DE2851175A1

DE2851175A1 - Frequenzsynthetisierer

Info

Publication number: DE2851175A1
Application number: DE19782851175
Authority: DE
Inventors: Joel Remy
Original assignee: Adret Electronique SA
Current assignee: Adret Electronique SA
Priority date: 1977-12-23
Filing date: 1978-11-27
Publication date: 1979-06-28
Also published as: FR2412981A1; DE2851175C2; GB2014003B; FR2412981B1; GB2014003A; US4225830A

Description

Firma ADRET ELECTRONIQÜE, 78190 Trappes (Frankreich) Frequenzsynthetisierer

Frequenzsynthetisierer nach Gattungsbegriff erlauben das Durchfahren in Schritten eines wesentlich breiteren Frequenzspektrums als es mit einem einzigen Kreis praktisch erreichbar ist, und dies mit guter Auflösung und zufriedenstellender Spektralreinheit. Sie können daher insbesondere zum Aufbau von programmierbaren Wobblern oder von Frequenzgeneratoren Anwendung finden, bei denen die Frequenz von Hand, beispielsweise mit Hilfe einer Handkurbel, einstellbar ist. Indessen weisen die bekannten Frequenzsynthetisierer dieser Art zwei wichtige Mängel auf.

Der eine besteht darin, daß der Oszillator des ersten Phasensteuerkreises mit jedem Schritt des Oszillators des zweiten Kreises plötzlich zu seinem Anfangswert zurückkehrt. Weil es praktisch unmöglich ist, zwischen beiden Vorgängen eine absolute Synchronisation zu erreichen, und die Zeiten des Zusammenwirkens der beiden Oszillatoren nicht identisch sind, entsteht damit während des Übergangs von einem großen Schritt zum nächsten eine Unregelmässigkeit, die sich beträchtlich im Anstieg der Ausgangsfrequenz eines solchen Frequenzsyntbetisierers auswirken kann.

Der zweite Mangel stellt sich ein, wenn man den Einfluß des ersten verringern möchte, indem man Phasensteuerkreise mit kurzen Ansprechzeiten verwendet. Dann nämlich ist der Frequenzsprung

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während des Übergangs zwar geringer, jedoch noch schärfer, und da die Übertragung über einen Schaltkreis mit begrenzter Durchlaßbandbreite erfolgt (was bei Anwesenheit von Filtern stets der Fall ist), entsteht hieraus eine gedämpfte Schwingung mit einer der Frequenz des Sprungs entsprechenden Frequenz. Mit anderen Worten: Das Ausgangssignal des Frequenzsynthetisierers ist amplitudenmoduliert, was außerordentlich störend ist.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Mängel zu vermeiden. Diese Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 angegebene Maßnahme gelöst.

Anstelle eines beträchtlichen Frequenzsprunges mit Jdem großen Schritt ändert sich die Frequenz des ersten Phasensteuerkreises damit nur in kleinen Schritten. Will man eine beständig ansteigende Ausgangsflequenz erzielen, so wird in demjenigen Teilbereich, in welchem die Frequenz des ersten Steuerkreises zunimmt, der zweite Phasensteuerkreis so programmiert, daß er eine geringere als die Ausgangsfrequenz liefert, während der dritte Phasensteuerkreis die Summe der beiden anderen Frequenzen bildet. In denjenigen Teilbereichen der Ausgangsfrequenz, in welchen die Frequenz aus dem ersten Steuerkreis abnimmt, muß diese letztere naturgemäß von der Frequenz des zweiten Steuerkreises abgezogen werden, um dennoch eine anwachsende Ausgangsfrequenz zu erhalten, und deshalb muß auch die Frequenz des zweiten Steuerkreises in diesem Teilbereich größer sein als die Ausgangsfrequenz.

Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese zeigt ein Blockschaltbild des betreffenden Frequenzsynthetisierers nach der Erfindung.

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Hiernach enthält ein erster Phasensteuerkreis einen Oszillator O₁, der eine Frequenz F₁ hervorbringt, gefolgt von einem programmierbaren Frequenzteiler D₁ mit einem Teilungsverhältnis N₁, an den wiederum sich ein Phasenvergleicher H₁ anschließt. Dieser letztere erhält außerdem eine Bezugsfrequenz p. Sein Ausgangssignal steuert die Frequenz des Oszillators O₁.

Ein zweiter Phasensteuerkreis enthält einen Oszillator O₂, der eine Frequenz F„ erzeugt. Daran schließt sich ein programmierbarer Frequenzteiler D„ mit dem Teilungsverhältnis N„ an, worauf ein Phasenvergleicher M₂ folgt. Diesem wird des weiteren eine Bezugsfrequenz P zugeführt, und sein Ausgangssignal steuert die Frequenz des Oszillators O₂.

Ein dritter Phasensteuerkreis enthält einen Oszillator O₃, der die Ausgangsfrequenz F₃ hervorbringt. Auf diesen folgt ein Phasenvergleicher M₄, der des weiteren die Ausgangsfrequenz des Oszillators 0„ zugeführt erhält. Das Ausgangssignal des Phasenvergleichers M₄ gelangt über ein Bandfilter FL₁ zu einem Phasenvergleicher Mo, dem des weiteren die Frequenz des Oszillators O₁ zugeführt wird und dessen Ausgangssignal die Frequenz des Oszillators Ο« steuert.

Die so weit beschriebene Anordnung ist an sich bekannt. Wie ersichtlich setzt sich die Ausgangsfrequenz F₃ wie folgt zusammen:

F₃ = F₂ ± F₁

Um beispielsweise einen Frequenzbereich von 100 - 200 HHz mit Schritten von 1 KHz abzudecken, nimmt man als Oszillator O₁ einen solchen mit einer variablen Frequenz zwischen 20 und 25 MHz in Schritten entsprechend einer Frequenz ρ von 1 KHz und als Oszillator O« einen solchen mit einer variablen Frequenz zwischen 80 und 220 MHz in Schritten entsprechend einer Frequenz P von 10 MHz mit folgendem Programm:

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Für die Zunahme von F₃ von 100 bis 105 MHz:

F„ * 80 MHz; F₁ wächst von 20 bis 25 MHz; F₃ = F₂ + Für die Zunahme von F₃ von 105 bis 110 MHz:

F₀ - 130 MHz; F₁ nimmt ab von 25 bis 20 MHz; F_Q = F, Für die Zunahme von F₃ von 110 bis 115 MHz:

F₂ =■ 90 MHz; F₁ wächst von 20 bis 25 MHz; F₃ = F₃ +

Für die Zunahme von F₃ von 195 bis 200 MHz:

F₀ =· 220 MHz; F_n nimmt ab von 25 bis 20 MHz; F, = F₀ - F₁

Dieses Programm bildet das Wesen der Erfindung. Die Mittel zu seiner Realisierung bestehen aus einem logischen Schaltkreis CL, der das Teilungsverhältnis N₁ des Frequenzteilers D₁ in der Weise steuert, daß es nacheinander den Änderungen von F₁ von 20 nach 25 MHz und von 25 nach 20 MHz Rechnung trägt, und das Teilungsverhältnis N₀ des Frequenzteilers D₀ derart, daß dieser nacheinander die Frequenzen F₂ - 80 MHz, 130 MHz, 90 MHz, 140 MHz usw. bis 220 MHz hervorbringt, also Frequenzen, die abwechselnd geringer und größer sind als die Ausgangsfrequenz F₃ in dem betreffenden Teilbereich. Auf diese Weise kann man eine zwischen 100 und 200 MHz gleichmäßig anwachsende Frequenz F₃ erzielen, ohne daß die Frequenz F₁ mit jeder Änderung der Frequenz F₂ plötzlich auf ihren Minimalwert zurückfallen muß, d.h. ohne Sprünge in der Frequenz F₁.

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Die Frequenz F₂ erfährt eine änderung mit jeder Änderung des Sinnes, in dem sich die Frequenz F₁ ändert, in Gestalt eines positiven oder negativen Sprunges. Dieser Sprung bewirkt eine automatische Umkehrung des Vorzeichens der algebraischen Summe der Frequenzen F₁ und F₂ in dem dritten Kreis. Das Filter FL₁ überträgt in dem betrachteten Beispiel das Frequenzband von 20 bis 25 MHz. Ist F₃ « 105 MHz und Fg - 80 MHz, so wird durch das Filter die Differenz F₃ - F₂ übertragen. Daraus folgt, da die Frequenzen an den Eingängen des Vergleichers M₃ gleich sind,

F₁ = F₃ - F₂ und damit F₃ = F₃ + F₁.

Erfährt F₂ einen Sprung auf 130 MHz, während F₃ noch 105 MHz ist, so wird durch das Filter übertragen. Daraus folgt

so wird durch das Filter offensichtlich die Differenz F₂ - F₃

F₁ - F₂ - F₃ und damit F₃ « F₃ - F₁.

Zweckmäßigerweise ist zwischen den Vergleicher M₃ und den Oszillator O₃, wie gezeigt, ein Unterbrecher I geschaltet, der nur jeweils dann kurz öffnet, wenn die Frequenz F₂ einen Sprung erfährt, während er geschlossen ist, sobald die Frequenz F₂ ihren neuen Wert erreicht hat. Ein parallel über den Frequenzsteuereingang des Oszillators O₃ geschalteter Kondensator C speichert einen dem vorausgehenden Wert von F₂ entsprechenden Spannungswert - wenn man annimmt, daß der Oszillator ein spannungsgesteuerter ist -. Mit anderen Worten: Während des Übergangs von F₂ beh&lt die Frequenz F₃ ihren vorherigen Wert, so daß kein Sprung entsteht, aus dem sich eine Amplitudenmodulation ergeben könnte, wie dies bei den eingangs erörterten herkömmlichen Frequenzsynthetisierern der Fall ist.

Da der hier beschriebene Synthetisierer jede Möglichkeit parasitärer Modulationen vermeidet, kann der den Oszillator O₂

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enthaltende zweite Phasensteuerkreis sehr rasch ansprechen. Der den Oszillator O₁ enthaltende erste Phasensteuerkreis sollte eine der gewünschten Frequenzänderung am Ausgang des Synthetisierers angemessene Ansprechzeit besitzen. Beispielsweise kann diese Ansprechzeit 100 ms betragen, während diejenige des zweiten Steuerkreises in der Größenordnung von 100 ,us liegt. Infolgedessen erfährt während der sehr kurzen Unterbrechung durch den Unterbrecher I die Frequenz F- praktisch keine Änderung.

Die praktische Ausführung des logischen Schaltkreises CL, welcher die Frequenzteiler D. und D„ sowie den Unterbrecher I steuert, bereitet dem Fachmann keine Schwierigkeiten. Beispielsweise kann der logische Schaltkreis einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler in Verbindung mit einem Taktgenerator enthalten, der an den Frequenzteiler D₁ Codezahlen entsprechend dem Anwachsen bzw. Abnehmen der Frequenz F₁ liefert, ferner einen Speicher, der passende Codezahlen für den Frequenzteiler D₂ zur Erzeugung diskreter Werte der Frequenz F„ liefert entsprechend der vorausgehend beschriebenen Gesetzmäßigkeit, sowie einen Koinzidenzschal tkreis, der in vorbestimmten Zeitintervallen den Unterbrecher I in Form eines elektronischen Unterbrechers steuert.

Es versteht sich, daß die vorausgehend erwähnten Frequenzwerte keinesfalls einschränkend zu verstehen sind. I.ü. arbeiten die Programmierungsmittel nicht notwendigerweise so, daß die Ausgangsfrequenz eine fortlaufende Änderung über den gesamten möglichen Bereich erfährt. Schließlich können auch noch mehr als drei Phasensteuerkreise Anwendung finden, und die praktische Ausführung der Schaltungsanordnung kann mancherlei Abwandlungen erfahren.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

__r Frequenzsynthetisierer mit mindestens einem ersten Phasensteuerkreis zum Erzeugen kleiner Frequenzschritte, einem zweiten Phasensteuerkreis zum Erzeugen größerer Frequenzschritte und einem weiteren Phasensteuerkreis zum Erzeugen der algebraischen Summe der Frequenzen aus den erstgenannten Phasensteuerkreisen, gekennzeichnet durch Programmierungsmittel (CL) zum Programmieren der Oszillatorfrequenz des ersten Phasensteuerkreises (O₁, D-, M-) derart, daß er in einem Bereich stufenweise fortlaufend ansteigender Ausgangsfrequenz (F₃) eine um eine vorbestimmte Anzahl kleiner Frequenzschritte über ein Maximum und ein Minimum abwechselnd ansteigende und abfallende Frequenz (F₁) hervorbringt, und zum Programmieren der Oszillatorfrequenz des zweiten Phasensteuerkreises (O₃, D₂, M₂) derart, daß dieser bei den aufeinanderfolgenden Frequenzmaxima des ersten Phasensteuerkreises geringere Frequenzen (Fg) als die betreffende Ausgangsfrequenz (Fo) und bei den aufeinanderfolgenden Frequenzminima des ersten Phasensteuerkreises höhere Frequenzen (F₂) als die betreffende Ausgangsfrequenz (Fq) hervorbringt.
2. Frequenzsynthetisierer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Schaltmittel (I) zur Unterbrechung der Funktion des weiteren Phasensteuerkreises (O₃, M₄, FL₁, M₃) und solche (C) zur Aufrechterhaltung von dessen gegenwärtiger Oszillatorfrequenz während des Überganges zwischen zwei aufeinanderfolgenden Frequenzschritten des zweiten Phasensteuerkreises (O₂, D₂, M₂).

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ORfGWAL IMSPECTEO
3. Frequenzsynthetisierer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel zur Unterbrechung der Funktion des weiteren Phasensteuerkreises (O₃, M₄, FL₁, M₃) aus einem von den Programmierungsmitteln (CL) gesteuerten Unterbrecher (I) und diejenigen zur Aufrechterhaltung der gegenwärtigen Oszillatorfrequenz des weiteren Phasensteuerkreises aus einem Kondensator (C) parallel zu einem Steuerspannungseingang des Oszillators (O₃) des weiteren Kreises bestehen.

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