DE2550174A1 - Spannungsgeregelter oszillator - Google Patents

Spannungsgeregelter oszillator

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DE2550174A1
DE2550174A1 DE19752550174 DE2550174A DE2550174A1 DE 2550174 A1 DE2550174 A1 DE 2550174A1 DE 19752550174 DE19752550174 DE 19752550174 DE 2550174 A DE2550174 A DE 2550174A DE 2550174 A1 DE2550174 A1 DE 2550174A1
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voltage
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circuit arrangement
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DE19752550174
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English (en)
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Charlton Robert Dartford Baty
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Decca Ltd
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Decca Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/16—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop
    • H03L7/18—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop
    • H03L7/183—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop a time difference being used for locking the loop, the counter counting between fixed numbers or the frequency divider dividing by a fixed number
    • H03L7/187—Indirect frequency synthesis, i.e. generating a desired one of a number of predetermined frequencies using a frequency- or phase-locked loop using a frequency divider or counter in the loop a time difference being used for locking the loop, the counter counting between fixed numbers or the frequency divider dividing by a fixed number using means for coarse tuning the voltage controlled oscillator of the loop

Landscapes

  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Description

Patentanwälte Dipl. -Ixg. F. Weickmann, /jOUI
Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke SP/MY Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
8 MÜNCHEN 86, DEN
No. 48112/74 postfach 860820
MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22
<983921/22>
DECCA LIMITED, 9 Albert Embankment, London SE1 7SW/England
Decca House
Spannungsgeregelter Oszillator
Die Erfindung betrifft einen spannungsgeregelten Oszillator, und zwar insbesondere einen spannungsgeregelten Oszillator, der eine phasenstarre Schleife zum Regeln seiner Ausgangsfrequenz aufweist.
Mit der Erfindung wird ein spannungsgesteuerter bzw. -geregelter Oszillator vorgeschlagen, der einen Satz reaktiver, eine Impedanz aufweisender Schaltelemente: besitzt; einen Satz von Schaltern, die mit den reaktiven, eine Impedanz aufweisenden Schaltelementen verbunden sind, wobei jeder Schalter so umschaltbar ist, daß der Oszillator für jede mögliche Kombination der Schaltzustände der Schalter eine vorbestimmte Schwingungsfrequenz besitzt; und ein spannungsgesteuertes bzw. -geregeltes, reaktives, eine Impedanz aufweisendes Schaltelement, das so angeordnet bzw. ausgebildet ist, daß die Schwingungsfrequenz des Oszillators um die vorbestimmte Schwingungsfrequenz variiert werden kann.
Die Größe des Blindwiderstands der vorerwähnten Schaltelemente kann in einer binären Aufeinanderfolge sein bzw. verlaufen.
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Der Satz reaktiver, einen Blindwiderstand aufweisender Schaltelemente kann einen Satz Kondensatoren umfassen bzw. ein solcher Satz von Kondensatoren sein. Alternativ kann der Satz der reaktiven, einen Blindwiderstand aufweisenden Schaltelemente einen Satz von Induktivitäten umfassen oder ein solcher Satz von Induktivitäten sein. In dem Fall, in welchem der Satz reaktiver, einen Blindwiderstand aufweisender Schaltelemente einen Satz von Induktivitäten umfaßt bzw. ein solcher Satz ist, kann das spannungsgesteuerte bzw. -geregelte, reaktive, einen Blindwiderstand aufweisende Schaltelement einen spannungsgesteuerten bzw. -geregelten Kondensator aufweisen bzw. ein solcher Kondensator sein, wobei dieser Kondensator von einem Varactor bzw. einer Kapazitätsdiode gebildet sein kann.
In dem Fall, in welchem der Satz reaktiver, einen Blindwiderstand aufweisender Schaltelemente einen Satz Kondensatoren umfaßt oder ein solcher Satz ist, kann das spannungsgesteuerte bzw. -geregelte, einen Blindwiderstand aufweisende,reaktive Schaltelement eine spannungsgesteuerte bzw. -geregelte Induktivität aufweisen oder eine solche Induktivität sein.
Der Satz von Schaltern kann ein Satz von Zungenrelais sein oder einen solchen Satz aufweisen.
Vorzugsweise kann ein spannungsgeregeIter Oszillator der vorerwähnten Art in einer phasenstarren Schleife benutzt werden.
Die phasenstarre Schleife kann weiterhin einen variablen Modulusteiler für das inkrementelle Einstellen einer gewünschten Schwingungsfrequenz aufweisen, wobei jedes Inkrement in der gewünschten Frequenz eine entsprechende Kombination von Schalterpositionen hat, und wobei ferner eine Einrichtung sowohl mit dem Teiler als auch mit dem Satz von Schaltern verbunden ist, mit der jeweils eine bestimmte gewünschte Frequenz und eine entsprechende Kombination der
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Schaltzustände der Schalter eingestellt werden kann.
Eine phasenstarre Schleife der vorerwähnten Art kann in einem Frequenzsynthesierer in einem Nachrichten- bzw. Kommunikationsempfänger benutzt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger, in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung im Prinzip dargestellter, besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert; es zeigen
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer phasenstarren Schleife, die einen spannungsgeregelten Oszillator nach der Erfindung enthält; und
Fig. 2 eine variable Blindwiderstandseinrichtung zur Verwendung in dem spannungsgeregelten Oszillator nach der Erfindung.
In Fig. 1 ist eine phasenstarre Schleife 1 dargestellt, die einen Phasendetektor 2, ein Tiefpaßfilter 3f einen spannungsgeregelten Oszillator 4 und einen variablen Modulusteiler 5 aufweist. Der Betrieb der phasenstarren Schleife ist an sich bekannt, aber er soll nachstehend kurz erläutert werden. Eine Frequenz, beispielsweise von 100 Hz, wird von einer Standardfrequenzquelle in den Eingang 6 des Phasendetektors 2 eingegeben. Der Phasendetektor 2 erzeugt ein Ausgangssignal an dem Ausgang 8, das von dem Phasenunterschied zwischen den Signalen an den Eingängen 6 und 7 des Phasendetektors 2 abhängt. Das Ausgangssignal des Phasendetektors 2 wird durch das Tiefpaßfilter 3 zu dem spannungsgeregelten Oszillator 4 geleitet. Das Filtersignal wird in ein spannungsgesteuertes bzw. -geregeltes, reaktives, einen Blindwiderstand aufweisendes Schaltelement (nicht dargestellt) eingegeben, welches die Schwingungsfrequenz des spannungsgeregelten Oszillators bestimmt.
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Der Ausgang des spannungsgeregelten Oszillators wird sowohl an den Ausgang 9 als auch an den variablen Modulusteiler 5 gegeben. Der variable Modulusteiler 5 teilt die Ausgangsfrequenz des spannungsgeregelten Oszillators 4, und die geteilte Frequenz wird dem Eingang 7 des Phasendetektors 2 zugeführt. Wenn die Schleife im Gleichgewichtszustand ist, d.h. wenn die Frequenzen der Signale an den Eingängen 6 und 7 identisch sind, dann ist die Ausgangsfrequenz des spannungsgeregelten Oszillators gleich der Frequenz des Signals am Eingang 6, multipliziert mit dem Teiler, der am variablen Modulusteiler 5 eingestellt ist. Jede Veränderung der Schwingungsfrequenz des spannungsgeregelten bzw. -gesteuerten Oszillators 4 wird augenblicklich durch das resultierende "Fehlersignal" vom Phasendetektor korrigiert.
In bekannten spannungsgesteuerten bzw. -geregelten Oszillatoren, die spannungsgesteuerte bzw. -geregelte, reaktive, einen Blindwiderstand aufweisende Schaltelemente benutzen, dienen die letzteren zur Veränderung der Schwingungsfrequenz des spannungsgeregelten Oszillators über das gesamte, gewünschte Frequenzband. Wenn dieses Band so groß wie eine Oktave ist, dann kann die Amplitude des Spanmingssignals, welches eine 1 MHz Veränderung in der Frequenz bewirkt, in der Größenordnung von einem halben Volt sein. Infolgedessen ist die Empfindlichkeit des spannungsgeregelten bzw. -gesteuerten Oszillators und infolgedessen diejenige der Schleife derart, daß Rauschsignale Rauschseitenbänder von einem unannehmbaren Niveau hervorrufen können.
Die Schwierigkeit von übermäßigen Rauschseitenbändern kann dadurch überwunden werden, daß man die Empfindlichkeit der Schleife herabsetzt, während man die mögliche Betriebsbandbreite des spannungsgesteuerten bzw. -geregelten Oszillators aufrechterhält. Das kann dadurch erreicht werden, daß man eine variable, reaktive Einrichtung in den Kreis bzw. in
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die Schaltung mit dem spannungsgesteuerten bzw. geregelten Blindwiderstand einfügt. Die variable reaktive Einrichtung kann dann dazu benutzt werden, den spannungsgesteuerten bzw. -geregelten Oszillator über den gewünschten Bereich grobabzustimmen. Wenn eine bestimmte Einstellung der variablen reaktiven Einrichtung gewählt worden ist, dann kann der Betrieb der Schleife eine Feinabstimmung des spannungsgeregelten bzw. -gesteuerten Oszillators bewirken, und zwar mittels des spannungsgesteuerten bzw. -geregelten reaktiven, einen Blindwiderstand aufweisenden Schaltelements (nicht dargestellt). Bei Einführung der variablen reaktiven Einrichtung ist es nur noch nötig, daß das spannungsgesteuerte bzw. -geregelte reaktive, einen Blindwiderstand aufweisende Schaltelement in der Lage ist, die Schwingungsfrequenz um einen kleinen Bereich oberhalb und unterhalb der "grobabgestimmten" Frequenz zu verändern, und infolgedessen kann die Empfindlichkeit des spannungsgesteuerten bzw. -geregelten reaktiven, einen Blindwiderstand aufweisenden Schaltelemente und damit die Empfindlichkeit der Schleife stark herabgesetzt werden.
Vorteilhafterweise ist die variable reaktive Einrichtung mit einer Einrichtung (nicht dargestellt) zum Verändern des Teilers des variablen Modulusteilersgekoppelt, so daß der spannungsgeregelte Oszillator automatisch auf die gewünschte Frequenz "grobabgestimmt" wird.
Die Fig. 2 zeigt eine variable reaktive Einrichtung, die zur Verwendung in einem spannungsgesteuerten bzw. -geregelten Oszillator geeignet ist, der eine Induktivität für bzw. als sein spannungskontrolliertes (dieser Begriff wird nachstehend zusammenfassend für den Begriff "spannungsgesteuertes bzw. -geregeltes" verwendet), einen Blindwiderstand aufweisendes Schaltelement (für dieses Schaltelement wird nachstehend abgekürzt der Begriff "Blindwiderstandselement" verwen-
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det) hat. Die variable reaktive Einrichtung umfaßt eine Reihe von Kondensatoren 16 bis 21, die parallel geschaltet sind, wobei jeder dieser Kondensatoren mit jeweils einem der Schalter 10 bis 15 verbunden ist. Vorzugsweise sind die Werte der Kondensatoren in einer binären Aufeinanderfolge gewählt, so daß der Blindwiderstand der gesamten Einrichtung in Schritten von einer Einheit verändert werden kann, indem man die richtige Kombination der Schalter wählt. Auf diese Weise kann der Kondensator 16 einen Wert von 1 Einheit, der Kondensator 17 einen Wert von 2 Einheiten, der Kondensator 18 einen Wert von 4 Einheiten, der Kondensator 19 einen Wert von 8 Einheiten, der Kondensator 20 einen Wert von 16 Einheiten und der Kondensator 21 einen Wert von 32 Einheiten haben.
Vorteilhafterweise wird die Einheit der Kapazität so gewählt, daß eine Änderung von einer Einheit in der Kapazität eine Änderung der Frequenz des Ausgangs des spannungskontrollierten Oszillators 4 in der Größenordnung von einem Dreißigstel der Ausgangsfrequenz dieses spannungskontollierten Oszillators 4 verursacht.
Wenn der spannungskontrollierte Blindwiderstand von einem spannungskontrollierten Kondensator gebildet wird, wie beispielsweise einem Varactor bzw. einer Kapazitätsdiode, dann ist es notwendig, daß die variable reaktive Einrichtung von Induktivitäten gebildet wird bzw. solche Induktivitäten aufweist, beispielsweise die duale Schaltung, die in Fig. 2 dargestellt ist.
Die Schalter 10 bis 15 können von Zungenrelais gebildet sein. Ein nur auslesender Speicher kann dazu verwendet werden, um die Zungenrelais in Ansprechung auf die Einstellung oder die Rückstellung des variablen Modulusteilers zu betreiben.
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Die phasenstarre Schleife, die vorstehend erläutert wurde, kann primär, jedoch nicht ausschließlich, in Kommunikationsempfängern verwendet werden.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1,J Spannungsgeregelter bzw. -gesteuerter Oszillator, gekennzeichnet durch einen Satz reaktiver Blindwiderstandselemente (10-15); einen Satz von Schaltern (16-21), die mit den reaktiven Blindwiderstandselementen verbunden sind, wobei jeder der Schalter so umschaltbar ist, daß der Oszillator (4) für jede mögliche Kombination der Schaltzustände der Schalter eine vorbestimmte Schwingungsfrequenz hat; und ein spannungsgesteuertes bzw. -geregeltes reaktives Blindwiderstandselement, das so angeordnet bzw. ausgebildet ist, daß die Schwingungsfrequenz des Oszillators um die vorbestimmte Schwingungsfrequenz herum verändert "werden kann.
    2ο Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß,die Blindwiderstandswerte der reaktiven Blindwiderstandselemente (16-21) in einer binären Aufeinanderfolge liegen.
    3» Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Satz reaktiver Blindwiderstandselemente (16-21) einen Satz von Kondensatoren umfaßt bzw. ein solcher Satz von Kondensatoren ist.
    4. Schaltungsanordnung nach Anspruch j5, dadurch gekennzeichnet, daß das spannungsgesteuerte bzw. -geregelte reaktive Blindwiderstandselement von einem spannungsgesteuerten bzw. -geregelten Blindwiderstandelement gebildet wird bzw. ein solches Element umfaßt.
    5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Satz reaktiver Blindwiderstandselemente (16-21) einen Satz von Induktivitäten umfaßt bzw. ein solcher Satz ist.
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    6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch g e kennzeichnet, daß das spannungsgesteuerte bzw. -geregelte reaktive Blindwiderstandselement von einem spannungsgesteuerten bzw. -geregelten Kondensator gebildet wird einen solchen Kondensator umfaßt.
    7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch g e kennzeichnet , daß der spannungsgesteuerte bzw. -geregelte Kondensator von einem Varactor gebildet wird bzw, einen solchen umfaßt.
    8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Satz von Schaltern (10-15) ein Satz von Zungenrelais ist bzw. einen solchen Satz umfaßt.
    9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1
    bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der spannungsgesteuerte bzw. -geregelte Oszillator (4) zu einer phasenstarren Schleife ergänzt ist.
    10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen variablen Modulusteiler (5) für das inkrementelle Einstellen einer gewünschten Schwingungsfrequenz, wobei jedes Inkrement in der gewünschten Frequenz einer entsprechende Kombination von Schalterpositionen zugeordnet ist; und eine Einrichtung, die sowohl mit dem Teiler (5) als auch mit dem Satz von Schaltern (10-15) verbunden ist, zum jeweiligen Einstellen einer speziellen, gewünschten Frequenz und einer entsprechenden Kombination von Schaltzuständen der Schalter.
    11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet , daß sie zu einem Frequenzsyntheseerer eines Kommunikationsempfängers ergänzt ist.
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DE2856012C2 (de) * 1978-12-23 1983-10-06 Kernforschungsanlage Juelich Gmbh, 5170 Juelich Schaltungsanordnung zur Phasenverschiebung und deren Verwendung
US5610560A (en) * 1993-04-20 1997-03-11 Rca Thomson Licensing Corporation Oscillator with switched reactive elements
DE69405095T2 (de) * 1993-04-20 1997-12-11 Rca Thomson Licensing Corp Phasenregelkreis mit detektion der fehlerkonsistenz

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