DE2051519C3

DE2051519C3 - Circuit arrangement for generating carrier frequencies for a multi-channel frequency multiplex system

Info

Publication number: DE2051519C3
Application number: DE19702051519
Authority: DE
Inventors: Giuliano De Nicolay; Piero Venturini
Original assignee: Societa Italiana Telecomunicazioni Siemens SpA
Current assignee: Italtel SpA
Priority date: 1969-11-13
Filing date: 1970-10-20
Publication date: 1980-10-30
Also published as: DE2051519B2; FR2055403A5; GB1327456A; DE2051519A1

Description

— Schaltungsstufen (Iu I₂), die die Rechteckimpulse in Impulse mit sehr kurzer Impulsdauer umsetzen, - Switching stages (Iu I ₂ ), which convert the square-wave pulses into pulses with a very short pulse duration,

— eine bistabile Kippstufe (F), an deren Setz- bzw. Rücksetzeingang die eine kurze Impulsdauer aufweisenden Impulse anliegen, und an deren Ausgang eine Rechteckschwingung mit einem von der Phasenbeziehung zwischen den Eingangsimpulsen direkt abhängigen Tastverhältnis auftritt, und- A bistable multivibrator (F), at whose set or reset input the pulses with a short pulse duration are applied, and at whose output a square wave occurs with a duty cycle that is directly dependent on the phase relationship between the input pulses, and

— eine Integrationsstufe (f), die das rechteckförmige Ausgangssignal der bistabilen Kippstufe (F)\n eine Gleichspannung (V) für die Regelung des phasengesteuerten Oszillators ^umsetzt.- An integration stage (f), which converts the square-wave output signal of the bistable multivibrator (F) \ n to a direct voltage (V) for regulating the phase-controlled oscillator ^.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem phasengeregelten Oszillator (O) vorgeschaltete Schwellwertschaltung (K) vorgesehen ist, die feststellt, wenn der Phasenfehler außerhalb des Regelbereiches liegt, und die die Trägerfrequenzen ein- und ausschaltende Schalter (Hu H₂) in Abhängigkeit davon steuert2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a threshold value circuit (K ) connected upstream of the phase-controlled oscillator (O) is provided which detects when the phase error is outside the control range, and the switch (Hu H ₂ ) controls depending on it

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (Hu H₂) in Form von Verknüpfungsgliedern vorliegen.3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the switches (Hu H ₂ ) are in the form of logic elements.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Trägerfrequenzen für ein Vielkanal-Frequenzmultiplexsystem gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a circuit arrangement for generating carrier frequencies for a multi-channel frequency division multiplex system according to the generic term of claim 1.

Bei Trägerfrequenzsystemen, insbesondere bei Systemen mit sehr vielen Kanälen, sind sehr genaue und konstante Frequenzen erforderlich, die üblicherweise aus Quarzoszillatoren gewonnen werden, welche wegen ihrer hohen Herstellungskosten in begrenzter Anzahl eingesetzt werden und eine große Anzahl von Systemen speisen können.In carrier frequency systems, especially in systems with a large number of channels, are very precise and constant frequencies required, which are usually obtained from crystal oscillators, which because of Due to their high manufacturing costs, they can be used in limited numbers and a large number of systems can dine.

Es sind verschiedene Verfahren bekannt, nach denen aus einigen Grundfrequenzen (im allgemeinen 4,12 und 124 kHz), die von Oszillatoren hoher Stabilität geliefert werden, die für die Trägerfrequenzsysteme erforderlichen Frequenzen gewonnen werden können. Das am häufigsten angewandte Verfahren besteht darin, eine dieser Grundfrequenzen, die normalerweise ganzzahlige Bruchteile der erforderlichen Frequenzen sind, einem Verzerrer, d. h. einem stark nichtlinearen Bauelement, zuzuführen, an dessen Ausgang die gleiche Grundfrequenz mit hohem Oberwellengehalt liegt. Mit Hilfe geeigneter Filter werden dann die benötigten Oberwellen ausgesiebt, welche die gleiche Frequenzstabilität und -genauigkeit wie die Grundfrequenzen aufweisen.Various methods are known according to which some fundamental frequencies (generally 4.12 and 124 kHz) supplied by high-stability oscillators the frequencies required for the carrier frequency systems can be obtained. The on The most common method is to use one of these fundamental frequencies, which are usually integers Fractions of the frequencies required are, a distorter, i.e. H. a strongly non-linear component, feed, at the output of which is the same fundamental frequency with high harmonic content. With help Suitable filters are then filtered out the required harmonics, which have the same frequency stability and -accuracy like the fundamental frequencies.

Ein weiteres bekanntes Verfahren, das anstelle oder auch in Verbindung mit dem oben beschriebenen Verfahren angewendet wird, besteht darin, zwei oder mehrere Grundfrequenzen durch Modulation einmal oder mehrfach zu addieren bzw. zu subtrahieren, wobei jedesmal mittels geeigneter Filier die Nutzfrequenz ausgesiebt wird, bis alle gewünschten Frequenzen zur Verfügung stehen. Auch in diesem Fall ist die erzielte Frequenzstabilität gleich derjenigen der Grundfrequenzen. Another known method that instead of or in conjunction with the one described above Method applied is to modulate two or more fundamental frequencies once or to add or subtract several times, with the useful frequency each time using a suitable filter is sifted out until all the desired frequencies are available. In this case, too, is the score Frequency stability equal to that of the fundamental frequencies.

Beide Verfahren erfordern, wie auch die anderen bisher bekannten Verfahren, den Einsatz einer großenBoth methods, like the other previously known methods, require the use of a large one

ίο Zahl von aufwendigen Filtern, weil in Trägerfrequenzsystemen die Signale völlig frei von unerwünschten Frequenzen sein müssen, d. h. von anderen Frequenzen als die gewünschte Frequenz und deren Oberwellen.
Aus der DE-OS 15 91 465 ist eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der das Grundfrequenzsignal und das vom phasengeregelten Oszillator abgegriffene und frequenzmäßig heruntergeteilte Rückkoppelsignal in Rechteckimpulsfolgen umgesetzt werden, die dann zur Phasenregelung verglichen werden. Die Vergleicherstufe bei der bekannten Schaltungsanordnung stellt dabei zwei getrennte Auswerteimpulsfolgen M und N bereit, nämlich eine, bei der die Frequenz des (entsprechend heruntergeteilten) Rückkoppelsignals größer als die Frequenz des Grundfrequenzsignals ist, und eine, bei der die Frequenz des Rückkoppelsignals kleiner als die Frequenz des Grundfrequenzsignals ist. Weiterhin sind Tiefpaßfilier 12 bzw. 13 vorgesehen, um ein Dreiecksignal Fbzw. G zu erhalten und die Dreiecksignale Fund G von schnellen Phasenmodulationen des Grundfrequenzsignals zu befreien. Die Verwendung von Filtern ist jedoch nachteilig, insbesondere dann, wenn die Schaltung als integrierte Anordnung ausgebildet werden soll. Darüber hinaus ist es mit Filtern nicht möglich, alle unerwünschten Komponenten auszuschalten, so daß dadurch eine Genauigkeit und Stabilität der zu erzeugenden Frequenzen nicht gewährleistet ist.ίο Number of complex filters, because in carrier frequency systems the signals must be completely free of undesired frequencies, ie of frequencies other than the desired frequency and their harmonics.
From DE-OS 15 91 465 a circuit arrangement is known in which the fundamental frequency signal and the feedback signal tapped by the phase-controlled oscillator and divided down in frequency are converted into square-wave pulse trains which are then compared for phase control. The comparator stage in the known circuit arrangement provides two separate evaluation pulse sequences M and N , namely one in which the frequency of the (correspondingly divided down) feedback signal is greater than the frequency of the basic frequency signal, and one in which the frequency of the feedback signal is less than the frequency of the fundamental frequency signal. Furthermore, low-pass filters 12 and 13 are provided to generate a triangular signal Fbzw. G and to free the triangular signals Fund G from rapid phase modulations of the fundamental frequency signal. The use of filters is disadvantageous, however, especially when the circuit is to be designed as an integrated arrangement. Furthermore, it is not possible with filters to switch off all undesired components, so that this does not guarantee the accuracy and stability of the frequencies to be generated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Trägerfrequenzen mit einem eine Grundfrequenz erzeugenden Oszillator und weiteren phasengeregelten Oszillatoren zu schaffen, bei der keine Filter verwendet werden, und die frequenzmäßig sehr genau und stabile Signale als Trägerfrequenzsignale bereitstellt.The invention is based on the object of a circuit arrangement for generating carrier frequencies with an oscillator generating a fundamental frequency and further phase-controlled oscillators to create, in which no filters are used, and the frequency-wise very accurate and stable signals than Provides carrier frequency signals.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by what is stated in the characterizing part of claim 1 Features solved.

Nach der Umsetzung des sinusförmigen Grundfrequenzsignals und des ebenfalls sinusförmigen (frequenzmäßig entsprechend heruntergesetzten) Rückkoppelsignals in Rechteckimpulsfolgen werden diese in jeweils einer Schaltungsstufe in Impulse mit sehr kurzer Impulsdauer umgesetzt, beispielsweise dadurch, daß beim Auftreten der Anstiegs- bzw. Abfallflanken der Rechteckimpulse kurze Impulse erzeugt werden. DieseAfter converting the sinusoidal basic frequency signal and the likewise sinusoidal (frequency-wise correspondingly reduced) feedback signal in square-wave pulse trains, these are in each case a circuit stage converted into pulses with a very short pulse duration, for example by the fact that when the rising or falling edges of the square-wave pulses occur, short pulses are generated. These

kurzen Impulse werden dann an den Setz- bzw. Rücksetzeingang einer bistabilen Kippstufe gelegt, die eine Rechteckimpulsfolge mit einem Tastverhältnis bereitstellt, das von der zwischen den beiden Eingangsimpulsfolgen bestehenden Phasenbeziehung und damit short pulses are then applied to the set or reset input of a bistable multivibrator, the provides a square pulse train with a duty cycle that depends on the phase relationship between the two input pulse trains and thus

von der zwischen Rückkoppelsignal und Grundfrequenzsignal bestehenden Phasenbeziehung direkt abhängt. Mit einem Integrierglied, das beispielsweise in Form eines ÄC-Netzwerkes vorliegen kann, wird dieses am Ausgang der bistabilen Kippstufe auftretende Rechtecksignal in eine Regelgleichspannung umgesetzt, die dem Phasenfehler proportional ist, und dem Oszillator zugeleitet.
Auf Grund der Tatsache, daß aus dem rechteckförmi-depends directly on the phase relationship existing between the feedback signal and the fundamental frequency signal. With an integrator, which can be in the form of an AC network, for example, this square-wave signal occurring at the output of the bistable multivibrator is converted into a DC control voltage that is proportional to the phase error and fed to the oscillator.
Due to the fact that from the rectangular

gen Rückkoppelsignal und dem rechteckförmigen Grundfrequenzsignal sehr kurze Impulse gebildet werden, und diese Impulse dann eine bistabile Kippstufe ansteuern, ist bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Frequenzerzeugung kein Filter erforderlich. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird auch sichergestellt, daß das am phasengeregelten Oszillator auftretende Regelsignal frei von Einflüssen der Eingangssignale bleibt und ohne Schwierigkeiten innerhalb sehr enger Grenzen gehalten werden kann. Auch sehr große Amplitudenschwankungen der Eingangssignale können mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung beherrscht werden. Darüber hinaus kann eine dem Phasenfehler proportionale Gleichspannung zur Regelung des Oszillators auch dann erzeugt werden, wenn die beiden an der bistabilen Kippstufe anliegenden Impulsfolgen unterschiedliche Frequenzen aufweisen, vorausgesetzt, die beiden Frequenzen stehen in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander.gen feedback signal and the square-wave Basic frequency signal very short pulses are formed, and these pulses then a bistable multivibrator control, no filter is required in the circuit arrangement according to the invention for frequency generation. The measures according to the invention also ensure that the phase-regulated The control signal occurring in the oscillator remains free from the effects of the input signals and without any difficulties can be kept within very narrow limits. Also very large amplitude fluctuations in the input signals can be mastered with the circuit arrangement according to the invention. About that In addition, a DC voltage proportional to the phase error can then also be used to regulate the oscillator are generated when the two pulse trains applied to the bistable multivibrator are different Have frequencies, provided that the two frequencies are in an integer ratio to each other.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements of the invention are specified in the subclaims.

Die folgenden Ausführungen beziehen sich stets auf den Fall einer Grundfrequenz, die eine Teilfrequenz, d. h. ein Bruchteil der zu erzeugenden Frequenzen ist, ohne daß die Erfindung auf den Sonderfall der angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Wird also im folgenden von einer 4-kHz-Grundfrequenz gesprochen, so ist darunter zu verstehen, daß es sich z.B. um eine durch 3 geteilte Frequenz von 12 kHz handeln könnte, wie dies in der Praxis häufig der Fall ist.The following statements always relate to the case of a fundamental frequency that is a partial frequency, d. H. is a fraction of the frequencies to be generated, without the invention being applied to the special case of specified embodiments is limited. So in the following it is based on a 4 kHz base frequency spoken, it is to be understood that it is, for example, a frequency of 12 kHz divided by 3 could act, as is often the case in practice.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawings, for example. It shows

F i g. 1 das Prinzipschaltbild eines phasengeregelten Oszillators,F i g. 1 the basic circuit diagram of a phase-controlled oscillator,

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel eines vollständigen phasengeregelten Oszillators,F i g. 2 shows an embodiment of a complete phase-controlled oscillator,

Fig.3 einige Schwingungsformen, die am Ausgang gewisser Bestandteile der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 auftreten, undFig. 3 some waveforms, which at the output certain components of the circuit arrangement according to FIG. 2 occur, and

Fig.4 ein Ausführungsbeispiel eines vollständigen phasengeregelten Oszillators, der zwei Frequenzen erzeugt.4 shows an embodiment of a complete phase-locked oscillator, the two frequencies generated.

Ein phasengeregelter Oszillator, wie er in F i g. 1 dargestellt ist, wird normalerweise durch einen Quarzoszillator realisiert, dessen eigene Genauigkeit und Stabilität aber wesentlich geringer sind als erforderlich ist. Er ist so ausgebildet, daß er in einem verhältnismäßig weiten Frequenzbereich durch eine Gleichspannung »mitgezogen« werden kann, die ein Bauelement mit veränderbarer Reaktanz, z. B. eine Kapazitäts-Diode (Varactor oder Varicap) steuert. Die vom Oszillator erzeugte Frequenz wird durch einen Frequenzteiler derart geteilt, daß eine Frequenz erzielt wird, die gleich der Grundfrequenz ist, und dann zusammen mit letzterer einer Phasenvergleichseinrichtung zugeführt. Die Phasenvergleichseinrichtung liefert eine Gleichspannung, die dem Phasenfehler proportional ist, welcher im jeweiligen Augenblick zwischen der Grundfrequenz und der au^c Her erzeugten Frequenz durch Teilung gewonnene. Tciiirequenz besteht. Diese Gleichspannung wird dem im Oszillator vorhandenen Bauelement mit veränderbarer Reaktanz zugeführt und sucht den Phasenfehler auszugleichen. Dadurch wird erreicht, daß die vom Oszillator erzeugte Frequenz sich in Phase mit der Grundfrequenz befindet und daher die Genauigkeit und Stabilität dieser Grundfrequenz beibehält.A phase-locked oscillator as shown in FIG. 1 is normally implemented by a crystal oscillator, the accuracy and stability of which are, however, much lower than required. It is designed in such a way that it can be "pulled along" by a DC voltage over a relatively wide frequency range, which a component with variable reactance, e.g. B. controls a capacitance diode (varactor or varicap). The frequency generated by the oscillator is divided by a frequency divider in such a way that a frequency is obtained which is equal to the fundamental frequency, and then fed together with the latter to a phase comparison device. The phase comparison device supplies a DC voltage which is proportional to the phase error, which frequency in the respective moment generated between the fundamental frequency and the au ^c Her obtained by division. Tciiirequence exists. This DC voltage is fed to the component with variable reactance in the oscillator and tries to compensate for the phase error. This ensures that the frequency generated by the oscillator is in phase with the fundamental frequency and therefore maintains the accuracy and stability of this fundamental frequency.

Zur besseren Erläuterung der Wirkungsweise sei nun auf das ausführlichere Blockschaltbild der F i g. 2 Bezug genommen, die als Beispiel zeigt, wie mit Hilfe einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung aus einer Frequenz Zo=4 kHz eine Frequenz f= 124 kHz gewonnen werden kann.For a better explanation of the mode of operation, reference is now made to the more detailed block diagram in FIG. 2, which shows as an example how a frequency f = 124 kHz can be obtained from a frequency Zo = 4 kHz with the aid of a circuit arrangement according to the invention.

Ein durch die Gleichspannung Vgeregelter Oszillator O erzeugt eine Wechselspannung von 124 kHz, die nach Verstärkung als Trägerfrequenz benutzt und zugleich An oscillator O regulated by the direct voltage V generates an alternating voltage of 124 kHz, which after amplification is used as the carrier frequency and at the same time

iü einem Amplitudenbegrenzer Si, zugeführt wird. Dieser Amplitudenbegrenzer gewinnt aus der sinusförmigen Spannung eine Rechteckspannung, die zur Steuerung integrierter »logischer« Verknüpfungsschaltungen geeignet ist Der Amplitudenbegrenzer Si kann vorteilhaft ebenfalls als integrierte Schaltung ausgebildet seia Die so erzielte Rechteckspannung wird an einen durch 31 teilenden Frequenzteiler D angelegt, der vorzugsweise in Digitaltechnik realisiert ist. Die dadurch gewonnene 4-kHz-Rechteckspannung wird einer Schaltung /i zugeführt, die Impulse mit der gleichen Frequenz,von 4 kHz, jedoch extrem kurzer Dauer erzeugt. Auch die Funktion dieser Schaltung kann vorteilhaft mittels einer integrierten »logischen« Verknüpfungsschaltung realisiert werden.iü is fed to an amplitude limiter Si. This amplitude limiter obtains a square wave voltage from the sinusoidal voltage, which integrated for controlling "logical" logic circuits capable The amplitude Si can seia advantageously also formed as an integrated circuit, the square wave voltage thus obtained is applied to a divide-by-31 frequency divider D, which is preferably implemented in digital technology is. The 4 kHz square wave voltage obtained in this way is fed to a circuit / i which generates pulses with the same frequency, 4 kHz, but extremely short. The function of this circuit can also be implemented advantageously by means of an integrated "logical" combination circuit.

Die sinusförmige 4-kHz-Grundfrequenz wird einem dem Amplitudenbegrenzer S\ ähnlichen Amplitudenbegrenzer S2 und einer der Schaltung /, ähnlichen Schaltung h zugeführt, wodurch eine weitere Impulsfolge mit der Frequenz von 4 kHz erzielt wird. Die beiden Ausgangsimpulsfolgen der Schaltungen /1 und /2 werden an zwei Eingänge einer bistabilen Kippschaltung F vom »Setz-Lösch-Typ« (flip-flop vom »Set-Reset«-Typ) angelegt, welche durch den von der Schaltung /1 kommenden Impuls in ihren einen Zustand gesetzt und durch den von der Schaltung h kommenden Impuls in den anderen Zustand zurückgestellt wird. Dadurch wird eine Rechteckschwingung erzeugt, deren Pause/Impuls-Verhältnis von der zwischen den beiden Impulsfolgen bestehenden Phasenbeziehung direkt abhängig ist.The sinusoidal 4 kHz basic frequency is fed to an amplitude limiter S2 similar to the amplitude limiter S \ and to a circuit h similar to the circuit /, whereby a further pulse train with the frequency of 4 kHz is achieved. The two output pulse trains of the circuits / 1 and / 2 are applied to two inputs of a bistable multivibrator F of the "set-delete type" (flip-flop of the "set-reset" type), which is caused by the coming from the circuit / 1 The pulse is set in its one state and is returned to the other state by the pulse coming from the circuit h. This creates a square wave whose pause / pulse ratio is directly dependent on the phase relationship between the two pulse trains.

Durch die in F i g. 3 dargestellten Schwingungsformen ist dies verdeutlicht.Through the in F i g. This is illustrated by the waveforms shown in FIG.

Die am Ausgang der Kippschaltung F liegenden Schwingungsform wird einem durch ein Tiefpaßfilter gebildeten Integrationsglied / zugeführt, das in seiner einfachstenAusführung aus einem ÄC-Netzwerk aufgebaut ist und dessen Aufgabe darin besteht eine Ausgangsgleichspannung V zu liefern, die dem Pause/ Impuls-Verhältnis der von der Kippschaltung F gelieferten Schwingung und somit der Phasenbeziehung zwischen den beiden 4-kHz-Frequenzen am Ausgang des Amplitudenbegrenzers S2 und des Frequenzteilers D proportional ist. Diese Spannung V, die den Phasenfehler darstellt, wird dem phasengeregelten Oszillator O zugeführt, womit ein Rückkopplungskreis geschlossen wird. Im Betrieb hat also die örtlich, d. h. vom Oszillator selbst erzeugte Frequenz eine konstante Phasenbeziehung zur ankommenden Grundfrequenz und behält daher deren Stabilität und Genauigkeit bei.The waveform at the output of the flip-flop F is fed to an integration element / formed by a low-pass filter which, in its simplest form, is made up of an A-C network and whose task is to deliver a DC output voltage V that corresponds to the pause / pulse ratio of the Flip-flop F supplied oscillation and thus the phase relationship between the two 4 kHz frequencies at the output of the amplitude limiter S2 and the frequency divider D is proportional. This voltage V, which represents the phase error, is fed to the phase-controlled oscillator O , with which a feedback loop is closed. During operation, the frequency generated locally, ie by the oscillator itself, has a constant phase relationship to the incoming fundamental frequency and therefore maintains its stability and accuracy.

Eine Gleichspannung, die dem Phasenfehler proportional ist und daher zur Phasenregelung des Oszillators benutzt werden kann, kann ganz allgemein selbst dann durch die beschriebene Schaltungsanordnung erzeugt werden, wenn die beiden in der vergleichenden Kippschaltung F ankommenden Frequenzen nichtA DC voltage that is proportional to the phase error and can therefore be used for phase control of the oscillator can generally be generated by the circuit arrangement described even if the two frequencies arriving in the comparative multivibrator F are not

b5 gleich sind. Es genügt, daß die beiden Frequenzen zueinander in einem Verhältnis '" stehen, worin mund η b5 are the same. It is sufficient that the two frequencies are in a ratio to one another, where m and η

ganze Zahlen sind.are whole numbers.

Wie aus dem Blockschaltbild nach F i g. 2 ersichtlich ist, enthält die Frequenzerzeugungsanordnung kein Filter (/ist, wie erwähnt, ein Integrationsj;lied). Darüber hinaus können fast sämtliche durch die einzelnen Blöcke der Fig.2 da gestellten Funktionen vorteilhaft mittels integrierter Schaltungen realisiert werden. Ferner ist der Pegel der erzeugten Frequenz in keiner Weise vom Pegel der Eingangsgrundfrequenz abhängig. Das Ausgangssignal wird dadurch nicht durch die unter Umständen erheblichen Schwankungen des Eingangssignals beeinflußt und kann durch geeignete Maßnahmen im Oszillatorkreis ohne Schwierigkeit innerhalb sehr enger Grenzen gehalten werden. Die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung zur Mitnahmesynchronisierung gemäß der Erfindung ändert sich selbst bei sehr großen Amplitudenschwankungen des Eingangssignals nicht. Bei praktischen Versuchen konnte ein einwandfreier Betrieb der Schaltungsanordnung bei Amplitudenschwarikungen des Eingangssignals von mehr als 2/dB festgestellt werden.As shown in the block diagram according to FIG. 2 as can be seen, the frequency generating arrangement does not contain any Filter (/ is, as mentioned, an integration song). About that In addition, almost all of the functions provided by the individual blocks in FIG. 2 can advantageously be achieved by means of integrated circuits can be realized. Furthermore, the level of the generated frequency is in no way different Level of the input fundamental frequency dependent. The output signal is not affected by the under Under certain circumstances, considerable fluctuations in the input signal are influenced and can be changed by taking appropriate measures can be kept within very narrow limits without difficulty in the oscillator circuit. The way of working the circuit arrangement for driving synchronization according to the invention changes even at a great deal large amplitude fluctuations of the input signal. In practical tests, an impeccable Operation of the circuit arrangement with amplitude fluctuations of the input signal of more than 2 / dB can be determined.

Der wichtigste Vorteil einer Frequenzerzeugungsanordnung gemäß der Erfindung besteht jedoch darin, daß sie unerwünschte Eingangsfrequenzen aussiebt, selbst wenn diese nahe bei der Grundfrequenz liegen. Bei den bekannten Anordnungen zur Erzeugung von Trägerfrequenzen bekannter Art stellt die Herabsetzung der dem Eingangssignal überlagerten Störsignale auf minimale Werte ein sehr schwieriges Problem dar, weil sich bei diesen Anordnungen der Störabstand beim Übergang von der Grundfrequenz auf die Oberwellen wesentlich verschlechtert, und zwar um so mehr, je höher die Ordnung der betrachteten Oberwellen ist. Dies ist besonders schwerwiegend hinsichtlich der Frequenzen, die sehr nahe bei der Grundfrequenz liegen, wobei es sich hauptsächlich um Netzstörungen bzw. Linien von ±50 und ±100 Hz handelt, die bei einer vorhergehenden Signalverarbeitung eingeführt werden. Diese Störungen treten als Linien auf, die so nahe bei den erzeugten Nutzfrequenzen liegen (±50 Hz und ± 100 Hz bei Netzstörungen), daß sie mit Filtern für die Nutzfrequenzen praktisch nicht mehr unterdrückt werden können.The most important advantage of a frequency generating arrangement according to the invention, however, is that it filters out unwanted input frequencies, even if they are close to the fundamental frequency. Both known arrangements for generating carrier frequencies of known type is the reduction of the dem Input signal superimposed interference signals to minimum values pose a very difficult problem, because with In these arrangements, the signal-to-noise ratio during the transition from the fundamental frequency to the harmonics is essential worsens, and the more so the higher the order of the harmonics under consideration. This is particularly serious with regard to frequencies very close to the fundamental frequency, being it are mainly network disturbances or lines of ± 50 and ± 100 Hz, which in a previous Signal processing will be introduced. These faults appear as lines that are so close to the generated usable frequencies are (± 50 Hz and ± 100 Hz in the case of network disturbances) that they are with filters for the Useful frequencies can practically no longer be suppressed.

Dagegen verhält sich eine Mitnahmesynchronisierungsschaltung gegenüber dem Eingangssignal bekanntlich wie ein Filter mit sehr schmalem Durchlaßbereich. Die äquivalente Bandbreite hängt unmittelbar von der Breite des Mitnahmebereiches des phasengeregelten Oszillators ab. Da nun die Grundfrequenz praktisch genau ist, kann dieser Mitnahmebereich auf einem Wert begrenzt werden, der nur etwas höher als die eigene Unstabilität des »mitgezogenen« Oszillators ist. Durch die Realisierung dieses Oszillators als Quarzoszillator kann man diesen Mitnahmebereich auf einige zehn Teile pro Million reduzieren, was die Möglichkeit bietet, eine Selektivität eines äquivalenten Filters von wenigen Hertz zu erzielen.An entrainment synchronization circuit behaves against this compared to the input signal is known to be like a filter with a very narrow passband. The equivalent bandwidth depends directly on the width of the drive area of the phase-regulated Oscillator. Since the fundamental frequency is now practically exact, this entrainment range can be on a value which is only slightly higher than the instability of the "dragged along" oscillator. By the realization of this oscillator as a quartz oscillator can be divided into a few tens of parts per million, which offers the possibility of a selectivity of an equivalent filter of a few Hertz to achieve.

Ein weiterer Vorzug einer gemäß der Erfindung aufgebauten Schaltungsanordnung gegenüber den bekannten Anordnungen zur Erzeugung von Frequenzen besteht darin, daß sie keine Abgleichung erfordertAnother advantage of a circuit arrangement constructed according to the invention over the known ones Arrangements for generating frequencies are that they do not require alignment

Ein Nachteil des Systems, so wie es bisher beschrieben wurde, könnte in seinem Verhalten bei Fehlen oder Verschwinden der Grundfrequenz am Eingang oder allgemein bei Ausfall der Mitnahmesynchronisierung bestehen. Unter diesen Umständen schwingt der phasengeregelte Oszillator mit der eigenen Frequenz weiter, also mit einer Stabilität und einer Genauigkeit, die viel niedriger als das Minimum sind, das für einen einwandfreien Betrieb des Trägerfrequenzsystems erforderlich ist. Bei den bekannten Systemen bleiben dagegen beim Fehlen der Grundfrequenz auch die auf dieser Frequenz gewonnenen -, Trägerfrequenzen aus. Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung kann aber so geändert werden, daß dieser Nachteil vermieden wird. Es sei die als Phasendiskriminator arbeitende Kippschaltung F in F i g. 2 betrachtet. Aus ihrer oben beschriebenen ίο Arbeitsweise geht hervor, daß sie beim Fehlen der Grundfrequenz oder jedenfalls beim Ausbleiben der Impulsfolge am Ausgang der Schaltung I₂ eine Gleichspannung abgibt, die Regelspannung V hinter dem Integrationsglied f also einen ganz bestimmten Extremwert ihres Änderungsbereiches aufweist. Das Erreichen dieses Extremwertes ist ein einfaches und leicht bestimmbares Kriterium für den Zustand beim Ausbleiben des Synchronisierungssignals. Es genügt der Einsatz einer Schaltung K in der in F i g. 2 dargestellten Weise, deren Aufgabe es ist, das Erreichen dieses Zustandes (in der Praxis eines Wertes, der dem Extremwert sehr nahe kommt) festzustellen und einen Befehl an einen Schalter H zu geben, welcher sich öffnet und das Ausgangssignal unterbricht. Für eine erweiterte Verwendung des genannten Kriteriums kann die Schaltung K so ausgebildet werden, daß sie das Erreichen beider Extremwerte des Änderungsbereiches der Regelgleichspannung des Oszillators feststellt. Dadurch wird das Ansprechen des Schalters H jo unabhängig von der Ursache sichergestellt, welche die Loslösung des phasengeregelten Oszillators verursacht. Die Funktion der Schaltung K kann auf verschiedene Weise realisiert werden, doch ist es besonders vorteilhaft, wenn sie als integrierte Schaltung ausgebilj5 det ist. Das durch die Schaltung K festgestellte Kriterium kann auch insofern zur Überwachung der Frequenzerzeugungsanordnung benutzt werden, als es den Phasenausfall der erzeugten Frequenzen gegenüber der Grundfrequenz angibt. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß dem Multiplexsystem in keinem Fall eine Trägerfrequenz geliefert wird, die nicht vollkommen frequenzgleich mit der vom Hauptoszillator erzeugten Gnindfrequenz ist.A disadvantage of the system, as it has been described so far, could be its behavior in the event of the absence or disappearance of the basic frequency at the input or, in general, in the event of failure of the entrainment synchronization. Under these circumstances, the phase-locked oscillator continues to oscillate at its own frequency, that is to say with a stability and an accuracy which are much lower than the minimum required for proper operation of the carrier frequency system. In the known systems, on the other hand, if the fundamental frequency is absent, the carrier frequencies obtained at this frequency are also missing. The circuit arrangement according to the invention can, however, be modified in such a way that this disadvantage is avoided. Let it be the flip-flop F in FIG. 1, which works as a phase discriminator. 2 considered. From their above-described ίο mode of operation, it can be seen that if the fundamental frequency is absent or at least if there is no pulse train at the output of the circuit I _{2, it} emits a direct voltage, the control voltage V behind the integration element f thus has a very specific extreme value of its range of change. Reaching this extreme value is a simple and easily determinable criterion for the state in the absence of the synchronization signal. It is sufficient to use a circuit K in the circuit shown in FIG. 2, the task of which is to determine that this state has been reached (in practice a value that comes very close to the extreme value) and to give a command to a switch H , which opens and interrupts the output signal. For an extended use of the cited criterion, the circuit K can be designed in such a way that it detects that both extreme values of the range of change of the control DC voltage of the oscillator have been reached. This ensures the response of the switch H jo regardless of the cause which caused the detachment of the phase-controlled oscillator. The function of the circuit K can be implemented in various ways, but it is particularly advantageous if it is designed as an integrated circuit. The criterion established by the circuit K can also be used to monitor the frequency generating arrangement insofar as it indicates the phase failure of the generated frequencies with respect to the fundamental frequency. In this way it is ensured that the multiplex system is in no case supplied with a carrier frequency which is not completely at the same frequency as the minimum frequency generated by the main oscillator.

Eine Verallgemeinerung des Verfahrens gemäß der Erfindung zur Trägerfrequenzerzeugung besteht in der Verwendung eines phasengeregelten Oszillators in Verbindung mit dem Verfahren zur Frequenzerzeugung durch Frequenzteilung, wie es in der deutschen Patentanmeldung P 20 22 328J beschrieben ist Dabei so wird ein Hochfrequenzoszillator realisiert der phasenstarr mit einer Eingangsgrundfrequenz arbeiiei und daraus alle für das System erforderlichen Trägerfrequenzen durch Frequenzteilung gewinntA generalization of the method according to the invention for carrier frequency generation consists in that Use of a phase-controlled oscillator in connection with the method for frequency generation by frequency division, as described in German patent application P 20 22 328J a high-frequency oscillator is implemented that works in a phase-locked manner with a fundamental input frequency and from this all the carrier frequencies required for the system are obtained by frequency division

Eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ermöglicht es, einen Generator zur Erzeugung von zwei oder mehreren Trägerfrequenzen leicht als einzelne Arbeitseinheit mit kleinen Abmessungen aufzubauen, der völlig unabhängig betrieben wird, da er nur einen Eingang für die Grundfrequenz und die Ausgänge für die Nutzfrequenzen hat und somit in keiner Weise den Betrieb analoger Schaltungen des Systems beeinträchtigt A circuit arrangement according to the invention allows a generator to generate two or multiple carrier frequencies can easily be set up as a single working unit with small dimensions, which is operated completely independently, since it only has one Input for the basic frequency and the outputs for the useful frequencies and thus in no way has the Operation of analog circuitry in the system is impaired

In F i g. 4 ist das Blockschaltbild eines nach dem oben angegebenen Prinzip realisierten Frequenzgenerators dargestellt Als Beispiel wurde der Fall gewählt daß die Trägerfrequenzen 116 kHz und 124 kHz erzeugt werden sollen. Der Oszillator O schwingt mit einer Frequenz, die gleich dem kleinsten gemeinsamenIn Fig. 4 shows the block diagram of a frequency generator implemented according to the principle given above. As an example, the case was chosen in which the carrier frequencies 116 kHz and 124 kHz are to be generated. The oscillator O oscillates at a frequency equal to the lowest common

Vielfachen der Nutzfrequenzen (beim vorliegenden Beispiel 3596 kHz) ist. Die beiden Nutzfrequenzen 124 kHz bzw. 116 kHz werden durch Frequenzteiler D\ und Di erzeugt. Ein weiterer Frequenzteiler /^gewinnt aus der 124-kHz-Frequenzdie Frequenz von 4 kHz zum Phasenvergleich mit der 4-kHz-Grundfrequenz.Multiples of the useful frequencies (in the present example 3596 kHz). The two useful frequencies 124 kHz and 116 kHz are generated by frequency dividers D \ and Di. Another frequency divider / ^ extracts the frequency of 4 kHz from the 124 kHz frequency for phase comparison with the 4 kHz base frequency.

Besonders vorteilhaft ist es, den Oszillator O unmittelbar als Rechteckgenerator auszubilden, was durch eine integrierte Schaltung leicht realisierbar ist, denn dadurch kann der Amplitudenbegrenzer S, (Fig. 2) entfallen, und der Oszillator kann unmittelbar mit den Frequenzteilern D\ und Dz, die ebenfalls als integrierte Schaltungen aufgebaut sind, verbunden werden. Durch den Einsatz von integrierten Schaltungen können auch die Schalter H\ und Hi leicht realisiert werden, bei denen es sich um einfache logische Gatterschaltungen handelt, die von der Schaltung K unmittelbar gesteuert werden. Auch diese Schaltung ist vorzugsweise als integrierte Schaltung aufgebaut.It is particularly advantageous to design the oscillator O directly as a square-wave generator, which can easily be implemented using an integrated circuit, because this means that the amplitude limiter S (Fig. 2) can be omitted and the oscillator can be connected directly to the frequency dividers D \ and Dz, which are also constructed as integrated circuits. The use of integrated circuits also makes it easy to implement the switches H \ and Hi , which are simple logic gate circuits that are directly controlled by the circuit K. This circuit is also preferably constructed as an integrated circuit.

Die beiden Ausgangsfrequenzen der Frequenzteiler Di und D] liegen in Form von Rechteckschwingungen vor und bleiben auch nach dem Durchgang durch die Gatterschaltungen oder Schalter W₁ und H₂ unverändert. Werden die Nutzfrequenzen in Form von Sinusschwingungen benötigt, so sind Filter f₂ und /3 zu verwenden, die jedoch einfache und billige Tiefpasse sein können, da nur die Signaloberwellen unterdrückt werden müssen. In vielen Fällen müssen sogar nur die ungeraden Oberwellen unterdrückt werden, weil die Rechteckschwingung ein Pause/Impuls-Verhältnis von 1 :1 hat und keine geraden Oberwellen enthält. Die Filter /2 und /j können auch vorteilhaft als aktive Filter realisiert werden. Die in Fig.4 dargestellten Endverstärker A\ und A₂ sind bei Bedarf dazu bestimmt, das Signal bis zum jeweils erforderlichen Leistungswert zu verstärken. Wenn dagegen in Abhängigkeit vom verwendeten Modulatortyp die Ausgangsträgerfrequenzen in Form von Rechteckschwingungen vorliegen sollen, was häufig der Fall ist, sind sogar die Filter /"2 und h überflüssig, was eine weitere Vereinfachung der Schaltung bedeutet. Dabei ist aber der Fall möglich, daß die Frequenzteiler D\ bzw. Dj einen ungeraden Modul haben oder am Ausgang keine Rechteckschwingung mit einem Pause/Impuls-Verhältnis von 1 :1 liefern. Hier genügt es, daß die Frequenz des Oszillators Odoppelt so groß gewählt wird wie das kleinste gemeinsame Vielfache der Nutzfrequenzen, so daß der Modul der Frequenzteiler gerade wird und diese in einfacher Weise so aufgebaut werden können, daß sie an ihrem Ausgang Rechteckschwingungen liefern.The two output frequencies of the frequency dividers Di and D] are in the form of square waves and remain unchanged even after passing through the gate circuits or switches W ₁ and H _2. If the useful frequencies are required in the form of sinusoidal oscillations, filters f ₂ and / 3 must be used, which can, however, be simple and cheap low-pass filters, since only the signal harmonics have to be suppressed. In many cases, only the odd harmonics have to be suppressed because the square wave has a pause / pulse ratio of 1: 1 and does not contain any even harmonics. The filters / 2 and / j can also advantageously be implemented as active filters. The output amplifiers A 1 and A ₂ shown in FIG. 4 are intended, if necessary, to amplify the signal up to the required power value. If, on the other hand, depending on the type of modulator used, the output carrier frequencies are to be in the form of square waves, which is often the case, even the filters / "2 and h are superfluous, which means a further simplification of the circuit Frequency divider D \ or Dj have an odd module or do not deliver a square wave at the output with a pause / pulse ratio of 1: 1. Here it is sufficient that the frequency of the oscillator is chosen to be twice as large as the smallest common multiple of the useful frequencies, so that the module of the frequency divider is straight and these can be constructed in a simple manner so that they deliver square waves at their output.

iü Das oben beschriebene Beispiel der Erzeugung zweier Frequenzen aus einem einzigen phasengeregelten Oszillator ist nicht einschränkend zu verstehen. Es ist selbstverständlich auch möglich, das Prinzip der Erfindung bei der Erzeugung von drei oder mehriü The example described above of generating two frequencies from a single phase-controlled Oscillator is not to be understood as limiting. It is of course also possible to use the principle of Invention in the production of three or more

ι") Frequenzen mit einem einzigen Phasenregelkreis anzuwenden. Ferner ist die Erfindung, die für den Anwendungsfall relativ tiefer Frequenzen beschrieben worden ist, ganz allgemein und insbesondere auch zur Erzeugung sehr hoher Trägerfrequenzen anwendbar.ι ") frequencies with a single phase-locked loop apply. Furthermore, the invention is described for the application of relatively low frequencies has been, very generally and in particular also applicable to the generation of very high carrier frequencies.

Die bisher bekannten Systeme zur Frequenzerzeugung werden um so aufwendiger und schwieriger realisierbar, je höher die zu erzeugende Frequenz ist und je zahlreicher die anschließenden notwendigen Verzerrungen und Modulationen zur Erzielung derThe previously known systems for frequency generation are all the more complex and difficult realizable, the higher the frequency to be generated and the more numerous the subsequent necessary Distortions and modulations to achieve the

r> gewünschten Frequenzen sind. Dies gilt insbesondere hinsichtlich der zu überwindenden Abgleichschwierigkeiten und des kritischen Verhaltens der Stromkreise vor allem in bezug auf die Amplitudenstabilität in Abhängigkeit von der Zeit und von Temperaturänderungen. Handelt es sich um die hohen Trägerfrequenzen von mehreren 10 MHz, die bei gegenwärtig realisierten bzw. realisierbaren Vielkanalsystemen benötigt werden, so ist leicht einzusehen, daß der Betrieb eines gemäß der Erfindung aufgebauten Generators außerordentlich einfach und sicher ist. Die notwendigen Funktionen bzw. Schaltungen zur Erzeugung einer Trägerfrequenz von z.B. 50MHz aus einer Grundfrequenz von 500 kHz unterscheiden sich nicht von denjenigen, die anhand der oben angegebenen Beispiele beschrieben wurden. Dier> desired frequencies. This is particularly true with regard to the adjustment difficulties to be overcome and the critical behavior of the circuits, especially with regard to the amplitude stability in Dependence on time and temperature changes. Is it the high carrier frequencies? of several tens of MHz, which are currently being implemented or realizable multi-channel systems are required, it is easy to see that the operation of a according to Invention built generator is extremely simple and safe. The necessary functions or Circuits for generating a carrier frequency of e.g. 50MHz from a basic frequency of 500 kHz do not differ from those described using the examples given above. the

4(i Vorteile des Systems bleiben stets gleich.4 (i The advantages of the system always remain the same.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement for generating carrier frequencies for a multi-channel frequency division multiplex system with an oscillator generating a fundamental frequency, the other one that is required Controls phase-locked oscillators assigned to carrier frequencies, the sinusoidal, frequency-wise corresponding feedback signal and the sinusoidal fundamental frequency signal in square-wave pulse trains implemented, marked by