DE2018128B2 - Frequenzsyntheseschaltung - Google Patents
FrequenzsyntheseschaltungInfo
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/16—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
- H03L7/18—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
- Superheterodyne Receivers (AREA)
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 ■ fb 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)
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.
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: THE PLESSEY CO. PLC., ILFORD, ESSEX, GB |