DE2736133C2

DE2736133C2 - Normalfrequenzgenerator

Info

Publication number: DE2736133C2
Application number: DE19772736133
Authority: DE
Inventors: Tonio Dipl.-Ing. 8025 Unterhaching Frühauf; Heinrich Dipl.-Ing. 8000 München Löffler
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: 1990-03-08
Also published as: DE2736133A1

Description

sizer (3) außerdem über eine der Einstellvorrichtung (2) zugeordnete Logikschaltung (4) jeweils auf denjenigen Referenzfrequenzwert f_r eingestellt wird, welcher einen der gewünschten Soliausgangsfrequenz f_s am nächsten benachbarten Ausgangsfrequenzwert Pa=m ■ fr ergibt

2. Normalfrequenzgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (4) ein Mikroprozessor ist.

3. Normalfrequer.zgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Synthesizer (3) und phasengeregeltem Oszillator (1) ein als schmalbandiges Filter wirkender phasengeregelter Pufferoszillator (5) großer spektraler Reinheit geschaltet ist

Die Erfindung betrifft einen Normalfrequenzgenerator laut Oberbegriff des Hauptanspruches.

Normalfrequenzgeneratoren dieser Art sind bekannt (DE-OS 25 02 477, GB-PS 13 03 631 und 14 42 103). Bei einem dieser bekannten Generatoren (DE-OS 25 02 477) ist in der Phasenregelschleife vor dem Oszillator ein Frequenzteiler angeordnet, der auf beliebige Teilungsfaktoren η einstellbar ist. Der Synthesizer wird sehr exakt unabhängig von der geforderten Genauigkeit der Ausgangsfrequenz des Oszillators auf denjenigen Wert eingestellt, der nach der mathematischen Beziehung /j, = /_r · π die gewünschte Ausgangsfrequenz exakt ergibt. Nach dem Zahlenbeispiel dieses bekannten Generators wird also beispielsweise die Ausgangsfrequenz des Synthesizers durch entsprechend einstellbare Frequenzteiler im Synthesizer auf diese sich aus der Gleichung mathematisch ergebende Frequenz exakt eingestellt. Wollte man diese gleiche Genauigkeit mit einem üblichen über dekadische Drehknöpfe einstellbaren Synthesizer erreichen, so müßte der Synthesizer noch in seiner untersten Dekade mit mindestens 10~⁵ Hz genau einstellbar sein. Würde der Synthesizer nicht so genau einstellbar sein, könnte nicht die geforderte Genauigkeit der Ausgangsfrequenz von beispielsweise 1 Hz erreicht werden. Ein solcher bekannter Generator erfordert also einen relativ teuren Synthesizer und besitzt ferner den Nachteil, daß im Frequenzaufbereitungsweg ein Frequenzteiler angeordnet ist, der störendes Rauschen produziert, so daß dieser bekannte Generator außerdem keine gute spektrale Reinheit seiner Ausgangsfrequenz besitzt.

Ähnliche Nachteile gelten für einen anderen bekannte Generator dieser An(GB-PS 14 42 103), bei welchem die Ausgangsfrequenz des phasengeregelten Oszillators

über einen Richtkoppler und einen Mischer mit einer ersten auf der gleichen Frequenz wie der Oszillator schwingenden Referenzspannungsquelle in eine niedrigere Frequenzlage umgesetzt wird. Die so erzeugte Frequenz wird dann über einen weiteren Frequenzteiler dem Phasenregelglied der Regelschleife zugeführt, in welchem diese umgesetzte und geteilte Frequenz mit einer zweiten Referenzfrequenz eines dekadisch einstellbaren Synthesizers verglichen wird. Der phasengeregelte Oszillator schwingt auf einer festen Oberwelle der im Synthesizer eingestellten Referenzfrequenz und seine Ausgangsfrequenz /_a bestimmt sich zu /ä=/fl · k+fA, wobei f_B die Ausgangsfrequenz des Synthesizers, k der Teilungsfaktor des zwischengeschalteten Frequenzteilers und f_A die Mischfrequenz der ersten Referenzfrequenzquelle ist, mit welcher die Ausgangsfrequenz des Oszillators in die niedrigere Frequenzlage gemischt wird. Aus dieser Beziehung ergibt sich, daß eine bestimmte gewünschte Genauigkeit der Ausgangsfrequenz von beispielsweise 1 Hz zwar mit einem Synthesizer erreicht werden kann, der in seiner untersten Dekade nur mit 1 Hz : k einstellbar ist, dies ist aber nur mit dem zusätzlichen Mischer und der zusätzlichen ersten Referenzfrequenzquelle möglich und auch dieser bekannte Generator ist deshalb in seinem Gesamtaufbau relativ kompliziert und teuer. Der Synthesizer muß außerdem eine relativ große Frequenzvariationsbreite besitzen und ist aus diesem Grunde wiederum schaltungstechnisch sehr aufwendig.

Bei einem automatischen Rufnummerngeber ist es an sich bekannt, zum Einstellen bestimmter Funktionen einen Mikroprozessor, d. h. eine Logikschaltung, einzusetzen (DE-OS 25 46 788).

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

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Normalfrequenzgenerator laut Oberbegriff des Hauptanspruches erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil aufgeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein erfindungsgemäßer Normalfrequenzgenerator macht sich die Erkenntnis zunutze, daß die Referenzfrequenz f_r des phasensynchronisierten Oszillators nur mit

einer Genauigkeit -it einstellbar sein muß, die der gern

forderten Frequenzgenauigkeit ofa der Ausgangsfrequenz entspricht. Wenn also beispielsweise ein Normalfrequenzgenerator im Bereich zwischen 10 und 100 MHz in 100 Hz Schritten einstellbar sein soll und ein Raster der Referenzfrequenz von 1 MHz vorgesehen ist, so daß der phasengeregelte Oszillator auf die /77=10- bis 10Ofache Oberwelle einstellbar ist, und für diesen Normalfrequenzgenerator außerdem eine Einstellgenauigkeit von ofa = 1 Hz gefordert wird, dann genügt es gemäß der Erfindung, einen einfachen Synthesizer zum Einstellen der Referenzfrequenz zu verwenden,

dessen 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 Ausgangsfrequenz so gering wie möglich zu halten, ist in der Einstellvorrichtung noch die Logikschaltung vorgesehen, die jeweils denjenigen Frequenzwert errechnet, auf den der Synthesizer jeweils eingestellt werden muß, damit die gewünschte Ausgangsfrequenz mög-

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lkhst genau erreicht wird. Ein erfindungsgemäßer Nor- quenz ergibt, die der gewünschten und an der Einstellmalfrequenzgenerator kann damit sehr einfach und bil- vorrichtung 2 genau eingestellten Sollfrequenz /_a am Hg aufgebaut werden, es genügt ein einfacher Synthesi- nächsten liegt Soll im oben erwähnten Zahlenbeispiel zer zum Einstellen der Referenzfrequenz, ein teurer beispielsweise die Ausgangsfrequenz 4=27,543 3 MHz komplizierter Frequenzteiler wird überfKysig, der Syn- 5 eingestellt werden, so wird über die Einstellvorrichtung thesizer benötigt eine sehr geringe Variationsbreite von 2 zunächst die siebenundzwanzigste Oberwelle im phanur einem Bruchteil der Variationsbandbreite der Aus- sengeregelten Ausgangsoszillator 1 ausgewählt Mathegangsfrequenz, nach obigem Zahlenbeispiel nur eine matisch genau müßte die Referenzfrequenz an sich Variationsbreiij zwischen 1 und 1,1 MHz. Durch die /_a/m= 1,020 122 222 222... MHz betragen. Dieser Fre-Verwendung eines in an sich bekannter Weise auf belie- ίο quenzwert ist mit dem Synthesizer 3 jedoch nicht in bige Oberwellen voreinstellbaren Oszillators wird ein dieser Genauigkeit einstellbar, da dessen niedrigste einteurer Frequenzteiler b:n Frequenzaufbereitungszug stellbare Dekade ja 0,01 Hz ist Die Logikschaltung 4 überflüssig, dadurch kann die Ausgangsfrequenz auch ermittelt nun jeweils für diese niedrigste Dekade mit guter spektraler Reinheit erzeugt werden. (0,01 H?) denjenigen Frequenzwert P_n der in seiner sie-Die Logikschaltung zum Steuern des Synthesizers in 15 benundzwanzigsten Oberwelle jeweils eine Frequenz F'_a Abhängigkeit von der an der Einstellvorrichtung für die ergibt, die der eingestellten Soll-Ausgangsfrequenz f_a Auswahl der Oberwelle vorgenommenen Einstellung ist am nächsten kommt. In dem obigen Zahlenbeispiel ist vorzugsweise ein Mikroprozessor. Um außerdem den dies der Frequenzwert f'_r—1,020 122 22 MHz, die nied-Aufwand für den Aufbau des Synthesizers noch weiter rigste Dekade (0,0i Hz) wird also auf »2« eingestellt. In zu reduzieren, wird gemäß einer Weiterbildung der Er- 20 dem Zahlenbeispiel erfolgt also eine Abrundung des findung zwischen Synthesizer und phasengeregeltem tatsächlich einstellbaren Frequenzwertes, in anderen Oszillator ein Pufferoszillator großer spektraler Rein- Zahlenbeispielen kann über die Logikschaltung 4 eine heit angeordnet, der als schmalbandiges Filter wirkt erforderliche Aufrundung des Frequenzwertes nötig Dieser Pufferoszillator besitzt eine langsame Regeige- sein. Mit diesem Frequenzwert P_r ergibt sich eine Ausschwindigkeit und durch ihn ist es möglich, einen Syn- 25 gangsfrequenz /'„ = 27,543 299 94 MHz, die Genauigkeit thesizer zu verwenden, der nicht nur im Frequenzvaria- liegt also im geforderten Toleranzbereich von 1 Hz betionsbereich stark eingeschränkt ist, sondern der auch zogen auf die eingestellte Sollfrequenz, und die Ausnoch sehr geringe Anforderungen an die spektrale Rein- gangsfrequenz ist daher trotz der vereinfachten Einstelheit erfüllen muß. lung der Referenzfrequenz genügend genau. In man-Die Erfindung wird im folgenden anhand einer sehe- 3G chen Fällen kann über die Logikschaltung 4 beispielsmatischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel nä- weise auch errechnet werden, daß es genügt, zur Erzieher erläutert. lung einer gewünschten Ausgangsfrequenz den Synthe-Die Figur zeigt einen Normalfrequenzgenerator, der sizer nur in seiner vorletzten oder sogar drittletzten einen in seiner Ausgangsfrequenz f_a auf eine ausgewähl- Dekade (beispielsweise in der 0,1-Hz- bzw. I-Hz-Deka te Oberwelle m einstellbaren phasengeregelten Aus- 35 de) genau einzustellen. Die Logikschaltung errechnet gangsoszillator 1 aufweist, dem eingangsseitig eine also selbsttätig jeweils gerade die Referenzfrequenz, die hochkonstante Referenzfrequenz f_r zugeführt wird. Die- unter Berücksichtigung der gegebenen Frequenztoleser phasengeregelte Oszillator 1 besteht in bekannter ranz der Ausgangsfrequenz nötig ist, um den eingestell-Weise beispielsweise aus einem über Varakterdioden ten Sollfrequenzwert am genauesten zu erreichen,
abstimmbaren Hochfrequenzgenerator, einem vorge- 40 Eine weitere Vereinfachung des Aufbaus des Syntheschalteten Filter, einem Phasenvergleichsglied mit züge- sizers 3 ergibt sich, wenn zwischen diesem und dem ordneter Phasenregelschleife sowie einem eingangssei- Ausgangsoszillator 1 noch ein gestrichelt angedeuteter tig vorgeschalteten Verzerrer. Die Einstellung und Aus- als schmalbandiges Filter wirkende - Pufferoszillator 5 wahl der m-ten Oberwelle erfolgt ebenfalls in bekannter angeordnet wird, der beispielsweise ebenfalls als pha-Weise über die Einstellvorrichtung 2, an welcher über 45 sengeregelter Oszillator, bestehend aus einem über Varentsprechende Drehknöpfe, Drucktasten oder dergl. die akterdioden abstimmbaren Oszillator, einem vorge- \ gewünschte Ausgangsfrequenz einstellbar ist. Cber die schalteten Filter, einem Phasenvergleichsglied und einer gleiche Einstellvorrichtung erfolgt die Einstellung des vom Ausgang zu diesem Phasenvergleichsglied führendie Referenzfrequenz f_r erzeugenden Synthesizers 3, der den Phasenregelschleife aufgebaut ist. Dieser Pufferosin Schritten dekadisch einstellbar ist, und zwar in der 50 zillator kann wegen der nur geringen Variationsbreite Frequenzlage des gewünschten Frequenzrasters der der ihm aus dem Synthesizer zugeführten Referenzfre-Referenzfrequenz f_r. quenz auf einfache Weise mit großer spektraler Rein-Nach dem oben erwähnten Zahlenbeispiel soll die heu aufgebaut werden und liefert daher an seinem Ausj Ausgangsfrequenz f_a des phasengeregelten Ausgangs- gang innerhalb des schmalen Frequenzvariationsberei- !'■ ozillators 1 beispielsweise zwischen 10 und 100 MHz in 55 ches jeweils eine Ausgangsfrequenz von ebenfalls gro-100 Hz Schritten einstellbar sein. Die Einstellvorrich- ßer spektraler Reinheit. Der Synthesizer 3 selbst kann tung 2 weist daher Einstelldekaden für 100 Hz bis 10 daher noch einfacher und billiger aufgebaut werden, da MHz-Schritte auf. Mit den ersten beiden MHz-Dekaden er dann auch nur geringe spektrale Reinheit aufweisen wird jeweils der Faktor m zwischen 10 und 100 einge- muß.

stellt, also die jeweils gewünschte Oberwelle. Mit den 60

restlichen Einstelldekaden wird der Synthesizer 3 einge- Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

stellt, 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 Lo- 65
gikschaltung 4, ein Mikroprozessor, zugeordnet, über
welchen bestimmt wird, welche am Synthesizer 3 einstellbare Referenzfrequenz f'_r jeweils eine Ausgangsfre-

Claims

Patentansprüche:

1. Normalfrequenzgenerator mit einem phasengeregelten Oszillator, dessen Ausgangsfrequenz /_a mit einer Genauigkeit von df_a (ό< 1) einstellbar ist, und mit einem dekadisch einstellbaren Synthesizer als Referenzfrequenzquelle, dadurch gekennzeichnet, daß der phasengeregelte Oszillator (G) über eine Einstellvorrichtung (2) grob auf eine gewünschte /η-fache Oberwelle der Referenzfrequenz f_r einstellbar ist und die Ausgangsfrequenz des Synthesizers (3) in der niedrigsten Dekade in Frequenzschritten von -^- einstellbar ist und daß der Synthe-