DE2018128B2 - Frequenzsyntheseschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Frequenzsyntheseschaltung mit einem frequenzgeregelten Oszillator, einem ersten einstellbaren Frequenzteiler, der das Ausgangssignal des frequenzgeregelten Oszillators empfängt, einer Phasen- oder Frequenzvergleichsschaltung, die einerseits das Ausgangssignal des ersten Frequenzteilers und andererseits das Ausgangssignal einer Bezugsfrequenzgeneratorschaltung empfängt, die einen Steueroszillator und einen zweiten einstellbaren Frequenzteiler enthält, wobei die Phasen- oder Frequenzvergleichsschaltung ein Steuersignal abgibt, das dem Frequenzsteuereingang des frequenzgeregelten Oszillators zugeführt wird und dessen Frequenz so beeinflußt, daß jede Frequenzdifferenz zwischen den Eingangssignalen der Vergleichsschaltung beseitigt wird, und wobei die Frequenz des Oszillators durch die Einstellung der Frequenzteiler einstellbar ist.

Bei einer aus der FR-PS 14 73 202 bekannten Frequenzsyntheseschaltung dieser Art liegt der zweite einstellbare Frequenzteiler zwischen dem Steueroszillator und dem zugeordneten Eingang der Vergleichsschaltung, so daß die Bezugsfrequenz die im Verhältnis des jeweils eingestellten Teilerfaktors des zweiten Frequenzteilers unterteilte Frequenz des Steueroszillators ist. Der zwischen dem Ausgang des frequenzgeregelten Oszillators und dem anderen Eingang der Vergleichsschaltung angeschlossene erste Frequenzteiler besteht aus zwei Abschnitten, nämlich einer festen Frequenzteilerkette, die dem zweiten einstellbaren Frequenzteiler gleich ist, und einem nachgeschalteten Zähler, der als Frequenzteiler mit einstellbarem Teilerfaktor arbeitet. Als Ausgangssignal der Frequenzsyntheseschaltung wird mittels eines Umschalters wahlweise unmittelbar das Ausgangssignal des frequenzgeregelten Oszillators oder das an einem der Stufenabgriffe der festen Frequenzteilerkette erhaltene Signal mit der entsprechend unterteilten Frequenz verwendet. Auf diese Weise wird der Ausgangsfrequenzbeieich gegenüber dem begrenzten Durchstimmbereich des frequenzgeregelten Oszillators vervielfacht. Ein zweiter Umschalter, der stets gleichlaufend mit dem ersten Umschalter betätigt wird, legt das Ausgangssignal des Steueroszillators an den entsprechenden Stufenabgriff des zweiten Frequenzteilers an. Somit ist der im zweiten Frequenzteiler eingestellte Teilerfaktor stets gleich dem Teilerfaktor der restlichen Stufen der Frequenzteilerkette, die entsprechend der Einstellung des ersten Umschalters als erster Abschnitt des ersten Frequenzteilers zur Wirkung kommen, während die vorhergehenden Stufe der Frequenzteilerkette zu einem Bestandteil des frequenzgeregelten Oszillators werden und die Ausgangsfrequenz beeinflussen. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß in den verschiedenen Frequenzbereichen, die durch die Unterteilung der Ausgangsfrequenz des frequenzgeregelten Oszillators entstehen, die Einstellung des den zweiten Abschnitt des ersten Frequenzteilers bildenden Zählers stets den gleichen konstanten Quantisierungsschritt ergibt. Zur Erzielung einer ausreichend kleinen Frequenzabstufung muß dabei eine ausreichend niedrige Bezugsfrequenz verwendet werden, die durch die Unterteilung der Frequenz des Steueroszillators mittels des zweiten Frequenzteilers erhalten wird. Die niedrige Bezugsfrequenz hat zur Folge, daß die Abstimmung und die Korrektur unerwünschter Frequenzabweichungen in dem frequenzgeregelten Oszillator sehr langsam erfolgt. Solche Syntheseschaltungen müssen sich auf die kurzzeitige Eigenstabilität des frequenzgeregelten Oszillators verlassen. Da diese Schwierigkeiten um so stärker ins Gewicht fallen, je feiner die erzielbare Frequenzabstufung ist, ist die Größe der Frequenzstufe nach unten begrenzt, und es besteht keine Möglichkeit der Erzielung einer stetig durchstimmbaren Frequenz, die für manche Anwendungsfälle erwünscht wäre.

Aus der Zeitschrift »Frequenz« 22 (1968) 9, Seite 256, ist andererseits eine Frequenzsyntheseschaltung bekannt, die eine Mischstufe mit nachgeschaltetem Tiefpaß enthält. Die aus Mischstufe und Tiefpaß bestehende Anordnung liegt zwischen dem Ausgang des frequenzgeregelten Oszillators und dem in der Frequenzregelschleife enthaltenen einzigen einstellbaren

Frequenzteiler, und sie setzt die Ausgangsfrequenz des frequenzgeregelten Oszillators mittels einer konstanten diskreten Frequenz auf eine Zwischenfrequenz um. Der Frequenzteiler und der sich anschließende Phasendiskriminator arbeiten bei der Zwischenfrequenz. Der ~> Phasendiskriminator empfängt am anderen Eingang als Bezugsfrequenz eine das Kanalraster bestimmende Festfrequenz, deren Größe gleich der durch den Frequenzteiler geteilten Zwischenfrequenz ist Somit ist auch in diesem Fall keine beliebig kleine Abstufung und iu erst recht keine stetige Durchstimmung der Ausgangsfrequenz möglich.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Frequenzsyntheseschaltung, die bei Anwendung einer verhältnismäßig hohen Bezugsfrequenz eine beliebig ι > feine Frequenzabstufurig mit eindeutig festgelegter Eichung der Ausgangsfrequenz ermöglicht.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Schaltung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Bezugsfrequenzgeneratorschaltung zusätzlich 2n eine Mischstufe enthält, der einerseits das Ausgangssignal des Steueroszillators und andererseits das Ausgangssignal eines frequenzeinstellbaren Oszillators über den zweiten einstellbaren Frequenzteiler zugeführt wird, und daß der Teilerfaktor des zweiten einstellbaren 2~> Frequenzteilers stets in einem konstanten Verhältnis zu dem Teilerfaktor des ersten einstellbaren Frequenzteilers steht.

Dabei liegt die Bezugsfrequenz in der Größenordnung der Frequenz des Steueroszillators, die groß gegen die gewünschte Frequenzabstufung sein kann. Jeder eingestellte Teilerfaktor des ersten Frequenzteiler s ergibt einen Ausgangsfrequenzbereich, in welchem die Ausgangsfrequenz durch Veränderung der Frequenz des frequenzeinstellbaren Oszillators veränderbar ist. Je r> nach der Ausbildung des frequenzeinstellbaren Oszillators kann die Frequenzänderung in beliebig feinen Stufen oder sogar stufenlos erfolgen. Durch die Verwendung des zweiten Frequenzteilers, dessen Teilerfaktor stets in fester Beziehung zu dem Teilerfaktor des ersten Frequenzteilers gehalten wird, wird erreicht, daß die Änderung der Ausgangsfrequenz in eindeutig festgelegter Beziehung zu der Änderung der Frequenz des frequenzeinstellbaren Oszillators steht, unabhängig von dem jeweils eingestellten Teilerfaktor. Die Ausgangsfrequenz wird daher unmittelbar mit einer durch die Eichung des frequenzeinstellbaren Oszillators eindeutig festgelegten Eichung erhalten, wobei die gleiche Eichung für alle den verschiedenen Teilerfaktoren zugeordneten Frequenzbereiche gilt. so

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Teilerfaktoren der beiden Frequenzteiler gleich; in diesem Fall ist die Änderung der Ausgangsfrequenz gleich der Frequenzänderung des frequenzeinstellbaren Oszillators.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 3 bis 5 angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Frequenzsyntheseschaltung nach der Erfindung ist als Blockschaltbild in der Figur der Zeichnung dargestellt.

Die Frequenzsyntheseschaltung enthält einen frequenzgeregelten Oszillator 1, einen einstellbaren Frequenzteiler 2 und eine Phasenvergleichsschaltung 3, die zu einer Frequenzregelschleife zusammengeschaltet sind. Die Bezugsfrequenz /« für die Phasenvergleichsschaltung 3 wird von einer Bezugsfrequenzgeneratorschaltung geliefert, die eine Mischstufe 4, ein Filter 5, einen Steueroszillator 6, einen einstellbaren Oszillator 7 und einen zweiten einstellbaren Frequenzteiler 8 enthält. Die Mischstufe 4 empfängt an einem Eingang das Ausgangssignal des Steueroszillators 6 und am anderen Eingang das Ausgangssignal des einstellbaren Oszillators 7 über den zweiten einstellbaren Frequenzteiler 3. Das Ausgangssignal der Mischstufe 4, dessen Frequenz gleich der Summe der Frequenzen ihrer beiden Eingangssignale ist, wird durch das Filter 5 ausgefiltert und dem zugeordneten Eingang der Phasenvergleichsschaltung 3 zugeführt. Diese liefert ein Ausgangssignal, das den frequenzgeregelten Oszillator 1 so beeinflußt, daß jede Frequenz- und Phasendifferenz zwischen den Eingangssignalen der Phasenvergleichsschaltung zum Verschwinden gebracht wird. Das Ausgangssignal des Oszillators 1 steht am Ausgang 9 der Frequenzsyntheseschaltung zur Verfügung.

Es ist erkennbar, daß die am Ausgang 9 abgegebene Ausgangsfrequenz /i des frequenzgeregelten Oszillators

1 gleich der der Phasenvergleichsschaltung 3 zugeführten Bezugsfrequenz ig, multipliziert mit dem Teilerfaktor M des einstellbaren Frequenzteilers 2 ist. Somit verursacht jede Änderung der der Phasenvergleichsschaltung 3 zugeführten Bezugsfrequenz in eine Frequenzänderung am Ausgang 9, die gleich der Änderung der Bezugsfrequenz /«, multipliziert mit dem Teilerfaktor M des einstellbaren Frequenzteilers 2 ist. Aus diesem Grund ist es nicht möglich, eine stetig durchstimmbar Ausgangsfrequenz mit eindeutig festgelegter Eichung am Ausgang 9 einfach dadurch zu erhalten, daß eine der beiden Eingangsfrequenzen der Mischstufe 4 verändert wird. Zur Vermeidung dieses Problems ist der zweite einstellbare Frequenzteiler 8 zwischen den frequenzeinstellbaren Oszillator 7 und die Mischstufe 4 eingefügt, und es wird dafür gesorgt, daß der Teilerfaktor des einstellbaren Frequenzteilers 8 stets gleich dem Teilerfaktor des einstellbaren Frequenzteilers 2 ist. Dies kann dadurch erreicht werden, daß durch eine mechanische oder elektrische Kopplung eine gleichlaufende Einstellung der Frequenzteiler 8 und

2 erzwungen wird.

Mit diesen Maßnahmen gilt für die am Ausgang 9 erhaltene Ausgangsfrequenz i\ des Oszillators 1:

Darin sind M die Teilerfaktoren der Frequenzteiler 2 und 8, die stets gleich sind, 4 die Frequenz des Steueroszillators 6 und /7 die Frequenz des frequenzeinstellbaren Oszillators 7.

Wenn dann die Frequenz /7 des frequenzeinstellbaren Oszillators 7 geändert wird, addiert sich einfach der betreffende Wert zu dem Glied M ■ 4 in der Ausgangsfrequenz /Ί am Ausgang 9, und dieser Wert ist unabhängig von M ■ 4-

In der Praxis ist es ungünstig, den frequenzeinstellbaren Oszillator und die Mischstufe so auszubilden, daß sie bis herunter zu der Frequenz Null arbeiten, wie es notwendig wäre, wenn /7 beispielsweise von 0 bis 1 MHz durchstimmbar wäre, um eine Änderung der Ausgangsfrequenz i\ um ein Megahertz zu ermöglichen. Es ist jedoch durchaus möglich, die Frequenz /7 jeweils um einen konstanten Betrag zu erhöhen und das Teilerverhältnis M der Frequenzteiler so zu bemessen, daß dieser konstante Betrag berücksichtigt wird. Wenn beispielsweise am Ausgang 9 eine Ausgangsfrequenz benötigt wird, die von 50 bis 51 MHz stetig durchstimm-

bar ist, kann der frequenzeinstellbare Oszillator 7 von 2 bis 3 MHz einstellbar sein, und der Teilerfaktor M wird bei einer Steueroszillatorfrequenz 4 von 1 MHz auf 48 eingestellt. Vorausgesetzt, daß die Beziehung zwischen den Teilerfaktoren der Frequenzteiler 2 und 8 konstant gehalten wird, ergibt sich dann die Ausgangsfrequenz /i mit eindeutig festgelegter Eichung.

Die Teilerfaktoren der Frequenzteiler 8 und 2 müssen nicht unbedingt gleich sein; es genügt, daß das Verhältnis zwischen diesen Tcilerfaktoren konstant bleibt. Beispielsweise kann der Teilerfaktor des Frequenzteilers 8 den Wert C ■ M haben, worin Ceine Konstante ist und M den Tcilerfaktor des Frequenz

teilers 2 darstellt. Die Ausgangsfrequenz f\ ist dann

Somit wird die zu dem Glied M ■ f_b addierte Frequenz f, lediglich durch einen konstanten Faktor verändert unc von dem Teilerfaktor Mnicht beeinflußt.

Der Oszillator 7 kann ein geeichter, stetig durch· stimmbarer Oszillator sein oder auch eine digitale Syntheseschaltung, die bei einer verhältnismäßig niedri gen Frequenz arbeitet und eine feine, jedoch niehl stetige Frequenzabstufung der Frequenz f₇ ergibt.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Frequenzsyntheseschaltung mit einem frequenzgeregelten Oszillator, einem ersten einstellba- '> ren Frequenzteiler, der das Ausgangssignal des frequenzgeregelten Oszillators empfängt, einer Phasen- oder Frequenzvergleichsschaltung, die einerseits das Ausgangssigna! des ersten Frequenzteilers und andererseits das Ausgangssignal einer κι Bezugsfrequenzgeneratorschaltung empfängt, die einen Steueroszillator und einen zweiten einstellbaren Frequenzteiler enthält, wobei die Phasen- oder Frequenzvergleichsschaltung ein Steuersignal abgibt, das dem Frequenzsteuereingang des frequenz- ι '> geregelten Oszillators zugeführt wird und dessen Frequenz so beeinflußt, daß jede Frequenzdifferenz zwischen den Eingangssignalen der Vergleichsschaltung beseitigt wird, und wobei die Frequenz des Oszillators durch die Einstellung der Frequenzteiler -><> einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsfrequenzgeneratorschaltung (4, 5, 6, 7, 8) zusätzlich eine Mischstufe (4) enthält, der einerseits das Ausgangssignal des Steueroszillators (6) und andererseits das Ausgangssignal eines 2Ί frequenzeinstellbaren Oszillators (7) über den zweiten einstellbaren Frequenzteiler (8) zugeführt wird, und daß der Teilerfaktor des zweiten einstellbaren Frequenzteilers (8) stets in einem konstanten Verhältnis zu dem Teilerfaktor des «> ersten einstellbaren Frequenzteilers (2) steht.

2. Frequenzsyntheseschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilerfaktoren der beiden Frequenzteiler (2,8) gleich sind.

3. Frequenzsyntheseschaltung nach Anspruch 2, i"> dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Frequenzteiler elektrisch oder mechanisch gekoppelt sind.

4. Frequenzsyntheseschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang der Mischstufe (4) ^o und den einen Eingang der Vergleichsschaltung (3) ein Filter (5) eingefügt ist.

5. Frequenzsyntheseschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der frequenzeinstellbare Oszillator (7) über -r> einen vorbestimmten Frequenzbereich stetig einstellbar ist.