DE2063113B2 - Schwingungsgenerator, arbeitend nach dem verfahren der frequenzsynthese - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungsgenerator, arbeitend nach dem Verfahren der Frequenzsynthese unter Verwendung der Vor- und Rückumsetzung, enthaltend einen Normalfrequenzgenerator mit Verzerrer, darauf folgende Frequenzumsetzer, von denen der erste (Vorumsetzer) und der letzte (Rückumsetzer) eine ihrer beiden zu mischenden Schwingungen von einem H ilfsoszilUttor mit verstellbarer Frequenz (Hilfsfrequenz) erhalten, und zwischen dem ersten und dem letzten Frequenzumsetzer einen zusätzlichen Frequenzumsetzer, durch den die letzte Zwischenfrequenz in eine Frequen;dage außerhalb des Frequenzbereiches des Hilfsoszilla.tors umgesetzt wird.

Ein derartiger Schwingungsgenerator ist aus der US-Patentschrift 30 49 674, Fig. 2, rechter Teil, bekannt. Beim linken Teil der bekannten Figur hingegen, wo ein erster und ein letzter Frequenzumsetzer von einem Signalgenerator mit einer Frequenz von 100 bis 80 MHz gespeist werden und wo die aus den Mischprodukten des ersten Frequenzuimsetzers ausgesiebte Zwischenfrequenz von 90 MHz in der Mitte des Frequenzbereiches des Signalgenerators liegt, handelt es sich nicht um einen derartigen Schwingungsgenerator, auf den sich die Erfindung bezieht, weil in diesem linken Teil der bekannten Figur kein Verzerrer vorgesehen ist.

Um das Verständnis zu erleichtern, zeigt F i g. 1 das Blockschaltbild eines bekannten Schwingungsgenerators. Der Normalfrequenzgenerator G liefert eine Schwingung mit einer Frequenz fq mit einer Genauigkeit, wie sie Quarzschwinger aufweisen. Aus dieser Schwingung wird durch den Verzerrer V ein Schwingungsspektruni gebildet, das Schwingungen mit Frequenzen enthält, die einem Vielfachen der Frequenz fq entsprechen. Durch den Tiefpaß B wird die Bandbreite des Schwingungsspektrums begrenzt auf beispielsweise 32 MHz. Für dieses Beispiel wurde von einer Generatorfrequenz fq von 1 MHz ausgegangen. Das vom Tiefpaß B durchgelassene Schwingungsspektrum wird im ersten Frequenzumsetzer (Vorumsetzer) Mi mit einer Hilfsfrequenz fü gemischt, welche von einem Hilfsoszillator H geliefert wird. Das Mischprodukt durchläuft ein schmalbandiges Filter FiX, an dessen Ausgang eine Schwingung mit der Frequenz /1 entsteht Diese erste Zwischenfrequenz sei beispielsweise 47,5 MHz. Diese Schwingung wird im zweiten Frequenzumsetzer M2 mit einer Interpolationsschwingung der Interpolationsfrequenz fp gemischt, welche vom Interpolationsoszillator / geliefert wird. Das Mischprodukt

durchläuft das Zwischenfrequenzfilter Fi2, an dessen Ausgang eine Schwingung mit der zweiten Zwischenfrequenz /2 zur Verfügung steht. Wenn die Interpolationsfrequenz fp zwischen 2 und 3 MHz verändert wird, nimmt die zweite Zwischenfrequenz /2 Werte zwischen

ίο 49,5 und 50,5 MHz ein. Die Schwingung mit der zweiten Zwischenfrequenz wird im dritten Frequenzumsetzer, dem Rückumsetzer, mit der vom Hilfsoszillator H gelieferten Schwingung mit der Frequenz fü gemischt. Das Mischprodukt durchläuft das Filter Fi3 und steht an

dessen Ausgang als Schwingung mit der Frequenz fs zur Verfügung, welche zwischen 0 und 30 MHz veränderbar ist. Der Interpolationsoszillator / kann ebenfalls nach dem hier beschriebenen Prinzip der Vor- Rückumsetzung arbeiten.

Durch Verstellung der Hilfsfrequenz fü im Bereich zwischen 50,5 und 79,5 MHz wird erreicht, daß immer eine Schwingung, deren Frequenz einem ganzzahligen Vielfach der Frequenz fq entspricht, durch Frequenzumsetzung im Vorumsetzer Mi in den Durchlaßbereich des Zwischenfrequenzfilters F/1 fällt. Dieses Zwischenfrequenzfilter kann daher fest abgestimmt sein, wenn die Frequenz fü des Hilfsoszillators H stufenweise in Schritten von jweils einem MHz geändert wird.
Für dit im Blockschaltbild auftretenden Frequenzen gelten folgende Gleichungen:

/1 = fü-nfq
/2 = fl+fp fs = fü-f2=nfq-fp
π = 3,4... 32.

Die zweite Zwischenfrequenz /2 ist je nach Einstellung des Interpolationsoszillators / im Bereich zwischen 49,5 und 50,5 MHz stetig einstellbar.

Ein solcher Schwingungsgenerator hat den Vorteil, daß die Frequenzkonstanz und Genauigkeit der Ausgangsfrequenz fs im wesentlichen nur von der Konstanz und Genauigkeit der Frequenz fq des Normalfrequenzgenerators G, dessen Ausgangsfrequenz nicht einstellbar zu sein braucht, abhängig ist.

Frequenzschwankungen durch den Einfluß der Interpolationsfrequenz oder anderer im Zwischenfrequenzbereich zugemischter (beispielsweise modulierter) Frequenzen können leicht dadurch geringfügig gehalten werden, daß der Interpolationsoszillator bzw. entsprechende andere Schwingungsgeneratoren ebenfalls nach dem Prinzip der Vor- und Rückumsetzung aufgebaut werden.
Außerdem ist es bei einem anderen Schwingungs-

SS generator bekannt, die aus den Mischprodukten des Vorumsetzers ausgesiebte, erste Zwischenfrequenz in die Nähe des einstellbaren Frequenzbereiches des Hilfsoszillators zu legen (IEEE Transactions on Communication Technology, Vol. com-17, No. 2, April 1969, S. 257 bis 271, insb. Fig. 2).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Signal-Rausch-Abstand bei einem Schwingungsgenerator der eingangs bezeichneten und anhand der F i g. 1 näher erläuterten Art zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebenen Merkmale gelöst.

Der Erfindung liegt folgende Überlegung zugrunde: Bei der in F i g. 1 dargestellten Anordnung wird der

Signal-Raiisch-Abstand im Frequenzbereich, der dem Durchlaßbereich des ersten Zwischenfrequenzfilters FiX entspricht, vorwiegend durch das Rauschen im Vorumsetzer MX bestimmt. Die Amplituden der einzelnen Schwingungen des vom Verzerrer V erzeugten Oberwellenspektrums müssen bei der Anordnung nach Fig. I relativ klein gehalten werden damit durch die Gesamtheit der Oberwellen der Vorumsetzer nicht zu stark ausgesteuert wird, um die Entstehung von unerwünschten Oberwellen und Mischprodukten im Vorumsetzer zu vermeiden. Diese würden, falls sie in den Durchlaßbereich des ersten Zwischenfrequenzfilters FiX oder in dessen Nähe fallen würden, die spektrale Reinheit der Ausgangsschwingung des ersten Zwischenfrequenzfilters verschlechtern. Der Signal-Rausch-Abstand wird besser, wenn es gelingt, größere Signalamplituden am Eingang des Vorumsetzers Mi für das vom Verzerrer V gelieferte Oberwellenspektrum zuzulassen, ohne daß dadurch die spektrale Reinheit der Zwischenfrequenzschwingung mit der ersten Zwischenfrequenz /1 verschlechtert wird. Dies wird erreicht, wenn die vom Vorumsetzer gelieferte erste Zwischenfrequenz annähernd in der Mitte des Frequenzbereiches des Hilfsoszillators liegt.

Anhand des in F i g. 2 dargestellten Beispiels soll dies näher erläutert werden. Hier ist ein Blockschaltbild für einen Schwingungsgenerator gemäß der Erfindung dargestellt. Wegen der teilweisen Übereinstimmung mit F i g. 1 wird nur auf die Unterschiede gegenüber F i g. 1 eingegangen. Die Ausgangsfrequenz fs soll wiederum zwischen 0 und 30 MHz einstellbar sein. Der Tiefpaß B' hat nur einen Durchlaßbereich von 15MHz, während bei bekannten Schwingungsgeneratoren die erste Zwischenfrequenz /1 im allgemeinen der Differenz der Hilfsfrequenz und einer Oberwellenfrequenz des vom Verzerrer gelieferten Schwingungsspektrums entsprach, kann in Fig.2 die erste Zwischenfrequenz fX\ welche vom ersten Zwischenfrequenzfilter FiX' durchgelassen wird, sowohl der Summe als auch der Differenz der beiden dem Vorumsetzer MX' zugeführten Frequenzen entsprechen. Es gilt also:

/T = fü± nfq,

wobei η ganzzahlig ist.

Dies ergibt sich von selbst, wenn die vom Vorumsetzer MX' gelieferte erste Zwischenfrequenz fV annähernd in der Mitte des Frequenzbereiches des Hilfsoszillators H Hegt. Im angegebenen Zahlenbeispiel erstreckt sich der Frequenzbereich des Hilfsoszillators H von 50,5 bis 79,5 MHz. Dementsprechend liegt die erste Zwischenfrequenz /Γ bei 65,5MHz und ergibt sich je nach Einstellung des Hilfsoszillators H durch Summen- oder Differenzbildung aus den Frequenzen fü und nfq.

Damit die Ausgangsfrequenz fs durch Verändern der Hilfsfrequenz fü einem ebenso großen Bereich einstellbar ist, wie die Hilfsfrequenz fü selbst, müssen die zwischen der ersten und der letzten Frequenzumsetzung stattfindenden Frequenzumsetzungen eine Umsetzung der ersten Zwischenfrequenz fX' auf eine letzte Zwiscbenfrequenz /2' bewirken, deren Frequenz außerhalb des Frequenzbereiches des Hilfsoszillators H liegt. Deshalb hat die Interpolalionsfrequenz fp' im dargestellten Beispiel die Größenordnung von 15 MHz, was ungefähr der Hälfte des Einstellbereiches des

S Hilfsoszillators H entspricht, dessen Frequenz fü in einem Bereich von nahezu 30 MHz in Stufen von jeweils 1 MHz veränderbar ist.

Die Interpolationsfrequenz fp' ist durch Einstellung des Interpolationsoszillators /'zwischen 14 und 15 MHz

■ο stufenlos einstellbar. Aus den Mischprodukten des zweiten Frequenzumsetzers M2' wird durch das zweite Zwischenfrequenzfilter Fi 2' die im Bereich von 49,5 bis 50,5 veränderbare zweite Zwischenfrequenz /2' heraüsgefiltert, für welche allgemein gilt:

fr = /T ± fp'.

Für das in F i g. 2 dargestellte Beispiel gilt innerhalb dieser Gleichung das Minuszeichen.

Zwischen der ersten und der letzten Frequenzumsetzung können außer der Interpolationsfrequenz noch weitere Schwingungen — z. B. eine modulierte Schwingung — hinzugemischi werden. Die Summe oder Differenz der insgesamt eingemischten Schwingungen muß dann eine Umsetzung der ersten Zwischenfrequenz /T auf die erforderliche Frequenzlage der letzten Zwischenfrequenz /2' bewirken.

Der Rückumsetzer M3 hat die gleiche Funktion wie der in F i g. 1 dargestellte. In Verbindung mit dem Filter Fi 3 hat er die Bedingung der folgenden, allgemeingültigen Gleichung zu erfüllen:

ft= ± fü T f²' = fp + nfq.

Für das in F i g. 2 dargestellte Beispiel gilt die Gleichung:

fs= + fü- fi' = fp'± nfq.

weil im Beispiel fX' = fü ± nfqist.

Der positive Einfluß der Erfindung auf den Signal-Rausch-Abstand beruht darauf, daß der Frequenzbereich des Oberwellenspektrums nfq, welches zur Bildung der ersten Zwischenfrequenz fX' benutzt wird, auf etwa die Hälfte reduziert ist [im Beispiel nämlich von 32MHz (Fig. 1) auf 15 MHz (Fig. 2)]. Bei gleichem Gesamtpegel des Oberwellenspektrums kann durch dessen reduzierte Bandbreite die Amplitude der einzelnen Oberwellenschwingungen etwa verdoppelt werden, ohne daß der Vorumsetzer MX' stärker ausgesteuert wird als bei bekannten Ausführungsformen (F ig. 1).

Gegenüber dem bekannten Schwingungsgenerator nach F i g. 1 mit Differenzfrequenzbildung im Vorumsetzer ist beim erfindungsgemäßen Schwingungsgenerator eine zusätzliche Erhöhung der Amplituden der Oberwellenschwingungen dadurch möglich, daß jetzt wegen des größeren Frequenzabstandes zwischen dem Frequenzbereich des Oberwellenspektrums (beispielsweise 0... 15 MHz in F i g. 2) und der ersten Zwischenfrequenz /T unerwünschte Schwingungen im Bereich dieser ersten Zwischenfrequenz erst durch Verzerrungsprodukte höherer Ordnungszahl entstehen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schwingungsgenerator, arbeitend nach dem Verfahren der Frequenzsynthese unter Verwendung der Vor- und Rückumsetzung, enthaltend einen Normalfrequenzgenerator mit Verzerrer, darauf folgende Frequenzumsetzer, von denen der erste (Vorumsetzer) und der letzte (Rückumsetzer) eine ihrer beiden zu mischenden Schwingungen von einem Hilfsoszillator mit verstellbarer Frequenz (Hilfsfrequenz) erhalten, und zwischen dem ersten und dem letzten Frequenzumsetzer einen zusätzlichen Frequenzumsetzer, durch den die letzte Zwischenfrequenz in eine Frequenzlage außerhalb des Frequenzbereiches des Hilfsoszillators umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Mischprodukten des Vorumsetzers (Ml') ausgesiebte Zwischenfrequenz (Zl') annähernd in der Mitte des einstellbaren Frequenzbereiches des Hilfsoszillators (H) liegt.