DE2744110B2 - Verfahren zur Stabilisierung des Mikrowellenoszillators im Sendezweig einer Sende-Empfangseinrichtung - Google Patents
Verfahren zur Stabilisierung des Mikrowellenoszillators im Sendezweig einer Sende-EmpfangseinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Stabilisierung eines Mikrowellenoszillators im Sendezweig
einer Sende-Empfangseinrichtung für ein analog oder digital moduliertes Funksystem zur Nachrichtenübertragung
zwischen sich längs vorgegebener Strek- "»" ken bewegenden Sende-Empfangsstationen und !längs
dieser Strecken in vorgegebenen Abständen angeordneten, in beiden Streckenrichtungen wirksamen Sende-Empfangsstationen
(Zwischenstationen).
Der Aufbau einer derartigen Sende-Empfangseinrich- r>r>
t.ung einer Relaisstation bzw. beweglichen Station ist Gegenstand einer weiteren Patentanmeldung der
Anmelderin und wird anhand eines Blockschaltbildes gemäß F i g. 1 nachstehend kurz beschrieben. Der
Sendezweig dieser Sende-Empfangseinrichtung mit dem Modulationseingang I enthält einen Mikrowellenoszillator
3 und eine Stabilisierungsschaltung 4 für dessen Stabilisierung, der Empfangszweig enthält einen
Mikrowellenmischer 5 sowie für die ZF-Aufbereitung einen Verstärker und Demodulator 6, die an den <"
Modulationsausgang II angeschaltet sind. Senderzweig und Verstärkerzweig sind über einen Zirkulator 7
zusammengeschaltet, wobei an den Arm, der zwischen dem mit dem Sendezweig und dem mit dem
Empfangszweig verbundenen Arm liegt, ein 3 db-Teiler
8 angeschaltet ist, der mit zwei in bezüglich ihrer Strahlrichtung um 180° versetzte Richtungen strahlenden
Hornstrahlantennec 9,10 verbunden ist
An die Frequenzstabilität des Mikrowellenoszillators werden hohe Forderungen gestellt, resultierend aus der
Notwendigkeit einer ökonomischen Ausnutzung des Frequenzbandes sowie aus der empfangsseitigen Anforderung
an die ZF-Filterbaugruppen bezüglich der ZF-Bandbreiten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Stabilisierung des Mikrowellenoszillators
anzugeben, das in besonderer Weise für den vorstehend
beschriebenen Anwendungsfall geeignet ist
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung in der
Weise gelöst, daß das FM- oder FSK-moduüerte Referenzsignal für den Mikrowellenoszillator in einer
ersten Phasenvergleichsschaltung mit dem durch einen entsprechenden Faktor geteilten Signal eines freischwingenden,
verstimmbaren Oszillators höherer Frequenz verglichen wird und daß über die gebildete
Regelspannung der freischwingende Oszillator nachgeregelt wird, daß das stabilisierte Signal des freischwingenden
Oszillators in der Frequenz vervielfacht und einem Oberwellenmischer zugeführt wird, dem zugleich
ein Tei1 der Leistung des zu stabilisierenden Mikrowellenoszillators
zugeführt wird, daß die im Mischer entstehende Zwischenfrequenz in einer zweiten Phasenvergleichsschaltung
mit der stabilisierten Frequenz des freischwingenden Oszillators verglichen wird und daß
von der Ausgangsspannung der zweiten Phasenvergleichsschaltung der Mikrowellenoszillator nachgeregelt
wird.
Durch die DE-OS 26 48 103 ist ein Schwingkreis mit freischwingendem und durchstimmbarem Oszillator
bekannt, der aus zwei phasenstarren Oszillator-Regelkreisen besteht. Im ersten Oszillator-Regelkreis wird in
einer Phasenvergleichsschaltung ein Referenzsignal mit der durch einen entsprechenden Faktor geteilten
Frequenz eines freischwingenden, verstimmbaren Oszillators verglichen und durch die gebildete Regelspannung
der freischwingende Oszillator nachgeregelt. Das Ausgangssignal dieses freischwingenden Oszillators
wird einer weiteren Phasenvergleichsschaltung im zweiten Oszillator-Regelkreis zugeführt, der außerdem
das durch Mischung der Frequenz eines weiteren freischwingenden und durchstimmbaren Oszillators und
eines Konstantfrequenzoszillators gewonnene Signal zugeführt wird. Durch das Ausgangssignal der zweiten
Phasenvergleichsschaltung wird der freischwingende und durchstimmbare Oszillator im zweiten Oszillator-Regelkreis
nachgeregelt
Durch den Aufsatz »Phase-Locked Solid State mm-Wave Sources« von J. Baprawski, C. Smith and
F. J. Bernues, erschienen in »Microwave Journal«, October 1976, Seiten 41 bis 44, ist eine Phasenregelschleife
bekannt, bei der zur Frequenzstabilisierung eines FM-modulierten Mikrowellenoszillators das Signal
eines stabilisierten Oszillators (Referenzoszillator) in der Frequenz vervielfacht und einem Mischer
zugeführt wird, dem zugleich ein Teil der Leistung des zu stabilisierenden Mikrowellenoszillators zugeführt
wird. Die im Mischer entstehende Zwischenfrequenz wird einer Phasenvergleichsstufe zugeführt, deren
Ausgangsspannung den Mikrowellenoszillator nachregelt
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbe «spielen näher ■-.
erläutert Es zeigt
F i g. 3 im Blockschaltbild die Sende-Empfangseinrichtung
einer Relaisstation (Zwischenstation) bzw. beweglichen Station,
Fig.2 und 3 Stabilisierungsschaltungen für den i<
> Mikrowel'pnoszillator der Sende-Empfangseinrichtung,
Fig.4 eine Schaltung zur Verteilung von Modulationsfrequenzen
an Relaisstationen und
F i g. 5 einen Quarzgenerator in der Hauptstation bei
drei verschiedenen Frequenzen. ι.
Bei der Stabilisierungsschaltung nach F i g. 2, bei der
zur Veranschaulichung für die Frequenzen der Oszillatoren und die Frequenzteiler bzw. -vervielfacher
Zahlenwerte eingetragen sind, ist der Modulationseingang mit I bezeichnet Das von dem Oszillator 11
erzeugte Signal (z. B. /= 10 MHz) wird durch Verstimmen
der Resonanz eines im Querzweig angeordneten Quarzes 13 mittels einer parallel geschalteten Varaktordiode
12 FM- oder FSK-moduliert (FM-Frequenzmodulation, FSK-Frequenzumtastung). Das modulierte Signal y,
wird einer Phasenvergleichsschaltung 14 zugeführt und in dieser mit dem durch den Faktor 50 in der Frequenz
geteilten Signal eines freischwingenden, verstimmbaren
500 MHz-Oszillators (VCO) 16 verglichen und der 500 MHz-Oszillator 16 nachgeregelt Die Regelspan- m>
nung wird in einem in der Regelschleife angeordneten Gleichspannungsverstärker 17 verstärkt Das quarzs'abilisierte
500 MHz-Oszillatorsignal wird in einem Vervielfacher 18 um den Faktor 7 in der Frequenz
vervielfacht und einem Oberwellenmischer 19 züge- jü
führt Dem Oberwellenmischer 19 wird außerdem ein mittels eines Richtkopplers 21 vom Signal des zu
stabilisierenden Mikrowellenoszillators (Frequenz / = 35,5 GHz) ausgekoppelter Teil als Lokaloszillatorsignal
zugeführt Die im Oberwellenmischer 19 entstehende Zwischenfrequenz von etwa 500 MHz wird in
einem ZF-Verstärker 22 verstärkt und wiederum phasenstarr mit dem Signal des 500 MHz-Oszillators 16
der ersten Regelschleife in einer zweiten Phasenvergleichsschaltung 23 verglichen. Das in einem Gleichspannungsverstärker
24 verstärkte Ausgangssignal der zweiten Phasenvergleichsschaltung 23 regelt den zu
stabilisierenden Mikrowellenoszillator 20 nach.
F i g. 3 zeigi eine Teildarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Stabilisierungsschaltung, bei 5(1
der, unterschiedlich zu der Ausführungsform nach F i g. 2, das Referenzsignal mit FM- bzw. FSK-Modulation
bereits über das Signalkabel 29 (Modulationskabel) zur Relaisstation übertragen wird. Das quarzf tabilisierte
Referenzsignal wird dabei für alle Relaisstationen eines Modulationsabschnittes in der Hauptstation erzeugt
Der Phasenvergleich findet hier zwischen dem über das Signalkabel übertragenden Signal des 100 kHz-Quarzgenerators
und dem in dem Teiler 26 durch den Faktor 5000 in der Frequenz geteilten Signal des freischwingenden,
verstimmbaren 500 MHz-Oszillators 27 in der Phasenvergleichsschaltung 25 statt Mit dem Ausgangssignal
der Phasenvergleichsschaltung 25 wird der 500 MHz-Oszillator 27 über den Gleichspannungsverstärker
28 nachgeregelt
Der weitere Aufbau der Stabilisierungsschaltung, beginnend mit der Abzweigung am Ausgang des
500 MHz-Oszillators (Punkt A der Schaltung) entspricht dabei dem strichliert umrandeten Schaltungsteil B von
Fig.2. Hinsichtlich des Aufbaus der Schaltung und deren Wirkungsweise wird daher auf die betreffenden
Teile der Fig.2 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
Soll ein Frequenzversatz mehrerer Relaisstationen gegeben sein (Staggering), dann werden entsprechend
viele Modulationsfrequenzen übertragen und durch entsprechende Filter von der jeweiligen Relaisstation
ausgefiltert Eine für diesen FaIi vorgesehene Schaltung
ist in F i g. 4 dargestellt Die Modulationsfrequenzen für drei Relaisstationen RSi, RS2, RS3 werden über ein
Signalkabel 30 (Modulationskabel) übertragen. Jede Relaisstation RSi, RS2, RS3 enthält in ihrem
Eingangszweig ein Filter 31,32,33, die im vorliegenden
Fall auf die Frequenzen 50 kHz, 100 kHz und 200 kHz abgestimmt sind. In einem den Filtern jeweils
nachgeschalteten Vorteiler 34, 35, 36 werden die drei verschiedenen Modulationsfrequenzen bis in die
50 kHz-Lage geteilt wobei sich hier die Frequenzen um
den Mikrowellenfrequenzversatz, geteilt durch den Vervielfachungsgrad der Stabilisierungsschaltung, unterscheiden.
Der Aufbau der Stabilisierungsschaltungen für den Mikrowellenoszillator der Sende-Empfangseinrichtung
der einzelnen Relaisstationen entspricht dem in Fig.2 dargestellten Aufbau. Der Übersichtlichkeit
wegen ist hierbei in jeder Relaisstation RS I, RS2.RS3
lediglich eine Regelschleife mit der ersten Phasenvergleichsschaltung 37,38,39 sowie dem 500 MHz-Oszillator
43, 44, 45 und dem Frequenzteiler 40, 41, 42 dargestellt
F i g. 5 zeigt den Quarzgenerator in der Hauptstation bei drei verschiedenen Frequenzen. Jeder Zweig enthält
dabei einen 10 MHz-Oszillator 46, 47, 48 mit einem Quarz 49,50, 51 und einer Varaktordiode 52, 53, 54 im
Qiierzweig sowie je einen dem 10 MHz-Oszillator nachgeschalteten Vorteiler 55,56,57, in denen das FM-
bzw. FSK-modulierte Signal im Verhältnis 1 :200, 1 :100, 1 :50 geteilt wird. Die drei Ausgangssignale
5OkHz, 100 kHz, 200 kHz werden über ein gemeinsames
Modulationskabel 30 den einzelnen Relaisstationen zugeführt und in diesen, wie in Fig.4 dargestellt und
vorstehend beschrieben, weiterverarbeitet. Die mit verschiedenen Frequenzen arbeitenden Relaisstationen
können dabei selbstverständlich auch verschieden moduliert werden.
Claims (3)
1. Verfahren iur Stabilisierung des Mikrowellenoszillators
im Sendezweig einer Sende-Empfangseinrichtung für ein analog oder digital moduliertes r>
Funksystem zur Nachrichtenübertragung zwischen sich längs vorgegebener Strecken bewegenden
Sende-Empfangsstationen und längs dieser Strecken in vorgegebenen Abständen angeordneten, in beiden
Streckenrichtungen wirksamen Sende-Empfangs- ι» Stationen (Zwischenstationen), dadurch gekennzeichnet,
daß das FM- oder FSK-modulierte Referenzsignal für den Mikrowellenoszillator
in einer ersten Phasenvergleichsschaltung (M) mit dem durch einen entsprechenden Faktor geteilten ' >
Signal eines freischwingenden, verstimmbaren Oszillators (16) höherer Frequenz verglichen wird und
daß fiber die gebildete Regelspannung der freischwingende Oszillator (16) nachgeregelt wird, daß
das stabilisierte Signal des freischwingenden Oszillators (16) in der Frequenz vervielfacht und einem
Oberwellenmischer (19) zugeführt wird, dem zugleich ein Teil der Leistung des zu stabilisierenden
Mikrowellenoszillators (20) zugeführt wird, daß die im Mischer (19) entstehende Zwischenfrequenz in -?1·
einer zweiten Phasenvergleichsschaltung (23) mit der stabilisierten Frequenz des freischwingenden
Oszillators (16) verglichen wird und daß von der Ausgangsspannung der zweiten Phasenvergleichsschaltung
(23) der Mikrowellenoszillator (20) nach- μ geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die FM- oder FSK-Modulation dc:s von
einem Oszillator erzeugten Referenzsignals in der jeweiligen Zwischenstation erfolgt. "
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das quarzstabilisierte Referenzsignal
für die Zwischenstationen eines Modulationsabschnittes in der Hauptstation erzeugt und mit der
FM- oder FSK-Modulation an die Zwischenslation 4<>
übertragen wird.
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