DE2217967A1 - Schaltungsanordnung zur synchronisierung freischwingender umsetzeroszillatoren - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur Synchronisierung freischwingender Umsetzeroszillatoren Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einer Schaltungsanordnung zur Synchronisierung freischwingender Umsetzeroszillatoren in Relaisstellen von Nachrichtenübertragungsanlagen, insbesondere Richtfunkanlagen, wobei in der Relaisstelle ein Empfänger mit der Empfangsfrequenz fE und ein Sender mit der Sendefrequenz fS angeordnet sind und getrennte Oszillatoren haben, die um die Frequenz df gegeneinander versetzt sind.
• Bei Relaisstellen von Nachrichtenanlagen wird das ankommende Signal vorgegebener Frequenz in einem Empfänger in eine Zwischenfrequenz umgesetzt, verstärkt, in eine um einen bestimmten Betrag gegen die Empfangsfrequenz versetzte Frequenz umgesetzt und durch einen Sender abgestrahlt. Diese versetzte Frequenz tf ist meistens durch die von CCIR gegebenen Empfehlungen für bestimmte Systeme und Frequenzbereiche festgelegt oder kann mit den zuständigen Postverwaltungen vereinbart werden.
• Bei Richtfunkanlagen wird für die Trägererzeugung, beispielsweise durch enge Vermaschung der Netze und die damit zusammenhängende optimale Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Frequenzbandes eine hohe Frequenzkonstanz gefordert. Diese Genauigkeit läßt sich meistens nur mit Schaltungen erreichen, die sich auf die Frequenzstabilität eines Schwingquarzes bezieht.
• Für die Sende- und Empfangsoszillatoren sind heute eine Reihe von Schaltungsanordnungen üblich, die dieses ermöglichen.
• Man verwendet z.B. Vervielfacherketten, die von Frequenzen zwischen 100 ... 150 MHz ausgehen und das Signal in der Betriebsfrequenz durch eine möglichst verlustarme Vervielfachung erzeugen. Günstiger hinsichtlich des Aufwandes und der Rauschanforderungen sind Schaltungen, die von freischwingenden Oszillatoren bei höheren Frequenzen ausgehen (Transistoroszillatoren oder Gunnoszillatoren im GHz-Bereich), die durch Synchronisierschaltungen (Vervielfachung oder Sampling-Verfahren) in der Frequenz stabilisiert werden. Bei allen diesen Schaltungen dient als normal wieder ein Schwingquarz.
• Wenn man getrennte Oszillatoren für die sende- und empfangsseitige Umsetzung benutzt, so ist in jedem der erwähnten Fälle der Aufwand erheblich.
• Aus diesem Grund und weil die Anforderungen an die absolute Frequenzgenauigkeit nur halb so groß sind, hat man schon sehr früh auf Relais stellen von Richtfunkanlagen das sogenannte Versetzerprinzip angewendet.
• Da die Sende- gegenüber der Empfangsfrequenz um einen bestimmten Betrag Af unterschiedlich ist, kann man beispielsweise die Empfangsfrequenz mit Hilfe des frequenzgenauen Sendeoszillators, eines Hilfsoszillators mit der Fequenz Af und eines Mischers erzeugen.
• Am Ausgang der Mischstufe der Versetzeranordnung entstehen aber ausser der gewünschten Frequenz f S + Af oder fOszS - Af auch noch andere Mischprodukte (jeweils das unerwünschte Seitenband die Frequenzen foszS, 2 foszS ... und die Seitenbänder mit 2 Af, 3 bf usw.) Diese Mischprodukte liegen bei gegebenem Frequenzschema und festgelegter Versetzerfrequenz df auf bestimmten Frequenzen innerhalb und außerhalb des benutzten Frequenzbandes. Da diese Mischprodukte zudem oft nicht ausreichend gedämpft werden können, ergeben sich im Richtfunksystem Störungen, die dieses Versetzerprinzip trotz sonstiger erheblicher Vorteile verbieten.
• Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, eine Schaltungsanordnung zu suchen, die diese Störfrequenz des Versetzerprinzips vermeidet und den Aufwand gegenüber getrennten Sende- und Empfangsoszillatoren umgeht. Dabei bietet sich die Verwendung freischwingender Halbleiteroszillatoren, die auf der Sollfrequenz schwingen, an.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Oszillator des Empfängers [oder Senders] über mindestens einen Mischer und einem folgenden Koppelelement mit der Oszillatorzuleitung des Senders [oder Empfängers] verbunden ist und der/die Mischer ein Signal der Differenzfrequenz Af aus der Empfangsoszillatorfrequenz und der Sendeoszillatorfrequenz an einen Phasen- oder Frequenzdiskriminator abgibt/abgeben, der ein Steuersignal bei Ablage dieses Signals der Differenzfrequenz df von einem aus einer Quarzstufe angelieferten zweiten Signal der Differenzfrequenz Af' über einen Regelkreis an den Oszillator des Empfängers [oder Senders] zur Nachstimmung abgibt.
• Es ist vorteilhaft, wenn Empfangs- und Sendezweig durch Zirkulatoren entkoppelt sind. Als Koppelelemente werden Richtkoppler vorgeschlagen. Eine Erweiterung des Erfindungsgedankens besteht darin, dass der Regelkreis mit Fangvorrichtung bei Frequenzweitablage versehen ist. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, wenn das zweite Signal der Differenzfrequenz tf ein Vielfaches der Zwischenfrequenz ist. Ferner besteht eine Erweiterung des Erfindungsgedankens darin, dass zwischen Empfänger und seinem Oszillator und/oder Sender und seinem Oszillator Frequenzvervielfacher angeordnet sind.
• Anhand der Zeichnung wird die Erfindung mit Hilfe von Schaltungsbeispielen näher beschrieben. Im einzelnen sind in den Figuren dargestellt: In der Fig. 1 ein Vervielfacher nach dem herkömmlichen Prinzip, in der Fig. 2 eine Schaltungsanordnung mit einer Vervielfacheranordnung, in der Fig. 3 eine Versetzeranordnung mit Vervielfacher herkömmlicher Art, in der Fig. 4 eine Versetzeranordnung mit freischwingendem Oszillator nach der Erfindung und in der Fig. 5 eine Versetzeranordnung mit Vervielfacherstufen zwischen Oszillator und Empfänger bzw.
• Sender.
• In der Figur 1 ist eine Vervielfacherkette wiedergegeben, bei der von einem Quarzoszillator Q, der beispielsweise auf einer Frequenz von 100 MHz schwingt, ausgegangen wird. Ihm folgt eine Vervielfacherstufe VVi mit einer Vervietfachung von n = 6. In einem nachfolgenden Verstärker V wird die 6. Oberwelle- verstärkt und in zwei weiteren Vervielfacherstufen VV2 und VV3 auf die Sollfrequenz f=7,2 GHz gebracht. In einem Filter F werden Störfrequenzen ausgefiltert und in einem folgenden Isolator I wird die Vervielfacherkette mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen, um Reflexionen zu vermeiden.
• In der Fig. 2 ist eine ähnliche Schaltungsanordnung aufgezeigt wie in der Fig. 1. Der Unterschied besteht darin, dass man von einem freischwingenden, über einen Phasendiskriminator 9 in Verbindung mit einem durch einen Regelkreis R nachstimmbaren Oszillator G ausgeht, der auf einer wesentlich höheren Frequenz schwingt und nur noch einer geringeren Vervielfachung W 3 (im vorliegenden Beispiel n=3) bedarf, um auf die gewünschte Frequenz von 7,2 GHz zu kommen. Seine Steuerfrequenz wird von einem Quarzoszillator Q bei 100 MHz über zwei Vervielfacherstufen VV1 und W2 hergeleitet.
• Die Fig. 3 zeigt eine Umsetzerschaltungsanordnung herkömmlicher Bauart mit Vervielfachern in Kettenschaltung. Mit A ist der Empfänger bezeichnet, dessen Eingangsmischkreis M1 mit Hilfe einer vervielfachten Quarzfrequenz fql des Empfangsoszillators Qi, eine Umsetzung in das zu verstärkende Zwischenfrequenzsignal vornimmt. Hiebei wird gleichzeitig die Versetzung in der Frequenz um den Betrag Af vom Sendeoszillator Q2, der ebenfalls aus Vervielfachern besteht oder auch ein freischwingender Oszillator sein kann, über Koppelelement K hergeleitet. In dem Mischer M2 des Senders B wird das verstärkte Zwischenfrequenzsignal mit dem versetzten Oszillatorsignal gemischt und über den Sender B ausgestrahlt.
• Die Fig. 4 zeigt die Anordnung eines Versetzeroszillators nach der Erfindung. Hierbei ist A der Empfänger mit seiner Eingangsfrequenz fE und dem Eingangsmischer Mi, der mit seinem zweiten Eingang an den freischwingenden Oszillator G und mit seinem Ausgang an den Zwischenfrequenzverstärker angeschlossen ist. Ein zweiter Ausgang des Oszillators G ist mit einem weiteren Mischer M3 verbunden, der ein weiteres Signal aus dem um die Differenzfrequenz tf versetzten Sendeoszillator G' der Frequenz foszS über ein Soppelglied K erhält und hieraus ein Signal der Differenzfrequenz Af bildet, das an einem Phasendiskriminator ç mit einem aus einem Quarzoszillator Q abgeleiteten Signal der Frequenz tf' verglichen wird und hieraus ein Steuersignal bei Ablage des freischwingenden Oszillators G zu dessen Nachstauerung in einem Regelkreis R bildet. Der Sendeoszillator G' ist über das Koppelglied K und den Sendemischkreis M2, der das zugeführte verstärkte Zwischenfrequenzsignal zum Ausgangs- bzw.
• Sendesignal fS mischt, verbunden. Die Zuführungen zu dem Mischer M3 enthalten Isolatoren I zur Entkopplung und zur Anpassung. Die Anordnung weiterer Mischkreise M4, M5, M6 sind einfügbar. Auf diese Weise wird man von der gegebenen Versetzerfrequenz unabhängig, wenn man einen weiteren Oszillator der Anlage, dessen Frequenz ebenfalls quarzstabilisiert ist, verfügbar hat und diesen zur Bildung der Versetzerfrequenz mit heranzieht.
• In der Fig. 5 ist eine Versetzeranordnung dargestellt, die ihrem Prinzip nach der in der Fig. 4 aufgezeigten Schaltungsanordnung entspricht. Bei dieser Schaltungsanordnung wird lediglich von in ihrer Frequenz niederen Oszillatoren G und G' ausgegangen, die eine niedere Versetzerfrequenz für die gesamte Schaltungsanordnung zur Folge haben. Das Nachstimmungskriterium für den Empfängeroszillator G oder bei umgekehrter Anordnung für den Senderoszillator G' wird über den Mischer M3, der aus zwei Auskoppelelementen K1 und K2 angesteuert wird, an einem Phasendiskriminator k hergeleitet.
• Um die geforderte hohe Empfangs- bzw. Sendefrequenz zu erhalten, sind in den Oszillatorzweigen Vervielfacher eingeschaltet. Diese geben das vervielfachte Signal an den ihnen zugeordneten Mischern M1 bzw. M2 ab.

Claims (6)

1. Patentansprüche

   Schaltungsanordnung zur Synchronisierung freischwingender Umsetzeroszillatoren in Relaisstellen von Nachrichtenübertragungsanlagen, insbesondere Richtfunkanlagen, wobei in der Relaisstelle ein Empfänger mit der Empfangsfrequenz fE und ein Sender mit der Sendefrequenz fS angeordnet sind und getrennte Oszillatoren haben1 die um die Frequenz bf gegeneinander versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator des Empfängers (G)[oder Senders (G')]über mindestens einen Mischer (M3) und einem folgenden Koppelæ element (K) mit der Oszillatorzuleitung des Senders (B) [oder Empfängers (A)] verbunden ist und der/die Mischer (M3, M4, M5, M6) ein Signal der Differenzftequenz bf aus der Empfangsfrequenz fE und der Sendefrequenz f5 an einen Phasen- oder Frequenzdiskriminator (typ) abgibt/abgeben, der ein Steuersignal bei Ablage dieses Signals der Differenzfrequenz Ef von einem aus einer Quarzstufe (Q) angelieferten zweiten Signal der Differenzfrequenz Af' über einen Regelkreis (R) an den Oszillator des Empfängers (G) [oder Senders (G')] zur Nachstimmung abgibt.
2. 2. Schaltungsanordnung zur Synchronisierung freischwingender Umsetzeroszillatoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Empfangs- und Sendezweig durch Isolatoren (I) entkoppelt sind.
3. 3. Schaltungsanordnung zur Synchronisierung freischwingender Umsetzeroszillatoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (K) aus einem Richtkoppler besteht.
4. 4. Schaltungsanordnung zur Synchronisierung freischwingender Umsetzeroszillatoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkreis (R) mit Fangvorrichtung bei Frequenzweitablage versehen ist.
5. 5. Schaltungsanordnung zur Synchronisierung freischwingender Umsetzeroszillatoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Signal der Differenzfrequenz Aft ein Vielfaches der Zwischenfrequenz ist.
6. 6. Schaltungsanordnung zur Synchronisierung freischwingender Umsetzeroszillatoren nach Aspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Empfänger (E, M1) und seinem Oszillator (G) und/oder Sender (S, M2) und seinem Oszillator (G') Frequenzvielfache angeordnet sind.

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