DE2828224A1

DE2828224A1 - Frequenzveraenderlicher schwingungserzeuger

Info

Publication number: DE2828224A1
Application number: DE19782828224
Authority: DE
Inventors: Karl Prof Dr Baur
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1978-06-28
Filing date: 1978-06-28
Publication date: 1980-01-10

Description

Frequenzveränderlicher Schwingungserzeuger
Die Erfindurlg bezieht sich auf einen frequenzveränderlichen Schwingungserzeuger, wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben.
Ein solcher Schwingungserzeuger, insbesondere für eine Phasenverschiebung von 900, ist bekannt. Dabei besteht das "Hilfsmittel zur Lieferung einer ersten Hilfaschwingung" aus einem durchstimmbaren Oszillator, dessen Ausgang zwei Signalwege nachgeschaltet sind. Der eine Signal weg führt unmittelbar zu einem ersten Ausgang, während in den zweiten Signaiweg, der zu einem zweiten Ausgang führt, ein Phasenschieber eingeschaltet ist, um die erwünschte Phasenverschiebung zwischen den Schwingungen zu erzeugen, die an den beiden Ausgängen des Schwingungserzeugers bereitgestellt werden.
Bei einem solchen Aufbau muß der Phasenschieber eine Bandbreite entsprechend dem Durchstimmbereich des Oszillators haben. Derartig breitbandige Phasenschieber können teuer und schwer realisierbar sein.
Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Schwierigkeiten zu vermeiden, d.h. ohne breitbandigen Phasenschieber auszukommen.
Diese Aufgabe wird durch den Schwingungserzeuger gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Am meisten treten die Vorteile der Erfindung hervor, wenn der Hilfsschwingungserzeuger ein Festfrequenzoszillator ist.
Dann braucht nämlich der zwischen dem Festfrequenzoszillator und einem Mischer liegende Phasenschieber nur für die einzige Frequenz des Festfrequenzoszillators ausgelegt zu sein.
Wenn die Ausgangsfrequenz des Schwingungserzeugers kontinuierlich durchstimmbar sein soll, wird für das Hilfsmittel zur Lieferung der (veränderbaren )ersten Hilfsschwingung am besten ein kontinuierlich durchstimmbarer Oszillator verwendet.
Was die den Mischern nachgeschalteten Filter betrifft, so werden hierfür bevorzugt Tiefpässe verwendet, die im wesentlichen nur die Differenzfrequenzen, die in den Mischern entstanden sind, hindurch lassen. Als Mischer werden bevorzugt Ringmodulatoren verwendet, weil sie bereits einige der Frequenzen, die bei der Mischung entstehen könnten, aber unerwünscht sind, von vorneherein unterdrücken.
Anhand der Zeichnung, die ein Blockschaltbild darstellt, wird im einzelnen auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung eingegangen: Ein durchstimmbarer Oszillator Ov mit der Kreisfrequenz do versorgt zwei Signalwege S1 und S2 mit Schwingungen der Frequenz f. Der erste Signalweg S1 führt über einen Mischer M1 und ein Filter F1 zu einem ersten Ausgang Al. Der zweite Signalweg S2 führt über einen zweiten Mischer M2 und ein zweites Filter F2 zu einem zweiten Ausgang A2.
Die Mischer werden gesteuert von einem Festfrequenzoszillator Ok der Kreisfrequenz IL . Die von ihm gelieferte Schwingung cons#t der Frequenz F gelangt einerseits unmittelbar über die Leitung L zum ersten Mischer M1 und andererseits über einen 90 0-Phasenschieber P zum zweiten Mischer M2. Wenn die vom durchstimmbaren Oszillator Ov gelieferte Schwingung mit cos#t bezeichnet wird, so ergibt sich am Ausgang des Mischers M1 die Schwingung:

cos#t. cos#t = 1/2 [cos(#-#)t + cos(#+#)t]

Am Ausgang des Mischers 2 ergibt sich die Schwingung: cos@t. cos(#t +#/2) =

1/2 [cos((#-#)t -#/2)+cos((#+#)t + #/2)].
Die beiden als Diefpässe ausgebildeten Filter F1 und F2 lassen im wesentlichen nur die Differenzfrequenz durch.
Wenn gleichzeitig berücksichtigt wird, daß cos((#-#)t - #/2) = sin(#-#) t ist, so ist ersichtlich, daß an den Ausgängen Al bzw. A2 die Schwingungen cos(#-#)t bzw. sind -JL)t, d.h. also Schwingungen mit der gewünschten Phasendifferenz von 900 vorhanden sind.
Für die Dimensionierung der Frequenzbereiche sind CJ, #, #-# und die Tiefpaßgrenzkreisfrequenz 4> T aufeinander abzustimmen. Die Ausgangskreisfrequenz an den Ausgängen A1 bzw. A2 ist Sie ist zwischen einer unteren (vu) und einer oberen (v0) Ausgangskreisfrequenz durchstimmbar: vu # = v # = v0 Dabei müssen die Thiefpässe diesen Bereich durchlassen, die niedrigste Summenfrequenz #u + # aber bereits sperren (wobei #u die niedrigste Kreisfrequenz des durchstimmbaren Oszillators Ov ist): v0<#T<#u+#.
Nimmt man an, daß immer # > # ist, also v stets positiv, dann gilt weiter: vu = #u -v0 = #0 -wobei #0 die höchste Kreisfrequenz des durchstimmbaren Oszillators Ov ist.
Bei der Dimensionierung der Tiefpaßgrenzkreisfrequnenz #T muß berücksichtigt werden, daß die Kreisfrequenz #u +# nach einem vorgegebenen Maß unterdrückt wird. Diese Forderung bestimmt die Flankensteilheit des Tiefpasses und damit den Abstand zwischen v0 und #u + #. Zusätzlich sollte man dafür sorgen, daß die Kreisfrequenz#des Festoszillators Ok und der Durchstimmbereich des durchstimmbaren Oszillators Ov nicht in den Durchlaßbereich der Tiefpässe F1, F2 fallen.
Als günstige Dimensionierung hat sich folgende Reihenfolge der Kreisfrequenzen von tiefen zu hohen Kreisfrequenzen ergeben: vu, v0, wT, #, #u, #0, #u + Der Frequenzabstand zwischen vO undJLbraucht auch dabei nicht sehr groß zu sein bzw. die Flankensteilheit des Tiefpässe braucht nicht auf die vollkommene Unterdrückung von#ausgerichtet zu sein, da bei Verwendung von Ringmodulatoren für die Mischer M1 bzw. M2 schon von vorneherein #unterdrückt wird.

Claims

P&tentansprüche 1) Frequenzveränderlicher Schvringungserzeuger, der an zwei Ausgängen zwei elektrische Ausgangs schwingungen untereinander gleicher Frequenz und konstanter gegenseitiger Phasenverschiebung bereitstellt, wobei die Frequenz von einer tiefsten bis zu einer höchsten Frequenz veränderbar ist, mit Hilfsmitteln zur Lieferung einer ersten Hilfsschwingung, deren Frequenz über einen Frequenzbereich solcher Breite veränderbar ist, welche der Differenz zwischen der genannten tiefsten und der höchsten Frequenz entspricht, und mit einem der genannten Phasenverschiebung angepassten Phasenschieber, dadurch gekennzeichnet, a) daß den Hilfsmitteln (Ov) eine Verzweigung mit zwei Signalwegen (S1, S2) nachgeschaltet ist, die jeweils zu einem der Ausgänge (A1, A2) führen und Jeweils einen Mischer (M1, M2) und ein Filter (F1, F2) enthalten, b) daß ein Hilfsschwingungserzeuger (Ok) für eine zweite Hilfsschwingung (m # vorgesehen ist, deren Frequenz (F) in einem kleineren Frequenzbereich veränderbar ist als die Frequenz (f) der ersten Hilfsschwingung (#), c) daß die zweite Hilfsschwingung (tnw) den Mischern (M1, M2) zur Mischung mit der ersten Hilfsschwingung (G)) mit unterschiedlicher Phase unter Zuhilfenahme des Phasenschiebers (P) zugeführt wird, dessen Bandbreite kleiner ist als der Frequenzbereich der ersten Hilfsschwingung Ca>), d) und daß beide Filter (F1, F2) im wesentlichen entweder nur die in den Mischern entstehenden Summen-oder nur die Differenzfrequenzen hindurch lassen.
2) Schwingungserzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsschwingungserzeuger (Ok) ein Festfrequenzoszillator ist.
3) Schwingungserzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsmittel (Ov) ein kontinuierlich durchstimmbarer Oszillator sind.
4) Schwingungserzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (F1, F2) Tiefpässe sind, die im wsentlichen nur die Differenzfrequenzen hindurch lassen.
5) Schwingungserzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischer (M1, M2) Ringmodulatoren sind.
6) Schwingungserzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die tiefste Kreis- frequenz (61U) der ersten Hilfaschwingung () über der Kreisfrequenz (-nL) der zweiten Hilfsschwingung liegt.
7) Schwingungserzeuger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzbereiche der ersten (6)) und der zweiten (rL) HilSsschwingung über dem Frequenzbereich (v) der Ausgangsschwingungen liegen.
8) Schwingungserzeuger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzbereich der zweiten Hilfsschwingung () zwischen den Frequenzbereichen der Ausgangsachwingungen (v) und der ersten Hilfsschwingung (C@) liegt.
9) Schwingungserzeuger nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber (P) eine Phasenschiebung von 90° erzeugt.
10) Schwingungserzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber nur für die Festfrcquenz (F) des Festfrequenzoszillators (Ok) ausgelegt ist.