DE2547907A1

DE2547907A1 - Frequenz-synchronisationssystem

Info

Publication number: DE2547907A1
Application number: DE19752547907
Authority: DE
Inventors: Iv Fendall Gregory Winston
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1974-10-29
Filing date: 1975-10-25
Publication date: 1976-05-06
Also published as: CA1035433A; NL7510862A; US3965438A; GB1485685A; FR2290085B1; JPS5167047A; FR2290085A1; JPS5621309B2

Description

DiPL-ING. KLAUS NEUBECKER

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Düsseldorf, 22. Okt. 1975 PF 2303
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Tektronix, Inc.

Beaverton, Oregon, V. St. A. Frequenz-Synchronisationssystem

Die Erfindung betrifft ein Frequenz-Synchronisationssystem, insbesondere ein System, das automatisch die Mittenfrequenz eines gesteuerten Ablenkspannungsoszillators aufrechterhält.

Die Anwendung eines elektronischen Instruments, beispielsweise eines Spektrumanalysators, zur Darstellung der Amplitude und der Frequenz eines elektrischen Signals auf einer Kathodenstrahlröhre ist bekannt. Im Gegensatz zu einem Oszillographen, der die Wellenform eines einzigen vorübergehenden Ereignisses darzustellen in der Lage ist, erfordert ein Spektrumanalysator gewöhnlich ein sich wiederholendes Signal, um eine zufriedenstellende Darstellung zu liefern. Dies liegt daran, weil in jedem Augenblick der Empfängerteil eines ablenkenden Spektrumanalysators nur jeweils zu einer einzigen Komponente eines Frequenzspektrums abgestimmt werden kann. Wenn daher in einem einzigen vorübergehenden Ereignis eine Freauenz vorhanden ist, die nicht mit der Frequenz übereinstimmt, auf die der Spektrumanalysator zur Zeit des Auftretens abgestimmt ist, wird diese Frequenz nicht dargestellt. (Siehe beispielsweise das Buch "Spectrum Analyzer Measurements", Circuit Concepts, 1969, Tektronix, Inc., 1. Auflage).

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Offensichtlich bedeutet die Fähigkeit des Spektrumanalysators, Signale zu messen, die Eigenschaft, daß der oder die Oszillatoren in dem Spektrumanaiysator stabiler sein müssen als die Oszillatoren, deren Frequenz zu messen ist.

Die Stabilisationsverfahren zur Sicherstellung, daß der oder die Oszillatoren des Spektruraanalysators stabiler sind, als die Oszillatoren, deren Frequenz zu messen ist, sind in der Technik als schrittweise abgestimmte Phasensynchronisationsstabilisierung und als fortlaufend abgestimmte Phasen-Synchronisierungsstabilisierung bekannt. Das Phasen-Synchronisationssystem für eine kontinuierliche Abstimmung oder Ablenkung ist viel komplizierter als das schrittweise abstimmende System, doch die demgegenüber erreichte höhere Stabilität macht das Phasensynchronisierungssystem zum interessanteren System. Jedesmal jedoch, wenn die Abstimmfrequenz einer zu untersuchenden Einrichtung geändert wird, muß die Mittenfrequenz des Ablenkgenerators von Hand eingestellt werden, da ansonsten die Darstellung des elektrischen Signals auf der Einrichtung außerhalb des Gesichtsfeldes liegen kann. Daher muß große Aufmerksamkeit und relativ viel Zeit von der Bedienungsperson verlangt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden und ein Frequenz-Synchronisationssystem zu schaffen, das automatisch die Mittenfrequenz des Systems einstellt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch genannten Merkmale gelöst. Die Ablenkfrequenz-Oszillatoranordnung umfaßt somit einen Ablenkfreqtienz-Qszillator und Einrichtungen, um die Mittenfrequenz des Oszillators einzustellen, einschließlich einem Phasendetektor, der so angeschlossen ist, daß er Schwingungen einer Bezugsfrequenz kontinuierlicher Wellenform und eine schrittweise nach unten veränderliche Frequenz mittels eines Frequenzteilers vergleicht, der mit einem spannungsgesteuerten Oszillator in Wirkverbindung steht und dazu eine Differenzspannung liefert. Die Differenzspannung wird torgesteuert, integriert und zur Steuerung des spannungs-

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gesteuerten Oszillators zugeführt. Infolge dieses Verfahrens wird die Mittenfrequenz automatisch eingestellt, wodurch die Notwendigkeit von zusätzlichen Schaltkreisen usw. zwecks manueller Einstellung der Mittenfrequenz beseitigt wird. .

Bei einer bekannten Amplitude des Ablenk-Spannungseinganges wird ein Synchronisationsimpuls ausgelöst. Der Oszillatorausgang wird auf ein Vielfaches eines Bezugssignals herabgeteilt und gleichzeitig zusammen mit dem Bezugssignal einem Phasen- und/oder Frequenzdetektor zugeführt. Das gleichgerichtete Signal wird über ein Tor unter der Steuerung eines derartigen Synchronimpulses einer Speichereinheit zugeführt, dessen Ausgang verwendet wird, um die Mittenfrequenz aufrechtzuerhalten,

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der beiliegenden Darstellung eines Ausführungsbeispiels sowie aus der folgenden Beschreibung.

Es zeigt die einzige Figur einen Hybridblock und ein schematisches Diagramm des erfindungsgemäßen Frequenz-Synchronisationssystems .

Wie in der Figur dargestellt ist, wird der Ausgang des Systems von einem Ablenk-Oszillator 10 abgeleitet, der im folgenden als VCO 10 bezeichnet wird. Die Frequenz des Ablenk-Oszillators 10, f VCO, wird über einen Frequenzteiler 12, der die Frequenz f VCO durch eine ganze Zahl N teilt, geleitet, um einen Ausgang zu liefern, der eine stufenweise erniedrigte Frequenz f VCO/N aufweist. Die herabgeteilte Frequenz, f VCO/N wird dann mit einem Phasen- und Frequenzdetektor 14, Δ^/Δ0ι verbunden, der den Frequenzausgang fp™ eines Bezugsoszillators 16 als Bezugssignal verwendet. Der Phasen- und Frequenzdetektor 14 liefert ein Signal, das proportional ist zur Phasen- oder Frequenzdifferenz des Bezugssignals und des geteilten VCO-Signals. Dieses"Signal wird dann abgetastet, integriert und zur Steuerung des spannungsgesteuerten Oszillators verwendet.

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Der Betrieb des Ablenkoszillators 10 für eine wiederholte Ablenkung über ein Band von Frequenzen gemäß einer Sägezahnspannung, die dem Oszillator über Summiereinrichtungen 18 zugeführt werden, ist bekannt, genauso wie die Schaltung des Ablenkoszillators als solche bekannt ist. Zusätzlich liefert der Frequenzteiler 12, der f VCO/N teilt, um den Phasen- und Frequenzdetektor 14 mit einer herabgesetzten Frequenz f VCO/N zu beliefern, einen höheren Modulationsgrad, wie ebenfalls bekannt ist. Somit wurden bis jetzt Teile eines herkömmlichen Abtastspektrumanlaysators beschrieben, in dem die Ablenkspannung eine herkömmliche Sägezahnspannung definiert, die ebenfalls den horizontalen Ablenkplatten einer nicht dargestellten Darstellungseinrichtung zugeführt wird.

Im Idealfall ist es wünschenswert, daß der Ablenkeingang sich an seiner Mittenfrequenz oder an seinem Null-Durchgang befindet, wenn der Frequenzteiler 12 durch die Hälfte seiner Ausgangszyklen hindurchschaltet. Dieser Zustand gibt eine genaue Synchronisation. Um dieses zu erreichen, wird ein Synchronisierimpuls, der mittels nicht dargestellter herkömmlicher Einrichtungen gewonnen wird, zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs einem Paar logischer Verknüpfungsglieder zugeführt, die zwischen Ausgängen des Phasen- und Frequenzdetektors 14 und einem Paar von asymmetrisch leitenden Einrichtungen angeordnet sind. Das Paar logischer Verknüpfungseinrichtungen bildet eine dreipegelige Verknüpfungseinrichtung, deren Eingänge die Ausgänge des Phasen- und Frequenzdetektors 14 aufnehmen, während seine Steuereingänge den Blockierimpuls erhalten und seine Ausgänge Signale an die asymmetrisch leitenden Einrichtungen liefern. Das dreipegelige Verknüpfungsglied 20 nimmt ein erstes Ausgangssignal von dem Phasen-/Frequenzdetektor auf, das irgendeine Frequenzdifferenz zwischen f VCO/N und f__„ darstellt,

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während das dreipegelige Verknüpfungsglied 22 ein zweites Ausgangssignal des Phasen-/Frequenzdetektors 14 aufnimmt, das irgendeine Differenz in der Phase zwischen f VCO/N und f-,™ darstellt. Wenn ein Synchronisationsimpuls auftritt (während der Rückführungszeit der Sägezahnwellenform entsprechend

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dem Nulldurchgang), übertragen die dreipegeligen Verknüpfungsglieder 20, 22 ein erstes und ein zweites Signal zu den asymmetrisch leitenden Einrichtungen. Die asymmetrisch leitenden Einrichtungen können z, B. Dioden 24, 26 darstellen, deren Anode und Kathode mit den Ausgängen der Verknüpfungsglieder 20 bzw. 22 verbunden sind und deren andere Elektroden miteinander verbunden sind. Zusätzlich ist die Anode und die Kathode der Diode 24 bzw. 26 über Impedanzeinrichtungen, beispielsweise Widerstände 28, 30, mit einer geeigneten Potentialquelle verbunden. Wie in der Figur dargestellt, kann Masse als geeignete Potentialquelle dienen. Für den Fachmann bedeutet die obige Schilderung, daß die Dioden 24, 26 so angeschlossen sind, daß sie erste und zweite Signale abtasten und auf diese Weise eine Abtastspannung liefern, die eine Anzeige ist der Phasendifferenz zwischen den Frequenzen f«™, und f VOC/K und /oder eine Abtastspannung, die die Frequenzdifferenz zwischen den beiden Frequenzen darstellt.

Mit der Kathode bzw. der Anode der Dioden 24 und 26 ist gemeinsam der invertierende Eingang eines Verstärkers 32^: verbunden, der einen einzigen Ausgangsanschluß besitzt, der zu dem invertierenden Eingang über einen in Serie angeschlossenen Kondensator 34 zurückgeführt ist, während der andere Eingang« ein nicht invertierender Eingang, mit einer Quell© für ein geeignetes Potential verbunden ist. Wie in der Figur dargestellt ist, kann die geeignete Quelle für Potential von einem Masseanschluß geliefert werden. Auf diese Weise liefert die Verstärkereinrichtung 32 zusammen mit dem Kondensator 34 in bekannter Weise einen Integrator. Die über den Anschlüssen des Kondensators entstehende Spannung wird dann über eine Summiereinrichtung 18 eines Ablenkoszillators 10 geführt, um dessen Mittenfrequenz genau auf die gewünschte Mittenfrequenz zu synchronisieren. Wenn der Synchronisierimpuls beseitigt wird, wird die Mittenfrequenz des Ablenkoszillators durch die im Kondensator 34 gespeicherte Ladung aufrechterhalten. Da eine dreipegelige Verknüpfungseinrichtung verwendet wird, erreicht

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die über den Äbtastdioden liegende Spannung den Wert Null und der Leckstrom durch die Dioden wird auf praktisch Null reduziert.

Fatentänsprüche;

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Claims

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Patentansprüche ;

Frequenz-Synchronisationssystem, gekennzeichnet durch einen spannungsgesteuerten Oszillator (10) zur Erzeugung eines Ausgangs (f VCO), der sich als eine Funktion des Steuereinganges ändert; durch einen Teiler (12) zum Herunterteilen des Ausganges; durch einen Detektor (14) zur Lieferung von mehreren FehlerSignalen, die proportional zur Abweichung des geteilten Ausganges (f VCO/N) und eines von einer festen Signalquelle (16) zugeführten Eingangssignals (f___) sind; und durch Einrichtungen

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(18-32) zum Umsetzen der mehreren Fehlersignale in den Steuereingang zur Veränderung des spannungsgesteuerten Oszillators (10), um das System zu synchronisieren.
2. Frequenz-Synchronisationssystem nach Anspruch 1, insbesondere für einen Spektrumanalysator, gekennzeichnet durch Integrationseinrichtungen (32, 34) zur Lieferung des Steuersignals für den spannungsgesteuerten Oszillator (10) und durch Einrichtungen (20-30), die die Mehrzahl von Fehlersignalen an die Integrationseinrichtung (32, 34) nur dann liefert, wenn der Steuereingang den Wert Null durchläuft.
3. Frequenz-Synchronisationssystem nach Anspruch 1, insbesondere für fortlaufend abgestimmte phasensynchronisierte Stabilisation, gekennzeichnet durch Einrichtungen (10) zur Lieferung einer Oszillatorantwort auf einen linearen Eingang; durch Einrichtungen (12), die auf die Oszillatorantwort reagieren, um eine Vielfach-Oszillatorantwort zu liefern; Einrichtungen (14), die auf die Vielfach-Oszillatorantwort (12) sowie auf eine weitere Oszillatorantwort (16) reagieren, um eine Fehlerantwort zwischen diesen beiden Antworten zu liefern; und durch Einrichtungen (20-32), die auf die Fehlerantwort reagieren, um den linearen Eingang zu ändern und damit das System phasenmäßig zu synchronisieren.

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4. Frequenz-Synchronisationssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, die sowohl auf die Vielfach-Oszillatorantwort (12) als auch auf die weitere Oszillatorantwort (16) reagieren, weiterhin logische Verknüpfungseinrichtungen (20, 22) umfassen, die beide Oszillatorantworten aufnehmen; außerdem Abtasteinrichtungen (24, 26), um beide Oszillatorantworten abzutasten; und Einrichtungen, um entweder eine oder beide der Oszillatorantworten auszuwählen.
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