DE2816077C2

DE2816077C2 - Frequenzgenerator

Info

Publication number: DE2816077C2
Application number: DE2816077A
Authority: DE
Inventors: Joël Paris Remy
Original assignee: ADRET-ELECTRONIQUE 78190 TRAPPES FR
Current assignee: ADRET-ELECTRONIQUE 78190 TRAPPES FR
Priority date: 1977-04-20
Filing date: 1978-04-13
Publication date: 1983-05-26
Also published as: FR2388437A1; DE2816077A1; FR2388437B1; GB1588906A

Description

Die Erfindung betrifft einen Frequenzgenerator zum Erzeugen elektrischer Signale variabler Frequenz, mit zwei steuerbaren Oszillatoren, wobei der Ausgang des

65 ersten Oszillators einen ersten Eingang eines Mischers ansteuert und der Ausgang des zweiten Oszillators einerseits einen zweiten Eingang des Mischers und andererseits einen Frequenzteiler mi^instellbarem Teilungsverhältnis ansteuert, mit einem ersten Phasenkomparator, der die Ausgangsfrequenz des Mischers und eine einstellbare Referenzfrequenz empfängt, und mit einem zweiten Phasenkomparator, der das Ausgangssignal des Frequenzteilers und ein Bezugsfrequenzsignal empfängt

Es ist bereits ein derartiger Frequenzgenerator bekannt (DE-AS 12 74201), bei der jeder Oszillator seine eigene, unabhängige Regelschleife aufweist Ein derartiger Frequenzgenerator eignet sich nicht gut zum Erzeugen frequenzmodulierter Signale.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Frequenzgenerator der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine Frequenzmodulation des Ausgangssignals ermöglicht Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Ausgang des ersten Phasenkomparator mit dem Steuereingang des zweiten Oszillators verbunden ist und daß der Ausgang des zweiten Phasenkomparator^ mit dem Steuereingang des ersten Oszillators verbunden ist

Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es ist zwar bereits bekannt (»CQDL« Heft 6/1973 Seiten 324—329), bsi einem Rasteroszillator Mehrfachschleifen vorzusehen. Hierbei sind jedoch die einzelnen Phssenregelkreise für die Steuerung des Hauptoszillators hintereinander geschaltet um die Frequenzmodulation möglichst klein zu halten, die sich wegen der begrenzten Siebmöglichkeiten in den Regelkreisen ergibt Eine Verschachtelung der Regelkreise ist nicht vorhanden.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 den Schaltplan eines frequenzmodulierbaren Frequenzgenerators, und

Fig.2 eine Schaltung nach Fig. 1, die mit einer Schaltung zum Erzeugen einer veränderbaren Bezugsfrequenz verbunden ist

Die in F i g. 1 dargestellte Schaltung umfaßt einen Mischer 2, dessen Eingänge von einem ersten Oszillator 5 und einem zweiten Oszillator 1 gesteuert sind und dessen Ausgang über einen Bandpaß 3 mit einem Eingang eines ersten Phasenkomparator 4 verbunden ist dessen anderer Eingang ein Bezugsfrequenzsigna! NrP empfängt Der Ausgang des ersten Phasenkomparator 4 ist mit dem Steuereingang des zweiten Oszillators 1 verbunden, so daß für diesen eine Phasenverriegelungsschleife gebildet ist

Der Ausgang des zweiten Oszillators 1 ist ferner an einen Frequenzteiler 6 mit einstellbarem Teilungsverhältnis N\ angeschlossen, dessen Ausgang an einen Eingang eines zweiten Phasenkomparator 7 geführt ist dessen anderer Eingang mit einer Bezugsfrequenz P gespeist wird. Der Ausgang des zweiten Phasenkomparator 7 ist mit dem Steuereingaug des ersten Oszillators verbunden, so daß eine zweite Phasenverriegelungsschleife gebildet ist

Ferner ist Ober einen Kondensator 8 eine Modulationsfrequenz /an den ersten Oszillator gelegt

Der Abgleich zwischen den beiden Phasenverriegelungsschleifen wird erzielt wenn die Frequenzen der beiden Eingänge jedes Phasenkomparator 4 und 7 gleich sind, d. h.:

= P

wobei O₁ und Os die jeweiligen Frequenzen der Oszillatoren 1 und 5 sind.

Ohne also die Frequenzmodulation zu beachten, ergibt sich: .■:

O₅= ψ N_xP+N₂P

Mit anderen Worten erzeugt der Oszillator 5 eine Mittenfrequenz sleich der algebraischen Summe aus der ι ο Bezugsfrequenz N₂P und der Bezugsfrequenz P, multipliziert mit Nu

Die Bezugsfrequenz MP wird entweder durch eine Frequenzsyntheseschaltung erzeugt oder durch einen einfachen Oszillator, der durch eine einen Frequenzteiler mit dem Teilungsverhältnis N₂ und einen Phasenkomparator, der eine Bezugsfrequenz P empfängt, aufweisende Schleife phasenverriegelt ist

Die Bedeutung der beschriebenen Anordnung wird klar, wenn man beachtet, daß die Phasenverriegelungsschleife des frequenzmodulierten ersten Oszillators 5 einen Frequenzteiler S mit variablem Teilungsverhältnis aufweist Man weiß nämlich, daß das v-.n einer Phasenverriegelungsschleife durchgelassene Frequenzband umgekehrt proportional ist zum Teüungsverhältnis ihres Frequenzteilers. Da die niedrigste Modulationsfrequenz — damit der Modulationsindex nicht durch den Verstärkungsfaktor der Schleife geteilt wird — höher sein muß als die Grenzfrequenz, ermöglicht die Einführung eines Frequenzteilers folglich relativ niedrige Modulationsfrequenzen (die beispielsweise bis an die Untergrenze der Hörfrequenzen absinken können).

Um im übrigen das ungewollte Oberschreiten des Funktionsbereichs der Verriegelungsschleife zu verhindern, muß man die Phasenabweichung begrenzen, die durch eine Frequenzmodulation auftritt Aufgrund des Vorhandenseins des Frequenzteilers 6 wird diese Phasenabweichung jedoch durch N\ geteilt, so daß sie auf annehmbare Werte gesenkt wird, selbst bei tiefen Modulationsfrequenzen.

Die beidei. oben beschriebenen Zustände (niedrige Grenzfrequenz der Schleife und annehmbare Phasenabweichung bei dem Phasenkomparator) werden nur dann erreicht, wenn N\ ausreichend groß ist unter Berücksichtigung der gewünschten Untergrenze der Modulationsfrequenz.

Wenn jedoch Nt einen ausreichenden Wert erreicht, um die Modulation in dem gewünschten Bereich zu ermöglichen, kann es möglich sein, daß es dennoch erforderlich ist, N\ zu erhöhen, um eine große Frequenzauflösung zu erhalten.

Berücksichtigt man, daß das Rauschen des Phasenkomparator mit N\ multipliziert wird, wird das Ausgangssignal des zweiten Oszillators 1 durch ein starkes Rauschen beeinträchtigt Diese Beschränkung führt bei bekannten Generatoren dazu, daß ein bestimmter Wert des Teilungsverhältnisses nicht überschritten werden kann und daß man sich demzufolge mit einer mittleren Auflösung zufrieden geben muß, selbst wenn der Generator mit hohen Frequenzen arbeiten muß.

Dies ist bei der hier beschriebenen Anordnung nicht der Fall. Diese Schaltung ist daher selbst dann noch von Interesse, wenn sie nicht frequenzmoduliert werden soll.

Die Stabilitätsbedingungen der beiden verschachtelten Phasenverriegelungsschleifen erfordern, daß diejenige, welche den ersten Phasenkomparator 4 aufweist, einen sehr viel höhern) Durchlaßbereich hat als diejenige, welche den zweiten Phasenkomparator 7 aufweist

Der Kondensator 8 unterdrückt jegliche Gleichstromkomponente, die die Modulationsfrequenz enthalten könnte, was unerläßlich ist für das richtige Funktionieren der Verriegelungsschleife, welche die Frequenz des ersten Oszillators 5 steuert

Der Bandpaß 3 dient dazu, die Differenzfrequenz der beiden Oszillatoren weiterzuleiten.

Es ist klar ersichtlich, daß die beschriebene Anordnung mit einer Phasenmodulation des Ausgangsoszillators verwendet werden kann.

Fig.2 zeigt innerhalb eines Rechtecks 11 eine Frequenzsyntheseschaltung für Frequenzen zwischen 20 und 30 MHz in Schritten von 1 KHz. Diese Schaltung entspricht der in F i g. 1 dargestellten.

Sie umfaßt einen durch eine Spannung in der Frequenz zwischen 20 und 30 MHz steuerbaren ersten Oszillator 12 sowie einen Mischer 13. Dieser wird von einem zweiten Oszillator 14 angesteuert, der durch eine Spannung zwischen 16 und 20 MHz P'nstellbar ist und auf den ein programmierbarer Teiler 1.5 folgt dessen Teüungsverhältnis D zwischen 16 000 und 26 000 variieren kann. Dieser Teiler steuert einen zweiten Phasenkomparator 16, der außerdem durch eine von einer Bezugsfrequenzquelle 17 gelieferte Spannung von 1 KHz angesteuert wird. Der Ausgang des zweiten Phasenkomparator 16 steuert die Frequenz des ersten Oszillators 12. Das Ausgangssignal des Mischers 13 gelangt zunächst durch einen Bandpaß 18, der nur die Differenzfrequenz der Frequenzen der Oszillatoren 12 und 14 durchläßt also 4 MHz ± ε, und steuert dann einen ersten Phasenkomparator 19, der an seinem Bezugsfrequenzeingang 191 eine Frequenz von 4 MHz ± Δ empfängt wobei Δ eine Abweichung darstellt, die weiter unten noch definiert wird. Das Ausgangssignal des ersten Phasenkomparators 19 steuert die Frequenz des zweiten Oszillators 14.

An dem Bezugsfrequenzeingang 191 kann entweder die variable Frequenz 4 MHz ± Δ anliegen, wenn der Umschalter 20, wie in Fig.2 dargestellt, mit dem Kontakt 21 verbunden ist, oder aber eine Bezugsfrequenz von 4 MHz aus einer Bezugsfrequenzquelle 22, wenn der Umschalter 20 den Kontakt 221 berührt

Die Schaltung zum Erzeugen der variablen Frequenz 4 MHz ± Δ umfaßt einen dritten Oszillator 23, der durch eine Spannung in der Frequenz zwischen 4 MHz ± 0^3 MHz steuerbar ist. An den Ausgang dieses Oszillators ist ein Kontakt eines Schalters 30 angeschlossen sowie ein Frequenzteiler 24 mit einem Teilungsverhältnis von 10, dessen Ausgang wiederum an einen Eingang eines 5/iischers 25 führt. An den Ausgang desselben ist ein Bandpaß 26 angeschlossen, der die Frequenzen im Bereich von 4 MHz±30 KHz durchläßt und dessen Ausgang einerseits an einen Kontakt eines Schalters 31 und andererseits an einen Frequenzteiler 27 mit einem Teüungsverhältnis von 10 angeschlossen ist. Der Ausgang dieses Frequenzteilers führt an einen Eingang eines Mischers 28, dessen Ausgang über einen Bandpaß 29, der die Frequenzen im Bereich von 4 MHz ± 3 KHz durchläßt, mit dem einen Kontakt eines Schalters 32 verbunden ist.

Die anderen Kontakte der Schalter 30,31 ui'/d Sl sind miteinander und mit dem Kontakt 21 des Umschalters 20 verbunden.

Die anderen Eingänge der Mischer 25 und 28 sind gemeinsam an eine Bezugsfrequenzquelle (nicht dargestellt) angeschlossen, deren Frequenz 3,6 MHz beträgt.

Der Steuereingang des dritten Oszillators 23 führt an einen Umschalter 33, der entweder mit dem Schleifer eines Potentiometers 34 verbunden werden kann, das von einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle gespeist wird, oder mit einer Schaltung zum Anlegen der Gleichstromkomponente des Modulationsfrequenz-Steuersignals, bestehend aus einem Siebglied mit einem Kondensator 38 und einem Widerstand 35 sowie einem Potentiometer 39, an das die Modulationsspannung gelegt ist.

In der gestrichelt dargestellten Stellung des Umschalters 33 läßt sich durch Verstellen des Potentiometers 34 die Frequenz des dritten Oszillators 23 kontinuierlich zwischen 4 MHz ± 100 KHz variieren. Bei geschlossenem Schalter 32 wird die variable Frequenz auf den Bereich von 4 MHz ± 1 KHz eingeengt.

Ist hingegen der Umschalter 33 in der mit einer durchgezogenen Linie dargestellten Stellung, so bewirkt die Gleichstromkomponente der Modulationsfrequenz, daß die Ausgangsfrequenz der Schaltungsanordnung in den drei Bereichen 4 MHz ±300 KHz, 4 MHz ± 30 KHz und 4 MHz ± 3 KHz variieren kann, je nachdem, ob der Schalter 30, 31 bzw. 32 geschlossen

> ist. Die auf diese Weise erzielten Bereiche entsprechen den drei üblichen Frequenzhüben bei Frequenzmodulation.

Dadurch, daß die Bandpässe 26 und 29 nur die additive Komponente der Mischfrequenzen durchlassen

in und daß an den anderen Eingängen der Mischer 25 und 28 eine Frequenz von 3,6 MHz liegt, ist die Frequenz am Ausgang dieser Mischer jeweils wieder 4 MHz, und lediglich der Freqnenzhub ist durch 10 bzw. durch 100 geteilt.

ti Die vorstehend beschriebene Schaltung ermöglicht die Übertragung einer Gleichstromkomponente bei Frequenzmodulation, hat eine gute Stabilität und ein verhältnismäßig geringes Phasenrauschen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Freqi »nzgenerator zum Erzeugen elektrischer Signale variabler Frequenz, mit zwei steuerbaren Oszillatoren, wobei der Ausgang des ersten Oszjllators einen ersten Eingang eines Mischers ansteuert und der Ausgang des zweiten Oszillators einerseits einen zweiten Eingang des Mischers und andererseits einen Frequenzteiler mit einstellbarem Teilungsverhältnis ansteuert, mit einem ersten Phasen- |₀ komparator, der die Ausgangsfrequenz des Mischers und eine einstellbare Referenzfrequenz empfängt, und mit einem zweiten Phasenkomparator, der das Ausgangssignal des Frequenzteilers und ein Bezugssigna] empfängt, dadurch gekennzeichnet, _t5 daß der Ausgang des ersten Phasenkomparator (4) mit dem Steuereingang des zweiten Oszillators (1) verbunden ist und daß der Ausgang des zweiten Phasenkomparator^ (7) mit dem Steuereingang des ersten Oszillators (5) verbunden ist

2. Frequenzgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereingang des ersten Oszillators (5) über einen Kondensator (8) mit einer Modulationsfrequenz-Signalquelle verbunden ist.

3. Frequenzgenerator nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Schaltung zum Erzeugen der einstellbaren Referenzfrequenz (Nip), die einen dritten spannungsgesteuerte;: Oszillator (23) umfaßt, mehrere kaskadenartig angeordnete Teilerschaltungen, die jeweils einen Frequenzteiler (24, 27) und _M einen Mischer (25, 28) aufweisen, dessen ersiter Eingang jeweils von dem zugeordneten Frequenzteiler gespeist .vird und dessen anderer Eingang an eine gemeinsame Hilfs· Sezugsfvequenzquelle angeschlossen ist, sowie mehrere Schalter (30,31,32), die den Ausgang des dritten Oszi'^:ators (.23) oder eimer der Teilerschaltungen mit dem ersten Phasenkomparator (19) verbinden, und durch eine Schaltung (35, 38, 39) zum Anlegen der Gleichstromkomponente des Modulationsfrequenz-Steuersignals an den Steuereingang des dritten Oszillators (23).

4. Frequenzgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des dritten Oszillators (23) im unmodulierten Zustand 4 Μίίζ beträgt, daß jeder Frequenzteiler (24, 27) ein Teilungsverhältnis von 10 hat und daß die Hilfs-Elezugsfrequenz 3,6 MHz beträgt

5. Frequenzgenerator nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch einen Umschalter (33) in der Steuerleitung des dritten Oszillators (23), der die Steuerleitung wahlweise mit der Schaltung (35, 38, 39) zum Anlegen der Gleichstromkomponente des Modulationsfrequenz-Steuersignals oder an ein von Gleichspannung gespeistes Potentiometer (34) anschaltet, und durch einen Umschalter (20), der den Bezugsfrequenz-Eingang (191) des ersten Phasenkomparator (19) wahlweise an die den Teilerschiiltungen zugeordneten Schalter (30, 31, 32) oder iin eine Bezugsfrequenzquelle (22) anschaltet, deren Frequenz gleich der Frequenz des dritten Oszillators (23) im unmodulierten Zustand ist