DE2744110C3 - 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 Mikrowcllenoszillators im Sendezweig
einer Sende-Empfangseinrichtung für ein analog oder digital moduliertes Funksystem zur Nachrichtenübertragung
zwischen sich längs vorgegebener Strekken bewegenden Sende-Empfangsstationen und längs
dieser Strecken in vorgegebenen Abständen angeordneten, in beiden Streckenrichtungen wirksamen Sende-Empfangsstalionen
(Zwischenstationen).
Der Aufbau einer derartigen Sende-Empfangseinrichtung
einer Relaisstation bzw. beweglichen Station ist Gegenstand einer weiteren Patentanmeldung der
Anmcldcrin und wird anhand eines Blockschaltbildes gemäß Fig. I nachstehend kurz beschrieben. Der
Sendezweig dieser Sende-Empfangseinrichtung mit
dem Modulationseingang ! enthält einen Mikroweüenos/.illaior
3 und eine Stabilisicrungsschiiliung 4 für dessen Stabilisierung, der Empfiingszweig enthält einen
Mikrowellenmischcr 5 sowie für die Zf'-Aufbereitung einen Verstärker und Demodulator 6, die an den
Modulationsaiisgang Il angeschaltet sind. Senderzweig
und Vcrslärkcrzwcig sind über einen Zirkulator 7 ziisammcngcschaltct, 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 sirahlenden
Hornstrahlantennen 9,10 verbunden ist.
An die Frequenzstabililät 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-modulierte 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 Teil 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 durchslimmbarem Oszillator
bekannt, der aus zwei phasenstarren Oszillator-Regelkreisen besteht. Im ersten Osziüator-Regclkrcis wird in
einer Phasenvergleichsschaltang eik .".cferenzsignal 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 Phasenverglcichsschaltiing 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
rid durchstimmbar Oszillator im /weiten Oszillator-Regelkreis
nachgeregelt.
Durch den Aufsatz »Phasc-I.ocked Solid Slate
mm-Wave Sources« von |. Baprawski, C. Smith anti F.). Bernues, erschienen in »Microwave loiirnal«.
October 1976, Seiten 41 bis 44, ist eine Phasenregelschleife
bekannt, bei der zur Frequenzstabilisierung eines FM-modulierten Mikrowcllenoszillators das Signal
eines stabilisierten Oszillators (Referenzoszillator) in der Frequenz vervielfacht und einem Mischer
zugeführt wird, dem zugleich ein Teil der Leistung des zu stabilisierenden Mikrowcllcnos/illators zugeführt
wird. Die im Mischer entstehende Zwischenfrcquen/ wird einer Phasenvcrglcichsstiife zugeführt, deren
Aiisgangsspannung den Mikrowcllenos/.illator nachregelt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen
angegeben.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 im Blockschaltbild die Sende-Empfangseinrichtung einer Relaisstation (Zwischenstation) bzw.
beweglichen Station,
Fig. 2 und J Stabilisierungsschaltungen für den Mikrowellenoszillator der Sende-Empfangseinrichtung,
F i g. 4 eine Schaltung zur Verteilung von Modulationsfrequenzen an Relaisstationen und
F i g. 5 einen Quarzgenerator in der Hauptstation bei drei verschiedenen Frequenzen.
Bei der Stabilisierungsschaltiing 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. f = 10 MHz) wird durch Verstimmen der Resonanz eines im Querzweig angeordneten
Quarzes 13 mittels einer parallel geschalteten Varaktordiode 12 FM- oder FSK-moduliert (FM-Frequsnzmodulation,
FSK-Frequcnzumtastung). Das modulierte Signal
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 Rcgelspannung wird in einem in der Regclschleife angeordneten
Gleichspannungsverstärker 17 verstärkt. Das quarzstabilisierte 500 MHz-Oszillatorsignal wird in einem
Vervielfacher 18 um den Faktor 7 in der Frequenz vervielfacht und einem Oberwellenmischer 19 zugeführt.
Dem Oberwellenmischer 19 wird außerdem ein mittels eines Richtkopplcrs 21 vom Signal des zu
stabilisierenden Mikrowellenoszillators (Frequenz f — 35,5GHz) ausgekoppelter Teil als Lokaloszillatorsignal
zugeführt. Die im Oberwellenmischer 19 entstehende Zwischenfrequenz von etwa 500MHz wird in
einem ZF-Verstärker 22 verstärkt und wiederum phasenstarr mit dem Signal des 500 MHz-Oszillators 16
der ersten Regelschlcife in einer zweiten Phasenverglcichsschaltung
23 verglichen. Das in einem Gleichspannungsverstärker 24 verstärkte Ausgangssignal der
zweiten Ptiasenvergleichsschaltung 23 regelt den zu stabilisierenden Mikrowellenoszillator 20 nach.
Fig. J zeigt eine Teildarstellung einer weiteren Aiisführungsform einer Stabilisierungsschaltung, bei
der, unterschiedlich zu der Aiisführungsform nach Fi g. 2, das Referenzsignal mit FM- bzw. FSK-Modulation
bereit:·, über das Signalkabel 29 (Modulationskabel)
zur Relaisstation übertragen wird. Das quarzstabilisierte Referenzsignal wird dabei für alle Relaisstationen eines
Modulationsabschnittes in der Hauptstation erzeugt.
Der Phasenvergleich findet hier /wischen dem über das Signalkabel übertragenen Signal des lOOkH/.-Quar/-generators
und dem in dem Teiler 26 durch den Faktor 5000 in der Frequenz geteilten Signal des freischwingepden,
verstimmbaren 500 MHz-Oszillators 27 in der
S Phasenvergleichsschaltung 23 statt. Mit dem Ausgangssignal
der Phasenvergleichsschaltung 25 wird der 500 MHz-Oszillator 27 über den Gleichspannungsverstärker
28 nachgeregelt.
Der weitere Aufbau der Stabilisierungsschaltung,
ίο 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 Fall vor< -iehene Schaltung
ist in Fig.4 dargestellt. Die Modulaliuns'requenzen für
drei Relaisstationen RS I1 RS 2, RS 3 werden über ein
Signalkabel 30 (Modulationskabel) übertragen. Jede Relaisstation RSX, RS2, RS3 enthält in ihrem
Einganiszweig 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 Modulationsfrequenze;i 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
F i g. 2 dargestellten Aufbau. Der Übersichtlichkeit wegen ist hierbei in jeder Relaisstation RS 1, RS2, RS3
lediglich eine Regelschleife mit der ersten Phas:nver-
*" gleichsschaltung 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
Querzweig sowie je einen dem 10 MHz-Oszillator nachgeschalteten Vorteiler 55, 56, 57, in denen das FM-
bzw. FSK-modulierte Signal im Verhältnis 1 : 2C0,
5« 1 : 100, 1 :50 geteilt wird. Die drei Ausgangssignale
5OkHz, 100 kHz, 20OkHz werden über ein gemeinsames Modulationskabd 30 den einzelnen Relaisstationen
zugeführt und in diesen, wie in Fig. 4 dargestellt und vors'rhend beschrieben, weiterverarbeitet. Die mit
verschiedenen Frequenzen arbeitenden Relaisstationen können dabei .selbstverständlich auch verschieden
moduliert werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zur Stabilisierung des Mikrowellenoszillators
im Sendezweig einer Sende-Empfangseinrichtung
für ein analog oder digital moduliertes Funksystem zur Nachrichtenübertragung zwischen
sich längs vorgegebener Strecken bewegenden Sende-Empfangsstationen und längs dieser Strecken
in vorgegebenen Abständen angeordneten, in beiden Streckenrichtungen wirksamen Sende-Empfangsstationen
(Zwischenstationen), dadurch gekennzeichnet, daß das FM- oder FSK-modulierte
Referenzsignal für den Mikrowellenoszillator in einer ersten Phasenvergleichsschaltung (14) mit
dem durch einen entsprechenden Faktor geteilten Signal eines freischwingenden, verstimmbaren Oszillators
(16) höherer Frequenz verglichen wird und daß über die gebildete Regelspannung der freischwingende
Oszillator (16) nachgeregelt wird, daß das stabilisierte Signal des freischwingenden Oszillators
(16) in der Frequenz vervielfacht und einem Oberwelienmischer (19) zugeführt wird, dem zugleich
ein Teil der Leistung des zu stabilisierenden Mikrowellenoszillators (20) zugeführt wird, daß die
im Mischer (19) entstehende Zwischenfrequenz in 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) nachgeregelt
wird
2. Verfah/en nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet,
daß die FM- oder F.9K-Modulatinn des von einem Oszillator erzeugten Referenzsignals in der
jeweiligen Zwischenstation erMgt.
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 Zwischenstation übertragen wird.
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