anschließend ausschließlich die Fein- oder Nachabstimmung durchgeführt wird.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatoreinrichtung für jede Abstimmfrequenz einen gesonderten Oszillator (O₁, . . . O_x) mit jeweils einem Abstimmspannungsspeicher (M₁, M₂ . . . M_x) und einem Abstimmsteuereingang umfaßt, daß eine gemeinsame PLL- Schaltung mit einem Referenzoszillator (1), einem steuerbaren Frequenzteiler (2) am Eingang, einem Phasenvergleicher (3) und einer zwischen zwei Abstimmkennlinien umschaltbaren Steuersignalquelle (4) am Ausgang vorgesehen ist, wobei der Eingang der PLL-Schaltung mit einem Ausgang jedes Oszillators (O₁, O₂ . . . O_x) und der Ausgang der PLL-Schaltung mit dem Abstimmsteuereingang jedes Oszillators (O₁, . . . O_x) über schaltbare Koppelglieder (5, 6) zyklisch koppelbar ist, und daß Steuereingänge des Frequenzteilers (2), der Koppelglieder (5, 6) und der Steuersignalquelle (4) mit einer Steuerschaltung (7) verbunden sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abstimmspannungsspeicher (M₁, M₂, M_x) als Kondensator (C₁, C₂, C_x) ausgebildet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignalquelle-Kondensator Kombination eine Zeitkonstante aufweist, die wenigstens so groß wie die Zeit zum Durchlaufen eines vollständigen Abstimmzyklusses aller Oszillatoren (M₁, M₂ . . . M_x) der Oszillatoreinrichtung bemessen ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignalquelle (4) als Stromquelle/senke mit einem zwischen zwei Werten umschaltbaren Pumpstrom ausgebildet ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (7) einen Dateneingang aufweist, über den Daten der Abstimmfrequenzen der Oszillatoren (M₁, M₂ . . . M_x) eingebbar sind.