DE2641949B2

DE2641949B2 - Anordnung zur Synchronisierung eines freischwingenden Oszillators

Info

Publication number: DE2641949B2
Application number: DE2641949A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. 8031 Eichenau Bernhard; Helmut Dipl.-Ing. 8034 Neugermering Junghans; Gerd Dipl.- Ing. 8195 Egling Ortkrass; Klaus Dipl.- Ing. 8191 Gelting Vogel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-09-17
Filing date: 1976-09-17
Publication date: 1978-06-29
Also published as: NL174416C; AU2887877A; AU511519B2; FR2365238B1; DE2641949A1; JPS5338957A; DK151753B; NL174416B; IT1087715B; IE45589L; GB1529549A; NL7710101A; BE858798A; SE7710398L; SE416256B; DK151753C; DK411777A; IE45589B1; DE2641949C3; FR2365238A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Synchronisierung eines frei schwingenden Oszillators gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Mikrowellenträgerversorgungen werden weitgehend mit frei schwingenden Oszillatoren aufgebaut, die durch besondere Nachregelschaltungen mit einem Referenzsignal erheblich niedrigerer Frequenz synchronisiert werden. Besondere Anforderungen werden dabei an die Nachregelschaltung gestellt. Diese soll nämlich möglichst wenige, einfache Bauteile enthalten, einen möglichst geringen Abgleichaufwand erfordern sowie sich durch Geräuscharmut, Nebenwellenfreiheit und einen einfachen Frequenzwechsel auszeichnen.

Diese Forderungen werden, wie Untersuchungen im Rahmen der Erfindung gezeigt haben, nicht ausreichend erfüllt bei Trägerversorgungen mit einer direkten Frequenzvervielfachung, ausgehend von einem Quarz-

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65 oszillator mit etwa 100 MHz, mit synchronisierten Oszillatoren bis beispielsweise 2 GHz mit nachfolgendem Frequenzvervielfacher oder mit synchronisiertem Oszillator im Trägerfrequenzbereich, bei dem ein Frequenz- bzw. Phasenvergleich bei der Trägerfrequenz erfolgt.

Eine Anordnung der eingangs beschriebenen Art ist durch die GB-PS 9 73 421 bekannt. Dabei ist einem ein Referenzsignal erzeugenden Quarzoszillator in einem Zweig ein Oberwellenerzeuger mit einem Filter und in einem anderen Zweig ein Frequenzteiler nachgeschaltet Das Ausgangssignal des Filters und das Ausgangssignal eines zu synchronisierenden frei schwingenden Oszillators werden einem Mischer zugeführt Die in dem Mischer gewonnene Zwischenfrequenz wird über ein Tiefpaßfilter einer Nachregelschaltung zugeführt, der außerdem noch eine ausgewählte, dem Frequenzteiler des zweiten Zweiges entnommene Subharmonische des Quarzoszillators eingespeist wird. Die Ausgangsspannung der Nachregelschaltung wird einer mit dem frei schwingenden Oszillator verbundenen Reaktanzröhre zugeführt.

Aus »Electronics«, 30. Oktober 1959, Seiten 56, 57, insbesondere Fig.4, ist es bekannt, einem Frequenzwandler (-teiler) — unter Zwischenschaltung einer Frequenzbereichseinstellvorrichtung — einen Verstärker nachzuschalten.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Anordnung hinsichtlich des Abgleichaufwandes und der Bauteilekosten zu verbessern.

Die besonderen Vorteile, die sich durch die erfindungsgemäße Lösung ergeben, bestehen im folgenden:

Das Referenzsignal braucht nur sehr schwach zu sein und wird auf besonders einfache Weise erzeugt. Der die Oberwellen und die Zwischenfrequenz erzeugende Oberwellenmischer ist ebenfalls sehr einfach in seinem Aufbau; er besteht aus einer einfachen Schottky-Diode in einem Glasgehäuse, die in den Resonator des Oszillators eingebaut ist. Ein Abgleich ist hierbei nicht nötig. Der Phasen- oder Frequenzvergleich — wahlweise für Trägerversorgungen mit oder ohne Dienstgesprächsmodulation möglich — erfolgt in einer niedrigen Frequenzlage und ist daher besonders einfach und kostengünstig durchführbar. Ferner können sehr hohe Nebenwellendämpfungen erzielt werden, nämlich 90 dB und mehr. Der Abgleichaufwand ist nur gering. Stabilitäts- und Geräuschprobleme brauchen beim Abgleich des Regelkreises nicht beachtet zu werden, da in den Vervielfachern nur Schottky-Dioden und keine Vervielfacher mit Kapzitätsdioden verwendet werden. Ein eindeutiger Frequenzwechsel läßt sich erreichen durch geeignete Wahl des Vervielfachungsfaktors des dem Quarzoszillator nachgeschalteten Frequenzvervielfachers oder die Einschränkung des Oszillatorabstimmbereichs auf definierte Frequenzbänder. Schließlich ist auch eine gute Zuverlässigkeit durch die Toleranzunempfindlichkeit der Regelschleife und die geringe Belastung und Zahl der Bauelemente gegeben. Auch die festgelegten Vervielfachungsfaktoren in Trägerversorgungen von bestehenden Systemen lassen sich erreichen durch eine entsprechende Wahl der Vervielfachungsfaktoren m und η und der Zwischenfrequenz pfq. Dadurch wird auch die Verwendung bereits vorhandener Quarze möglich.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen frei schwingenden Oszillator mit Oberwellenmischer und einer Vergleichsschaltung und

Fig.2 das Frequenzspektrum am Oberwellenmischer.

In dem Blockschaltbild nach F i g. 1 ist mit 1 der Quarzoszillator bezeichnet, von dem das Referenzsignal in der üblichen Frequenzlage von 100 MHz erzeugt wird. Dieses wird in dem nachfolgenden Frequenzvervielfacher oder Teiler 2 um den Faktor m vervielfacht oder geteilt (wobei m nicht ganzzahlig sein muß). In dem nachfolgenden Verstärker 3, dem ein Bandpaß 7 nachgeschaltet ist, wird das Signal verstärkt. Dem Bandfilter 7 ist ein Oberwellenmischer 4' mit einer Schottky-Diode, der in den Resonanzkreis des frei schwingenden Oszillators 4 integriert ist, nachgeschaltet. Der frei schwingende Oszillator 4 ist mit einer Varaktordiode regelbar.

Zur Nachregelung des frei schwingenden Oszillators 4 ist die Nachregelschaltung 6 vorgesehen, in der ein Frequenz- oder phasenvergleich erfolgen kann und die gegebenenfalls noch mit einer Überwachungsschaltung O ausgestattet ist. Der eine Eingang der Nachregelschaltung 6 ist über einen Frequenzvervielfacher oder -teiler 8, in dem die gewünschte Harmonische oder Subharmonische pf_q des Quarzoszillators erzeugt wird, mit dem Quarzoszillator 1 verbunden, der zweite Eingang ist über einen selektiven Verstärker 5 mit dem Oberwellenmischer 4' verbunden, der Ausgang der Nachregelschaltung 6 ist an die Varaktordiode des frei schwingenden Oszillators 4 geführt.

Im Oberwellenmischer 4' entsteht ein Kamm von Oberwellen des ansteuernden Signals mf_q. (Das Frequenzspektrum am OberwelJenmischer ist in Fig.2 dargestellt). Der frei schwingende Oszillator 4 schwingt im geregelten Zustand um p/_q versetzt neben der /j-fachen Oberwelle des ansteuernden Signals mfq. Der Vervielfachungsfaktor oder Teilungsfaktor ρ wird dabei zu 1 oder 2 gewählt, muß aber nicht ganzzahlig sein.

Im Oberwellenmischer 4' entsteht als Zwischenfrequenz die Frequenz pf_q' die den Frequenzfehler des frei schwingenden Oszillators 4 enthält und nach ihrer selektiven Verstärkung im Verstärker 5 in der Nachregelschaltung 6 mit der Frequenz pf_q des Quarzoszillators 1 verglichen wird. Die Nachregelschaltung 6 steuert den frei schwingenden Oszillator 4 über dessen Nachstimmdiode so nach, daß das Zwischenfrequenzsignal pf_q gleichfrequent zur Oberwelle der Quarzfrequenz pf_q wird. Eine Überwachungseinrichtung Ü in der Nachregelschaltung 6 meldet eine eventuell nicht erfolgte Synchronisation des frei schwingenden Oszillators 4 und synchronisiert diesen Oszillator. Der mathematische Zusammenhang zwischen der Trägerfrequenz /V und der Quarzfrequenz f_q ist gegeben durch die Gleichung /V= f_q · (mn+ p).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Synchronisierung eines frei schwingenden Oszillators auf ein in einem Quarzoszillator erzeugtes Referenzsignal erheblich niedrigerer Frequenz, dem in einem Zweig ein erster Frequenzwandler und ein Filter und in einem weiteren Zweig ein zweiter Frequenzwandler nachgeschaltet sind, bei welcher Anordnung ferner das Ausgangssignal des Filters und das Ausgangssignal des frei schwingenden Oszillators einem Mischer zugeführt werden und die im Mischer gewonnene Zwischenfrequenz über ein Filter einer eine Überwachungsschaltung für die Synchronisation enthallenden Nachregelschaltung zugeführt wird, der zudem noch eine ausgewählte Frequenz des zweiten Frequenzwandlers eingespeist wird und deren Ausgangssignal einer der Regelung des frei schwingenden Oszillators dienenden einstellbaren Reaktanz zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzwandler (2) des ersten Zweiges, dem ein Verstärker (3) nachgeschaltet ist, ein Frequenzvervielfacher ist für den Fall, daß die dem Mischer zuzuführende Frequenz oberhalb der Referenzfrequenz liegen soll, und ein Frequenzteiler ist für den Fall, daß die dem Mischer zuzuführende Frequenz unterhalb der Referenzfrequenz liegen soll, daß der Mischer ein einen Kamm von Oberwellen des ihn ansteuernden Signals (m · f_q) erzeugender, mit dem frei schwingenden Oszillator (4) verbundener Oberwellenmischer (4') mit einer Schottky-Diode ist und daß der Nachregelschaltung (6) die aus dem Oberwellenmischer (4') gewonnene Zwischenfrequenz über einen selektiven ^s Verstärker (5) und eine in dem als Frequenzvervielfacher oder Frequenzteiler ausgebildeten zweiten Frequenzwandler (8) erzeugte Harmonische oder Subharmonische des Quarzoszillators direkt zugeführt werden und daß die einstellbare Reaktanz eine «> Varaktordiode ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Harmonische dem Quarzoszillator (1) über ein Filter entnommen wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberwellenmischer (4') in den Resonator des frei schwingenden Oszillators (4) integriert ist.