DE2261258B2 - Frequenzzuwachs-Vervielfacher - Google Patents

Description

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anliegt, wobei k das Teillingsverhältnis des Frequenzteilers ist, und daß der Ausgang des frequenzsteuerbaren Oszillators der ersten Phasenverriegelungsschleife mit dem zweiten Eingang des Phasenkomparator^ der zweiten Phasenverriegelungs- jo schleife vei uunden ist

2. Frequenzinkrcment-fr'jltiplikator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zusätzliche mit ihrem steuerbaren Oszillator an dem für den zu vervielfachenden Frequenzzuwachs vorgesehenen « Eingang des Phasenkomparator* der ersten Schleife liegende Phasenverriegelungsschleife mit einem zusätzlichen frequenzsteuerbaren Oszillator Ob, durch einen frequenzsubtrahierenden Mischer M₀, der einerseits von dem Ausgang des weiteren frequenzsteuerbaren Oszillators Ob und andererseits von einem Frequenzsynthetisator S gesteuert wird, der eine Frequenz gleich der Differenz aus der Grundfrequenz F₀ und dem konstanten Teil der Frequenz F_x erzeugt, deren Frequenzinkrement v-, multipliziert werden soll, und durch einen zusätzlichen Phasenkomparator Co, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des subtrahierenden Mischers verbunden ist, dessen Ausgang an den Steuereingang des zusätzlichen frequenzsteuerbaren Oszil- w lators Gb angeschlossen ist und an dessen zweiten Eingang die Frequenz F_x gelegt ist, deren Inkrement multipliziert werden soll und durch eine Verbindung des Ausgangs des zusätzlichen frequenzsteuerbaren Oszillators Gb mit dem zweiten Eingang des γ, Phasenkomparator O, der ersten Phasenverriegelungsschleife.

Die Erfindung betrifft einen Frequenzzuwachs-Vervielfacher mit mindestens einer Phasenverriegeltingsschleife, die einen in seiner Frequenz von der Ausgangsspannung eines Phasenkomparator steuerbaren Oszillator enthält, wobei am Eingang des Phasenkomparator« einerseits eine erste Frequenz, die sich aus einer Grundfrequenz und dem zu vervielfachenden Frequen/zuwachs zusammensetzt, und an

W) dererseits die mit einem Frequenzteiler um einen festen Faktor geteilte Ausgangsfrequenz des steuerbaren Oszillators anliegt

Es ist bereits eine derartige Vorrichtung bekannt (PROC of the IEEE, VoL 55, 1967, Nr. 7. Seiten 11Ί4 — 1153), bei der ein erster Multiplikator vorgesehen ist zum Multiplizieren der Summe aus der Grundfrequenz und dem Freq<ienz2uwachs mit dem faktor 10, ein weiterer Multiplikator zum Multiplizieren der Grundfrequenz mit dem Faktor 9, und ein subtraktiver Mischer, dem die Ausgangsfrequenzen dieser beiden Multiplikatoren zugeführt werden. Diese Schaltung weist den Nachteil auf, daß sie nur mit einer festen Grundfrequenz Fo arbeitet

Es ist ferner eine Schaltung bekannt (DE-OS 2135 490), welche eine mit einem Quarzspektrum arbeitende Frequenzdekade umfaßt, die e^;nen Interpolationsoszillator aufweist und annähernd auf die zu messende Frequenz voreingestellt ist Der Interpolationsoszillator tritt an die Stelle des lokalen Oszillators einer der Dekaden des Synthetisators, der die Ziffern der niedrigsten Ordnung einer Zahl liefert, die die zu messende Frequenz ausdrücken. Mittels einer Phasenverriegelungsschleife, welche eine subtraktive Mischeinrichtung umfaßt für die zu messende Frequenz und die Ausgangsfreeuenz des Synthetisators und eine Frequenzsteuereinrichtung für den Interpolationsoszillator durch die Mischfrequenz, steuert dabei die Frequenzänderung des Interpolationsoszillators auf den Wert ε χ 10", wobei ε der Frequenzzuwachs ist und π von der Ordnungszahl der Dekade abhängt auf die der Interpolationsoszillator einwirkt Diese bekannte Vorrichtung ermöglicht die Multiplikation eines zu messenden Frequenzzuwachses durch eine Zahl 10", die verhältnismäßig hohe Werte annehmen kann, wenn ein Synthetisator mit einer genügend großen Anzahl von Dekaden verwendet wird. Der Nachteil dieser Schaltung besteht darin, daß die Meßzeit mit zunehmender Größe des Parameters π ansteigt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Frequenzanstieg-Vervielfacher zu schaffen, der eine schnellere Messung eines Frequenzzuwachses ermöglicht, also eine geringere Zeitkonstante aufweist als bekannte Schaltungen.

Die Lösung dieser Aufgab« ist darin zu sehen, daß bei einem Frequenzzuwachs-Vervielfacher der eingangs genannten Art zwischen dem Frequenzteiler und dem Phasenkomparator ein frequenzaddierender Mischer mit einem seiner Eingänge und seinem Ausgang eingefügt ist, daß eine zweite derartige Phasenverriegelungsschleife vorgesehen ist, und daß die Schaltung so getroffen ist, daß an den zweiten Eingang jedes frequenzaddierenden Mischers eine Frequenz (k-\):kxFo anliegt wobei k das Teilungsverhältnis des Frequenzteilers ist, und daß der Ausgang des frequenzsteuerbaren Oszillators der ersten Phasenverriegelungsschleife mit dein zweiten Eingang des Phasenkomparator der zweiten Phasenverriegelungsschleife verbunden ist Daltei ist der Gesamtvervielfachungsfaktor des Frequtsnzzuwachses gleich dem Produkt der Vervielfachungsfaktoren der einzelnen Phasenverriegelungsschleifen, während die gesamte Zeitkonstante nur entsprechend der Formel

θ = l/y.WJ;

zunimmt, wobei θι ... 0„ die Zeitkonstanten der einzelnen Phasenverriegelumgsschleifen sind.

Um eine vorgegebene Gesamtvervielfachung zu erzielen, kann also eine vorwählbare Anzahl von Phasenverriegelungsschleifen verwendet werden, welche jeweils eine vorwählbare Anzahl von Dekaden von Frequenzteilern aufweisen. Eine minimale Zeitkonstante erhält man, wenn jede Phasenverriegelungsschleife lediglich eine Dekade aufweist, während sich die maximale Zei'Jconstante ergibt, wenn sämtliche Dekaden in ein und derselben Phasenverriegelungsschleife zusammengefaßt sind.

Eine Weiterbildung, die sich zum Multiplizieren eines Frequenzzuwachses einer beliebigen unbekannten Frequenz eignet, ist gegeben durch eine zusätzliche, mit ihrem steuerbaren Oszillator an dem, für den zu vervielfachenden Frequeuzzuwachs vorgesehenen Eingang des Phasenkomparator der ersten Phasenverriegehingsschleife liegende Phasenverriegelungsschleife mit einem zusätzlichen frequenzsteuerbaren Oszillator, durch einen frequenzsubtrahierenden Mischer, der einerseits von dem Ausgang des zusätzlichen frequenzsteuerbaren Oszillators und andererseits von einem Frequenzsynthetisator gesteuert wird, der eine Frequenz gleich der Differenz aus der Grundfrequenz und dem konstanten Teil der Frequenz erzeugt, deren Frequenzzuwachs multipliziert werden soll, und durch einen zusätzlichen Phasenkomparator, dessen efiter Eingang mit dem Ausgang des subtrahierenden Mischers verbunden ist, dessen Ausgang an den Steuereingang des zusätzlichen frequenzsteuerbaren Oszillators angeschlossen ist und an dessen zweiten Eingang die Frequenz gelegt ist, deren Frequenzzu wachs multipliziert werden soll, und durch eine Verbindung des Ausgangs des zusätzlichen frequenzsteuerbaren Oszillators mit dem zweiten Eingang des Phasenkomparator der ersten Phasenverriegelungsschleife.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel ergänzend beschrieben.

Die einzige Figur zeigt einen Frequenzzuwachs-Vervielfacher für eine Multiplikation mit 10", wobei η Phasenverriegelungsschleifen vorgesehen sind.

Jede Phasenverriegelungsschleife ist in der Figur in der vereinfachten Form eines in seiner Frequenz steuerbaren Oszillators Ot, Ch... O_n dargestellt, auf den jeweils ein Teiler Dt, Di ... D_n folgt mit einem Teilungsverhältnis von 10. An diese Teiler ist jeweils ein additiver Mischer M\,Mi... M) angeschaltet, der mit der Frequenz 9/vj/10 gespeist wird und an den einen Eingang eines Phasenkomparator Q, Ci ... C_n führt. Der Aurgang jedes Phasenkomparators steuert die Frequenz des zugeordneten Oszillators. Der erste Komparator empfängt mit seinem zweiten Eingang die Frequenz Fn +ε, welche den zu vervielfachenden Frequenzzuwachs enthält, und jeder der darauffolgenden Komparatoren empfängt mit seinem Eingang jeweils die Ausgangsfrequenz des Oszillators der vorangehenden Phasenverriegelungssclileife.

Die Ausgangsfrequenz des Mischers Mt ist 9/yiO+ Fj/10, wobei Fj die Frequenz des Oszillators O₁ ist. Die Phasenverriegelungsschleife bewirkt, daß die beiden Eingangsfrequenzen des Komparator G gleichgemacht werden, nämlich

und ebenso

F₁ = F_n + 100;
und

F_n = F₁₁ + 10";

Die Zeitkonstante jeder Phasenverriegelungsschleife. die als identisch angenommen sind, ist

(-J₀ = 10/2.-T ab

Die Gesamtzeitkonstante der Schaltung ist
(-) = [ η χ (-J₀ = 10 ι iil.i ab

Die Gesamtzeitkonstanie einer Verriegelungsschleife mit demselben Frequenzzuwachs-'-'ervielfachungsfaktor und mit η Frequenzteilern is: !0"/2 Tisb, also 10"-'Vn größer.

Will man mittlere Zeitkonstanten einstellen, so wird eine gegenüber π kleinere Anzahl von Phasenverriegelungsschleifen verwendet, wobei jede zwei oder mehrere Frequenzteiler umfaßt.

Beispielsweise ergeben sich für /7 = 6 die folgenden Lösungen, wenn man sich auf die Vei wendung von zwei Oszillatoren beschränkt:

Bei einer einzigen Schleife mit sechs Frequenzteilern ist:

(-J = 10⁶/2.-Tüb

Bei Verwendung von einer Schleife mit fünf Teilern und einer Schleife mit einem Teiler ist:

^ I0⁵ /2.7«/)

Bei Verwendung von einer Schleife mit vier Teilern und einer Schleife mit zwei Teilern ist:

ti = M!072.7 «ftf +

* UfIn ah

/·'„ f ι = 9F_nZIO t F, K)

F₁ - F_n + ΙΟ,

Bei Verwendung von zwei Schleifen mit je drei Teilern ist:

ti = i (i0-72.-7i/fc)² + (10"72.Tu/))² = \2 10-72.7«/)

Verwendet man hingegen drei Oszillatoren, so nimmt die Zahl der möglichen Lösungen zu, wobei sich eine minimale Zeitkonstante ergibt bei Verwendung von drei ochieifen mit jeweils zwei Teilern, wobei wird:

ti = [3 IO72.-7<i/>

Bei Verwendung von sechs Oszillatoren erhält man: (-) = Ϊ6 10/2.7 «/>

Der bisher beschriebene Teil der Schaltung ermöglicht nur eine Vervielfachung des I requenz/uwachses für einen einzigen konstanten Wert der Grundfrequenz Fn. Zum Betrieb n einem großen Frequenzbereich verwendet man eine zusätzliche Phasenverriegelungs schleife und einen Frequenzsynthetisator S.

Die zusätzliche Phasenverriegelungsschleife
einen Oszillator Qi für dir Frpnncn7 P„ + t

subtraktivcn Mischer Mn und einen Phasenkomparator G,

Der Frequenzsynthctisator S ist für eine Frequenz Fn-ΣΙausgelegt, wobei 27die Summe der Frequenz/u· wachse der betreffenden Dekaden des Frcqucnzsynthetisators und der Grundfrequenz der Frequenz /·", ist, deren Frequenzzuwachs multipliziert werden soll.

Diese Frequenz /·', wird an den Eingang des Phasenkomparators Co gelegt, dessen anderer Eingang mit der Mischfrequenz f + ΣΙ gespeist wird, die am Ausgang des Mischers M_n auftritt.

Die zusätzliche Phasenverriegclungsschlcife bewirkt ein Verschwinden der Phascndiffcrcn/cn an den F.ingängen von C für die ist:

Mit anderen Worten liefert der Oszillator (λι letztlich eine Frequenz F,,+ 10" zl. entsprechend einer Frequenzvervielfachung bei einer beliebigen Frequenz. F_x.

Der Vervielfachiingskoeffizient kann natürlich auch die Form ;/ haben, wobei a eine beliebige Basis bildet.

Hierzu I Matt /eichmiimeii

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Frequenzanstieg-Vervielfacher mit mindestens einer Phasenverriegelungsschleife, die einen in seiner Frequenz von der Ausgangsspannung eines > Phasenkomparator steuerbaren Oszillator enthält, wobei am Eingang des Phasenkomparator; einerseits eine erste Frequenz, die sich aus einer Grundfrequenz und dem zu vervielfachenden Frequenzinkrement zusammensetzt, und anderer- ι ο seits die mit einem Frequenzteiler um einen festen Faktor geteilte Ausgangsfrequenz des steuerbaren Oszillators anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Frequenzteiler und dem Phasenkomparator ein frequenzaddierender Mischer mit einem seiner Eingänge und seinem Ausgang eingefügt ist, daß eine zweite derartige Phasenverriegelungsschleife vorgesehen ist, und daß die Schaltung so getroffen ist, daß an den zweiten Eingang Jedes frequenzaddierenden Mischers eine Frequenz