DE2063112A1

DE2063112A1 - Vibration generator with a frequency that can be changed using the frequency synthesis method

Info

Publication number: DE2063112A1
Application number: DE19702063112
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl.-Ing. 1000 Berlin Kleische
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1970-12-16
Filing date: 1970-12-16
Publication date: 1972-06-29
Also published as: DE2063112C3; DE2063112B2

Description

Schwingungsgenerator mit nach dem Verfahren der Frequenzsynthese veränderbarer Frequenz veränderbarer Frequenz Die Erfindung betrifft einen Schwingungsgenerator mit nach dem Verfahren der Frequenzsynthese veränderbarer Frequenz, mit einem Mischer zur wahlweisen Umsetzung jeweils einer von mehreren stabilen Frequenzen, die durch einen Verzerrer von einer Normalfrequenz abgeleitet sind, in eine Zwischenfrequenz mittels einer dem Mischer zugeführten Hilfsfrequenz.Vibration generator with changeable according to the method of frequency synthesis Frequency of variable frequency The invention relates to a vibration generator with a frequency that can be changed using the frequency synthesis method, with a mixer for the optional implementation of one of several stable frequencies, which by a distortion derived from a normal frequency into an intermediate frequency by means of an auxiliary frequency fed to the mixer.

generatoren Solche Schwingung-stsind bekannt. Sie dienen zur Erzeugung von Schwingungen mit einstellbarer Frequenz, großer Treffsicherheit und Konstanz. Sie enthalten einen eine Normalfrequenz liefernden Normalfrequenzgenerator, dessen Schwingung in einem Verzerrer verzerrt wird, so daß ein Spektrum von Oberwellenschwingungen entsteht 1 deren Frequenzen ganzzahlige Vielfache der Normalfrequenz darstellen. Dieses Oberwellenspektrum wird durch einen Mischer (Vorumsetzer) mit Hilfe einer in Stufen veränderbaren Hilfsfrequenz in ein Zwischenfrequenzspektrum umgesetzt, aus welchem durch ein Zwischenfrequenzfilter eine Schwingung mit der Zwischenfreqnenz herausgesiebt wird. Diese Zwischenfrequenz ergibt sich beispielsweise aus der Differenz der Hilfsfrequenz und der Frequen# einer der vom Verzerrer erzeugten Oberwellen der Normalfrequenz. Durch stufenweises Verändern der Hilfsfrequenz kann eine beliebige der Oberwellen durch den Vorumsetzer in eine Schwingung mit der Zwischenfrequenz umgesetzt werden. Durch einen Rückumsetzer wird die Schwingung mit der Zwischenfrequenz mit Hilfe der Hilfsfrequenz in die Ausgangsfrequenz umgesetzt. Die Ausgangsfrequenz kann sich beispielsweise aus der Differenz zwischen der Hilfsfrequenz und der Zwischenfrequenz ergeben und sie ist um den gleichen Betrag veränderbar wie die Hilfsfrequenz. Die Ausgangs frequenz weist die gleiche Treffsicherheit und Konstanz auf wie die Normalfrequenz, da der Einfluß der Hilfsfrequenz durch die Vor- und Rückumsetzung eliminiert wird. Generators Such oscillation-sts are known. They are used to generate of vibrations with adjustable frequency, great accuracy and constancy. They contain a standard frequency generator which delivers a standard frequency Vibration in a distorter is distorted, leaving a spectrum of harmonic vibrations arises 1 whose frequencies represent integer multiples of the normal frequency. This harmonic spectrum is through a mixer (pre-converter) with the help of a Auxiliary frequency that can be changed in steps is converted into an intermediate frequency spectrum, from which through an intermediate frequency filter an oscillation with the intermediate frequency is sifted out. This intermediate frequency results, for example, from the difference the auxiliary frequency and the frequencies # of one of the harmonics generated by the distortion the Normal frequency. By gradually changing the auxiliary frequency can use any of the harmonics through the pre-converter in one oscillation the intermediate frequency are implemented. The oscillation is converted by a reverse converter with the intermediate frequency converted into the output frequency with the aid of the auxiliary frequency. The output frequency can be derived, for example, from the difference between the auxiliary frequency and the intermediate frequency and it can be changed by the same amount like the auxiliary frequency. The starting frequency exhibits the same accuracy and accuracy Constancy like the normal frequency, since the influence of the auxiliary frequency through the Forward and backward conversion is eliminated.

Es hat sich gezeigt, daß die Ausgangsschwingung trotz rauscharmer Schwingung des Normalfrequenzgenerators ein erhebliches Rauschen aufweist. Ein beachtlicher Anteil dieses Rauschens entsteht im Vorumsetzer.It has been shown that the output oscillation is low-noise despite Oscillation of the standard frequency generator has a significant amount of noise. A considerable one Part of this noise arises in the pre-converter.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Signal-Rausch-Abstand bei einem Schwingungsgenerator der eingangs beschriebenen Art zu verbessern, indem das im Vorumsetzer entstehende Rauschen vermindert wird.The object of the invention is the signal-to-noise ratio in a Vibration generator of the type described above to improve by the im Noise arising from the pre-converter is reduced.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem Verzerrer und dem Mischer ein abschaltbarer Frequenzteiler'oder -vervielfacher eingeschaltet ist.According to the invention the object is achieved in that between the Distortion and the mixer a switchable frequency divider or multiplier switched on is.

Die Erfindung geht von der itberlegung aus, daß der Signal-flausch-Abstand dadurch verbessert werden könnte, daß der Pegelanteil der im Vorumsetzer jeweils zur Umsetzung gelangenden Oberwelle am Gesamtpegel des dem Vorumsetzer zugefiihrten Oberwellenspektrums erhöht wird. Der Gesamtpegei des dem Vorumsetzer zugefiihrten Oberwellenspektrums darf einen gewissen Wert nicht überschreiten, damit eine libersteuerung des Vorumsetzers vermieden wird. Für den Signal-Rausch-Abstand wäre es am günstigsten, dem Vorumsetzer jeweils nur die zur Umsetzung auf die Zwischenfrequenz benötigte Schwingung des Oberwellenspektrums zuzuführen und die anderen Schwingungen zu unterdriicken. Dies würde aber einen erheblichen Aufwand an Selektionsmitteln erfordern. Beim Gegenstand der Erfindung wird die Anzahl der dem Vorumsetzer zugefjihrten Schwingungen des Oberwellenspektrums dadurch halbiert, daß je nach der vom Schwingungsgenerator zu erzeugenden Ausgangsfrequenz das Oberweflenspektrum nur aus geradzahiigen oder ungerad zahligen Harmonischen einer Grundfrequenz besteht.The invention is based on the consideration that the signal-fluff distance could be improved by the fact that the level component in the pre-converter in each case harmonic at the overall level of the pre-converter fed to the conversion Harmonic spectrum is increased. The total level of the pre-converter Harmonic spectrum must not exceed a certain value, so that over-control of the pre-converter is avoided. For the signal-to-noise ratio it would be best to give the pre-converter only those for converting to the intermediate frequency to supply the required oscillation of the harmonic spectrum and the other oscillations to suppress. However, this would require a considerable amount of selection resources require. In the subject matter of the invention, the number of the pre-converter is supplied Vibrations of the harmonic spectrum are halved, depending on the one from the vibration generator to be generated output frequency the surface spectrum only from even or there are odd harmonics of a fundamental frequency.

Anhand eines Blockschaltbildes eines Ausführungsbeispieles wird dies näher erläutert. Die Grundfrequenz, welche selbst oder deren Oberwellen zur Umsetzung auf die Zwischenfrequenz fl gelangen soll ist mit fq bezeichnet. Der Normalfrequenzgenerator G schwingt mit der doppelten Frequenz 2 fq. Die Schwingung mit dieser Frequenz 2 fq wird im Verzerrer V verzerrt, so daß eine oberwellenreiche Schwingung entsteht, deren Oberwellenspektrum Schwingungen mit Frequenzen 2 fq, 4 fq, 6 fq, 8 fq usw., enthält. Der Frequenz~ teiler T teilt die Frequenz der oberwellenreichen Schwingung im Verhriltnis 2 : 1. Als Frequenzteiler T kann ein bistabiler Multivibrator dienen. Die von diesem abgegebene Rechteckschwingung wird durch das Differenzierglied Ddifferenziert. Es entstehen dadurch abwechselnd positive und negative Impulse, wie sie unterhalb der Verbindungslinie zwischen dem Differenzierglied D und dem Bandfilter B dargestellt sind. Diese Impulse enthalten bei guter Symmetrie vorwiegend ungeradzahlige Harmonische der Grund frequenz fq. Diese von dem als Tmpuisforner arbeitenden Differenzierglied D geformten Impulse durchlaufen das Bandfilter B, welches dem Vorumsetzer M ein Schwingungsspektrum mit möglichst geringem Amplitudenanteil an geradzahligen Oberwellen zuführt.This is done using a block diagram of an exemplary embodiment explained in more detail. The fundamental frequency, which itself or its harmonics to implement to reach the intermediate frequency fl is denoted by fq. The normal frequency generator G oscillates at twice the frequency 2 fq. The oscillation with this frequency 2 fq is distorted in the distortion unit V, so that an oscillation rich in harmonic waves arises, whose harmonic spectrum oscillations with frequencies 2 fq, 4 fq, 6 fq, 8 fq etc., contains. The frequency divider T divides the frequency of the high-harmonic oscillation in a ratio of 2: 1. A bistable multivibrator can serve as the frequency divider T. The square wave emitted by this is differentiated by the differentiating element D. This creates alternating positive and negative impulses, as shown below the connecting line between the differentiating element D and the band filter B is shown are. If symmetry is good, these pulses contain predominantly odd harmonics the basic frequency fq. This from the differentiator working as a Tmpuisforner D shaped pulses pass through the band filter B, which the pre-translator M is an oscillation spectrum with the lowest possible amplitude component of even-numbered ones Supplies harmonics.

Eine der zugeführten Oberwellen wird vom Vorumsetzer mit Hilfe der vom einstellbaren Hilfsoszillator H gelieferten Hilfsfrequenz fii auf die durch das Zwischenfrequenzfilter Fil gefilterte Zwischenfrequenz fl umgesetzt. Der Vorumsetzer M1 besitzt eine zulässige Aussteuerungsgrenze. Der Signal-Rausch#Abstand der Schwingung mit der Zwischenfrequenz f wird umso besser, je größer die Schwingungsamplitude der jeweils umgesetzten Schwingung ist. Der Signal#Rausch-Abstand ist hier dadurch besser geworden, daß die jeweils umgesetzte Schwingung nicht mehr eine von allen vom Verzerrer erzeugten Oberwellen ist, sondern nur noch eine von allen erzeugten ungeradzahligen Harmonischen der Grundfrequenz fq, so daß diese eine Oberwelle bei unverändertem Aussteuerungs pegel des Vorumsetzers Ml doppelt so groß gewählt werden kann wie bei bekannten Anordnungen. Dementsprechend läßt sich der Signal-Rausch-Abstand um etwa 6 Dezibel verbessern.One of the supplied harmonics is converted by the pre-converter with the help of from the adjustable auxiliary oscillator H supplied auxiliary frequency fii to the through the intermediate frequency filter Fil filtered intermediate frequency fl implemented. The pre-converter M1 has a permissible modulation limit. The signal-to-noise distance of the oscillation with the intermediate frequency f, the greater the oscillation amplitude, the better of the respective implemented oscillation. The signal to noise ratio is hereby it has become better that the particular vibration converted is no longer one of them all is the harmonics generated by the distortion, but only one of all generated odd harmonics of the fundamental frequency fq, so that this is a harmonic unchanged modulation level of the pre-converter Ml be chosen twice as large can as with known arrangements. The signal-to-noise ratio can be adjusted accordingly improve by about 6 decibels.

Die Zwischenfrequenz fl wird durch den Mischer M2 mit Hilfe der stetig einstellbaren Interpolationsfrequenz fp, die vom Interpolationsoszillator 1 geliefert wird, auf die durch das Zwischenfrequenzfilter Fi2 gefilterte Zwischenfrequenz f umgesetzt, welche ihrerseits mit Hilfe des Riickumsetzers M und der in 3 Stufen einstellbaren Hilfsfrequenz fü auf die durch das Filter Fi gefilterte Ausgangfrequenz fs umgesetzt wird. Diese Ausgangsfrequenz fs ist mit Hilfe des einstellbaren Hilfsoszillators II und des ebenfalls einstellbaren Interpolationsoszillators I um einen Betrag veränderbar, welcher der Summe der Einstellbereiche der genannten Oszillatoren entspricht.The intermediate frequency fl is steady through the mixer M2 with the aid of the adjustable interpolation frequency fp supplied by the interpolation oscillator 1 to the intermediate frequency f filtered by the intermediate frequency filter Fi2 implemented, which in turn with the help of the back converter M and in 3 stages adjustable auxiliary frequency fü to the output frequency filtered by the filter Fi fs is implemented. This output frequency fs is with the help of the adjustable auxiliary oscillator II and the also adjustable interpolation oscillator I can be changed by an amount, which corresponds to the sum of the setting ranges of the oscillators mentioned.

Für die Frequenzen fl, f2 und fs gelten beispielsweise folgende Gleichungen, wobei n eine ganze positive Zahl bedeutet: fl = fii - nfq ~2 = ft + fp fs = fii - f2 = nfq - fp.For the frequencies fl, f2 and fs, for example, the following apply Equations, where n is a positive integer: fl = fii - nfq ~ 2 = ft + fp fs = fii - f2 = nfq - fp.

Nach der bis hierher gegebenen Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Blockschaltbildes wiirden sich nur Ausgangsfrequenzen mit ungradzahligen Harmonischen der Grundfrequenz fq erzeugen lassen. Frequenzen mit geradzahligen Harmonischen entstehen auf folgende Weise: Ueber den Schalter S kann die Frequenzteilung durch den Frequenzteiler T unterbunden werden, indem durch eine Vorspannung U ein System des in dem Frequenzteiler T enthaltenen bistabilen Multivibrators gesperrt wird. Das andere System arbeitet dann als Impulsverstärker und liefert Impulse mit der Grundfrequenz 2 fq, die in dem Differenzierglied D differenziert werden und beispielsweise die Form haben, wie sie über der Verbindungslinie zwischen dem Differenzierglied D und dem Bandfilter B dargestellt sind. Diese Impulse enthalten nur geradzahlige Harmonische der Grundfrequenz fq. Dementsprechend ist wiederum der Anteil, den in diesem Falle eine Harmonische, welche im Vorumsetzer M1 umgesetzt wird, an dem vom Bandfilter B an den Vorumsetzer M1 abgegebenen Gesamtpegel hat, doppelt so groß wie bei bekannten Anordnungen ohne abschaltbaren Frequenzteiler, so daß wiederum eine Verbesserung des Signal-Rausch#Abstandes um etwa 6 dB erreicht wird.According to the description given so far in the drawing The block diagram would only show output frequencies with odd harmonics the fundamental frequency fq can be generated. Frequencies with even harmonics arise in the following way: Via the switch S the frequency division can through the frequency divider T can be prevented by a system through a bias voltage U of the bistable multivibrator contained in the frequency divider T is blocked. The other system then works as a pulse amplifier and delivers pulses with the Fundamental frequency 2 fq, which are differentiated in the differentiating element D and for example have the shape as they are above the line connecting the differentiating member D and the band filter B are shown. These pulses only contain even-numbered ones Harmonics of the fundamental frequency fq. Accordingly, the portion that is in in this case a harmonic, which is converted in the pre-converter M1, to which from Band filter B has the total level delivered to the pre-converter M1, twice as large as in known arrangements without a frequency divider that can be switched off, so that again an improvement in the signal-to-noise ratio of about 6 dB is achieved.

Der ein Aschaltmittel für den Freuenzteiler T darstellende Schalter S ist mechanisch mit den Einstellmitteln für die dem Vorumsetzer Ml zugeführte Hilfsfrequenz (fü), d.h. also mit den Einstellmitteln des iiilfsoszillators H gekoppelt. Wird der Hilfsoszillator H derart eingestellt, daß im Vorumsetzer M1 eine geradzahlige Harmonische der Grundfrequenz f umgeq setzt wird, so befindet sich der Schalter S in einer der Stellungen 0, 2, 4, 6, 8, so daß dem Frequenzteiler T über einen der Kontakte 0, 2, 4 ..... eine Spannung U zugeführt wird, welche den Frequenzteiler T - abgesehen von einer impulsverstärkenden Wirkung - unwirksam macht. Auf diese Weise ist die selbsttätige Umschaltung des mit dem Blockschaltbild schematisch dargestellten Schwingungsgenerators zwischen den beiden Betriebszuständen sichergestellt, bei welchem entweder ungeradzahlige oder geradzahlige Harmonische vom Vorumsetzer M auf die Zwischenfrequenz fl umgesetzt werden.The switch representing a switching means for the frequency divider T. S is mechanical with the adjustment means for the dem Pre-converter Ml supplied auxiliary frequency (fü), i.e. with the setting means of the auxiliary oscillator H coupled. If the local oscillator H is set in such a way that the pre-converter M1 an even harmonic of the fundamental frequency f is converted, so is located the switch S is in one of the positions 0, 2, 4, 6, 8, so that the frequency divider T via one of the contacts 0, 2, 4 ..... a voltage U is supplied, which the Frequency divider T - apart from a pulse-amplifying effect - makes ineffective. In this way, the automatic switching of the with the block diagram is schematic vibration generator shown between the two operating states ensured, at which either odd or even harmonics from the pre-converter M can be converted to the intermediate frequency fl.

Das Prinzip der Erfindung kann auch so abgewandelt werden, daß der Normalfrequenzgenerator auf der Grundfrequenz fq schwingt und daß statt des Frequenzteilers ein Frequenzverdoppler verwendet wird, der so gestaltet ist, daß er durch Symmetrie die ungeradzahligen Harmonischen der Grundfrequenz fq unterdrückt.The principle of the invention can also be modified so that the Normal frequency generator oscillates on the fundamental frequency fq and that instead of the frequency divider a frequency doubler is used which is designed to be by symmetry the odd harmonics of the fundamental frequency fq are suppressed.

Mit dem Verdoppler wird dann eine Impulsfolge gebildet, die im wesentlichen nur geradzahlige Harmonische der Grundfrequenz fq enthält. Bei abgeschaltetem Verdoppler wird die Schwingung des Normalfrequenzgenerators in eine Impulsfolge umgewandelt, die im wesentlichen nur ungeradzahlige Harmonische der Grundfrequenz fq enthält5With the doubler, a pulse train is then formed which essentially contains only even harmonics of the fundamental frequency fq. With the doubler switched off the oscillation of the normal frequency generator is converted into a pulse train, which essentially only contains odd harmonics of the fundamental frequency fq5

Claims

P a t e fl t a n 5 p r ii c h e Vibration generator with after the Method of frequency synthesis of variable frequency, with a mixer for optional Implementation of one of several stable frequencies generated by a distortion are derived from a normal frequency, into an intermediate frequency by means of a the mixer supplied auxiliary frequency, characterized in that between the Distortion (V) and the mixer (pre-converter M) a switchable frequency divider (T) or multiplier is switched on.

2) vibration generator according to claim l, characterized in that the harmonic spectrum supplied by the frequency divider or multiplier in the a switching position essentially only odd harmonics of a fundamental frequency (fq) and in the other switching position essentially only even harmonics the fundamental frequency (fq).

3) vibration generator according to claim 1 or 2, characterized in that that the setting means for the mixer (M supplied auxiliary frequency (fixed) with Disconnection means for the frequency divider (T) or multiplier are coupled.

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