DE2354146A1

DE2354146A1 - Oszillatoranordnung mit phasenfeinregelung

Info

Publication number: DE2354146A1
Application number: DE19732354146
Authority: DE
Inventors: Jochen Dipl Ing Zilg
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-10-29
Filing date: 1973-10-29
Publication date: 1975-05-07
Also published as: DE2354146C3; DE2354146B2

Description

Oszillatoranordnimg mit Phasenfeinregelung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Oszillax-oranordnung mit einer Vorrichtung zur Phasenregelung der ausgangsseitigen Schwingung vorgegebener frequenz.

Vielfach treten bei Übertragungsverfahren Schwierigkeiten bezüglich der Phasensynchronisation auf, besonders bei digitalen Übertragungsverfahren (z.B. TDMA, SSMA) bei der Synchronisation der Bittakte. Da bei digitalen Techniken die Realisierung eines bitkohärenten Betriebs von wesentlichem Vorteil für die Demodulation der einzelnen Bursts ist, wird hierfür eine Einrichtung gefordert, die es erlaubt, die Sendetaktphasen der Eigenstation so zu verschieben, daß Referenzburst und Eigenburst die selbe Taktphase aufweisen. Dabei muß der zulässige Restfehler der Taktphase wesentlich kleiner als ein Zehntel der Taktperipde sein.

Wie bekannt ist, läßt sich bei niedrigen Bitraten (<5 MHz) eine Phasenverschiebung der Taktphase mit einer, dem oben geforderten zulässigen Restfehler entsprechenden Auflösung durch einen hochliegenden Taktoszillator mit nachfolgendem steuerbarem Teiler realisieren, während jedoch bei den unter anderen in der Satellitentechnik üblichen hohen Taktfrequenzen, bei denen der Oszillator bei zirka 500 MHz arbeiten müßte, der nachfolgende.Teiler nur mit unverhältnismäßig hohem Aufwand realisiert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Oszillatoranordnung der eingangs erwähnten Art eine weitere Lösung anzugeben, die bei relativ geringem apparativem Aufwand eine wesentliche Verbesserung der Phasenfeinregulier-

VPA 9/643/3003 Bfk/Bri

509819/0 514

- 2

'K-

barkeit hoher Taktfrequenzen ermöglicht.

Ausgehend von einer Oszillatoranordnung mit einer Vorrichtung zur Phasenregelung der ausgangsseitigen Schwingung vorgegebener Frequenz, wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Festfrequenzoszillator vorgesehen ist, dessen Frequenz f₁ sich von der vorgegebenen Frequenz £ der ausgangsseitigen Schwingung um die Frequenz £„ unterscheidet, daß ferner eine Schwingung mit der Frequenz fjr von der Schwingung des Festfrequenzoszillators über einen mit einem steuerbaren Phasendrehglied in Verbindung stehenden Frequenzteiler abgeleitet ist, und daß die Schwingung mit der Frequenz f.. und die Schwingung mit der Frequenz f_H den beiden Eingängen eines Modulators zugeführt ist, dessen Ausgang über selektive Mittel mit dem Ausgang der Anordnung verbunden ist.

Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, daß die bei der Modulation einer ersten hochfrequenten, nichtphasenfeinregelbaren Schwingung mit einer von dieser ersten Schwingung durch Frequenzteilung abgeleiteten zweiten niederfrequenten und damit phasenfeinregelbaren Schwingung, im Modulationsprodukt enthaltenen hochfrequenten Seitenbänder in ihrer Phasenlage fein regelbar sind. Dabei wird das gewünschte Seitenband über einen nachfolgenden Bandpaß, der das unerwünschte Seitenband und den Trägerrest unterdrückt dem Ausgang der Anordnung zugeführt. Für das durchgelassene (z.B. obere) Seitenband A kann die folgende Gleichung angegeben werden:

A=A₀ cos(2_TCf₁t+2_Ä-_si-t+2Tt|-Hp₀) n: Teilerverhältnis;

m: Phasenschritt am Phasenschieber in der Einheit von 2π;
φ₀: Phasenablage am Teiler (konstant).

VPA 9/643/3003 - 3 -

509819/0514

Hieraus ist ersichtlich, daß der kleinste, mit der Anordnung erreichbare Phasenschritt von dem Teilungsverhältnis η abhängt. Wird an dem Phasenschieber m-Mal ein positiver Phasenschritt von +360° durchgeführt, so beträgt der Phasenschritt im Ausgangssignal m«360/n. Bei m^i und einer geforderten Auflösung von z.B. 1° muß also n=360 sein. Die Phasenablage φ ist konstant und abhängig von der Laufzeit im Teiler.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Oszillatoranordnung ist das mit dem Frequenzteiler in Verbindung stehende Phasendrehglied dadurch in den Prequenzteiler integriert, daß das Teilungsverhältnis des Frequenzteilers n:1 über wenigstens einen Steuereingang umschaltbar ist, vorzugsweise in das Teilungsverhältnis (n+i):1 und (n-1):1.

Bei diesem ersten "bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es möglich, neben der Phasenregulierung, durch kurzzeitiges Umschalten des Teilungsverhältnisses in die ausgangsseitige■Schwingung einzelne Impulse ein- oder auszublenden.

Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Oszillatoranordnung ist diese zu einer Phasenmeßeinrichtung erweitert. Dabei ist dem Ausgang der ersten bevorzugten Ausführungsform ein Plias end i skr iminat or mit seinem ersten Eingang nachgeschaltet, an dessen zweiten Eingang über einen steuerbaren Umschalter in abwechselnder Folge jeweils eine von mindestens zwei in ihrer gegenseitigen Phasenlage zu analysierenden Schwingungen gleicher Frequenz f als Referenzschwingung zugeführt ist. Die Schwingung der Frequenz f am ersten Eingang des Phasendiskriminators ist hierbei durch das Ausgangssignal des Phasendiskriminators über einen Steuersignalgeber, dessen Ausgang sowohl mit dem Steuereingang des Phasendrehgliedes

VPA 9/64-3/3003 ■ -4-'

50981 9/0514

der Oszillatoranordnung als auch mit dem Eingang eines Phasendifferenzmessers verbunden ist, auf die Phase der Referenzschwingung nachziehbar. Der Phasendifferenzmesser ist hierbei über eine Umschaltsteuerung mit dem Umschalter verbunden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.

In der Zeichnung bedeuten:

Fig.1 ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung;

Pig.2 eine Weiterbildung der Anordnung nach Fig.1 zu einer Phasenmeßeinrichtung.

Bei der Oszillatoranordnung nach Fig.1 ist ein Pestfrequenzoszillator 1 in der Ausführung als Quarzgenerator bzw. als Atomnormal mit dem ersten Eingang ,eines Modulators 2 und über einen mit einem steuerbaren Phasendrehglied 3 mit Steuereingang 4 in Verbindung stehenden Frequenzteiler 5 mit dem zweiten Eingang des Modulators verbunden. Dabei wird dem Modulator einerseits die Schwingung der Frequenz f.. des Festfrequenzoszillators und andererseits die davon abgeleitete Schwingung der Frequenz fjr zugeführt. Der Ausgang des Modulators ist über ein Filter 6, hier ein Quarz-Bandpaßfilter mit dem Ausgang 7 der Oszillatoranordnung verbunden. Für den Mischer gibt es zwei Möglichkeiten der Realisierung. Er kann als Analog-Hischer aufgebaut werden oder, was bei vorhandenem Logik-Pegel günstiger ist, als digitaler Mischer.

Der Frequenzteiler bestimmt das Auflösungsvermögen der gesamten Phasensehdebersehaltung und ist in vorteilhafter

VPA 9/643/3003 - . - 5 - -

509819/0514

■- r-

Weise als Synchronzähler aufgebaut.

In Pig.2 ist im Zusammenhang mit Fig.1 eine Erweiterung der Oszillatoranordnung zu. einer Phasenmeßeinrichtung dargestellt. Das Auflösungsvermögen dieser Phasenmeßeinrichtung ist gleich groß wie im ersten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung, so daß hiermit vorzugsweise genaue Phasendifferenzmessungen hochfrequenter Schwingungen gleicher Frequenz vorgenommen werden können.

In Pig.2 ist ein Phasendiskriminator 8 vorgesehen, dessen erster Eingang mit dem Ausgang 7 in Fig.1 verbunden ist und dessen zweitem Eingang über einen steuerbaren Umschalter 9 in abwechselnder Folge jeweils eine von mindestens zwei in ihrer gegenseitigen Phasenlage zu analysierende Schwingungen der Frequenz f als Referenzschwingung zugeführt ist.

Der Ausgang des Phasendiskriminators ist über einen Steuersignalgeber 10 mit dem Steuereingang 4 des Phasendrehgliedes 3 verbunden, so daß die Phase am ersten Eingang des Phasendislcriminators durch die Impulse des Steuersignalgebers auf die Phase der Referenzschwingung am zweiten Eingang des Phasendiskriminators nachziehbar ist. Die vom Steuersignalgeber erzeugten Impulse werden außerdem einem als Phasenschrittzähler aufgebauten Phasendifferenzmesser 11 mit Anzeige- oder Schreibvorrichtung zugeführt, der mit einer Umsehaltsteuerung 12 verbunden ist, die nach erfolgtem liachziehvorgang den Umschalter anstößt. Zusätzlich liefert die Umschaltsteuerung dem Phasendifferenzmesser 11 die Information, für welche der zu analysierenden Schwingungen der jeweilig angezeigte Meßwert gültig ist.

5 Patentansprüche "

2 Figuren .

YPA 9/643/3003 ' - 6 -

509819/0514

Claims

2354145

Patentansprüche

Oszillatoranordnung mit einer Vorrichtung zur Phasenregelung der' ausgangsseitigen Schwingung vorgegebener Frequenz, dadurch gekennzeichnet, daß ein Festfrequenzoszillator (1) vorgesehen ist, dessen Frequenz f. sich von der vorgegebenen Frequenz f_Q der ausgangsseitigen Schwingung um die Frequenz fjT unterscheidet, daß ferner eine Schwingung mit der Frequenz f™ ,von der Schwingung des Festfrequenzoszillators über einen mit einem steuerbaren Phasendrehglied (3) in Verbindung stehenden Frequenzteiler (5) abgeleitet ist, und daß die Schwingung mit

der Frequenz f.. und die Schwingung mit der Frequenz fg den beiden Eingängen eines Modulators (2) zugeführt ist, dessen Ausgang über selektive Mittel (6) mit dem Ausgang (7) der Anordnung verbunden ist.
2. Oszillatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _s daß zur Frequenzregelung der Frequenzteiler (5) mit verschiedenen, von außen gesteuert einschaltbaren Teilerverhältnissen ausgestattet is

t.
3. Oszillatoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das mit dem Frequenzteiler (5) in Verbindung stehende Phasendrehglied (4-) dadurch in den Frequenzteiler integriert ist, daß das Teilungsverhältnis des Frequenzteilers n:1 über wenigstens einen Steuereingang umschaltbar ist, vorzugsweise in das Teilungsverhältnis (n+1):1 und (n-i):1.
4. Zu einer Phasenmeßeinrichtung erweiterte Oszillatoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -

VPA 9/643/3ΟΟ3 - 7 -

5098 1 9/051 A

durch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß ihrem Ausgang (7) ein Phasendiskriminator (8) mit seinem ersten Eingang nachgeschaltet ist, an dessen zweiten Eingang eine'in ihrer Phase zu analysierende Schwingung der Frequenz f als Referenzschwingung zugeführt ist, und daß die Schwingung der Frequenz f am ersten Eingang durch das Ausgangssignal des Phasendiskriminators über einen Steuersignalgeber (10), dessen Ausgang sowohl mit dem Steuereingang (4) des Phasen&rehgliedes (3) der Oszillatoranordnung als auch mit dem Eingang eines Phasendifferenzmessers (1-1) verbunden ist, auf die Phase der Referenzschwingung nachziehbar ist.

Zu einer Phasenmeßeinrichtung erweiterte Oszillatoranordnung nach Anspruch 4, d a d u r c h gekennzeichnet, daß dem zweiten Eingang des Phasendiskriminators (S) über einen steuerbaren Umschalter (9) in abwechselnder Folge jeweils eine von mindestens zwei in ihrer gegenseitigen Phasenlage zu analysierenden Schwingungen gleicher Frequenz f als Referenzsehwingung zugeführt ist, und daß der Phasendifferenzmesser (11) über eine TJmschaltsteuerung (12) mit dem Umschalter (9) verbunden ist.

YPA 9/645/3005

"50.9819/0BU

Leerseite