DE2603382B1 - UEberlagerungsempfaenger mit phasenstarrer mehrmaliger Umsetzung eines Signals - Google Patents

Description

• Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht einmal darin, daß die zur Ableitung der zueinander phasenstarren Trägerfrequenzen für sämtliche Umsetzungsstufen mit Ausnahme der letzten vorgesehenen frequenzteilenden Mittel sehr einfach ausgebildet sind, da sie lediglich eine spiegelwellensichere Zwischenfrequenzstufung ergeben sollen, ohne gleichzeitig an bestimmte Werte der Zwischenfrequenzen angepaßt werden zu müssen, während andererseits auch die zur Ableitung der Trägerfrequenz der letzten Umsetzungsstufe dienende Teilerstufe in einfacher Weise für dasjenige aus einer Reihe von möglichen rationalen Teilungsverhältnissen auslegbar ist, dem ein brauchbarer, d. h. in erster Linie die erforderliche Spiegelwellensicherheit bedingender Wert der Trägerfrequenz der ersten Umsetzungsstufe entspricht. Die frequenzmäßige Anpassung der Umsetzungsstufen einerseits an den Frequenzwert des umzusetzenden Signals am Eingang der ersten Umsetzungsstufe und an den im allgemeinen vorgegebenen Wert der letzten Zwischenfrequenz wird automatisch erreicht, wenn man eines der Wertepaare auswählt, die aus den unterschiedlichen rationalen Teilungsverhältnissen und den zugeordneten Werten der Trägerfrequenz der ersten Umsetzungsstufe bestehen. Die übrigen Trägerfrequenzen und die verschiedenen Zwischenfrequenzen ergeben sich hieraus entsprechend den gewählten übrigen Teilungsverhältnissen.
• Bei Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 wird neben einer automatischen Abstimmung des Überlagerungsempfängers auf die jeweilige Signalfrequenz erreicht, daß die Phase des als Mischprodukt selektierten Signals eine Bezugsphase darstellt, gegenüber der die Phase des umzusetzenden Signals und damit die des phasenstarr umgesetzten Signals ausgewertet werden kann.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert: Dargestellt ist eine Sender-Empfängeranordnung, die der obengenannten Weiterbildung der Erfindung entspricht. Der Überlagerungsempfänger Eweist dabei einen eingangsseitigen Anschluß 1 auf, an dem ein ih eine Zwischenfrequenzlage umzusetzendes Signal 5 liegt. In einem ersten Mischer Ml, dem eine variable Trägerfrequenz fl zugeführt wird, erfolgt die Umsetzung von 5 ion eine konstante erste Zwischenfrequenz dz 1, die aus den in M1 entstehenden Mischprodukten durch ein nachgeschaltetes Bandpaßfilter F1 ausgesiebt wird. In einer Reihe von weiteren Mischern M2 bis Mn, die mit festen Trägerfrequenzen f2 bis fn gespeist werden und durch ausgangsseitige Zwischenfrequenzbandfilter F2 bis Fn ergänzt sind, erfolgt eine schrittweise Umsetzung in die weiteren Zwischenfrequenzlagen fz 2 bis fzn, wobei das am Schaltungspunkt 2 auftretende, in die letzte Zwischenfrequenzlage fz n umgesetzte Signal mit S' bezeichnet ist. S' wird dann beispielsweise einem Phasenmesser PM zugeführt, der die Abweichung der Phase (pt von 5' gegenüber einer Bezugsphase q70 auswertet und anzeigt oder ausgibt Zusätzlich kann selbstverständlich auch die Amplitude des Signals S' analog oder digital ausgewertet und angezeigt oder ausgegeben werden.
• In den gestrichelten Stellungen zweier Umschalter 3 und 4 werden die Trägerfrequenzen fl und E2 von Oszillatoren öls 1 und Os2 erzeugt. Dabei ist Osl in seiner Frequenz einstellbar ausgebildet und dient zur Abstimmung des Empfängers E auf verschiedene Frequenzen des Eingangssignals S; während Pos 2 die feste Trägerfrequenz f2 liefert Da die weiteren Trägerfrequenzen f3 bis fn aus f2 mittels einer Frequenzteilerkette abgeleitet werden, die aus den einzelnen Stufen T3 bis Tn mit den Teilungsverhältnissen a/b, c/dbis Wlbesteht, und die Trägerfrequenzen f; bis fn somit in einer festen Phasenrelation zueinander stehen, kann die Umsetzung von fz 1 in fz n als phasenstarr bezeichnet werden.
• Das Signal 5 wird in einem Sender Se erzeugt, der Oszillatoren Ossl und Oss 2 aufweist, die den Oszillatoren Os 1 und Os 2 nach Aufbau und Wirkungsweise entsprechen. Lediglich zwischen Oss2 und Pos 2 besteht der Unterschied, daß Os 2 die feste Frequenz f 2 abgibt, die um das Teilungsverhältnis r/s einer Teilerstufe 5 kleiner ist als die feste Frequenz fs2, die von Oss2 erzeugt wird. Die von Oss 1 abgegebene Frequenz fs 1 wird zusammen mit fs 2 einem Mischer 6 zugeführt, wobei das in diesem gebildete Mischprodukt mit der Differenzfrequenz fs 1 - fs 2 in einem Tiefpaßfilter 7 als Signal S selektiert wird und nach dem Durchlaufen eines Vierpols 9 am Anschluß 1 des Empfängers E zur Verfügung steht. Die variable Frequenz fs 1 und die feste Frequenz fs2 bestimmen dabei den Variationsbereich der Frequenz von S. Legt man die Schalter 3 und 4 in die ausgezeichneten Lagen um und verbindet sie über Leitungen 10, 11 mit dem Ausgang 12 des Oszillators Oss 1 und dem Ausgang 13 der Teilerstufe 5, die ihrerseits dem Oszillator Oss2 nachgeschaltet ist, so synchronisiert man den Empfänger E mit dem Sender Se. Dabei wird E automatisch auf die an Oss 1 eingestellte Frequenz des Signals 5 abgestimmt Die Trägerfrequenzen fl und f2 entsprechen dann der Frequenz fs 1 und der mit dem Teilungsfaktor s/r multiplizierten Frequenz fs2. Als Bezugsphase q70 kann dabei die Phase des Signals 5 dienen, welches zu diesem Zweck dem Phasenmesser PM über eine Leitung L1 zugeführt wird. Sieht man eine niederfrequente Modulation der Amplitude von 5 vor, die in Abhängigkeit von einer einem Modulator Mo zugeführten Spannung Um erfolgt und variiert die Frequenz von 5 über einen interessierenden Frequenzbereich, so läßt sich nach einer entsprechenden Demodulation in einem Demodulator De auch die Phase p" der über den Vierpol 9 übertragenen und umgesetzten Einhüllenden von 5' gegenüber der über die Leitung L 2 zugeführten Phase /pm von Um auswerten, wobei der in Abhängigkeit von der Frequenz des Eingangssignals S ermittelte Phasenunterschied zwischen SP" und q7m einen Rückschluß auf die Gruppenlaufzeitverzerrungen des Vierpols 9 zuläßt.
• Werden jeweils die in den Mischern M2 bis Mn gebildeten Mischprodukte der Differenzfrequenz selektiert, so lassen sich für die einzelnen Zwischenfrequenzen und Trägerfrequenzen folgende Beziehungen angeben: Berücksichtigt man die Teilungsverhältnisse der Teilerstufen T3 bis Tn durch die Ausdrücke und setzt diese in die letzte unter (1) aufgeführte Gleichung ein, so ergibt sich durch Auflösung nach f2 Die Teilungsverhältuisse ah, c/dusw. der Teilerstufen T3, T4 usw. mit Ausnahme des Teilungsverhältnisses kiel, welches die letzten beiden Trägerfrequenzen fn und f(n~I ) 1) voneinander trennt, werden nun so gewählt, daß sich bei einfachem Aufbau der Frequenzteilerstufen T3, T4 usw. eine spiegelwellensichere Stufung der Zwischenfrequenzen fil bis fz(n~1) ergibt Da an die genannten Teilungsverhältnisse keine weiteren Bedingungen, wie z. B. eine Anpassung an vorgegebene Werte der Zwischenfrequenzen, zu stellen sind, lassen sich einfache Teilungen vornehmen, wie z.
• a/b = 10/1, c/d = 8/1 od. dgl. Bei vorgegebenen Werten von fz 1 und fz n ergibt sich nach (3) eine Beziehung zwischen der ersten Trägerfrequenz f2 und dem Teilungsverhältnis k/l der letzten Teilerstufe Tn. Unter den Wertepaaren für k/l und £2, die der Beziehung (3) genügen, läßt sich sodann in einfacher Weise ein günstiges Teilungsverhältnis k/l auswählen, bei dem sowohl k als auch Iganzzahlig sind und der zugeordnete Wert von f2 eine hinreichende Spiegelwellensicherheit bietet.
• Synchronisiert man den Überlagerungsempfänger E in der dargestellten Weise mit dem Sender Se, wobei die vom Oszillator Oss 2 erzeugte Frequenz fs2 der ersten Zwischenfrequenz fz 1 entspricht, so ergibt sich für die Teilerstufe 5 ein Teilungsverhältnis r/s, das dem Quotienten es2/~2 entspricht. Das läßt sich auch durch die Beziehung ausdrücken, mit der sich aus der letzten Gleichung von (1) folgende Beziehung zwischen f2 und l/k ableiten läßt: In dieser Beziehung, die wieder Wertepaare von und und f2 definiert, wird nicht der Wert der ersten Zwischenfrequenz,fz1 vorgegeben, sondern das Teilungsverhältnis r/s sowie die letzte Zwischenfrequenz fz n und die übrigen Teilungsverhältnisse mit Ausnahme des Teilungsverhältnisses l/k Aus dem gewählten Wertepaar X und f2 ergibt sich dann über den bereits vorgegebenen Wert r/s sowohl der erforderliche Wert für fs2 als auch der damit übereinstimmende Wert der ersten Zwischenfrequenz fz 1.
• Bei einem ausgeführten Schaltungsbeispiel, das eine synchronisierte Sender-Empfängeranordnung betraf, wurden für eine dreistufige phasenstarre Frequenzumsetzung und einen von dem Signal 5 zu überstreichenden Frequenzbereich von 0,1 MHz bis 100MHz folgende Werte vorgegeben: fzn= 100kHz, r/s = 10/9. Das Teilungsverhältnis a/b wurde zu 10 :1 gewählt, womit sich nach (5) folgende Beziehung für die Wertepaare d/cund f2 ergab: Einfachen Teilungsverhältnissen d/c entsprechen dabei die in der folgenden Tabelle zusammengestellten Werte von f2: d/c 1/10 2/19 3/28 4/37 1/9 £2(MHz) 90 171 252 333 ... Co Als günstigster Wert für d/c wurde ein Teilungsver hältnis von 3/28 ausgewählt, dem eine erste Trägerfrequenz von 252 MHz zugeordnet ist. Zur Realisierung dieses Teilungsverhältnisses konnten drei in Serie geschaltete Frequenzteiler von 2/1, 7/1 und 2/1 verwendet werden, denen eine auf die dritte Oberwelle der geteilten Frequenz abgestimmte selektive Verstärkerstufe nachgeschaltet war. Aus dem zugeordneten Wert von f2 wurden dann mittels der Gleichungen (1), (2) und (4) die Trägerfrequenzen f3 und f4 zu 25,2 bzw.
• 2,7 MHz, die Frequenz fs2 zu 280 MHz und die Zwischenfrequenzen fz2 und fz3 zu 28 bzw. 2,8 MHz ermittelt. Für die Frequenz fs 1 ergab sich ein Frequenzvariationsbereich von 281 bis 381 MHz.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Überlagerungsempfänger mit phasenstarrer mehrmaliger Umsetzung eines Signals in eine Reihe von abgestuften Zwischenfrequenzen, bei dem zwei oder mehrere Umsetzungsstufen mit festen Trägerfrequenzen beaufschlagt sind, die über frequenzteilende Mittel aus ein und derselben Bezugsfrequenz gewonnen werden, dadurch gekennzeichn e t, daß eine Frequenzteilerkette (T3 bis Tn, vorgesehen ist, mittels der aus der festen Trägerfrequenz (f2) der ersten Umsetzungsstufe (M2, F2) die Trägerfrequenzen (f3 bis fn) der übrigen abgeleitet werden, daß die Teilungsverhältnisse (a/b, c/d..) der Frequenzteilerkette mit Ausnahme des die beiden letzten Trägerfrequenzen [f(n- 1)> fn] voneinander trennenden Teilungsverhältnisses (k/l) so gewählt sind, daß ihnen einfach aufgebaute Teilerstufen [T3 bis T(n- 1)] entsprechen und sich eine spiegelwellensichere Zwischenfrequenzstufung ergibt, und daß das letztere Teilungsverhältnis (k/l), das danach zu der festen Trägerfrequenz (f2) der ersten Umsetzungsstufe (M2, F2) in einer direkten, durch die zu erzielende Frequenzverschiebung des Signals (S) gegebenen Beziehung steht, so gewählt ist, daß ihm eine möglichst einfach ausgebildete Frequenzteilerstufe (Tn) entspricht und der von ihm abhängige Wert der Trägerfrequenz (f 2) der ersten Umsetzungsstufe (M2, F2) eine hinreichende Spiegelwellensicherheit bietet.
2. 2. Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten mit einer festen Trägerfrequenz (f 2) beaufschlagten Umsetzungsstufe (M2, F2) eine mit einer variablen Trägerfrequenz (f 1) beaufschlagte Umsetzungsstufe (M1, F1) vorge-Die Erfindung geht aus von einem Überlagerungsempfänger mit phasenstarrer mehrmaliger Umsetzung eines Signals in eine Reihe von abgestuften Zwischenfrequenzen, bei dem zwei oder mehrere Umsetzungsstufen mit festen Trägerfrequenzen beaufschlagt sind, die über frequenzteilende Mittel aus ein und derselben Bezugsfrequenz gewonnen werden. Eine solche phasenstarre Umsetzung eines Signals ist notwendig, wenn die Phase des umzusetzenden Signals gegenüber einer Bezugsphase ausgewertet werden soll und die hierzu dienende Auswerteeinrichtung das umgesetzte Signal konstanter Frequenz zugeführt erhält.

   Bei den herkömmlichen Überlagerungsempfängern dieser Art werden die Werte der einzelnen Zwischenfrequenzen jeweils fest vorgegeben, während sich die Werte der zueinander phasenstarren Trägerfrequenzen in Abhängigkeit hiervon sowie von der Frequenz des Signals am Eingang der ersten und am Ausgang der letzten Umsetzungsstufe ergeben. Dies führt jedoch bei der Ableitung der einzelnen Trägerfrequenzen aus der Bezugsfrequenz zu mindestens einem komplizierten Teilungsverhältnis, das unter Umständen nur mit einem Hilfsoszillator realisiert werden kann, der auf die Oberwelle einer von der Bezugsfrequenz durch Frequenzteilung abgeleiteten Hilfsspannung synchronisiert ist.

   Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaltung eines Überlagerungs- schaltet ist
3. 3. Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste feste Trägerfrequenz (f2) über eine weitere Frequenzteilerstufe (5) von einem ersten Oszillator (Oss2) abgeleitet ist, dessen Ausgangsfrequenz mit der eines zweiten, frequenzvariablen Oszillators (Oss 1) gemischt wird und daß ein als Mischprodukt selektiertes und gegebenenfalls zusätzlich mit einer Spannung (Um) niedrigerer Frequenz moduliertes Signal (S) nach dem Durchlaufen eines Vierpols (9) einer mit der Ausgangsspannung des zweiten Oszillators (Oss 1) beaufschlagten Umsetzungsstufe (M1, F1) zugeführt und in dieser in eine erste konstante Zwischenfrequenz (fz 1) umgesetzt wird, die dann der phasenstarren mehrmaligen Umsetzung unterworfen wird.
4. 4. Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswerteeinrichtung (PM) vorgesehen ist, die zur Auswertung des mehrmals umgesetzten Signals (S9 bezüglich der Abweichung seiner Phase (g,3 oder der Phase (# ~9 einer ihm aufmodulierten Spannung (Um) gegenüber einer vorgegebenen Bezugsphase ((pro, 9rom) dient.
5. 5. Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die das gegenseitige Teilungsverhältnis (k/l) der festen Trägerfrequenzen [f(n- 1), fn] der beiden letzten Umsetzungsstufen [T(n- 1), Tn] realisierende Frequenzteilerstufe (Tn) eine selektive Ausgangsstufe enthält, die auf eine Oberwelle der geteilten Frequenz abgestimmt ist.

   empfängers der eingangs genannten Art insbesondere im Hinblick auf die Ausbildung der frequenzteilenden Mittel wesentlich zu vereinfachen.