DE19834373A1

DE19834373A1 - Verzögerungsfrei schaltbarer Oszillator

Info

Publication number: DE19834373A1
Application number: DE1998134373
Authority: DE
Inventors: Ulf Kumm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-07-30
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 2001-11-29

Abstract

Es wird eine Oszillatorschaltung für Funkgeräte vorgeschlagen, bei der das Signal z. B. eines Quarzoszillators durch einen nachgeschalteten Frequenzteiler verzögerungsfrei ein- und ausgeschaltet werden kann. Das Ausgangssignal ist bei eingeschaltetem Teiler sofort stabil. Im ausgeschalteten Zustand erzeugt die Schaltung keinerlei Restsignal auf der Ausgangsfrequenz, auch nicht in Form von Oberwellen oder Mischprodukten.

Description

Stand der Technik

Während der Umschaltzeit eines Funkgerätes von Empfang auf Senden und umgekehrt können keine Nachrichten übermittelt werden. Zur optimalen Ausnutzung eines Übertragungskanals müssen die Verzögerungen möglichst klein sein. Der Sendeoszillator muss deshalb verzögerungsfrei ein- und ausgeschaltet werden können und darf während des Empfangs keinerlei Restsignal abgeben. Gleichzeitig muss der Oszillator die Stabilität eines Quarzoszillators aufweisen.

Durch zu lange S/E-(Sende/Empfangs)Umschaltzeiten wird die Kanalkapazität mit den heute verfügbaren Geräten nicht optimal ausgenutzt; bei manchen Konzepten ist Sende- und Empfangsbetrieb auf der selben Frequenz (Simplex) nicht möglich, da ein durchlaufender Sendeoszillator den Empfänger stört oder da Mischprodukte der für den Sendebetrieb notwendigen Oszillatoren zwangsläufig auf die Empfangsfrequenz fallen.

Eine S/E-Umschaltzeit von 100 ms ist für Sprechfunkgeräte hinreichend schnell. Funkgeräte für Datenübertragung erfordern jedoch eine wesentlich kürzere Umschaltzeit, die mit den nachfolgend beschriebenen Schaltungen nicht oder nur eingeschränkt möglich ist.

PLL-Umschaltung

Bei üblichen Sendeempfängern wird zur S/E-Umschaltung ein PLL-Oszillator (Phase locked loop) umprogrammiert. Dieser Vorgang dauert verhältnismäßig lange; das Sendesignal benötigt eine beträchtliche Einschwingzeit. Während der Einschwingdauer können transiente Nachbarkanalstörungen auftreten.

Getasteter Quarzoszillator

Beim Senden wird ein Quarzoszillator eingeschaltet. Die Anschwingzeiten von Quarzoszillatoren liegen in der Größenordnung von 10 ms. Transiente Nachbarkanalstörungen während des Anschwingens sind möglich.

Getrennte Oszillatoren für Sender und Empfänger

Wenn alle Oszillatoren von Sender und Empfänger ständig in Betrieb sind, gibt es keine unerwünschte Verzögerung. Allerdings ist dann ein Simplexbetrieb (Sender und Empfänger auf der selben Frequenz) nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand möglich, denn die Senderoszillatoren oder deren Mischprodukte verursachen ständig ein unerwünschtes Signal auf der Empfangsfrequenz, das bei kombinierten Sende- Empfangsgeräten auch bei großem Abschirmaufwand zu Beeinträchtigungen des Empfangs führt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Schaltung vereinigt drei Vorteile, die für die Anwendung in Funkgeräten mit gleicher Sende- und Empfangsfrequenz wichtig sind:

- Die Ausgangsfrequenz ist direkt von einem Hauptoszillator 2 abgeleitet. Dieser Hauptoszillator 2 ist ständig in Betrieb; dies ermöglicht den Einsatz von z. B. Quarz- oder PLL-Oszillatoren oder anderen stabilen Signalerzeugern mit langer Einschwingdauer.
- Das Signal kann ohne zeitliche Verzögerung ein- oder ausgeschaltet werden.
- Im abgeschalteten Zustand existieren in der Schaltung keine Signale, die selbst oder deren Oberwellen oder deren Mischprodukte auf die im eingeschalteten Zustand erzeugte Ausgangsfrequenz fallen. Dadurch ist unmittelbar nach dem Abschalten des Senders ein ungestörter Empfang auf der Oszillatorfrequenz möglich.

Weitere Vorteile

Wird im einfachsten Fall ein abschaltbarer 2 : 1-Frequenzteiler verwendet, so steht an seinem Ausgang ein Rechtecksignal mit Tastverhältnis 1 : 1 an, das einen hohen Gehalt an ungeradzahligen Oberwellen aufweist und sich durch Nachschaltung eines Filters direkt als Frequenzvervielfacher einsetzen lässt.

Unabhängig von dem abschaltbaren Frequenzteiler kann der Hauptoszillator moduliert, umgeschaltet oder durch eine andere Oszillatorschaltung bzw. Grundfrequenzerzeugung mit vergleichbaren Eigenschaften in einem weiten Frequenzbereich ersetzt werden. Der Bauteileaufwand und damit die Kosten für die Schaltung sind gering.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung Fig. 1 dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen Quarz-Hauptoszillator mit abschaltbarem Frequenzteiler und nachfolgender Frequenzvervielfachung und Mischung zur Erzeugung einer beliebigen Ausgangs frequenz.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Zeichnung ist ein abschaltbarer, quarzgesteuerter Oszillator dargestellt. Der Quarz 1 ist das frequenzbestimmende Glied des Hauptoszillators 2. Die Pufferstufe 3 verstärkt und entkoppelt den Hauptoszillator von den nachfolgenden Stufen und steuert den Eingang eines Frequenzteilers 4, der über einen Freigabeeingang 5 abschaltbar ist. Eine Oberwelle des Frequenzteilers 4 wird mit einem Filter 6 ausgefiltert. Ein nachfolgender Mischer 7 mischt die ausgefilterte Oberwelle des Frequenzteilers mit einem weiteren Signal, das von einem lokalen Oszillator 9 erzeugt wird. Am Ausgang 8 steht das Ausgangssignal des Oszillators zur Verfügung.

Die vorbeschriebene Schaltungsanordnung funktioniert folgendermaßen:
Als Hauptoszillator 2 kann ein Quarzoszillator, aber auch eine auf einer festen Frequenz schwingende PLL oder eine andere Oszillatorschaltung verwendet werden. Eine Frequenzmodulation des Hauptoszillators bewirkt eine Frequenzmodulation des Ausgangssignals der Schaltung. Durch die auf den Hauptoszillator folgende Pufferstufe 3 werden Rückwirkungen auf den Hauptoszillator vermieden; außerdem erzeugt die Pufferstufe die für die Ansteuerung des Frequenzteilers notwendigen Signalpegel. Der Frequenzteiler 4 teilt die von der Pufferstufe stammende Frequenz. Im einfachsten Fall wird hier ein Flipflop als Teiler durch 2 verwendet. Die Frequenzteilung findet nur dann statt, wenn der Frequenzteiler über einen Freigabeeingang 5 aktiviert ist. Der Frequenzteiler kann über einen digitalen Eingang, über eine Gatterschaltung oder auch über die Betriebsspannung ein- und ausgeschaltet werden. Der Frequenzteiler erzeugt ein Rechtecksignal, das einen hohen Oberwellenanteil besitzt. Bei Bedarf wird eine der im Ausgangssignal des Frequenzteilers enthaltenen Oberwellen mit einem Bandfilter 6 ausgefiltert. Dadurch kann man auch bei niedrigen Teilerfrequenzen wieder hohe Ausgangsfrequenzen erzielen. Das so erzeugte und gefilterte Signal wird über einen Mischer 7 auf die gewünschte Sendefrequenz umgesetzt. Im Mischer wird das geteilte und vervielfachte Signal des Hauptoszillators mit dem Signal einer weiteren Signalquelle 9 (zum Beispiel ein weiterer Quarzoszillator) gemischt. Hier kann auch ein beliebiges amplituden- oder frequenzmoduliertes Signal zugemischt werden. Das abschaltbare und modulierbare Signal steht am Ausgang 8 des Mischers zur Verfügung.

Claims

1. Schaltung zur Erzeugung einer abschaltbaren Oszillatorfrequenz, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsfrequenz eines Hauptoszillators (2) einem Frequenzteiler (4) zugeführt ist und das Ausgangssignal des Frequenzteilers (4) abschaltbar ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschaltung durch Ausschalten des Frequenzteilers (4) erfolgt.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal des Frequenzteilers (4) einem Filter (6) zugeführt ist, durch das als Oszillatorfrequenz eine Oberwelle des Frequenzteilers (4) herausgefiltert ist.

4. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal des Frequenzteilers (4) oder des Filters (6) einem Mischer (7) zugeführt ist, dessen weiterem Eingang das Ausgangssignal eines lokalen Oszillators (9) zugeführt ist.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Frequenzänderung bzw. Frequenzmodulation der Ausgangsfrequenz durch Frequenzänderung bzw. Frequenzmodulation des Hauptoszillators (2) erfolgt.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Frequenzänderung bzw. Modulation der Ausgangsfrequenz durch Frequenzänderung bzw. Modulation des lokalen Oszillators (9) erfolgt.