DE2914814A1 - Frequenzmodulator - Google Patents
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Description
AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen
Berlin und München
73 P 6 5 δ 9 BRD
Frequenzmodulator
Die Erfindung bezieht sichaif einen Frequenzmodulator,
bestehend aus einem freischwingenden in seiner Frequenz modulierbaren Oszillator, der hinsichtlich seiner Ausgangsfrequenz
durch eine Bezugsschwingung über einer Phasenregelschleife mit einem Phasenvergleicher und einem
Schleifenfilter stabilisiert ist.
Frequenzmodulatoren dieser Art sind beispielsweise durch die DE-PS 20 55 998 bekannt. Mittels der Phasenregelschleife,
in Verbindung mit einer hochstabilen Bezugsschwingung, wie sie beispielsweise ein Quarzoszillator
liefert, läßt sich die Ausgangsfrequenz des freischwingenden Oszillators in gewünschter Weise stabilisieren.
Die Phasenregelschleife ist dabei so ausgelegt, daß sie der Frequenzänderung des Modulationssignals nicht folgen
kann, also die Modulation des freischwingenden Oszillators hierdurch nicht beeinträchtigt wird.
Jae .1 Die / 09.04.1979
0300U/0087
29U814
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Ein solcher Frequenzmodulator eignet sich nicht für eine getastete Modulation, wie sie beispielsweise bei
der Übertragung von Telegraphiezeichen und Fernschreibzeichen
über Kurzwellensender vorgenommen wird. Bei ei-
,mussen
ner solchen getasteten Modulation/nämlich Gleichspannungsanteile übertragen werden, wenn über längere Zeiten
kein Zustandswechsel des Signals auftritt. Der Übertragung solcher Gleichspannungsanteile steht jedoch
die Phasenregelschleife entgegen, da sie ja eine endliehe Regelgeschwindigkeit aufweisen muß, die hier
wirksam wird und daher solche Gleichstromanteile ausregelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Frequenzmodulator der einleitend beschriebenen Art eine
weitere Lösung anzugeben, die auch die Verarbeitung von Gleichstromanteilen gestattet und sich somit ebenfalls
für die Durchführung einer getasteten Frequenzmodulation eignet.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Durchführung einer Frequenzmodulation das Modulationssignaldem
Steuereingang des Oszillators sowohl unmittelbar über ein die Begrenzung des Modulationsspektrums
festlegendes Modulationsfilter als auch unmittelbar über die Phasenregelschleife zugeführt ist und
zwar mittels eines im Verbindungsweg zwischen dem Oszillator und dem Phasenvergleicher angeordneten, in
seinem Teilerverhältnis steuerbaren Frequenzteilers.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die
Verarbeitung von Gleichstromanteilen grundsätzlich dadurch bei einem mit einer Phasenregelschleife arbeitenden
freischwingenden Oszillator möglich ist, wenn das Modulationssignal unmittelbar die Regelung beeinflußt,
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also durch einen in seinem Teilerverhältnis steuerbaren Frequenzteiler im Verbindungsweg zwischen dem
Ausgang des freischwingenden Oszillators und dem Phasenvergleicher
der Phasenregelschleife. Dies hat jedoch zur Folge, daß nunmehr das Schleifenfilter hinsichtlich
seiner Grenzfrequenz so ausgelegt werden muß, daß die Regelung der Änderungsgeschwindigkeit des Modulationssignals folgen kann. Das bedeutet, daß bei einer solchen
Schaltung die Breitbandigkeit des Modulationsspektrums kaum begrenzt wird. Dies ist im allgemeinen
nicht tragbar, weil bei praktischen Anwendungen, beispielsweise bei Kurzwellensendern, die Signalübertragung
im Frequenzmultiplex erfolgt und die einzelnen Signalkanäle aus Gründen der Frequenzökonomie in einem
engen Frequenzraster angeordnet sind. Die Modulationsspektren der einzelnen Signalkanäle müssen daher begr
nzt werden um eine gegenseitige Störung der Kanäle zu vermeiden.
Durch die erfindungsgemäße zweifache Steuerung des freischwingenden
Oszillators wird in außerordentlich vorteilhafter Weise erreicht, daß neben einer hohen Stabilität
der Ausgangsfrequenz und einer Verarbeitung von Gleichspannungsanteilen auch eine ausreichende Begrenzung
des Modulationsspektrums zu beiden Seiten der Oszillatorträgerfrequenz erreicht wird. Da hier die
Bandbreite des Schleifenfilters so bemessen werden kann, daß die Regelschleife im Mittel der Änderung des Modulationssignals
nicht zu folgen vermag, kann die Bandbegrenzung des Modulationsspektrums ausschließlich vom
Modulationsfilter bestimmt sein, über das dem freischwingenden Oszillator das Modulationssignal unmittelbar
zugeführt wird. Die mittelbare Steuerung des freischwingenden Oszillators über die Regelschleife ist
ihrerseits begrenzt auf solche Signalanteile des Mo-
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-S-
-<*-
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dulationssignals, die über längere Zeitabschnitte keine Zustandsänderung aufzeigen, da nur hiarauf die Regelschleife
anspricht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung noch näher erläutert werden.
In der Zeichnung bedeuten:
Fig. 1 das Blockschaltbild eines Freqüenzmodulators nach
der Erfindung,
Fig. 2 die Funktion des Frequenzmodulators nach Fig. 1 näher erläuternde Zeitdiagramme,
Fig. 3 das Blockschaltbild eines weiteren Frequenzmo- ·
dulators nach der Erfindung»
In Fig. 1 bedeutet VCO der freischwingende, in seiner
Frequenz f über den Steuereingang e steuerbare Oszillator. Die Regelschleife besteht, ausgehend vom Ausgang
des freischwingenden Oszillators VCO, aus dem Frequenzteiler
FT, dem Phasenvergleichen P und dem Tiefpaß TP.
Dem zweiten Eingang des Phasenvergleichers P ist die Bezugsschwingung mit der Frequenz fref zugeführt, die
beispielsweise ein Quarzoszillator erzeugt und groß gegenüber der Grundfrequenz des Modulationssignals sm
ist. Das digitale Modulationssignal sm steuert unmittelbar
den Frequenzteiler FT und wird außerdem über den Digital-Analogwandler DA als analoges Modulationssignal
S1n 1 dem Modulationstief paß MTP zugeführt. Neben dem
Ausgangssignal des Tiefpasses TP wird am Steuereingang e des freischwingenden Oszillators VCO das über den
Kondensator C vom Gleichstrom befreite analoge Modulationssignal sm* am Ausgang des Modulationstief passes
MTP wirksam.
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— vf5" —
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In Fig. 2 sind über der Zeit t verschiedene, mit 1 bis bezeichnete Zeitdiagramme dargestellt, die die Spannungsverläufe an den in Fig. 1 entsprechend bezeichneten Stellen
angeben. Das Diagramm 1 zeigt das digitale Modulationssignal sm in Form einer Rechteckimpulsfolge mit zeitlich
schwankender Dauer der Pausen und der Impulszeiten. Mit Jedem Wechsel im Ablauf des digitalen Modulationssignals
wird der Frequenzteiler FT in seinem Teilerverhältnis umgeschaltet. Das Ergebnis am Ausgang des Phasenvergleichers
P zeigt das Diagramm 4. Dieses Signal wird über den Tiefpaß TP geglättet, so daß lediglich die Änderung
des Gleichstromanteils am Steuereingang e des freischwingenden
Oszillators VCO nach Diagramm 5 wirksam werden kann. Das in seinem Modulationsspektrum begrenzte analöge
Modulationssignal sm ! am Ausgang des Modulationstiefpasses
MTP zeigt das Diagramm 2 und das von seinem Glei Jastromanteil befreite Signal hinter dem Kondensator
C ist im Diagramm 3 angegeben. Die senkrechten Striche deuten an, daß die hier dargestellten Signalanteile ohne
Zustandsänderung verkürzt dargestellt worden sind. Über den Summierschaltpunkt + werden die Spannungen nach dem
Diagrammen 3 und 5 zum Regelsignal am Steuereingang e addiert.
Die in Fig. 3 gezeigte Variante des Blockschaltbildes eines Frequenzmodulators nach Fig. 1 ist eine Ausführungs-.
form, die sich für die Steuerung des Oszillators VCO mit einem analogen Modulationssignal sm" eignet. Im Unterschied
zum Frequenzmodulator nach Fig.1 wird hier das analoge Modulationssignal dem Modulationstiefpaß MTP
direkt und dem Steuereingang, bzw. den zueinander parallelen Steuereingängen des Frequenzteilers FT über den
Analog-Digitalwandler AD als digitales Modulationssignal sm a* bit-parallel zugeführt.
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Hat das Modulationssignal eine periodische Struktur, so ist es für den einwandfreien Betrieb eines Frequenzmodulators
nach der Erfindung zweckmäßig, wenn die Grundfrequenz des periodischen Modulationssignal vom n/k- fachen
der Frequenz fref der Bezugsschwingung - η und k ganze
Zahlen - verschieden ist. Hierdurch werden Schwebungen sehr niedriger Frequenz vermieden, die zu Rückwirkungen
auf den Regelkreis führen könnten.
4 Patentansprüche
3 Figuren
3 Figuren
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Leerseite
Claims (4)
- 29H8H79 P 6 5 6 9 BRO Patentansprüche;Frequenzmodulator, bestehend aus einem frei schwingenden in seiner Frequenz modulierbaren Oszillator, der hinsichtlich seiner Ausgangsfrequenz durch eine Bezugsschwingung über eine Phasenregelschleife mit einem Phasenvergleicher und einem Schleifenfilter stabilisiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung einer Frequenzmodulation das Modulationssignal (TDM) dem Steuereingang (e) des Oszillators (VCO) sowohl unmittelbar über ein die Begrenzung des Modulations spektrums festlegendes Modulationsfilter (MTP) als auch mittelbar über die Phasenregelschleife zugeführt ist, und zwar mittels eines im Verbindungsweg zwischen dem Oszillator und dem Phasenvergleicher (P) angeordneten, in seinem Teilerverhältnis steuerbaren Frequenzteilers (FT).
- 2. Frequenzmodulator nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß das digitale Modulations signal dem Eingang des Modulationstiefpasses (MTP) über einen Digital-Analogwandler (DA) zugeführt ist.
- 3. Frequenzmodulator nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß das analoge Modulationssignal dem Steuereingang des Frequenzteilers (FT) über einen Umsetzer, z.B. einen Analog-Digitalwandler (AD) zugeführt ist.
- 4. Frequenzmodulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Grundschwingung des periodisch ausgebildeten Modulationssignals vom n/k-fachen der Frequenz der Bezugsschwingung - für η und k ganze Zahlen - verschieden ist.Q300U/0087
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