DE2750150A1

DE2750150A1 - Frequenzgenerator

Info

Publication number: DE2750150A1
Application number: DE19772750150
Authority: DE
Inventors: Roger Edwin John Gerard; Boleslaw Marian Sosin
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1977-09-07
Filing date: 1977-11-09
Publication date: 1979-03-08
Also published as: CA1116252A; BE870273A; FR2402968B1; US4246547A; FR2402968A1; IT1115582B; SE7809376L; GB1564375A; NL7809061A; IT7868976A0

Description

Die Erfindung betrifft einen Frequenzgenerator, der auf wirtschaftliche Weise herstellbar ist und bei den eine Anzahl vorbestinmter Frequenzvierte auf einfache Weise ausgewählt v/erden können.

Ein erfindungsgemäßer Frequenzgenerator enthält einen Ausgangsoszillator mit variabler Frequenz, einen Komparator, der so angeordnet ist, daß er über einen ersten variablen Frequenzteiler ein erstes, vom Ausgangsoszillator abgeleitetes Signal aufnehmen kann und über einen zweiten variablen Frequenzteiler ein zweites Signal empfangen kann, das von einem Bezugsoszillator abgeleitet ist, wobei die Frequenz des Ausgangsoszillators durch ein Signal gesteuert wird, das von Romparator in Abhängigkeit von einem ersten und einem zweiten Signal abgeleitet wird, eine Vorrichtung zur Speicherung einer Vielzahl von ausgewählten vorbestimmten Teilerwerten und eine Vorrichtung zur Einstellung des ersten und zweiten variablen Frequenzteilers in Einklang mit den ausgewählten Teilerwerten.

Vorzugsweise ist der Komparator ein kombinierter Frequenz- und Phasenkomparator, der in einer Phase-lock-loop bzw. einer Phasenverriegelungsschleife so verbunden ist, daß die Frequenz des Ausgangsoszillators geregelt wird, bis die Phasen der ersten und zweiten Signale übereinstimmen. Vorzugsweise ist eine Steuerschaltung vorgesehen, deren Anordnung bewirkt, daß vorbestimmte Paare von Teilerwerten von einem Speicher ausgewählt werden, um die Teilerwerte des ersten bzw. zweiten Teilern festzulegen bzw. einzustellen.

Vorzugsweise ist zwischen dem Ausgang des Komparators und dem Ausgangsoszillator ein Tiefpaßfilter vorgesehen.

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Im Gegensatz zu konventionellen Phasenverriegelungsschleifensystemen ist, obwohl die Ausgangsfrequenz direkt mit einer Bezugsfrequenz gekoppelt ist, die resultierende, erzeugte Frequenz im allgemeinen keine ganze Zahl in Hz und kann in einigen Fällen gegenüber dem gewünschten Wert eine Frequenzabweichung von einigen Hz besitzen. Falls eine kleine Abweichung akzeptabel erscheint, stellt dieses System bezüglich der Kosten eine brauchbare Lösung dar. Die Langzeit-Genauigkeit hängt dabei vom Bezugsoszillator ab.

In Abhängigkeit vom Wert der Bezugsfrequenz können nur vorbestimmte Ausgangsfrequenzwerte erhalten werden, da der durch jede Teilerschaltung vorgesehene Teiler eine ganze Zahl ist. Es soll deshalb eine Vorrichtung geschaffen werden, die die Bezugsfrequenz um einen kleinen Abweichungswert modifiziert, um dadurch Ausgangsfrequenzen zu ermöglichen, die durch Auswahl eines besonderen Teilerwertes auf andere Weise nicht erhalten werden könnten.

Es können dabei eine Abweichungsfrequenz oder mehrere Abweichungsfrequenzen verwendet werden.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; diese zeigt

als schematisches Diagramm einen erfindungsgemäßen Frequenzgenerator.

Der Zeichnung läßt sich entnehmen, daß ein Bezugsoszillator 1 vorgesehen ist, dessen Ausgang über einen variablen Frequenzteiler 3 zu einem Phasenkomparator 2 geführt wird. Der Phasenkomparator empfängt auch ein Signal, das über einen weiteren variablen Frequenzteiler 5 von einem variablen Ausgangsoszillator 4 bereitgestellt wird. Der Phasenkomparator 2

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liefert ein Signal, das über einen Tiefpaßfilter 9 geführt wird, um so die Frequenz des variablen Oszillators 4- zu steuern, als auch seinen Frequenzwert solange abzuändern, bis die zwei Signale, die vom Phasenkomparator empfangen werden, in genauer Übereinstimmung stehen. Eine exakte Übereinstimmung läßt sich nur dann erreichen, wenn bade Signale die gleiche Frequenz- und Phasenbeziehung besitzen. Die Teilerwerte der variablen Frequenzteiler 3 und 5 werden durch eine Steuerschaltung 6 bestimmt, mit deren Hilfe geeignete Paare von Teilerwerten aus einem Speicher 7 ausgewählt werden können. Typischerweise umfaßt die Steuerschaltung 6 eine kleine Tastatur unter der manuellen Steuervorrichtung einer Bedienungsperson. Die Tastatur würde aus einer relativ kleinen Anzahl individueller Drucktasten, möglicherweise nicht mehr als zehn bestehen, deren Anordnung so gewählt ist, daß beim niederdrücken einer bestimmten Drucktaste vom Speicher 7 ein Teilerwertepaar in Übereinstimmung mit einem gewünschten Ausgangsfrequenzwert gewählt wird. Die Verwendung von zehn Drucktasten erlaubt eine Auswahl von zehn separaten Frequenzen, deren Werte durch zwanzig, im Speicher 7 gehaltenen Teilerwerte vorbestimmt sind.

Die Werte der Teiler, die das Verhältnis N/M bilden, was akzeptabel kleine Frequenzabweichungen gegenüber der erwünschten Frequenz ergibt, würden extern und von der Einspeicherung in den Speicher berechnet werden. Irgendeine bekannte Speicherform, die elektrisch oder mechanisch sein kann, könnte verwendet werden. Geeigneterweise könnte der Speicher einen Festwertspeicher umfassen.

Wenn M und N die Teilerwerte der variablen Frequenzteiler 3 bzw. 5 sind, ist die Ausgangsfrequenz F2, die vom variablen Frequenzoszillator 4 gebildet wird, gegeben durch:

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F2 = J[ x F1,
wobei F1 die Frequenz des Bezugsoszillators 1 ist.

In Abhängigkeit von den gewählten Werten M und Ii ist der Wert F2 nicht notwendigerweise eine ganze Zahl von Umdrehungen pro Sekunde, sondern wird im allgemeinen eine Bruchzahl sein. Somit ist es nicht möglich, genau eine erwünschte Frequenz zu erhalten, wobei allerdings durch sorgfältige Wahl von F1, M und N die Differenzfrequenz oder die Abweichung für viele Anwendungszwecke zufriedenstellend klein gemacht werden kann. Dieser Punkt wird im weiteren in Verbindung mit folgender Tabelle erklärt, bei der F1 = 70 MHz beträgt und eine Ausgangsfrequenz von 98,125456MHz gewünscht wird. Wenn die Werte von M und N auf dem Bereich von 5 500 bis 10 000 beschränkt werden, ergeben folgende Verhältnisse angemessen kleine Fehler.

M	N	Ausgangsfrequenz (MHz)	Fehler
4425	6200	98,12544565	-10,57
5629	5087	98,12544997	-6,05
6464	9061	98,12545298	-5,02
5670	7948	98,12545676	+0,76*
4876	6855	98,12546187	+5,87
6917	9696	98,12546590	+7,90

Der Tabelle läßt sich entnehmen, daß der kleinste Fehler* für die Werte M = 5670 und N = 7948 erhalten wird. Dabei ist offensichtlich, daß es eine sehr große Anzahl von möglichen Kombinationen von M und N gibt und daß ein sehr großer Speicher 7 erforderlich sein würde, um alle möglichen Paare von Werten oder auch einen großen Teil dieser Werte festzuhalten. In der Praxis soll jedoch der Frequenzgenerator wenig kosten und dort verwendet werden, wo eine relativ kleine Anzahl von vorbestimmten Frequenzwerten sehr rasch ausgewählt werden müssen. Wie es bereits erwähnt wurde, brauchen demgemäß

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typischerweise nur zehn Werte im Speicher 7 gespeichert werden ; zu diesen zehn Werten ist durch eine einfache Steuerschaltung 6 ein sehr leichter Zugriff möglich. Es wird gezeigt, daß eine Anzahl von vorbestimmten Frequenzen auf relativ einfache und ökonomische Weise geschaffen werden kann. Indem der Wert von M so gewählt wird, daß eine relativ hohe Frequenz am Phasenkomparator 2 anliegt, kann eine rasche Ansprechzeit der Phasenverriegelungsschleife erreicht werden. Eine rasche Ansprechzeit kann dabei für bestimmte Anwendungszwecke ein sehr wichtiger Faktor sein. Beispielsweise ist der Erfindungsgegenstand besonders für eine Verwendung bei Rundfunksendern geeignet. Für eine derartige Anwendung ist nur ein relativ kleine Anzahl von Sendefrequenzen erforderlich, und die Werte von F1 und die gespeicherten Teilerwerte M und N können im Sinne der möglichen Rundfunk-Trägerfrequenzen gewählt werden.

Wenn die Frequenzabweichung im oben beschriebenen System größer ist als es für spezielle Anwendungen toleriert werden könnte, kann der Frequenzgenerator so abgeändert werden, wie es in der Zeichnung mit der unterbrochenen Linie gezeigt wird. Ein weiterer Speicher 11 und eine Subtrahierschaltung 12 werden zur Abänderung des Wertes der Referenzfrequenz F1 um einen bestimmten Betrag, typischerweise ungefähr 100 Hz verwendet, der im Vergleich mit dem tolerierten Fehler groß und damit leicht zu erhalten ist. Geeigneterweise nimmt die Subtrahierschaltung 12 die bekannte Form einer digitalen Subtrahierschaltung ein, obwohl die Abweichungs-Referenzfrequenz jedoch auf andere bekannte Weise erreicht werden kann, beispielsweise dadurch, daß ein analoges Mischglied oder eine subtrahierende Phasenverriegelungsschleife verwendet werden. In diesem Falle enthält der Speicher 11 (der auch nur eine besondere Stelle im vorhandenen Speicher 7 sein könnte), Daten, die sich auf einen erforderlichen

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Frequenzabweichungswert oder auf mehrere dieser Werte beziehen; der Speicher 11 wird, falls es nötig ist, durch die Steuerschaltung 6 in Abhängigkeit von dem gewählten Wert der Ausgangsfrequenz F2 adressiert.

Bei geeigneter Wahl einer Abweichungsfrequenz ist es möglich, einen selektierbaren Bereich von Ausgangsfrequenzen zu erhalten, bei denen die Größe der "Lücken" zwischen benachbarten, erreichbaren Frequenzwerten im Vergleich zum nicht abgeänderten Frequenzgenerator stark reduziert ist.

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Claims

PATE NTANWALTE

MANITZ. FINSTERWALD & GRÄMKOW

THE MARCONI COMPANY LIMITED München, den 9.11.1977 Marconi House, New Street, p/zl/p,, μ Chelmsford, Essex, England v/+/ua-n

Frequenzgenerator

Patentansprüc he :

! 1.jFrequenzgenerator mit einem Ausgangsoszillator variabler V Frequenz, dadurch gekennzeichnet , daß ein Komparator(2) so angeordnet ist, daß er über einen ersten variablen Frequenzteiler (5) ein erstes, vom Ausgangsoszillator (4-) abgeleitetes Signal aufnimmt und über einen zweiten variablen Frequenzteiler (3) auch ein zweites Signal aufnimmt, das von einem Bezugsoszillator (1) abgeleitet ist, daß die Frequenz des Ausgangsoszillators (4) durch ein vom Komparator (2) abgeleitetes Signal in Abhängigkeit von dem ersten und dem zweiten Signal gesteuert wird, daß ein Speicherelement (7) eine Vielzahl ausgewählter vorbestimmter Teilerwerte speichert, und daß eine Vorrichtung den ersten und den zweiten variablen Frequenzteiler in Übereinstimmung mit gewählten Teilerwerten einstellt.

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DR. C. MANITZ ■ DIFL.-INO. M. FINSTeHWALD DIfL.-INC. W. ORAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

β MÖNCHEN 23. ROItRT-KOCH-STRAlSE I 7 STUTTGART 80 (BAD CANNSTATTI MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 7370

TEL. (089) 33 43 11. TELEX 05-39073 PATMF SEELBCRGtTR. 33/35. TEL.I07UI56 7361 POSTSCHECK , MÖNCHEN 77062-805

OHKalNAL INSPECTED
2. Frequenzgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Komparator ein kombinierter Frequenz- und Phasenkomparator int, der in einer Phasenverriegelungsschleife bzw. in einer Phase-lock-loop liegt, um die Frequenz den Ausgangsoszillators zu regeln, bis die Phasen des ersten und zweiten Signals übereinstimmen.
3. Freouenzgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Steuerschaltung von einem Speicher vorbestimmte Paare von Teilerwerten auswählt, um so die Teilerwerte des ersten bzw. des zweiten Teilers einzustellen.
4. Frequenzgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem Ausgang des Komparator^ und dem Ausgangsoszillator ein Tiefpaßfilter vorgesehen ist.
5. Frequenzgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vorrichtung zur Abänderung der Referenzfrequenz um einen kleinen Abweichungswert vorgesehen ist, um damit die Erzeugung von Ausgangsfrequenzen zu ermöglichen, die auf andere Weise durch Auswahl besonderer Teilerwerte nicht erhalten werden können.
6. Freq\ienzgenerator nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet , daß die Abänderungsvorrichtung eine digitale Subtrahierschaltung ist, die zwischen dem Bezugsoszillator und dem zweiten variablen Frequenzteiler liegt.

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