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Schaltungsanordnung zur Erzeugung und Übertragung von Si-
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nusschwingungen unterschiedlicher Frequenz.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung
und Übertragung von Sinusschwingungen unterschiedlicher Frequenz, die von einem
Muttergenerator abgeleitet und über eine gemeinsame Übertragungsleitung übertragen
werden.
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Bei kommensurablen Träger frequenzen ergibt sich auf der Übertragungsleitung
ein periodisches Summensignal, das abhängig von den Phasenbeziehungen der Trägerfrequenzen
untereinander hohe Spannungsspitzen aufweisen kann. Solche hohen Spannungsspitzen
führen bei den auf der Ubertragungsleitung nachfolgenden Modulatoren und Verstärkern
zu Störungen. Weiterhin besteht die Gefahr, daß Nachbarleitungen stark gestört werden.
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Es ist bereits bekannt, zur Vermeidung dieser Spannungsspitzen den
einzelnen Sinusschwingungen bestimmte Phasenbeziehungen zuzuordnen. Weiterhin ist
es bekannt, Umpolungen
im Übertragungsweg der Sinusschwingungen
und/oder im Zuführungsweg der Trägerschwingungen vorzusehen. Bei arrhythmischer
Frequenz- oder Phasenmodulation ist jedoch diese Lösung nicht möglich, da sich beim
Übergang in einen anderen Modulationszustand die Phasenbeziehungen ändern.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung
und Übertragung von Sinusschwingungen unterschiedlicher Frequenz, die von einem
Muttergenerator abgeleitet werden, aufzuzeigen, die das Auftreten von hohen Spannungsspitzen
auf der Übertragungsleitung verhidert.
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Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die erzeugten Trägerschwingungen
von ihren festgelegten Frequenzen innerhalb der zulässigen Toleranz geringfügig
abgeändert werden.
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Die neue Schaltungsanordnung läßt sich besonders einfach realisieren.
Das Auftreten von hohen Spannungsspitzen auf der Übertragungsleitung wird vermieden.
Bei der Bildung von Trägerfrequenzen eines Frequenzvielfachs aus einem Muttergenerator
werden-digitale Frequenzteiler in Verbindung mit anderen digitalen Schaltmitteln
wie Gattern, Impulsformern usw. verwendet. Die hierbei auftretenden festen Bindungen
der einzelnen Trägerfrequenzen werden vermieden, indem die einzelnen Trägerschwingungen
so beeinflußt werden, daß sie innerhalb ihrer Toleranzgrenzen geringfügig in der
Frequenz vom Sollwert abweichen. Um dies zu erreichen, werden vorteilhaft in größeren
regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitabständen Impulse in die erzeugenden Impulsfolgen
zusätzlich eingeblendet oder ausgeblendet. Im ersten Fall wird eine Erhöhung der
Frequenz, im letzteren Fall eine Erniedrigung der Frequenz erreicht.
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Einzelheiten der Erfindung werden anhand von in den Figuren dargestellten,
vorteilhaften Ausführungsbeispielen und dazugehörigen Zeitdiagrammen erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Trägerschwingungen
verschiedener Frequenz, die durch Einblendung von zusätzlichen Impulsen um einen
geringen Betrag in der Frequenz vom Sollwert abweichen, Fig. 2 ein Impulsdiagramm
zur Fig. 1, Fig. 3 eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von TrRgerschwingungen
verschiedener Frequenz, bei der aus der erzeugenden Impulsfolge einzelne Impulse
ausgeblendet werden und Fig. 4 ein Impulsdiagramm zur Fig. 3.
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Die Fig. 1 zeigt ein bekanntes Frequenzvielfach, bei dem aus einem
Muttergenerator G mit Hilfe von digitalen Frequenzteilern und Gatterschaltungen
eine Vielzahl von Trägerfrequenzen f1 bis k gebildet wird. Der Muttergenerator G,
der vorteilhaft als Quarzgenerator ausgebildet ist, liefert am Ausgang eine rechteckförmige
Spannung mit der Frequenz 2Fo. Der nachfolgende digitale Zweier-Teiler K1, beispielsweise
eine Kippstufe, bildet aus der Rechteckschwingung des Muttergenerators zwei Rechteckschwingungen,
die an den Ausgängen Q und Q entstehen und gegeneinander um 1800 in der Phase versetzt
sind. Die Impulsformer IF1 und IF1 bilden aus den Rechteckspannungen die Impulszüge
Fo und Fo mit mit kurzen Impulsen und einem Tastverhältnis von etwa 1:4.
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Mit Hilfe der Frequenzteiler T1 bis Tk, die unterschiedliche Teilungsverhältnissa
n1 bis nk aufweisen, werden die Trägerschwingungen f1 bis fk gebildet, die über
jeweils zugeordnete Sendefilter an die gemeinsame Ubertragungsleitung angeschaltet
sind.
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Die zur Vermeidung der festen gegenseitigen Phasenbeziehungen erforderlichen
zusätzlichen Einblendimpulse werden aus dem Impulssignal Fo abgeleitet. Dazu wird
das Impulssignal F einem weiteren Frequenzteiler FT1 zugeführt, der als Fre-0
quenzteilerkette
mit Abgriffen für ein zu bildendes Rechtecksignal mit gegenüber der Träger schwingung
wesentlich niedrigerer Frequenz ausgelegt ist. Die Teilerwerte an den Abgriffen
sind mit N2 bis Nk bezeichnet. Aus den an den Teilerabgriffen gebildeten Rechtecksignalen
Fo/N2 bis Fo/Nk werden mit Hilfe der Impulsformer IF2 bis IFk kurze Impulse I2 bis
Ik erzeugt, die an den UND-Gattern G2 bis Gk anliegen. Je nachdem, ob das vom Impulsgenerator
IG abgegebene Signal FU positiv oder negativ ist, werden die Impulse I2 bis Ik denODER-Gattern
M2 bis Mk zugeführt oder nicht.
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An den Gattern M2 bis Mk erfolgt die additive Mischung der relativ
seltenen zusätzlichen Impulse 12 bis 1k mit den Impulsen der Impulsfolge Fg. Die
Impulsfolge F wird so 0 ~~ stark geteilt, daß die sich für die Impulsfolgen Fo/N2
bis Fo/Nk ergebenden Frequenzen wesentlich kleiner sind als die der Trägerschwingungen
f1 bis fk, die in den Teilern T1 bis Tk gebildet werden. Dies bedeutet, daß beispielsweise
die Teilungsverhältnisse N2:n2 bis Nk:nk größer als 102 sind, wenn die Frequenzen
der Trägerschwingungen f1 bis um einen kleineren Wert als 1 % erhöht werden dürfen.
Die Freigabe der UND-Gatter G2 bis Gk und damit die Einblendung der zusätzlichen
Impulse wird durch die Impulsfolge FU des Impulsgenerators IG gesteuert, der eine
Zufallstextfolge oder einen vom Muttergenerator G gesteuerten Random-oder Pseudorandomtext
mit einer im statistischen Mittelwert sehr niedrigen Frequenz, beispielsweise 1
Hz oder 0,1 Hz liefert.
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Die Einblendimpulse I2 bis Ik werden zwischen zwei kurzen Impulsen
in die Impulsfolge Fg eingeblendet. Um die richtige zeitliche Lage der zusätzlichen
Impulse im Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Impulsen der Impulsfolge Fo zu
gewährleisten ist es vorteilhaft, zwischen den Abgriffen der Frequenzteilerkette
FT1 und den zugeordneten UND-Gattern G2 bis Gk jeweils ein Laufzeit- oder Verzöge-
rungsglied
V2 bis Vk vorzusehen. Dadurch werden auch die im Frequenzteiler FT1 auftretenden
Laufzeiten ausgeglichen.
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Die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ist in einem
Zeitdiagramm in Fig. 2 dargestellt. Dabei sind drei verschiedene Zeitabschnitte
a, b und c dargestellt. Das Zeitdiagramm zeigt die Ausgangssignale der verschiedenen
Stufen der Fig. 1. Dabei ist die Einblendung der zusätzlichen Impulse für die zu
bildende Träger schwingung mit der Frequenz fk gezeigt.
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Das Ausgangssignal FU des Impulsgenerators IG gibt die Gatter G2 bis
Gk für die Dauer der positiven Impulse frei.
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Im Zeitabschnitt a tritt kein Einblendimpuls auf, da keine positive
Flanke bei der Impulsfolge Fo/Nk vorliegt, so daß das Ausgangssignal am Mischgatter
Mk der Impulsfolge Fg entspricht.
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Im Zeitabschnitt b trifft zum Zeitpunkt t1 ein Einblendimpuls 1k auf
einen positiven Impuls des Ausgangssignals FU des Impulsgenerators. Der Impuls Ik
wird über das geöffnete UND-Gatter Gk und das Mischgatter Mk in die Impulsfolge
Fg eingeblendet.
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Im Zeitabschnitt c trifft der Einblendimpuls Ik zum Zeitpunkt t2 auf
einen negativen Impuls der Impulsfolge Fu Das UND-Gatter Gk wird durch den negativen
Impuls gesperrt und das Ausgangssignal FSk entspricht der Impulsfolge Fg.
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Durch die Einblendung des Impulses 1k wird eine Frequenzerhöhung nach
dem Teiler Tk und einem nachgeschalteten Filter in der Trägerschwingung erreicht,
die sich im Rahmen der zulässigen Toleranz hält.
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Der Impulsgenerator IG läuft frei durch, so daß die UND-Gatter 2 bis
Gk zu beliebigen Zeiten geöffnet und gesperrt werden, wodurch zufallsartig Impulse
eingeblendet bzw. unterdrückt werden. Anstelle eines freilaufenden Generators kann
auch ein vom Muttergenerator gesteuerter
Random- oder Pseudorandomtextgenerator
verwendet werden.
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Die Fig. 3 zeigt eine ähnliche Schaltungsanordnung wie Fig. 1 zur
Erzeugung einer Vielzahl von Trägerschwingungen mit den Frequenzen f1 bis fk, bei
der aus der erzeugenden Impulsfolge in bestimmten Zeitabständen Impulse ausgeblendet
werden, d.h. die sich ergebenden Trägerschwingungen werden in diesem Fall in der
Frequenz geringfügig erniedrigt.
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Dem Muttergenerator G, der eine rechteckförmige Impulsfolge Fo abgibt,
ist eine an sich bekannte Schaltungsanordnung FE zur Erzeugung hochfrequenter Impulsfolgen
verschiedener Frequenz nachgeschaltet. Es kann beispielsweise die Frequenzteilerschaltung
FT1 in Fig. 1 oder ähnliche digitale Teiler- oder Zählerschaltungen verwendet werden.
Aus den von der Frequenzteilerschaltung FE abgegebenen Impulsfolgen F1 bis Fk werden
mit Hilfe der Frequenzteilerstufen T1 bis Tk die Trägerschwingungen f1 bis fk gebildet.
Die Trägerschwingungen gelangen über getrennte Filter auf die gemeinsame Übertragungs
leitung.
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Die Schaltungsanordnung in Fig. 3 zeigt zwei verschiedene Möglichkeiten
der Ausblendung von Impulsen. In der Schaltstellung I des Schalters S ist am einen
Eingang des UND-Gatters G1 der Impulsgenerator IG direkt angeschaltet, während am
anderen Eingang die aus dem Ausgangssignal F der 0 Frequenzerzeugungsschaltung FE
abgeleiteten Ausblendimpulse JO anliegen. Die Ausblendimpulse werden mit Hilfe der
Frequenzteilerstufe FT1 und einer nachfolgenden Impulsformerstufe IF1 gebildet und
in ihrer Zeitdauer at eingestellt.
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Im UND-Gatter G1 werden die Impulse JO abhängig von der zufällig vorhandenen
Polarität des vom Impulsgenerator IG abgegebenen Impulssignals FU durchgeschaltet
oder gesperrt.
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Der durchgeschaltete Impuls J2 wird im Inverter IV inver-
tiert
und steuert die UND-Gatter G2 bis Gk. Trifft der Impuls J3 zufällig mit einem Impuls
der Impulsfolge F1 bis F k zusammen, so wird infolge der Sperrung der Gatter durch
den negativen Impuls J3 der betreffende Impuls aus der Impulsfolge F1 bis Fk unterdrückt
und somit ausgeblendet. Am Ausgang der UND-Gatter G2 bis Gk entstehen die Impulszüge
F1S bis FkS * deren Frequenzen durch die Ausblendung von Impulsen geringfügig erniedrigt
werden.
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In der Schaltstellung II des Schalters S ist das UND-Gatter G1 abgeschaltet
und der Ausgang des Impulsformers IF2 an den Inverter IV angeschaltet. Die Ausblendimpuse
J1 werden aus dem Ausgangssignal FU des Impuls generators IG mit Hilfe des Impulsformers
gebildet und in ihrer zeitlichen Dauer a t eingestellt.
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Bei einem freilaufenden Impulsgenerator IG wird zufallsartig festgelegt,
wann Impulse aus den Folgen F1 bis Fk unterdrückt werden. Dadurch wird eine echte
Inkommensurabilität der Trägerschwingungen f1 bis f erreicht.
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Der Impulsgenerator IG kann beispielsweise als Random- oder als Pseudorandontextgenerator
ausgebildet sein und vom Muttergenerator G gesteuert werden.
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Die Fig. 4 zeigt ein Zeitdiagramm mit den Zeitabschnitten a und b
zu der Schaltungsanordnung nach Fig. 3. Dabei wird jeweils zwischen den beiden Stellungen
SI und SII des Schalters S unterschieden.
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Im Zeitabschnitt a ist jeweils für die beiden Schaltstellungen die
Ausblendung von Impulsen aus den Folgen F1 bis Fk zu den Zeitpunkten t1 und t2 dargestellt.
Der Zeitabschnitt b zeigt in der Schaltstellung SI die Unwirksamkeit der Ausblendimpulse
JO während der Zeitdauer t3 bis t4. In der Schaltstellung SII wird im Zeitpunkt
t5 ein Im-
puls aus der Impulsfolge F1 unterdrückt.
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12 Patentansprüche 4 Figuren