DE2018128C3 - 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 Frequenzvergleichsschal= mi tung, 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 Ausgangsfrequenzbereich 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 Ausgangsl'requenz 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 Steuerosziülators 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 durehstimmbaren Frequenz, die für manche Anwendun§;sfälle 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 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 feine Frequenzabstufung 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 eine Mischstufc enthält, der einerseits das Ausgangssignal des Steueroszillators und andererseits das Ausgangssignal eines frequenzeinstellbaren Os7Jllators über den zweiten einstellbaren Frequenzteiler zugeführt wird, und daß der Teilerfaktor des zweiten einstellbaren Frequenzteilers stets in einem konstanten Verhältnis zu dem Teilerfaktor des ersten einstellbaren Frequenzteilers steht

Dabei liegt die Bezugsfrequenz in der Größenordnung der Frequenz des Steuerosziliators, die groß gegen m die gewünschte Frequenzabstufung sein kann, jeder eingestellte Teilerfaktor des ersten Frequenzteilers ergibt einen Ausgangsfrequenzbereich, in welchem die Ausgangsfrequenz durch Veränderung der Frequenz des frequenzeinstellbaren Oszillators veränderbar ist |e 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. Γι Die Ausgar.gsfrequeiiz 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 ίο

Gemä3 einer bevorzugten Ausführungsform sind die Teilerfaktoi en 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 Ausfuhrungsbeispiel der Frequenzsyntheseschaltung nach der Erfindung ist als Blockschaltbild in der Figur der Zeichnung dargestellt. m>

Die Frequenzsyntheseschaitung enthält einen frequenzgeregelten Oszillator 1, einen einstellbaren Frequenzteiler 2 und eine Phasenvergleichsschaltung 3, die zu einer Frequenzregelschleife zusammengeschaltet sind. Die Bezugsfrequenz /r für die Phasenvergleichs- b5 schaltung 3 wird von einer Bezugsfrequenzgeneratorschaltung geliefert, die o^:ne 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 8. 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 Frequenzsyntheseschaitung zur Verfügung.

Es ist erkennbar, daß die am Ausgang 9 abgegebene Ausgangsfrequenz f\ des frequenzgeregelten Oszillators

1 gleich der der Phasenvergleichsschaltung 3 zugeführten Bezugsfrequenz fc multipliziert mit dem Teilerfaktor M des einstellbaren Frequenzteilers 2 ist Somit verursacht jede Änderung der der Phasenvergleichsschaltung 3 zugeführten Bezugsfrequenz fg 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 durchstimmbare 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 f\ des Oszillators 1:

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

Wenn dann die Frequenz /7 des frequenzeinstellbareii Oszillators 7 geändert wird, addiert sich einfach der betreffende Wert zu dem Glied M ■ f_b in der Ausgangsfrequenz /■ am Ausgang 9, und dieser Wer; 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 ff um ein Megahertz zu ermöglichen. Es ist jedoch durchaus möglich, die Frequenz /7 jeweils um einen konstanten Betrag zu erhöhen und das Teilerverhältnis Λ/der Fi c-quenzieiler 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 I 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 Teilerfaktoren konstant bleibt. Beispielsweise kann der Teilerfaktor des Frequenzteilers 8 den Wert C · M haben, worin Ceine Konstante ist und M den Tcilcrfaktor des Frequenzteilers 2 darstellt. Die Ausgangsfrequenz /i ist dann

l·

Somit wird die zu dem Glied M ■ 4 addierte Frequenz / 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 digital! Synthesesehaltung, die bei einer verhältnismäßig nicdri gen Frequenz arbeitet und eine feine, jedoch nich stetige Frequenzabstufung der Frequenz fj erpiht.

Hierzu 1 Blatt Zcichnunecn

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   ί. Frequenzsyntheseschaltung mit einem fre· quenzgeregelten Oszillator, einem ersten einstellba- ^r> ren 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 frequenz· ι ■> geregelten Oszillators zugeführt wird und dessen Frequenz so beeinflußt, daß jede Frequenzdifferenz zwischen den Einga'ngssignalen 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 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. 2. Frequenzsynthese-jChaltu/-/ nach Anspruch I₁, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilerfaktoren der beiden Frequenzteiler (2,8) gleio' aind.
3. 3. Frequenzsyntheseschaltung nach Anspruch 2,. r> dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Frequenzteiler elektrisch oder mechanisch gekoppelt sind.
4. 4. Frequenzsyntheseschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang der Mischstufe (4) ίο und den einen Eingang der Vergleichsschaltung (3) ein Filter (5) eingefügt ist
5. 5. Frequenzsyntheseschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der frequenzeinstellbare Oszillator (7) über 4^r> einen vorbestimmten Frequenzbereich stetig einstellbar ist.