DE1964912B2

DE1964912B2 - Frequenz-Synthesizer

Info

Publication number: DE1964912B2
Application number: DE1964912A
Authority: DE
Inventors: Robert D. Richardson Tex. Tollefson (V.St.A.)
Original assignee: Collins Radio Co
Current assignee: Collins Radio Co
Priority date: 1969-01-16
Filing date: 1969-12-24
Publication date: 1979-06-07
Also published as: JPS5023266B1; NL7000567A; DE1964912C3; FR2033245B1; FR2033245A1; US3588732A; DE1964912A1; NL166368B; NL166368C; GB1253929A

Description

Die Erfindung betrifft einen Frequenz-Synthesizer, bestehend aus einer Normalfrequenzquelle, die an eine einen Phasendetektor enthaltende phasenstarre Schleife angeschlossen ist, einem an den Phasendetektor über ein Filter angeschalteten spannungsgesteuerten Oszillator, der eine Summierstufe speist, deren Ausgang mit dem Eingang eines Frequenzteilers verbunden ist, dessen Teilungsverhältnis einstellbar ist und mit dem der Frequenzzuwachswert des erhaltenen Ausgangssignals einstellbar ist.

Viele bestehende Frequenz-Synthesizer sind so ausgebildet, daß eine einzige Bezugsfrequenz die minimale Frequenzänderung bzw. den minimal einstellbaren Frequenzsprung, der im Synthesizer zur Verfügung steht, bestimmt. Hierdurch wird jedoch die Bandbreite der phasenstarren Schleife begrenzt, und man erhält nicht immer einen gewünschten Wert der Ausgangsgröße des spannungsgesteuerten Oszillators, dessen Frequenz nahe der Mittelfrequenz liegt. Darüber hinaus kann das geringste Störsignal, das inhärent in den Bezugssignalen vorhanden ist, sehr unangenehme Folgen haben, und ebenso ist eine Frequenzmodulation, die durch Vibrationen hervorgerufen wird, ebenfalls nachteilig. Niederfrequenz-Filteranordnungen sind in Verbindung mit vielen Fre-

quenzsignaJgeneratoren nicht nur aufgrund der Größe, des Gewichtes und der Kosten sehr ungeeignet, sondern sie sind auch sehr unzuverlässig.

Aus der Zeitschrift »Electronics«, Mai 1966, Seiten 60-69, ist ein digitaler Frequenz-Sjinthesizer mit den eingangs beschriebenen Merkmalen! bekannt. Dieser Frequenz-Synthesizer enthält eine einzige phasenstarre Schleife, die von einer Norriialfrequenzquelle gespeist wird, wobei in der phasenstiirren Schleife ein Phasendetektor vorhanden ist, an di;n über ein Filter " ein spannungsgesteuerter Oszillator angeschlossen ist, dessen Ausgang mit einer Summieirstufe verbunden ist. Der gewünschte Frequenzzuwai:hswert wird hier durch Verändern des Tiilungsverhiiltnisses des Frequenzteilers eingestellt. Dieser bekannte Frequenz- ' Synthesizer enthält darüber hinaus einen zweiten spannungsgesteuerten Oszillator, der ebenfalls von dem Phasendetektor gespeist wird und dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang der Summierstufe verbunden ist. Die beiden spannungsgeuteuerten Oszilla- ■■' toren werden jedoch nicht gleichzeitig angesteuert und liefern daher auch nicht gleichzeitig -ine Ausgangsspannung an die Summierstufe, sondern werden jeweils nur einzeln in Abhängigkeit von dem gewünschten Frequenzband in Betrieb gesetzt. Durch -' die Verwendung von zwei spannunjgsgesteuerten Oszillatoren läßt sich das gesamte Frequenzband von beispielsweise 195 bis 400 MHz überdecken, wobei jedoch der eine spannungsgesteuerte Oszillator nur das Frequenzband von 195 bis 300 IvIHz und der an- » dere spannungsgesteuerte Oszillator das Frequenzband von 300 bis 400 MHz umfallt.

Aus der GB-PS 1096216 sind veränderbare, Hochfrequenz-synchronisierte Oszillatoren bekannt und auch eine Synchronisationseini ichtung für diese ii Oszillatoren. Die Synchronisationseiinrichtung umfaßt eine phasenstarre Schleife, wobei die von einem Oszillator erzeugte Ausgangsspannunji; hinsichtlich der Phase mit einer stabilen Bezugsspannung verglichen wird, die von einem Frequenznormal geliefert wird. » Die bei der Synchronisationseinrichlung vorgesehene Regelschleife hat hier die Aufgabe, «ine automatische Regelung des Oszillators in Abhängigkeit von einem Fehlersignal vorzunehmen, welche* aus einer Vergleichsstufe gewonnen wird. Bei dieser bekannten π Schaltungsanordnung gelangt darütcr hinaus noch ein Generator zum Erzeugen von Harmonischen und eine Frequenzmultiplizierschaltung zur Anwendung, wobei eine derartige Einrichtung jedoch bekanntlich Störgrößen in das Nutzjignal einführt. Außerdem ist m es bei dieser Einrichtung bekannt, zwei Schaltungen (Mischer, Teiler) an eine Referenzquelle anzuschließen.

Aus der US-Patentschrift 3319178 ist ein stabilisierter Oszillator und ein automatisches Phasenregel- v, system bekannt. Gemäß einer Ausführungsform des bekannten Systems sind zwei im wesentlichen gleichartig aufgebaute phasenstarre Schleifen vorhanden, die von der gleichen Normalfrequenzquelle mit einer unterschiedlichen Frequenz gespeist werden. Die m> Schaltungsanordnung enthält ferner eine Summierstufe, welche die Summe oder die Differenz der ihr zugeführten Signale bildet. Ferner iist es allgemein, z. B. bei Schwebungssummer^ bekannt, zwei geringfügig unterschiedliche Frequenzen in einer Mischer- h-, stufe zu verarbeiten.

Die der Erfindung zufyunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Frequenz-Synthesizer der eingangs definierten Art zu schaffen, der eine Einstellung gewünschtes' Frequenzwerte in sehr kleinen Schritten und über einen vergleichsweise sehr großen Frequenzeinstellbereich bei verbessertem Rauschabstand > und bei einfachem Aufbau ermöglicht.

Ausgehend von dem Frequenz-Synthesizer der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens eine zweite, im wesentlichen gleichartig aufgebaute phasenstarre ι Schleife vorgesehen ist, die von der gleichen Normalfrequenzquelle mit einer gegenüber der ersten phasenstarren Schleife geringfügig unterschiedlichen Frequenz gespeist wird, und daß die Ausgangsgröße der zweiten phasenstarren Schleife der Summierstufe zugeführt wird, die entweder die Differenz zwischen der Ausgangsgröße der ersten phasenstarren Schleife und der Ausgangsgröße der zweiton phasenstarren Schleife oder die Summe dieser Ausgangsgrößen bildet und den Frequenzteiler mit einstellbarem Tei-' lungsverlraltnis der ersten phasenstarren Schleife speist.

Erfindungsgemäß werden Einrichtungen, wie Generatoren zum Erzeugen von Harmonischen vollständig vermieden, so daß das jeweils eingestellte Ausgangssignal gegenüber bekannten Ausführungen einen .erbesserten Rauschabstand aufweist und beispielsweise auch die Verwendung von Filtern mit höheren Eckfrequenzen möglich wird, was wiederum die Möglichkeit bietet, den Frequenz-Synthesizer nach der Erfindung in räumlich kleineren Ausmaßen zu realisieren.

Besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2-13.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Frequenz-Synthesizers mit zwei phasenstarren Schleifen,

Fig. 2 ein spezielleres Ausführungsbeispiel eines Frequenz-Synthesizers, wie derjenige, der in Fig. 1 gezeigt ist, wobei mehr im einzelnen die Teilerauswahlsteuerung gezeigt ist,

Fig. 3 einen komplexeren Frequenz-Synthesizer, wobei eine zweite Summierstufe für eine zweite phasenstarre Schleife und eine dritte Bezugssignaleingangsgröße vorhanden ist, und

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform des Frequenz-Synthesitzers.

In Fig. 1 weist der Frequenz-Synthesizer 10 eine Normalfrequenzquelle 11 auf, die ein Normalfrequenzsignal durch einen Teiler 12 schickt, dessen Teilungsverhältnis /Vflj beträgt, um eine Bezugsfrequenz F_Äl herzuleiten, die als Eingangsgröße einer ersten phasenstarren Schleife 13 zugeführt wird. Das Ausgangssignal aus der Normalfrequenzquelle 11 gelangt ebenso über einen Teiler 14, der ein Teilungsverhältnis von N_Ki aufweist, um eine Bezugsfrequenz F_H7 herzuleiten, die al« Eingangsgröße einer zweiten phasenstarren Schleife 15 des Frequenz-Synthesizers zugeführt wird. Die Bezugsfrequenzausgangsgröße F_Ri des Teilers 12 wird als Eingangssignal an den Phasendetektor 16 gelegt, und die Ausgangsgröße dieses Detektors wird durch ein Tiefpaßfilter 17 geleitet. Das Signal, das durch da- Tiefpaßfilter 17 hindurchgelangt ist, wird als Steuerspannung dem spannungsgesteuer ten Oszillator 18 zugeführt, um dadurch eine Ausgangsgröße zu gewinnen, die als ein variables injek-

tionsfrequenzsignai für eine Last 19 dient und ebenso als eine Injektionssignaleingangsgröße für die Summierstufe 20 der phasenstarren Schleife 13, und zwar als eine positive Eingangsgröße. Diese Summierstufe 20 erhält ebenso eine negative Eingangsgröße aus der phasenstarren Schleife 15. Die Ausgangsgröße der Summierstufe 20 gelangt als Eingangsgröße zu einem veränderbaren Teiler 21, der ein Teilungsverhältnis aufweist, das für irgendeinen bestimmten Zeitpunkt als N₁ definiert ist. Der veränderbare Teiler 21 wird durch Eingangsspannungen aus dem Teilerverhältniswähler 22 gesteuert und erzeugt ein Frequenzausgangssignal, das als zusätzliche zweite Eingangsgröße dem Phasendetektor 16, in Vervollständigung der ersicn phasenstarren Schleife 13, zugeführt wird. In der zweiten phasenstarren Schleife 15 gelangt die Bezugsfrequenz F_K2, die aus dem Frequenzteiler 14 gewonnen wird, als Eingangsgröße zum Phasendetektor 23. und die in diesem Detektor entstehende Ausgangsgröße gelangt durch ein Filter 24 als Steuerspannung an den spannungsgesteuerten Oszillator 25 und erzeugt eine Ausgangsgröße,die als negatives Signal aus der phasenstarren Schleife 15 der Summierstufe 20 der ersten phasenstarren Schleife 13 zugeführt wird und ebenso in der phasenstarren Schleife 15 zum veränderbaren Teiler 26 zurückgelangt, der ein veränderbares Teilungsverhältnis aufweist, das als /V₂ definiert ist. Der veränderbare Teiler 26 wird durch den Teilerverhältniswähler 27 gesteuert, und es wird eine Ausgangsgröße entwickelt, die als zusätzliche Eingangsspannung dem Phasendetektor 23 zugeleitet wird, womit die phasenstarre Schleife 15 vervollständigt ist.

Bei der Verwendung zweier phasenstarrer Schleifon 13 und 15 und einer Summierstufe 20, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, und bei Verwendung einer Normalfrequenz F_s = N_Rl ■ N_Kl · (F_Ä2 - F_RJ, lassen sich die positive und die negative Eingangsspannung der Summierstufe 20 umkehren oder sie können beide additive Eingangsgrößen darstellen, um die gewünschte veränderbare Injektionsfrequenz für die Last 19 zu schaffen. Es ist ein dieses System kennzeichnendes Merkmal, daß die Freciuenz zwischen den zwei Bezugssignalen F_Rlund F_Ä2 genau gleich dem minimalen Frequenzeinstellschritt ist. Es sei an dieser Stelle hervorgehoben, daß dieses System sich ebenso auch bei Systemen anwenden läßt, die auf einer anderen Ziffernfolge basieren, wie z. B. einem Oktalsystem oder irgendeinem anderen herkömmlichen verwendbaren System, wobei hier keine Beschränkungen vorliegen.

In Fig. 2 ist eine etwas spezifischere Ausführungsform 10' gezeigt, die in mancher Hinsicht der Ausf ührungsform nach Fig. 1 ähnlich ist; die entsprechenden Blockschaltungs-Teile sind aus Gründen der Übersichtlichkeit mit gestrichenen Bezugsnummern versehen. Die einzige Normalfrequenz-Quelle 11' ist eine 900 kHz Frequenzsignalquelle, deren Ausgangsfrequenz durch die Teilerstufe 12 durch 100 auf eine Bezugsfrequenz von 9,9 kHz für die erste phasenstarre Schleife 13' geteilt wird. Das 990 kHz Frequenzsignal aus der Quelle 11' wird ebenso durch die Teilerstufe 14' durch 99 auf ein 10 kHz-Signal geteilt, das als Bezugsfrequenzeingangsgröße der zweiten phasenstarren Schleife 15' zugeführt wird. Das 9,9 kHz-Signa] wird als eine der Eingangsgrößen dem Phasendetektor 16', in der Schleife 13', zugeführt und das Ausgangssignal dieses Detektors wird über ein Tiefpaßfilter 17' dem spannungsgesteuerten Oszillator 18' zugeführt. Das Ausgangssignal dieses Oszillators wild der Last 19' zugeführt und zurück in die Schleife 13' zur Summierstufe 20' geführt, und zwar als eine positive Eingangsgröße. Die Ausgangsgröße der Summierstufe 20' wird durch die Teilerstufe 21' einer Teilung unterzogen und gelangt dann als Eingangsgröße zum IF'hasendetektor 16'. Zu dem Teiler 21' führen zwei vierdrähtige Steuereingänge von der Teilungsverhältnis-Wählschaltung 22', und einer dieser Steuereingänge bietet die Möglichkeit, ein Tei-Iungsverhälntis von 0,1 bis 0,9, und der andere Steuereingang ein Teilungsverhältnis von 1 bis 9 auszuwählen, so daß man im Ergebnis 99 Teilungsstufen erhält. Es sei hervorgehoben, daß der Teiler 21' einen konstanten Grund-Teilungsverhältnis-Faktor von 1400 aufweist, so daß der einstellbare Teilungsverhältnis-Bereich des Teilers sich von 1400 bis 1499 erstreckt.

In der zweiten phasenstarren Schleife 15' gelangt die 10 kHz-Bezugsfrequenz als ein erstes Eingangssignal zum Phasendetektor 23'. Die Ausgangsgröße aus dem Phasendetektor 23' gelangt über das Tiefpaßfilter 24' zu dem spanniingsgesteuerten Oszillator 25', und man erhält ein Signal, das sowohl als negative Eingangsgröße der Summierstufe 20' der ersten phasenstarren Schleife 1.3', als auch als Eingangsgröße der Teiler«tufe 26' zugeführt wird. Der Teiler 26' weist sechs vierdrähtige Steuereingänge auf, die vom Teilerverhältniswähler 27' herführen, wodurch ein viel größerer Bereich der Teilungsverhältnis-Auswahlsteuerung in der zweiten phasenstarren Schleife 15' erreicht wird, als in Verbindung mit dem Teiler 21' und der Teilerauswahlsteuerung 22' in der phasenstarren Schleife 13'. Die Auswahl des Teilungsverhältnisses mit Hilfe der Teilerstufe 26' und der Auswahlsteuerung 27' umfaßt die Schritte 0,1 bis 0,9 und 1 bis 9, genau wie dies bei Teiler 21' und der Teilerauswahlsteuerung 22' der Fall ist, und zusätzlich 10-90, 100-900 hinsichtlich des kHz-Bereiches und im MHz-Bereich 1-9 und 10-90. Man erhält hierdurcheine größen: Bereichskapazität in den Teilungsverhältnissen als die Bereichskapazität, die tatsächlich in diesem Ausführungsbeispiel ausgenutzt wird, das heißt einen Bereich von 6451-9509.

Es ist von Bede utung, daß die 9,9 kHz und 10 kHz Bezugsfrequenzsignale, die als Eingangsgrößen für die erste und zweite phasenstarre Schleife 13' und 15' jeweils verwendet werden, durch einen relativ kleinen Frequenzwert von 100 Hz getrennt sind. Es sei ebenso hervorgehoben, daß das Schalten der Teilu"gsverhältnisse, das größtenteils gleichzeitig erfolgt, in den Teüerstufen 21' und 26' so vorgenommen wird, daß man für die Frequenzausgangsgröße, die der Last zugeführt wird, den vollen Bereich der möglichen Frequenzeinstellung erhält, der von 109.9301 MHz bis herunter auf 78,37 MHz in 100 Hz-Schritten reicht. Die 100 Hz-Frequenzdifferenz zwischen den 9,9 kHz und 10 kHz-Bezugsfrequenzsignalen und der 100 Hz Frequenzzuwachswert stellen jeweils einen sehr niedrigen Frequenzwert dar, der um die Faktoren 99 und 100 von den jeweiligen Bezugsfrequenzen entfernt liegt, und noch sehr viel weiter von der Frequenz der Normalfrequenzq uelle 11' entfernt liegt. Die höheren Bezugsfrequenzen ermöglichen eine größere Bandbreite der Regel5,chleife, wodurch eine größere Unterdrückung der Rauschsignale des spannungsgesteuerten Oszillator·, in der Nähe der jeweiligen Mittenfrequenz erzielt wird. Hierdurch wird ebenso

die Verwendung von Filtern mit höherer Eckfrequenz in dem Frequenz-Synthesizer möglich, wodurch die Filtergröße, das Gewicht und die Kosten dieser Einrichtung minimal gehalten werden. Darüber hinaus ergibt sich bei jedem 100 Hz-Zuwachswert ein hochstabilisiertes Frequenzsignal, da jeder Zuwachswert mit dem Signal der Normalfrequenzquelle 11' phasenstarr Wt

Bei der Frequenz-Synthesizer-Ausführungsform 10" der Fig. 3 sind gleiche Elemente mit doppelt gestrichenen Bezugsziffern versehen, und neu hinzugekommene Elemente tragen neue Bezugszeichen. Bei diesem Ausführungsbeispiel erzeugt eine Normalfrequenzquelle 11" ein 9,9 MHz-Frequenzsignal, das im Frequenz-Teiler 28 durch 10 geteilt wird, so daß man ein 990 kHz-Frequenzsignal erhält, das im Frequenzteiler 12" weiter durch 100 geteilt wird, so daß man eine Bezugsfrequenz-Eingangsgröße von 9,9 kHz für die erste phasenstarre Schleife 13" erhält. Dieses Signal wird durch 99 im Frequenzteiler 14" geteilt, so daß man eine Bezugsfrequenz-Eingangsgröße von 10 kHz für die zweite phasenstarre Schleife 15" erhält. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, wie dies beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der Fall war, das 9,9 kHz-Signal dem Phasendetektor 16" in der ersten Schleife 13" zugeführt. Das Ausgangssignal des Detektors 16" gelangt durch ein Tiefpaßfilter 17" zum spannungsgesteuerten Oszillator 18", an den ein Trennverstärker 29 mit zwei Ausgangsanschlüssen angeschlossen ist, wobei ein Ausgangsanschluß zur Last i9" führt und der andere Ausgangsanschluß zur Schleife 13" zurückführt, und zwar zu dem einen Eingang der Summierstufe 20". Die Ausgangsgröße der Summierstufe 20" gelangt dann durch ein Tiefpaßfilter 30, das in der Schleife 13" vorgesehen ist, zur Teilerstufe 21", deren Teilungsverhältnis durch die Teilerverhältniswählschaltung 22" ausgewählt ist, und zwar über einen Teilungsverhältnisbereich von 1400 bis 1499, und speist den Phasendetektor 16" mit einem weiteren Wechselspannungssignal aus der Schleife 13".

In der zweiten phasenstarren Schleife 15" wird die 10 kHz-Bezugsfrequenz als Eingangsgröße dem Fhasendetektor 23" zugeführt, und die aus diesem gewonnene Ausgangsgröße gelangt in der Schleife 15" durch das Tiefpaßfilter 24" zum spannungsgesteuerten Oszillator 25" und zum Trennverstärker 31. Der Trennverstärker 31 weist zwei Ausgangsanschlüsse auf, und die Ausgangsspannung eines dieser Ausgänge wird mit negativem Vorzeichen einem Eingang der Summierstufe 20" zugeleitet, und die andere Ausgangsspannung wird mit negativem Vorzeichen zur Summierstufe 32 geführt, die als neues Element in die Schleife 15" gekommen ist. Das 9,9 MHz-Signal der Normalfrequenzquelle U" wird mit dem Faktor von 10 vermittels der Multiplizierschaltung 33 multipliziert, so daß man ein Eingangssignal von 99 MHz mit positivem Vorzeichen für die Summierstufe 32 erhält. Die Ausgangsspannung der Summierstufe 32 gelangt über ein Tiefpaßfilter 34 in der SchleifelS" zur Teilerschaltung 26", die durch die Teilerverhältniswählschaltung 27" in ihrem Teilungsverhältnis gesteuert wird, und zwar über einen Teilungsverhältnisbereich von 391 bis 3449, so daß man die gewünschte zusätzliche Eingangsfrequenz aus der Schleife 15" für den Phasendetektor 23" erhält. Es sei hervorgehoben, daß die Teilerverhältniswählschaltungen 22" und 27" zusammengeschaltet sein können und zwar über eine Verbindung 35 für eine koordinierte Frequenz-Auswahlsteuerung.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, und wenn die zwei Ausgangsfrequenzen aus den phasen- *' starren Schleifen in der Summierstufe 20" der Schleife 13" verbunden werden, ergibt sich für die resultierende Ausgangsfrequenz folgende Gleichung:

/„ = 99 MHz + [N₁- 9,9 kHz - N₂ ■ 10 kHz)
daraus ergibt sich ein Bereich von

108,95 MHz bis 79,3501 MHz.

In diesen gesteuerten phasenstarren Schleifen sind

υ die veränderbaren Steuergrößen die Teilerverhältnisse N_x und N₂. Es läßt sich erkennen, daß sich 100 Hz Zuwachswerte erzielen lassen, indem man N₂ und N₁ zusammen erhöht oder vermindert. Das beueuiei, wemi /V₁ und /V₂ jeweils vergrößert werder.,

-¹» und zwar um 1, dann nimmt der Klammerausdruck um 1 (9,9 kHz - 10 kHz) oder um 100 Hz ab. Sowohl die 100 Hz als auch die 1000 Hz Zuwachswerte lassen sich durch diese allgemeine Methode erhalten, wobei in beiden Teilern 0,1 kHz und 1,0 kHz Steuer-

-'■> leitungen verwendet sind. Die 10 kHz-, 100 kHz-, 1 MHz- und 10 MHz-Zuwachswerte werden erzielt, indem man N₁ konstant hält und nur N₂ verändert. Auf diese Weise ermöglicht diese Ausführungsform, mit der Normalfrequenz und allen festen Frequenz-

schritten das Überdecken eines gewünschten Frequenzbereiches in 100 Hz-Schritten mit Hilfe eines einzelnen Vervielfachers und digitaler Frequenzteiler. Dies wird durch Zusammenwirken von phasenstarren Schleifen erreicht, die auf 9,9 kHz und oberhalb dieser

υ Frequenz arbeiten, bei schneller Fangzeit und bei geringer mechanischer Störanfälligkeit.

In Fig. 4 ist ein phasenstarrer Dreischleifen-Frequenz-Synthesizer 10'" dargestellt, wobei die den in Fig. 3 ähnlichen Elemente durch dieselben Bezugs-

4" zeichen, jedoch mit drei Strichen, gekennzeichnet sind und neue Elemente neue Bezugszeichen haben. Bei diesem System wird das 9,9 MHz-Signal der Normalfrequenzquellc 11'" im Teiler 36 durch 99 auf eine 100 kHz-Bezugsfrequenz geteilt, die als Eingangs-

•n größe dem Phasendetektor 37 einer zusätzlichen dritten phasenstarren Schleife 38 zugeführt wird. Das 100 kHz-Signal wird ebenso als eine Eingangsgröße der Summierstufe 39 einer zusätzlichen, eine Bezugsfrequenz von 99 kHz ableitenden Schleife 40 zugelei-

>n tet. Dieses 99 kHz-Bezugsfrequenzsignal wird als Eingangsgröße dem Phasendetektor 23'" der phasenstarren Schleife 15'" zugeführt und wird ebenso in der Schleife durch ein Bandpaßfilter 41 zu einem Teiler 42 mit einem Teilungsverhältnis 99 und dann zur Summierstufe 39 als zweite Eingangsgröße geleitet. Die 99 kHz-Bezugsfrequenz wird ebenso als Eingangsgröße der Summierstufe 43 einer weiteren Schleife 44 zugeleitet, die eine Bezugsfrequenz von 98,9 kHz bildet, ähnlich der Schleife 40. Die 98,9 kHz-Ausgangsgröße der Schleife 44 wird sowohl als Bezugsfrequenz-Eingangsgröße dem Phasendetektor 16'" als auch in die Schleife zurück über das Bandpaßfilter 45 zugeführt, gelangt dabei in einen Teiler 46 mit einem 98,9 Teilungsverhältnis und gelangt dann als zweite Eingangsgröße zur Summierstufe 43.

Die dritte phasenstarre Schleife 38 enthält einen Ausgangsanschluß des Phasendetektors 37, welcher

über ein Tiefpaßfilter 47 mit dem spannungsgesteuerten Oszillator 48 und mit dem Trennverstärker 49 verbunden ist. Eine erste Ausgangsgröße des Trennverstärkers 49 ist als eine Eingangsgröße zur Summierstufe 32'" der zweiten phasenstarren Schleife 15'" geführt und das zweite Ausgangssignal des Verstärkers 49 ist zurückgeführt in die Schleife 38, und zwar über die Teiler- und Frequenz-Auswahlsteuerschaltung 50, und gelangt als zweite Eingangsgröße zum Phasendetektor 37. Bei diesem Ausführungsbeispiel lassen sich die Teiler- und Frequenzauswahl-Steuerschaltungen 21"', 26'" und 50 in Zusammenwirken

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miteinander in verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten verwenden, um den gewünschten, schrittweise einstellbaren Frequenzbereich der Frequenzschritte zu realisieren, wie dies auch bei den Ausführungsbeispielen mit den zwei phasenstarren Schleifen der Fall ist. Es sei jedoch hervorgehoben, daß das Hinzufügen der dritten phasenstarren Schleife 38 in dem System die Kapazitätsanforderungen verringert, die auf andere Weise von der Teiler- und Frequenz-Auswahlsteuerschaltung 26'" gefordert werden. Dadurch kann der Frequenz-Synthesizer sehr viel weniger komplex ausgeführt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Frequenz-Synthesizer, bestehend aus einer Normalfrequenzquelle, die an eine einen Phasendetektor enthaltende phasenstarre Schleife angeschlossen ist, einem an den Phasendetektor über ein Filter angeschalteten spannungsgesteuerten Oszillator, der eine Summierstufe speist, deren Ausgang mit dem Eingang eines Frequenzteilers verbunden ist, dessen Teilungsverhältnis einstellbar ist und mit dem der Frequenzzuwachswert des erhaltenen Ausgangssignals einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine zweite im wesentlichen gleichartig aufgebaute phasenstarre Schleife (15) vorgesehen ist, die von der gleichen Normalfrequenzquelle (11) mit einer gegenüber der ersten phasenstarren Schleife (13) geringfügig unterschiedlichen Frequenz gespeist wird, und -daß die Ausgangsgröße der zweiten phasenstanen Schleife (IS) der Summierstufe (20) zugeführt wird, die entweder die Differenz zwischen der Ausgangsgröße, der ersten phasenstarren Schleife (13) und der Ausgangsgröße der zweiten phasenstarren Schleife (IS) oder die Summe dieser Ausgangsgrößen bildet und den Frequenzteiler mit einstellbarem Teilungsverhältnis (21) der ersten phasenstarren Schleife (13) speist.

2. Frequenz-Synthesizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzdifferenz zwischen der Eingangsfrequenz der ersten phasenstarren Schleife (U, 13") und der Eingangsfrequenz der zweiten phastnstarren Schleife (15,15') dem kleinsten einstellbaren Fre^uenzzuwachswert entspricht.

3. Frequenz-Synthesizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzteiler mit einstellbarem Teilungsverhältnis jeder phasenstarren Schleife (13,13'; 15,15') mit einer Steuereinheit (22', 27'; 22", 27") zur Auswahl des Frequenzteilungsverhältnisses verbunden ist.

4. Frequenz-Synthesizer nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Frequenzzuwachswertes auf einem dekadischen, numerischen System basiert.

5. Frequenz-Synthesizer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei phasenstarren Schleifen (13,15; 13', 15') jeweils über einen Frequenzteiler (12, 14; 12Ί4') mit gegenüber dem Frequenzteiler der anderen phasenstarren Schleife unterschiedlichem Teilungsverhältnis mit der Normalfrequenzquelle (11; 11') verbunden sind.

6. Frequenz-Synthesizer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Summierstufe (32) in der zweiten phasenstarren Schleife (15") zwischen dem spannungsgesteuerten Oszillator (25") und der Teilerstufe (26") dieser Schleife (15") geschaltet ist und daß ein mit der Normalfrequenzquelle (H") verbundener Frequenzvervielfacher (33) vorgesehen ist, der mit dem zweiten Eingang der zweiten Summierstufe (32) verbunden ist.

7. Frequenz-Synthesizer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequen.rvervielfacher durch eine dritte phasenstarre Schleife (38) ersetzt ist, die von der Normalfrequenzquelle (11'") gespeist wird.

8. Frequenz-Synthesizer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Normalfrequenzquelle (11'") über eine Frequenz-Teilerschaltung (36) mit der dritten phasenstairen Schleife (38) verbunden ist.

9. Frequenz-Synthesizer nach einem der Ansprüche 7 und 8, gekennzeichnet durch >jne jeweils an den Eingang der phasenstarren Schleifen (13"\ 15'") angeschaltete Schleife (40,44) in Form eines Bandpaßfilters (45; 41), einer daran angeschlossenen Frequenzteilerstufe (46; 42) und einer an die Frequenzteilerschaltung (46; 42) angeschlossenen Summierstufe (43; 39).

10. Frequenz-Synthesizer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Summierstufe (39) der einen Schleife (40) mit einem Eingang der Summierstufe (43) der anderen Schleife (44) verbunden ist.

11. Frequenz-Synthesizer nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der phasenstarren Schleifen (13'", 15"', 38) zwischen dem spannungsgesteuerten Oszillator (18"', 25'", 48) und der Summierstufe (20'", 32"') der jeweiligen phasenstarren Schleife ein Trennverstärker (29"'. 31'", 49) vorgesehen ist.

12. Frequenz-Synthesizer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Trennverstärker (29'", 31'", 49) einen Eingangsanschluß und zwei Ausgangsanschlüsse aufweist.

13. Frequenz-Synthesizer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite phasenstarre Schleife (13'", 15'") jeweils zwischen der Summierstufe (20'", 32'") und der Teilerstufe (21'", 26"') der jeweiligen Schleife ein zweites Tiefpaßfilter (30'", 34'") enthält.