DE2305847A1 - Anordnung zum beliebigen erzeugen einer aus einer anzahl in einem breiten frequenzband liegender diskreter frequenzen - Google Patents

Anordnung zum beliebigen erzeugen einer aus einer anzahl in einem breiten frequenzband liegender diskreter frequenzen

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Description

FPHN,6363, JW/EVH.
;.*;■.-;■.■>: N. Y. Philips' Gfoeücmpenfabrieken
ALfeNa; PHN- 6363
. νοιβι 5· JaJl. 1973
Anordnung zum beliebigen Erzeugen einer aus einer Anzahl in einem breiten Frequenzband liegender diskreter Frequenzen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum beliebigen Erzeugen einer aus einer Anzahl in einem breiten Frequenzband liegender diskreter Frequenzen mit einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO), einem an den Ausgang des genannten Oszillators angeschlossenen und entsprechend der gewünschten Frequenz einstellbaren Frequenzwandler, einer Quelle mit der Bezugsfrequenz, einer an den Steuereingang des Oszillators angeschlossenen Grobabstimmanordnung, mit deren Hilfe die Oszillatorabstimmfrequenz über den ganzen Abstimmbereich geändert werden kann, einem Frequenzdiskriminator zur Erzeugung eines vom Frequenzunterschied zwischen der Ausgangsfrequenz des Frequenzwandlers und einer von der Bezugsquelle gelieferten
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·. 2 - . FPHN. 6363.
Bezugsfrequenz abhängigen Ausgangssignals, das als Einschaltsignal der Grobabstiraraanordnung zugeführt, diese einschaltet, sowie mit einer Feinabstiramanordnung in Form einer Phasenvergleichsanordnung zum Erzeugen einer vom Phasenunterschied zwischen der Ausgangsfrequenz des Frequenzwandlers und der von der Bezugsquelle gelieferten Bezugsfrequenz abhängigen Regelspannung, die dem Steuereingang des Oszillators zugeführt, diesen auf der gewünschten Frequenz verriegelt.
Anordnungen der obengenannten Art sind durchaus bekannt und werden auch sehr oft verwendet. Für bestimmte Anwendungsbereiche, beispielsweise in Simplexnaohrichteasysteraen, die eine sehr schnelle Aenderung der Abstimmung des Oszillators erfordern, stellt es sich heraus, dass diese bekannten Anordnungen nicht gut verwendbar sind. Zur Verwirklichung einer schnellen Aenderung der Abstimmung ist es nämlich notwendig, dass durch die GrobabStimmanordnung des Oszillators die Abstimmung sehr schnell geändert werden kann um die Oszillator— ausgangs frequenz schnell in den Fangbereich der für die Feinabstimmung bestimmten Phasenvergleichsanordnung zu bringen. Für ein gutes Funktionieren der Phasenvergieichsanordnung ist es jedoch notwendig, dass die Oszillatorfrequenz verhältnismässig langsam durch den Fangbereich geht, da sonst keine ausreichende Regelspannung aufgebaut werden kann um die gewünschte Verriegelung erfolgen zu lassen.
Die obengenannten einander widersprechenden Anforderungen gehen ausserdem mit der Schwierigkeit einher, dass zum schnellen Realisieren einer grossen Abstimmänderung verhältnismässig grosse Spannungsänderungen notwendig sind, die Streuerscheinungen
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verursachen, die, da sie verhältnismässig langsam verschwinden, das Wirksamwerden der Feinabstimmregelung verzögern.
Die Erfindung bezweckt nun, eine Anordnung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die die obengenannten Schwierigkeiten weitgehend vermeidet und die schnelle Abstimmänderungen ermöglicht bei einer immerhin genauen Verriegelung auf der gewünschten Frequenz,
Die erfindungsgemässe Anordnung weist dazu das Kennzeichen auf, dass die Grobabstimmanordnung zum Liefern einer Steuerspannung eingerichtet ist, die in der Zeit schrittweise zu- oder abnimmt und zwar je nach der Stellung eines Zweistellungenschalters, der bei Aenderung der Einstellung des Frequenzwandlers in die eine oder in die andere Stellung gebracht wird und zwar entsprechend dem Richtungssinn der Frequenzänderung, die durch die Einstellung herbeigeführt wird und dass die Anordnung weiter eine mit einer Zeitschaltung versehene Schaltungsanordnung enthält, die im Ruhezustand den Ausgang des Frequenzwandlers mit einem Eingang der Phasenvergleichsanordnung verbindet und zugleich den Ausgang des Frequenzdiskriminators an einen Eingang der genannten Grobabstimmanordnung anschliesst und welche Schaltungsanordnung durch Ausgangsimpulse des Frequenzdiskriminators aus dem Ruhezustand in den Arbeitszustand gebracht wird, in welchem Zustand die Schaltungsanordnung unter Ansteuerung der genannten Zeitschaltung nacheinander eine erste und eine zweite Schaltstellung einnimmt, in welcher ersten Schaltstellung diese Anordnung die genannte Verbindung zwischen dem Frequenzwandler und der Phasenvergleichsanordnung unterbricht und in welcher
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zweiten Schaltstellung die Anordnung die letztgenannte Verbindung wiederherstellt und die genannte Verbindung zwischen dem Frequenzdiskriminator und der GrobabStimmanordnung unterbricht um danach automatisch in den Ruhezustand zurückzukehren.
Bei Anwendung der erfindungsgeraässen Massnahmen wird eine besonders schnelle Abstimmregelung erhalten und zwar einmal dadurch, dass die Grobabstinrnsanprdnung im eingeschalteten Zustand eine schrittweise ändernde Ausgangsspannung liefert, die die Oszillatorabstimmung unmittelbar in Richtung der gewünschten Frequenz ändert und zum anderen dadurch, dass die mit einer Zeitschaltung versehene Schaltungsanordnung das Auftreten von parasitären Uebergangserscheinungen vermeidet.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden an Hand der Figuren näher- erläutert. Es zeigent
Fig. 1 das Schaltbild einer bekannten Anordnung der eingangs erwähnten Art,
Fig. 2 das Blockschaltbild der erfindungsgemässen Anordnung,
Fig. 3 eine mögliche Ausführungsform der Grobabs timinanordnung, wobei der an diese GrobabStimmanordnung angeschlossene spannungsgesteuerte Oszillator mit Hilfe eines Wahlschalters auf jeweilige Abstimmteilbereiche umschaltbar ist,
Fig. h die Spannungs-Frequenzdiagramme eines in drei verschiedene Teilbereiche umschaltbaren spannungsgesteuerten Oszillators,
Fig. 5 eine Darstellung der sich schrittweise ändernden Ausgangsspannung, die einem Vorwärts«« Rückwärtszähler entnommen wird, der einen Teil der Grobabstimrnanordnung bildet,
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Fig. 7 eine Darstellung einer möglichen Ausführungsform des in der erfindungsgemassen Anordnung verwendeten Frequenzdiekriminators,
Fig. 8 eine Anzahl Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise des Diskriminators nach Fig. 7» und
Fife· 9 eine Darstellung der Durchlasskurve des Diskriminators .
In Pig. 1 ist 1 ein spannungsgesteuerter Oszillator, dessen Ausgangssignal einerseits einem Ausgang 2 und andererseits einen Frequenzwandler 3 zugeführt wird, der bei dieser bekannten Anordnung durch einen Frequenzteiler gebildet wird, dessen Teilungsverhältnis mit Hilfe einer Einstellvorrichtung k einstellbar 1st* Die Frequenz des Ausgangssignals des Frequensteilers ist durch die eingestellte Teilungszahl des Teilers und die Frequenz des Oszillatorausgangssignals bestimmt. Di· in Fig. 1 dargestellte Anordnung umfasst weiter eine Grobabs tiasaanerdnung 9, die eine in der Zeit sich ändernde Ausgangsspannung liefert, die Über die Leitung 10 einem Steuereingang des spannungsgesteuerten Oszillators 1 zugeführt die Ossiilatorabstimmung über den garnen Abstimmbereich variieren kann. Diese Grobabstimmanordnung 9 liefert jedoch nur dann eine sich Ändernde Ausgangsspannung, wenn ein » Frequenzdiskriminator 11 einen Frequenzunterschied feststellt zwischen der Ausgangsfrequenz des Frequenzwandlers und einer durch eine Bezugsquelle 8 gelieferten Bezugsfrequenz«
Veiter ist die Anordnung mit einer Feinabstimmanordnung in Form einer Phasenvergleichsanordnung zum Erzeugen einer von Phasenunterschied zwischen der Ausgangsfrequenz des
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Frequenzwandlers und der durch die Bezugsquelle 8 gelieferten Bezugsfrequenz abhängigen Regelspannung versehen, die über die Leitung 7 einem Steuereingang des Oszillators zugeführt wird und die die Oszillatorausgangsfrequenz auf der gewünschten Frequenz verriegelt.
In Fig, 2 ist eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemässen Anordnung dargestellt, wobei die der Fig. 1 entsprechenden Teile mit denselben Bezugszeichen angedeutet sind. Nach der Erfindung unterscheidet sich die Anordnung nach Fig. 2 darin, dass die Grobabstimmangrdnung °, ziön Liefern einer Steuerspannung eingerichtet ist, die in der Zeit schrittweise zu- oder abnimmt und zwar abhängig von der Stellung eines Zweistellungenschalters 12, der bei Aenderung d*r Einstellung des· Frequenzwandlers 3 in die eine oder in die andere Stellunggesetzt wird und zwar entsprechend dem Richtungsainn der Frequenzänderung, die durch die Einstellung herbeigeführt wird, während die Anordnung weiter eine mit einer Zeitschaltung 21, versehene Schaltungsanordnung 1° enthält, die im Ruhezustand den Ausgang des Frequenzwandlers 3 mit einem ©ingang der Phasenvergleichsanordnung 5 verbindet und den Ausgang des Frequenzdiskriminators 11 an einen Eingang der genannten Grobabstimmanordnung 9 anschliesst und welche Schaltungsanordnung 19 durch Ausgangsimpulse des Frequenzdiskriminators 11 aus dem Ruh·«·' zustand in den Arbeitszustand gebracht wird, in welchem Zustand die Schaltungsanordnung 19 unter Ansteuerung der genannten Zeitschaltung 21, 22 nacheinander ein· erste Schaltstellung und eine zweite Schaltstellung einnimmt, in welcher ersten Schaltstellung diese Anordnung die genannte Verbindung zwischen
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dem Frequenzwandler 3 und der Phasenvergleichsanordnung 5 unterbricht und in welcher zweiten Schaltstellung die Anordnung die letztgenannte Verbindung wiederherstellt und die \rerbindung zwischen dem Frequenzdiskriminator 11 und einem Eingang der GrobabStimmanordnung 9 unterbricht um danach automatisch in den Ruhezustand zurückzukehren.
Der Zweistellungenschalter 12 ist bei der dargestellten Ausführungsform beispielsweise mit einem Sende-Empfangsschalter einer Sende-Empfangsanordnung für Simplexverkehr gekoppelt. Die Bedienung des Zweistellungenschalters 12 ändert gleichzeitig die Einstellung der an den Frequenzteiler 3 angeschlossenen Einstellvorrichtung k und verursacht zugleich, dass die Quelle 13 eine Spannung liefert, die abhängig von der Stellung des Schalters 12 entweder über die Leitung lh oder über die Leitung 15 der bistabilen Schaltung 16 zugeführt wird, die einen Teil der Grobabstimmanordnung 9 bildet. Die genannte Grobabstiinmanordnung 9 enthält bei der dargestellten Ausführungsform einen Vorwärts-Rückwärtszähler 17, dem die Ausgangsimpulse des Diskriminators 11 zugeführt werden und der in der Vorwärts- oder in der Rückwärtsrichtung zählt und zwar je nachdem die bistabile Schaltung 16 in der einen oder in der anderen Gleichgewichtslage verkehrt. An den Zähler 17 ist ein Digital-Analog-Umsetzer 18 angeschlossen, der eine vom Zählerinhalt abhängige und infolgedessen schrittweise zu- oder abnehmende Steuerspannung liefert, die über die Leitung 10 einem Steuereingang des Oszillators 1 zugeführt wird.
Die genannte Schaltungsanordnung 19 enthält bei der dargestellten Ausführungsform die genannte Zeitschaltung, die
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durch zwei monosteabile Schaltungen 21 und 22, ein im Ruhezustand der Schaltungsanordnung geöffnetes UND-Tor 20 und zwei Negatoren 25 und 27 sowie zwei UND-Tore 23 und 2h, deren Ausgänge -an. ein gemeinsames ODER-Tor 26 angeschlossen sind, gebildet wird.
Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung 19 ist wie folgt: Wenn die Oszillatorausgangsfrequenz durch die Phasenregelschleife auf der gewünschten Frequenz verriegelt ist, liefert der Frequenzdiskriminator 11 keine Ausgangsimpulse, was bedeutet, dass das an den Ausgang des Frequenzdiskriminators angeschlossene UND-Tor 20 an einem seiner Eingänge ein logisches O-Signal empfängt und folglich kein Impuls am Eingang der monostabilen Schaltung 21 auftritt, die daher im stabilen Ruhezustand bleibt. An einem der Eingänge tritt dann ein logisches O-Signal auf, das, dem Eingang der anderen monostabilen Schaltung 22 zugeführt, bewerkstelligt, dass diese sich ebenfalls im stabilen Ruhezustand befindet, wobei an einem der Ausgänge ein logisches 1-Signal auftritt, das 'dem zweiten Eingang des UND-Tores 20 zugeführt wird. Das am Ausgang der monostabilen Schaltung 21 auftretende logische O-Signal wird einerseits dem UND-Tor 23 zugeführt um dieses geschlossen zu halten und andererseits dem anderen UND-Tor Zh und zwar über einen Negator 25 s so dass die am Ausgang des Frequenzteilers 3 auftretenden Impulse der Phasenvergleichs-= · anordnung 5 über das UND~Tor Zh und das ODER-Tor 26 zugeführt werden.
Sobald die Oszillatorabstimmfrequenz nicht mehr der gewünschten Frequenz entspricht p liefert der Prequensdiskrimif·
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nator 11 Ausgangsimpulse, die über das UND-Tor 20 einerseits dem Vorwärts-RUckwärtszähler 17 und andererseits dem Eingang der monostabilen Schaltung 21 zugeführt werden, wobei beispielsweise die negative Flanke eines derartigen Impulses diese Schaltung in den nicht stabilen Zustand bringt. Das Ausgangssignal der monostabilen Schaltung 21 wird dann ein logisches 1-Signal; diese Umwandlung hat jedoch keinen Einfluss auf die monostabile Schaltung 22; dieses Signal wird weiter einerseits unmittelbar dem UND-Tor 23 zugeführt, wodurch die am Ausgang der Bezugsquelle auftretenden Impulse über den Negator 25 und die Tore 23 und 26 der Phasenvergleichsanordnung zugeführt werden um diese unwirksam zu machen und andererseits über den Negator 25 dem Tor 24, um auf diese Weise die Verbindung zwischen dem Ausgang des Frequenzteilers 3 und dem Eingang der Phasenvergleichsanordnung 5 zu unterbrechen.
Auf diese Weise wird während des Arbeitszustandes der Schaltungsanordnung nur die Ausgangsspannung der Grobabstimmanordnung einem Steuereingang des spannungsgesteuerten Oszillators zugeführt und diese Grobabstimmung wird auf keinerlei Weise durch die Phasenregelschleife beeinflusst. Die Dauer des während dieses Arbeitszustandes der Schaltungsanordnung auftretenden ersten Schaltzustandes ist durch die t monostabile Schaltung 21 bestimmt.
Nach gewisser Zeit kehrt die monostabile Schaltung von selbst in den stabilen Zustand zurück und an ihrem Ausgang tritt ein logisches O-Signal auf, was bewerkstelligt, dass die monostabile Schaltung 22 in den nicht stabilen Zustand gebracht wird, wodurch ein logisches O-Signal am UND-Tor
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auftritt und folglich die Verbindung zwischen dem Diskriminator und dem Eingang der Grobabstimmanordnung 9 unterbrochen wird.
Das logische O-Signal, das am Ausgang der monostabilen Schaltung 21 auftritt, stellt zugleich die Verbindung- zwischen dem Ausgang des Frequenzteilers 3 und dem Eingang der Phasenvergleichsanordnung 5 wieder her, so dass die Feinabstimmung wirksam wird; dabei können Uebergangserscheinungen in Form von parasitären Spannungen auftreten, die durch den Prequenzdiskriminator 11 als auftretender Frequenzunterschied betrachtet' werden und die zur Folge haben, dass der Diskriminator Ausgangsimpulse liefert, die jedoch nicht dem Eingangs der Grobabstimmanordnung 9 zugeführt werden, da die Verbindung mit dem Eingang der Grobabstimmanordnung unterbrochen ist. Dadurch wird vermieden, dass das Funktionieren des Frequenzdiskriminators 11 die Feinabstimmung beeinflusst und diese verzögert.
¥enn die monostabile Schaltung 22 aus sich selbst in den stabilen Zustand zurückkehrt", wird die Schaltung danach automatisch in den Ruhezustand zurückgebracht. Die Zeitkonstanten derzwei monostabilen Schaltungen 21 und 22 müssen derart gewählt werden, dass die Zeit, in der sie sich im nicht stabilen Zustand befinden, möglichst kurz ist. Für die monostabile Schaltung 22 ist diese Zeitdauer durch die Zeit, welche die Phasenvergleichsanordnung erfordert um eine Regelgleichspannung aufzubauen bestimmt und diese Zeit ist nur kurz, da die den Eingängen der Phasenvergleichsanordnung zugeführten Signale durch die Grobeinstellanordnung in der Frequenz praktisch gleichgemacht sind» Die Zeitkonstante der monostabilen Schaltung 21 ist durch die maximale Zeit, welche die
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Grobeinstellanordnung 9 benötigt gegeben und diese Zeitdauer liegt beispielsweise in der Grössenordnung von 10 Millisekunden, Insbesondere wird die Zeitkonstante der monostabilen Schaltung derart gewählt, dass die Zeit, in der diese Schaltung sich im nicht stabilen Zustand befindet, etwas länger ist als die Zeit, die maximal zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ausgangsimpulsen des Frequenzdiskriminators auftritt, so dass die monostabile Schaltung 21 jeweils bei Empfang eines derartigen Ausgangsimpulses im nicht-stabilen Zustand bleibt. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Feinregelung schneller wirksam wird wenn die gewünschte Frequenz in der Nähe der Augenblicksfrequenz liegt als im Falle, dass die gewünschte Frequenz und die Aiigenblicksfrequenz einen grossen Unterschied aufweisen«
Die obenstehend beschriebene mit einer Zeitschaltung versehene Schaltungsanordnung 19 vermeidet daher, dass die über die Leitungen 7 und 10 den Steuereingängen des spannungsgesteuerten Oszillators zugeführten Spannungen einander entgegenwirken, wenn man die Frequenz ändert. In Fig. 3 ist eine Abwandlung der Erfindung dargestellt, wobei der spannungsgesteuerte Oszillator 1 umschaltbar ist, d.h., dass der Abstimmbereich des Oszillators umschaltbar ist, so dass in aufeinanderfolgenden Teilbereichen liegende Frequenzen geliefert werden können. Dazu kann der Oszillator für jedes Teilbereich mit einem einzeln abstimmbaren Kreis oder auch mit mehreren Oszillatoren versehen sein.
Die der Fig. 2 entsprechenden Teile sind in Fig. 3 mit denselben Hezugszeichen angedeutet. Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung unterscheidet sich darin von der nach Fig. 2, dass
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die Grobabstimmanordnung 9 wegen der unterschiedlichen Abstimm-Teilbereiche des spannungsgesteuerten Oszillators anders ausgebildet ist. Der Oszillator ist in die unterschiedlichen Teilbereiche mittels eines Umschaltsignals umschaltbar, das über die Leitung 28 dem Oszillator zugeführt wird. Dieses Umschaltsignal wird dem Digital-Analog-Umsetzer 29 entnommen, der an die Ausgänge eines Vorwärts-Rtickwärts-Zählers 30 angeschlossen ist; die aufeinanderfolgenden Stellungen des Zählers verursachen die Umschaltung in aufeinanderfolgende Teilbereiche des spannungsgesteuerten Oszillators 1, In Fig. h sind zur Erläuterung die Spannungs-Frequenzkennlinien eines Oszillators dargestellt, der drei Teilbereiche aufweist. Auf der vertikalen Achse sind die Frequenzen aufgetragen, beispielsweise in MHz, während auf der horizontalen Achse die Spannung angegeben ist. Die erste Stellung des Zählers 30 schaltet den ersten Teilbereich ein, dessen Spannungs-Frequenzkennlinie durch die Kurve 01 angedeutet ist, für den zweiten Teilbereich ist die zugehörige Spannungs-Frequenzkurve durch 02 bezeichnet und für den dritten Teilbereich durch 03. Der Zähler 30 zählt vorwärts oder rückwärts, abhängig von den Impulsen, die an den Leitungen Ik und erscheinen und die der bistabilen Schaltung 31 zugeführt werden ebenso wie dies für den Vorwärt s-=Rückwär>tszähler 17 der Fall ist. Die in Fig. 3 dargestellte GrobabStimmanordnung ist weiter mit zwei Dekodieranordnungen 329 35 versehen, die · an Ausgänge des Vorwärts-Rtickwärtszählers 17 angeschlossen sind und wobei die Dekodieranordnung 32 die maximal© Zähl= stellung und die Dekodieranordnung 35 die minimale Ziählstellungdekodiert. Die Grobabstimmanordnung 9 enthält ausserdera noch
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drei ODER-Tore 33, 3k und 36, die auf die in den Figuren angegebene Art und Weise in die Schaltung aufgenommen sind.
Die Wirkungsweise der in Fig. 3 dargestellten Grobabstimmanordnung ist wie folgt: wenn ein Impuls an der Leitung i4 erscheint, werden die Zähler 17 und 30 in die Vorwärts-Zählstellung gebracht und der Zähler 17 zählt die Ausgangsimpulse des Frequenzdiskriminators, während der Zähler 30 bereitsteht, die Impulse, die an seinem Eingang erscheinen, zu zählen. Dabei wird vorausgesetzt, dass der Zähler 30 in der minimalen Zählstellung steht, d.h., dass der Teilbereich eingeschaltet, ist, der der in Fig. k durch 01 bezeichneten Spannungs-Frequenzkurve entspricht.
Wenn der Zähler 17 seine maximale Zählstellung erreicht, wird dies durch den Dekoder 32 detektiert, der dann einen Ausgangsimpuls liefert, der dem Zähler 30 zugeführt wird und zwar über das ODER-Tor 33. Die ZTahlerst e llung des Zählers 30 nimmt dann um eine Einheit zu, wodurch der nachfolgende Teilbereich, der der in Fig. h dargestellten Spannungs-Frequenzkurve 02 entspricht, eingeschaltet wird. Der Ausgangsimpuls der Dekodieranordnung 32 wird auch über das ODER-Tor 3^ den bistabilen Schaltungen 16 zugeführt, mit der Folge, dass der Zähler 17 in die Rückwärts-Zählstellung gebracht wird. , Wenn der Zähler 17 infolge der ihm zugeführten Ausgangsimpulse vom Frequenzdiskriminator seine minimale Zählstellung erreicht, wird dies durch die Dekodieranordnung 35 dekodiert, die dann einen Ausgangsimpuls liefert, der aufs neue den Inhalt des Zählers 30 um eine Einheit vergrössert, wodurch auf den folgenden Teilbereich, der der in Fig, k dargestellten
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Spannungs-Frequenzkurve 03 entspricht, umgeschaltet wird; zugleich wird dieser Ausgangsimpuls von der Dekodieranordnung über das ODER-Tor 36 dem Zähler 17 zugeführt, der dadurch wieder in die Vorwärts-Zählstellung gebracht wird.
Der obenstehend beschriebene Prozess wiederholt sich, bis der Frequenzdiskriminator 1 1 keine Ausgangsimpulse mehr liefert. Es sei bemerkt, dass bei diesem Prozess der Inhalt des Zählers 17 jeweils nur um eine Einheit zunimmt, was bedeutet, dass die Spannungsänderung der schrittweise zu- oder abnehmenden Spannung an der Leitung 10 pro Schritt relativ gering ist, so dass eine grosse Spannungsänderung, die nur langsam verschwindende Uebergangserscheinungen verursacht, völlig vermieden werden.
Betrachtet wird nun die Wirkungsweise der Grobabstimmanordnung für den Fall, dass der spannungsgesteuerte Oszillator zwei Frequenzen muss liefern können und zwar abhängig von der Stellung eines Sende-Empfangsschalters einer Simplex-Sende-Empfaiigsanordnung. Zunächst wird dabei vorausgesetzt, dass diese zwei Frequenzen in ein und demselben Abstimm-Teilbereich liegen und zwar entsprechend der Spannunf:s-Frequenzkurve 01. Dann ist die nachfolgende Erläuterung auch auf die in Fig. dargestellte Ausführungsform anwendbare, Es wird vorausgesetzt, dass die zwei Frequoinzen durch die Koordinaten der Punkte E1 und R1 in Fig. h gegeben sind. Diese Frequenzen liegen um ein Frequenzintervall F. auseinander0
¥enn der Schalter 12 in die Stellung gebracht wird9 die der durch die Anordnung zu liefernden höheren Frequenz U1 entspricht, wird durch die Quelle 13 über die Leitung 14 dem
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ZShler 17 ein Impuls zugeführt, welcher Zähler dadurch in die Vorwärtsstellung gebracht wird» Ausserdem wird die Einstelleinheit k auf die gewünschte Frequenz gesetzt. Der Frequenzdiskriminator 11 stellt dann einen Frequenzunterschied fest und liefert demnach Impulse, die durch den Zähler 17 gezählt werden, dessen Inhalt mittels des Digital-Analog-Umsetzers in eine Regel spannung umgesetzt wird, die über die Leitung dem Oszillator 1 zugeführt wird um diesen auf die gewünschte Frequenz R1 grob einzustellen.
Fig. 5 zeigt die Aenderung des Inhaltes des Zählers als Funktion der Anzahl ihm zugeführter Impulse; die Ordinaten PM und Pm geben die maximale bzw. minimale Zählstellung des Zählers 17 an; wie die Figur zeigt, muss der Zählerinhalt zunehmen um von der Frequenz E1 auf die Frequenz R1 zu gehen.
Um von der Frequenz R1 auf die Frequenz E1 zurückzukehren wird der Schalter 12 in die andere Stellung gebracht, wobei an der Leitung 15 ein Impuls erscheint,der den Zähler in die Rückwärts-Zählstellung bringt, so dass der Zählerinhalt abnimit,
Nun wird die Ausführungsform nach Fig. 3 betrachtet und es wird vorausgesetzt, dass die beiden Frequenzen durch die Ordinaten der Punkte E„ und R„ dargestellt werden, die auf don in Fig. h dargestellten Spannungs-Frequenzkurven 02 bzw, liegen, wodurch auch hier der Frequenzunterschied untereinander F. beträgt. Wenn nun der Schalter 12 betätigt wird um von der dem Punkt E2 entsprechenden Frequenz auf die dem Punkt R_ entsprechende Frequenz zu gehen, so hat dies zur Folge, dass die beiden Zähler 17 und 30 in die Vorwärts-ZHhlstellung
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gebracht werden. Der Frequenzdiskriminator 11 reagiert wieder auf den Frequenzunterschied und zwar durch. Zuführung von Ausgangsimpulsen zum Zähler 17» dessen Inhalt dadurch auf die maximale ZShlstellung zunimmt;(siehe Fig. 6), welche Stellung im Dekoder 32 dekodiert einen Ausgangsimpuls auftreten lässt, der den Inhalt des Zählers 30 um eine Einheit zunehmen lässt. Dadurch wird der Oszillator auf den nachfolgenden Abstimm-Teilbereich umgeschaltet und der Zähler 1? wird in die Rückwärtszählstellung gebracht, so dass der Zählerinhalt abnimmt, bis die durch den Oszillator 1 gelieferte Frequenz der gewünschten Frequenz R2 praktisch entspricht. Um auf die dem Punkt R? entsprechende Frequenz zurückzukehren wird der Schalter 12 in die ursprüngliche Stellung gebracht, wodurch die'beiden Zähler 17 und 30 in die Rückzählstellung gebracht -werden, so dass der Zählerinhalt des Zählers 17 auf die minimale Zählstellung (siehe Fig. 6) abnimmt, welche Stellung durch die Dekodieranordnung 35 dekodiert wird zur Erzeugung eines Signals, das die Umschaltung in den ursprünglichen Teilbereich bewerkstelligt und zugleich den Zähler 17 in die Vorwärts-Zählstellung setzt, so dass der Inhalt dieses Zählers zunimmt bis die Oszillatorausgangsfrequenz der gewünschten Frequenz E2 praktisch entspricht.
Es sei bemerkt, dass die Erfindung den kürzesten Weg geht um von der einen auf die andere Frequenz zu gehen und ohne dass an der Leitung 10 grosse plötzliche Spanntangsänderungen auftretenβ
Eine mögliche Ausführungsform des" Frequenzdiskriminators Ti9 der mit Vorteil in der erfindungsgeinässen Anordnung verwandet.
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werden kann, ist in Fig, 7 dargestellt, während Fig. 8 eine Anzahl Signalformen darstellt, die an unterschiedlichen Punkten der in Fig. 7 dargestellten Schaltungsanordnung auftreten. So zeigt Fig. 8a das Ausgangssignal des Frequenzteilers 3 und Fig. 8e das Bezugssignal, das in Fig. 7 Einem an die Bezugsquelle 8 angeschlossenen Frequenzvervielfachers 37 entnommen wird, wobei es zum guten Funktionieren des Diskriminators erwünscht ist, dass das Tastverhältnis dieser Signale gleich 0,5 ist. Das in Fig. 8a dargestellte Ausgangssignal des Frequenzteilers 3 wird einer bistabilen Schaltung 38 zugeführt, die am Ausgang 39 das in Fig. 8b dargestellte Signal abgibt ι das gleiche aber invertierte Signal tritt am Ausgang kO auf. Die bistabile Schaltung 38 geht aus der einen in die andere Gleichgewichtsstellung über und zwar beim Auftreten der abfallenden Flanken beispielsweise des dem Eingang zugeführten Signals. Es sei bemerkt, dass man durch die bistabile Schaltung unabhängig vom Tastverhältnis (duty-cycle) vom Ausgangssignal des Frequenzteilers 3 wird.
Der Frequenzdiskriminator umfasst weiter ein UND-Tor *H , dessen beide Eingänge an die Ausgangsklemme 39 der bistabilen Schaltung 38 bzw. an den Ausgang des Frequenzvervielfachers angeschlossen sind. Der Ausgang des genannten UND-Tores hl , ist an den Eingang eines Zählers k2 angeschlossen. Wenn am Ausgang 39 der bistabilen Schaltung 38 ein logisches 1-Signal auftritt, werden die am Ausgang des Vervielfachers 37 auftretenden Bezugsimpulse im Zähler k2 gezählt und zwar solange dieses Ausgangssignal den logischen 1-Wert beibehält. Fig. 8f gibt den Inhalt des Zählers k2 an, wobei deutlichkeitshalber
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nur 6 Impulsstellen dargestellt sind.
Der Diskriminator umfasst weiter noch zwei UND-Tore 43 und 46. Das UND-Tor 43, dessen Eingänge mit dem Ausgang 4o der bistabilen Schaltung 38 verbunden sind und der Ausgang des Frequenzteilers 3 liefert ein Ausgangssignal, das in Fig. 8c dargestellt ist und das einem UND-Tor 44 zur Erzeugung eines Fensters zur Beobachtung des Inhaltes des Zählers 42 zugeführt wird'. Der zweite Eingang des ÜND-Tores 44 ist dazu an eine Dekodxeranordnung 45 angeschlossen, die nur dann einen Ausgangsimpuls liefert, wenn der Inhalt des Zählers nicht zwischen zwei bestimmten Werten liegt.
Das UND-Tor 46 weist zwei Eingänge auf, von denen der eine mit der Ausgangsklemme 4O der bistabilen Schaltung 38 verbunden und die andere über einen Negator 47 an den Ausgang des Frequenzteilers 3 angeschlossen ist. Das Ausgangssignal dieses UND-Tores ist in Fig. 8d dargestellt und wird als Rücksteilsignal dem Zähler 42 zugeführt. Fig. 9 zeigt die Durchlasskurve dieses Diskriminators. Dabei ist auf der horizontalen Achse die Frequenz f.. der Signale, die am Ausgang des Frequenzteilers 3 auftreten, und auf der vertikalen Achse die Frequenz f der vom Diskriminator gelieferten Ausgangsimpulse aufgetragen.
Ausser den Frequenzen, für die die an den Zähler 42 angeschlossene Dekodieranordnung 45 keine Ausgangsimpulse liefert, entspricht die Frequenz der Impulse der Hälfte der Frequenz des Ausgangssignals des Frequenzteilers 3 ο Der Inhalt des Zählers 42' wird nämlich während einer von zwei aufeinander= folgenden Perioden des Ausgangssignals des Frequenzteilers 3 beobachtet,,
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Der Frequenzbereich df in Fig, 9, in dem der Frequenzdiskriminator keine Ausgangsimpulse liefert, ist einerseits durch die Anzahl aufeinanderfolgender Stellen des Zählers 42, die nicht dekodiert werden, und andererseits durch die Frequenz der Bezugsimpulse, die im Zähler gezählt werden, bestim.nt.
Es dürfte einleuchten, dass dieses Bezugssignal von einem beliebigen Impulsoszillator geliefert werden kann. Dieser Frequenzbereich df kann auf einfache Weise derart eingestellt werden, dass der Diskriminator auf einfache Art und Weise an die erfindungsgemässe Anordnung angepasst werden kann, dass dieser Frequenzbereich df als Funktion des Durchlassbandes der Feinregelschleife geregelt wird und derart, dass die Frequenz Fr des Signals, das von der Bezugsquelle geliefert wird, etwa in der Mitte des Frequenzbereiches df liegt.
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Claims (9)

  1. PPHN.6363.
    PATENTANSPRUECHEj
    1 ./ Anordnung zum beliebigen Erzeugen einer aus.einer Anzahl in einem breiten Frequenzband liegender diskreter Frequenzen mit einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO), einem an den Ausgang des genannten Oszillators angeschlossenen und entsprechend der gewünschten Frequenz einstellbaren Frequenzwandler, einer Quelle mit der Bezugsfrequenz, einer an den Steuereingang des Oszillators angeschlossenen Grobabstimrnanordnung, mit deren Hilfe die Oszillatorabstimmfrequenz über den ganzen Abstimmbereich geändert werden kann, einem Frequenzdiskriminator zur Erzeugung eines vom Frequenzunterschied zwischen der Ausgangsfrequenz des Frequenzwandlers und einer von der Bezugsquelle gelieferten Bezugsfrequenz abhängigen Ausgangssignals, das als Einschaltsignal der GrobabStimmanordnung zugeführt, diese einschaltet, sowie mit einer Feinabstimmanordnung in Form einer Phasenvergleichsanordnung zum Erzeugen einer vom Phasenunterschied zwischen der Ausgangsfrequenz des Frequenzwandlers und der von der Bezugsquelle gelieferten Bezugsfrequenz abhängigen Regelspannung, die dem Steuereingang des Oszillators zügefUhrt, diesen auf der gewünschten Frequenz verriegelt, dadurch gekennzeichnet, dass di& genannte Grobabstimmanordnung zum Liefern einer Steuerspannung eingerichtet ist, die in der Zeit schrittweise zu- und abnimmt und zwar je nach der Stellung eines Zweistellungensohalters, der bei Aenderung der Einstellung des Frequenzwandlers in die eine oder in die andere Stellung gebracht wird und sway entsprechend dem Richtungssirun, der Frequenzänderung, die durch di© Einstellung
    ■N
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    herbeigeführt wird und dass die Anordnung weiter eine mit einer Zeitschaltung versehene Schaltungsanordnung enthält, die im Ruhezustand den Ausgang des Frequenzwandlers mit einem Eingang der Phasenvergleichsanordnung verbindet und zugleich den Ausgang des Frequenzdiskriminators an einem Eingang der genannten GrobabStimmanordnung anschliesst und welche Schaltungsanordnung durch Ausgangsimpulse des Frequenzdiskriminators aus dem Ruhezustand in den Arbeitszustand gebracht wird, in welchem Zustand die Schaltungsanordnung unter Ansteuerung der genannten Zeitschaltung nacheinander eine erste und eine , zweite Schaltstellung einnimmt, in welcher ersten Schaltstellung die Anordnung die genannte Verbindung zwischen dem Frequenzwandler und der Phasenvergleichsanordnung unterbricht und in welcher zweiten Schaltstellung die Anordnung die letztgenannte Verbindung wiederherstellt und die genannte Verbindung zwischen dem Frequenzdiskriminator und der Grobabstimmanordnung unterbricht um danach automatisch in den Ruhezustand zurückzukehren.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobabstimmanordnung durch eine Vorwärts-Rückwärts-ZShlanordnung gebildet wird, die abhängig von der Stellung des genannten Zwei Stellungenschalters in die Vorwärts- oder in die Rückwärts-Zählstellung gebracht wird und dass der , Inhalt des Zählers mit Hilfe eines Analog-Digital-Umsetzers in ein analoges Regelsignal umgesetzt wird, das zur Grobeinstellung einem Steuereingang des Oszillators zugeführt wird.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, wobei der Abstimmbereich des spannungsgesteuerten Oszillators in aufeinanderfolgende Teilbereiche aufgeteilt ist und wobei jeder dieser
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    Teilbereiche mit Hilfe eines ¥ahischalters selektiert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Wählschalter durch ein Ausgangssignal der genannten Grobabstimmanordniuig betätigt wird. -._'--
  4. 4, Anordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Grobabstimmanordnung aus einer an den Ausgang des Diskriminators angeschlossenen ersten Vorwärts-Ruckwärts-Zählanordnung, an die einerseits ein Digital-Analog-Umsetzer zum Liefern einer dem Zählerinhalt entsprechenden Regelspannung für Grobabstimmung des Oszillators angeschlossen ist und an die andererseits eine erste und eine zweite Dekodieranordnung angeschlossen sind, wobei die erste beim Erreichen des maximalen Zählerinhaltes einen Ausgangsimpuls liefert, der die' genannte erste Zählanordnung in die Rückwärts-Zählstellung bringt und wobei die zweite Dekodieranordnung beim Erreichen des minimalen Zählerinhaltes einen Ausgangsimpuls liefert, der die genannte erste Zählanordnung in die Vorwärts-Zählstellung bringt, sowie aus einem an den gemeinsamen Ausgang der genannten ersten und zweiten Dekodieranordnung angeschlossenen zweiten Vorwärts-Rückwärts-Zählanordnung aufgebaut ist, an die ein Digital-Analog-Umsetzer zum Liefern eines Selektionssignals angeschlossen ist, das dem genannten Oszillatorwahlschalter zugeführt, den durch den Zählerinhalt der genannten zweiten Zählanordnung bestimmten Abstimm-Teilbereich des Oszillators einschaltet,
  5. 5· Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte zweite Zählanordnung abhängig von der Stellung des genannten Zweistellungenschalters in die Vorwärts- oder
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    - #5 · FPHN.6363.
    - IZ-
    in die Rückwärts-Zählstellung gebracht wird,
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einen Teil der genannten Schaltungsanordnung bildende Zeitschaltung eine erste und eine zweite monostabile Schaltung enthält und dass die Dauer der während des Arbeitszustandes der Schaltungsanordnung nacheinander auftretenden ersten und zweiten Schaltstellung durch die Zeitkonstanten der genannten ersten und zweiten monostabilen Schaltung bestimmt ist.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzdislcriminator aufgebaut ist aus einer Zählanordnung mit einer daran angeschlossenen Dekodieranordnung, die ein Ausgangssignal liefert, wenn der Zählerinhalt kleiner ist als ein bestimmter erster Wert oder grosser als ein bestimmter zweiter (anderer) Wert, aus einem Diskriminatoreingangstor, einem Zählereingangstor, einem Zählerrückstelltor sowie aus einer bistabilen Schaltung und einem an den Ausgang des Diskriminatoreingangstores und an den Ausgang der Dekodieranordnung angeschlossenen Diskriminatorausgangstor, wobei das dem Frequenzwandler entnommene Signal einem Eingang des Diskriminatoreingangstores und einem Eingang der bistabilen Schaltung und über einen Negator einem Eingang des Zählerrtickstelltores zugeführt wird und wobei der zweite Eingang des Diskriminatoreingangstores und der zweite Eingang des Zählerrückstelltores an einen Ausgang der bistabilen Schaltung angeschlossen sind, deren zweiter Ausgang an einen Eingang des Zählereingangstores angeschlossen ist, welchem zweiten Eingang die Ausgangsimpulse einer Bezugsquelle zugeführt werden,
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    -Zk- FPHN.6363.
  8. 80 Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzwandler durch einen digitalen Frequenzteiler gebildet wird,
  9. 9. Anordnung nach Anspruch 1 zum Gebrauch in einer Simplex-Sende-Empfangsanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Zweistellungenschalter mit dem Sende-Empfangs-Schalter der Sende-Empfangs-Anordnung gekoppelt ist, so dass die beiden Schalter gleichzeitig betätigt werden;
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DE19732305847 1972-02-08 1973-02-07 Anordnung zum erzeugen einer beliebigen frequenz aus einer anzahl in einem breiten frequenzband liegender diskreter frequenzen Granted DE2305847B2 (de)

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