DE2736133A1

DE2736133A1 - Normalfrequenzgenerator

Info

Publication number: DE2736133A1
Application number: DE2736133A
Authority: DE
Inventors: Tonio Dipl Ing Fruehauf; Heinrich Dipl Ing Loeffler
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 1977-08-11
Filing date: 1977-08-11
Publication date: 1979-02-15
Also published as: DE2736133C2

Description

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ROHDE λ SCHWARZ München

Normalfrequenzgenerator

% " ff .'Die Erfindung betrifft einen Norraalfrequenzgenerator laut Ober-

; \ ,-.begriff des Hauptanspruches.

r ^F^^?„Normalfrequenzgeneratoren dieser Art sind bekannt (z.B. DT-OS U V'^,25 02 ^77 bzw. GB-PS i 303 631). Die in Schritten einstellbare '} 'y5{VReferenzfrequenz f wird hierbei über einen dekadisch einstell- k- ' \ '^;' baren Synthesizer erzeugt, welchem ein einstellbarer elektronischer Frequenzteiler nachgeordnet ist. Dieser Frequenzteiler ist beispielsweise gleichzeitig mit der Auswahl der in-fachen Oberwelle des phasensynchronisierten Ausgangsoszillators auf einen "'i j Teilungsfaktor m einstellbar und der vorgeschaltete Synthesizer y 'besitzt eine entsprechend höhere Frequenzlage, so dass die Referenzfrequenzwerte f exakt einstellbar sind, die nach der Beziehung

jj,, f ;= f »m die Ausgangsfrequenz f exakt ergeben. Bei diesen bekann- ^*.'Γ|> ar a

;, ^λ ten Normalfrequenzgeneratoren besteht also eine exakte eindeutige mathematische Beziehung zwischen der Referenzfrequenz und der eingestellten Ausgangsfrequenz. Dies ist jedoch nur mit einem erheblichen schaltungs'technischen Aufwand zu erreichen, sowohl der Frequenzteiler als auch die in höherer Frequenzlage erforderlichen I" Synthesizer, die noch dazu die gleiche Frequenzvariationsbreite

besitzen müssen wie die gewünschte Ausgangsfrequenz, sind schal- ΐ tungstechnisch sehr aufwendig.

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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Normalfrequenzgenerator dieser Art zu schaffen, der sehr einfach und billig mit geringstmöglichem schaltungstechnischen Aufwand aufgebaut werden kann

Dies wird ausgehend von einem Normalfrequenzgenerator laut Oberbegriff des Hauptanspruches erfindungsgernäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst.

Ein erfindungsgernässer Normalfrequenzgenerator macht sich die Erkenntnis zunutze, dass die Referenzfrequenz des phasensynchronisierten Oszillators nur mit einer Genauigkeit einstellbar sein
muss, die der geforderten Frequenzgenauigkeit des Gesamtgenerators
entspricht. Wenn also beispielsweise ein Normalfrequenzgenerator
im Bereich zwischen 10 und 100 MHz in 100 Hz Schritten einstell- | bar sein soll und ein Raster der Referenzfrequenz von 1 MHz vor- | gesehen ist, so dass der phasengeregelte Oszillator auf die | m = 10 bis 100-fache Oberwelle einstellbar ist, und für diesen Nor- γ malfrequenzgenerator ausserdern eine Einstellgenauigkeit von 1 Hz j gefordert wird, dann genügt es gemäss der Erfindung, einen einfachen j Synthesizer zum Einstellen der Referenzfrequenz zu verwenden, des- f^: sen niedrigste Dekade 1 Hz/100 = 0,01 Hz ist, der also zwischen \ 1 MHz und 1,1 MHz noch in 0,01 Hz Schritten einstellbar sein muss. % Um den Fehler in der Ausgangs frequenz so gering wie möglich zu hai-.-. ; ten, ist gemäss der Erfindung in der Einstellvorrichtung noch ein | entsprechender Rechner vorgesehen, der jeweils denjenigen Fre- | quenzwert errechnet, auf den der Synthesizer jeweils eingestellt j werden muss, damit die gewünschte Ausgangsfrequenz möglichst genau ! erreicht wird. Ein erfindungsgemässer Normalfrequenzgenerator kann
damit sehr einfach und billig aufgebaut werden, es genügt ein einfacher Synthesizer zum Einstellen der Referenzfrequenz, ein teurer
komplizierter Frequenzteiler wird überflüssig, der Synthesizer benötigt eine sehr geringe Variationsbreite von nur einem Bruchteil
der Variationsbandbreite der Ausgangsfrequenz, nach obigem Zahlen-

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beispiel nur eine Variationsbreite von 1:1,1. Trotzdem ist mit einem erfindungsgemässen Normalfrequenzgenerator die gewünschte Ausgangsfrequenz mit der sich laut der geforderten Einstellgenauigkeit ereinstellbar

gebenden Frequenzkonstanz'fwle ein bekannter aufwendigerer Generator dieser Art. Der Aufwand für den Aufbau des Synthesizers kann nach einer Weiterbildung noch dadurch weiter reduziert werden, dass zwischen Synthesizer und nachgeordnetem phasensynchronisierten Oszillator ein als schmalbandiges Filter wirkender langzeitmässig phasengeregelter Pufferoszillator grosser spektraler Reinheit zwischengeschaltet wird, denn auf diese Weise ist es möglich, einen Synthesizer zu verwenden,der nicht nur im Frequenzvariationsbereich stark eingeschränkt ist sondern auch noch sehr geringe'Anforderungen an die spektrale Reinheit erfüllt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Figur zeigt einen erfindungsgemässen Normalfrequenzgenerator, der aus einem in seiner Ausgangsfrequenz f auf eine ausgewählte

Oberwelle m einstellbaren phasengeregelten Ausgangsoszillator 1 umfasst,dem eingangsseitig eine hochkonstante Referenzfrequenz f zugeführt wird.Dieser phasengeregelte Oszillator 1 besteht in bekannter Weise beispielsweise aus einem über Varakterdioden abstimmbaren Hochfrequenzgenerator, einem vorgeschalteten Filter, einem Phasenvergleichsglied mit zugeordneter Phasenregelschleife sowie einem eingangsseitig vorgeschalteten Verzerrer. Die Einstellung und Auswahl der m-ten Oberwelle erfolgt ebenfalls in bekannter Weise über die Einstellvorrichtung 2, an welcher über entsprechende Drehknöpfe, Drucktasten oder dergl. die gewünschte Ausgangsfrequenz einstellbar ist. Über die gleiche Einstellvorrichtung erfolgt die Einstellung des die Referenzfrequenz f erzeugenden Synthesizers ~5, der in Schritten dekadisch einstellbar ist, und zwar in der Frequenzlage des gewünschten Frequenzrasters der Referenzfrequenz f

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Nach dem oben erwähnten Zahlenbeispiel soll die Ausgangsfrequenz f des phasengeregelten Ausgangsoszillators 1 beispielsweise zwi-

sehen 10 und 100 MHz in 100 Hz Schritten einstellbar sein, die Einstellvorrichtung 2 besitzt daher Einstelldekaden für 100 Hz bis 10 MHz Schritte. Mit den ersten beiden MHz-Dekaden wird jeweils der Faktor m zwischen 10 und 100 eingestellt, also die jeweils gewünschte Oberwelle. Mit den restlichen Einstelldekaden wird der Synthesizer 3 eingestellt, und zwar in einem Variationsbereich zwischen 1 und 1,1 MHz, und zwar in der niedrigsten Dekade noch mit 0,01 Hz Schritten. Der Einstellvorrichtung 2 ist zur Frequenzeinstellung des Synthesizers 3 noch eine Logikschaltung 4, beispielsweise ein Mikroprozessor, zugeordnet, über welchen bestimmt wird, welche am Synthesizer 3 einstellbare Referenzfrequenz f' jeweils eine Ausgangsfrequenz ergibt, die der gewünschten und an der Einstellvorrichtung 2 genau eingestellten Sollfrequenz am nächsten liegt. Soll im oben erwähnten Zahlenbeispiel beispielsweise die Ausgangsfrequenz fa = 27,5^3-3 MHz eingestellt werden, so wird über die Einstellvorrichtung 2 zunächst die siebenundzwanzigste Oberwelle im phasengeregelten Ausgangsoszillator 1 ausgewählt. Mathematisch genau müsste die Referenzfrequenz an sich f /m = 1,020.122.222.222. MHz '-tragen. Dieser Frequenzwert ist

mit dem Synthesizer 3 jedoch nict±~ in dieser Genauigkeit einstellbar, da dessen niedrigste einstellbare Dekade ja 0,01 Hz ist. Die Logikschaltung 4 ermittelt nun jeweils für diese niedrigste Dekade (0,01 Hz) denjenigen Frequenzwert ?_r, der in seiner siebenundzwanzigsten Oberwelle jeweils eine Frequenz f' ergibt, die der einge-

stellten Soll-Ausgangsfrequenz f frequenzmässig am nächsten kommt. In dem obigen Zahlenbeispiel ist dies der Frequenzwert f^! = 1,020. 122.22 MHz, die niedrigste Dekade (0,01 Hz) wird also auf "2" eingestellt. In dem Zahlenbeispiel erfolgt also eine Abrundung des tatsächlich einstellbaren Frequenzwertes, in anderen Zahlenbeispielen kann über die Logikschaltung 4 eine erforderliche Aufrundung des Frequenzwertes nötig sein. Mit diesem Frequenzwert f'

ergibt sich eine Ausgangsfrequenz f'a = 27*5^3-299.94 MHz, die

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Genauigkeit liegt also im geforderten Toleranzbereich von 1 Hz bezogen auf die eingestellte Sollfrequenz und die Ausgangsfrequenz 1st daher trotz der vereinfachten Einstellung der Referenzfrequenz genügend genau. In manchen Fällen kann über die Logikschaltung 4 beispielsweise auch errechnet werden, dass es genügt, zur Erzielung einer gewünschten Ausgangsfrequenz den Synthesizer nur in seiner vorletzten oder sogar drittletzten Dekade (beispiels'«elco in der 0,1 Hz- bzw. 1 Hz-Dekade) genau einzustellen. Die Logikschaltung e rechnet also selbsttätig jeweils gerade^ die Referenzfrequenz, die unter Berücksichtigung der gegebenen Frequenztoleranz der Aucrangs-■frequenz nöti^:g ist, um den eingestellten Sollfrequenzwert am genauesten zu erreichen.

Eine weitere Vereinfachung des Aufbaus des Synthesizers 3> ergibt sich, wenn zwischen diesem und dem Ausgangsoszillator 1 noch ein gestrichelt angedeuteter als schmalbandiges Filter wirkender Pufferoszillator 5 angeordnet wird, der beispielsweise ebenfalls als phasengeregelter Oszillator bestehend aus einem über Varakterdioden abstimmbarer Oszillator, einem vorgeschalteten Filter, einem Phasenvergleichsglied und einer vom Ausgang zu diesem Phasenvergleichsglied führenden Phasenregelschleife aufgebaut ist. Dieser Pufferoszillator kann wegen der nur geringen Variationsbreite der ihm aus dem Synthesizer zugeführten Referenzfrequenz auf einfache Weise mit grosser spektraler Reinheit aufgebaut werden und liefert daher an seinem Ausgang innerhalb des schmalen Frequenzvariationsbereiches jeweils eine Ausgangsfrequenz von ebenfalls grosser spektraler Reinheit. Der Synthesizer 5 selbst kann daher noch einfacher und billiger aufgebaut werden, da er dann auch nur geringe spektrale Reinheit besitzen muss.

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Claims

Patentansprüche

Normalfrequenzgenerator rait einem auf die m-fache Oberwelle einer einstellbaren Referenzfrequenz f , einstellbaren phasengeregelten Oszillator, dessen Ausgangsfreiquenz f mit einer Genauigkeit von <f,fa einstellbar sein soll, dadurch gekennzeichnet,· dass die Referenzfrequenz f unmittelbar die Ausgangsfrequenz eines dekadisch einstellbaren Synthesizers (j5) ist, dessen Ausgangsfrequenz f' in der niedrigsten Dekade in Frequenzschritten von ₆rfa einstellbar ist,

und der Einstellvorrichtung (2) des Synthesizers eine Logikschaltung (4), insbesondere ein Mikroprozessor, zugeordnet ist, mittels welcher der Synthesizer (j5) jeweils auf diejenige Referenzfrequenz f' eingestellt wird, welche eine der gewünschten Sollausgangsfrequenz f am ni
ergibt.

f am nächsten benachbarten Ausgangsfrequenz (f^r = m*f^T ) a ar
2. Normalfrequenzgenerator nach Anspruch 1, dadurch' gekennzeichnet, dass zwischen Synthesizer (5) und phasengeregeltem Oszillator (1) ein als schmalbandiges Filter wirkender phasengeregelter Pufferoszillator (5) grosser spektraler Reinheit geschaltet ist.

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