DE3025228A1

DE3025228A1 - Genrator mit nicht ganzzahliger digitaler frequenzeinstellung

Info

Publication number: DE3025228A1
Application number: DE19803025228
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Ing. 8190 Wolfratshausen Kauderer; Dieter Ing.(grad.) 8201 Raubling Ochsmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-07-03
Filing date: 1980-07-03
Publication date: 1982-01-21
Also published as: DE3025228C2

Description

Generator mit nicht ganzzahliger digitaler Frequenz-
einstellung (Interpolation) Die Erfindung betrifft einen Generator mit digitaler Frequenz einstellung unter Verwendung eines elektronisch abstimmbaren Oszillators mit einer Phasenregelschleife, bei dem das Regelsignal für den Oszillator über einen Tiefpaß hinweg einem Phasenvergleicher entnommen ist, dem einerseits ein Referenzfrequenzsignal und andererseits das Oszillatorfrequenzsignal über eine in der Phasenregelschleife liegende digitale Frequenzeinstellvorrichtung zugeführt ist, bei dem ferner die Frequenzeinstellvorrichtung zur einstellbaren Frequenzteilung von wenigstens einem einstellbaren Zähler Gebrauch macht und bei dem die Frequenzeinstellvorrichtung für eine nicht ganzzahlige digitale Frequenzeinstellung (Interpolation) eine Steuereinrichtung aufweist, die in Abhängigkeit von der Größe eines an ihrem Steuereingang anliegenden Steuersignals die gerade vorgegebene Frequenzeinstellung n:1 in durch das Steuersignal vorgegebenen Zeitabständen periodisch während einer Frequenzteilerperiode in (n+1):1 bzw. (n-1>:1 ändert.
-Derartige Generatoren dienen in der elektrischen MeB-und Nachrichtenübertragungstechnik zur Erzeugung von Wechselspannungen mit genau definierter Frequenz, z.B.
bei Synthesizern. Dabei ist eine schrittweise Veränderung der erzeugten Frequenz mit Schrittweiten Ef, die der Referenzfrequenz fREF entsprechen, möglich (f-fREF).
Wird nun ein um m feineres Frequenzraster gewünscht, d.h. eine m-fache Unterteilung des durch die Referenzfrequenz fREF gegebenen Frequenzschrittes tf, so kann die Referenzfrequenz fREF über einen zusätzlichen Fre- quenzteiler mit dem Teilungsverhältnis m:1 auf f REF m herabgesetzt werden. Doch hat dies eine unvermeidbare längere Einschwingzeit bei einem Freqenzwechsel und das ständige Vorhandensein einer Störfreqeunz von REF am Ausgang des Phasenvergleichers zur Folge.
Eine weitere Möglichkeit zur Erlangung eines feineren Frequenzrasters besteht darin, die Ausgangsfrequenz des geregelten Oszillators um den Faktor m herunterzuteilen.
Doch hat dies eine Erhöhung der Oszillatorfrequenz selbst und damit eine Erhöhung der an den Eingang des Zählers gelangenden Frequenz um den Faktor m zur Folge.
Aus der DE-OS 22 40 216 ist ein Generator mit dekadischer Frequenzeinstellung bekannt, bei dem die Intern polation ohne eine Vergrößerung der Einschwingzeit und ohne Erhöhung der Oszillatorfrequenz erfolgt. Hierbei wird allerdings nicht von einer Umschaltung der Frequenzteilereinstellung um eine Einheit Gebrauch gemacht, sondern zwischen den zu rastenden Oszillator und den Zähler mit einstellbarer Frequenzteilung wird ein NImpulsbewertern geschaltet, dem zur Einstellung der Oszillatorfrequenz Steuerimpulse zuführbar sind, die bewirken, daß ein Eingangsimpuls von dem Frequenzteiler entweder ferngehalten oder nlückig zugefügt" wird.
Doch weist diese bekannte Anordnung den Nachteil auf, daß der Impulsbewerter bei der Teilereingangsfrequenz arbeiten muß. An seine Ausführungen sind daher hochfreqdenztechnische Anforderungen zu stellen. Besonders beim Zufügen der Eingangsimpulse ist ein zusätzlicher Aufwand erforderlich.
In einem Aufsatz von Jo Becker in der Zeitschrift Electronics/Marz 30, 1978, Seiten 91 - 93 wird von einem Hauptzähler Gebrauch gemacht, der einen vorein- stellbaren Frequenzteiler und eine Koinzidenzschaltung enthält, und wobei das Teilungsverhältnis des Hauptzählers durch Umschalten der Frequenzinformation des Frequenzteilers geändert wird.
Dies macht allerdings einen erhöhten Aufwand insofern erforderlich, da dann in der Einstellvorrichtung für die Frequenzinformation ein Volladierer vorgesehen sein muß, der einen eventuellen Zehnerübertrag berücksichtigt.
Eine Änderung des Teilungsverhältnisses des Hauptzählers durch Umschalten des Kriteriums in der Koinzidenzschaltung erweist sich ebenso nachteilig, da dies durch Verwendung zusätzlicher Gatter größere Schaltzeiten und damit eine Herabsetzung der höchsten verarbeitbaren Eingangsfrequenz zur Folge hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Generator anzugeben, bei dem zum Zwecke der Interpolation von einer Umschaltung der vorgegebenen Frequenzteilereinstellung Gebrauch gemacht wird, die Fordenzypn bezüglich Einschwingzeit und Oszillatorfrequenz wie bei den bisher bekannten Anordnungen erfüllt, ihre Nachteile jedoch vermieden werden. Insbesondere soll eine höhere Teilereingangsfrequenz zugelassen und auf die Verwendung eines Volladdierers verzichtet werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Verwendung eines Hauptzählers und eines eine Koinzidenzschaltung und einen Festteiler enthaltenden Zwischenzählers in der Frequenzeinstellvorrichtung die Steuereinrichtung die Zählschritte pro Frequenzteilerperiode des Zwischenzählers im Sinne der gewi;lnschten Umschaltung der vorgegebenen Frequenzteilereinstellung in durch die Größe des Steuersignals vorgegebenen Zeitabständen um einen Zählschritt erhöht oder erniedrigt.
Das Zusammenwirken eines Haupt- und Zwischenzählers in einer Impulszähleinrichtung ist an sich bekannt, wie z.B. aus dem älteren Vorschlag P 27 43 852 hervorgeht.
Hierin hat der Zwischenzähler die Aufgabe, die Rückstellzeit des Hauptzählers zu überbrücken.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß in besonders vorteilhafter Weise der Zwischenzähler zur Interpolation in der Weise herangezogen wird, daß sein Zählumfang, der nur wenige Zählschritte umfaßt, um eine Einheit erhöht oder vermindert wird und daß sich durch diese periodische Verstellbarkeit das Teilungsverhältnis im zeitlichen Mittel ändert.
Diese Anderung des Teilungsverhältnisses kann entweder durch Ansteuerung der Koinzidenzschaltung oder durch Ansteuerung des Festteilers im Zwischenzähler erfolgen.
In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Steuereinrichtung für die gewünschte Umschaltung der vorgegebenen Frequenzteilereinstellung des Zwischenzählers dessen Festteiler ansteuert.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 3 bis 5 angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Figur 1 und Figur 2 zeigen jeweils das Blockschaltbild eines Generators für eine nicht ganzzahlige digitale Frequenzeinstellung (Interpolation) gemäß der Erfindung Beide Figuren unterscheiden sich hinsichtlich der Einrichtungen zur Vermeidung der durch die Interpolation bedingten Störungen. In dem Blockschaltbild nach Figur1 werden diese Störungen durch den in seiner Grenz- frequenz umschaltbaren Tiefpaß herabgesetzt, während dies in dem Blockschaltbild nach Figur 2 dadurch geschieht, daß eine Kompensationsgröße in den Regelkreis eingeführt wird.
Der Generator weist den mit einer Phasenregelschleife gerasteten Oszillator Os mit der Oszillatorfrequenz fO auf. Das Regelsignal für den Oszillator Os ist Uber den Tiefpaß TP hinweg dem Phasenverlgeicher Ph entnommen.
Dem P,hasenvergleicher Ph ist einerseits die Referenzfrequenz fREF und andererseits die Oszillatorfrequenz f0 über die in der Phasenreglschleife liegende digitale Frequenzeinstellvorrichtung FE zugeführt. Die Frequenzeinstelivorrichtung FE besteht aus der Steuereinrichtung SE und dem Zähler Z, der von der Steuereinrichtung SE angesteuert wird. Der Zähler Z setzt sich aus dem voreinstellbaren Hauptzähler HZ und dem fest einstellbaren Zwischenzähler ZZ zusammen. Der Hauptzähler HZ weist eine erste Koinzidenzschaltung K01 und den digitalen, voreinstellbaren Teiler VT auf. Der voreinstellbare Teiler VT ist mit seinen digitalen Informationseingängen für die ersten drei Dekaden dargestellt.
Der Zwischenzähler ZZ besteht aus der zweiten Koinzidenzschaltung K02 und dem digitalen Festteiler FT.
Das Zusammenwirken eines solchen Haupt- und Zwischenzählers erfolgt in der bekannten Weise: Zuerst zählt der Hauptzähler HZ, während der Zwischenzähler ZZ gesperrt ist. Der Zwischenzähler ZZ setzt die Zählschritte des Hauptzählers HZ fort, wenn dieserzus Zwecke der Rücksetzung über die Rückstellungsleitung R gesperrt ist. Ist der Hauptzähler HZ zurückgesetzt, beginnt er wieder zu zählen, während der Zwischenzähler ZZ gleichzeitig Jesperrrt und auf den Anfangszustand rückgesetzt wird.
Zur Ansteuerung des Zählers Z für die Umschaltung der vorgegebenen Frequenzteilereinstellung wirkt die Steuerschaltung SE auf das Teilungsverhältnis des Zwischenzählers ZZ ein. Hierzu steuert die Steuerschaltung SE in einer bevorzugten Ausführungsform den Festteiler FT des Zwischenzählers ZZ an. Eine Ansteuerung der Koinzidenzschaltung K02 des Zwischenzählers ZZ ist zwar ebenfalls möglich, doch hätte das wider eine Herabsetzung der höchsten verarbeitbaren Eingangsfrequenz zur Folge.
Die Steuereinrichtung SE ist so ausgelegt, daß sie in Abhängigkeit von der Größe eines an ihrem Steuereingang anliegenden Steuersignals die gerade vorgegebene Frequenzteilereinstellung n:1 in durch das Steuersignal vorgegebenen Zeitabständen periodisch während einer Frequenzteilerperiode in (n+1):1 bzw. (n-1):1 ändert, so daß eine Interpolation um , 2 bis m1 des der m m Referenzfrequenz fREF entsprechenden Rasterschrittes erreicht wird.
Zur Verringerung der durch die Interpolation entstehenden Störfrequenz fS am Ausgang des Phasenvergleichers Ph ist ein Korrektursignalerzeuger KSE mit eingangsseitigem Dekodierer DE vorgesehen, wobei der Dekodierer DE mit seinen Eingängen den Steuereingängen der Steuereinrichtung SE parallel geschaltet ist. In Figur 1 weist der Korrektursignalerzeuger KSE an seinem Ausgang den Steuersignalgeber SG auf, der durch Ab- bzw. Zuschalten von verschieden dimensionierten Bauelementen die Grenzfrequenz des Tiefpasses TP an die jeweils niedrigste Störfrequenz anpaßt.
Durch diese Anpassung wird eine Verminderung der Amplitude der auftretenden Störfrequenz f5 erreicht.
Eine weitere Möglichkeit, die durch die Interpolation entstehenden Störungen (£S C fREF) herabzusetzen, ist in Figur 2 dargestellt. Hierbei weist der Korrektursignalerzeuger KSE an seinem Ausgang einen mit einem der Interpolationsfrequenz entsprechenden Signal angesteuerten Funktionsgenerator FG auf. Dieser Funktionsgenerator FG gibt ausgangsseitig eine Kompensationsgröße (z.B. eine Kompensations- Wechselspannung) an den im Signalweg des Phasenvergleichers Ph zum Tiefpaß TP liegenden Subtrahierer Sub ab. Hohe Anforderungen an die Kompensationsgenauigkeit können unter Umständen ohne eine zusätzliche Verminderung der Tiefpaßgrenzfrequenz nicht erreicht werden.
c Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche Generator mit digitaler Frequenzeinstellung unter verwendung eines elektronisch abstimmbaren Oszillators mit einer Phasenregelschleife, bei dem das Regelsignal für den Oszillator über einen Tiefpaß hinweg einem Phasenvergleicher entnommen ist, dem einerseits ein Referenzfrequenzsignal und andererseits das Oszillatorfrequenzsignal über eine in der Phasenregelschleife liegende digitale Frequenzeinstellvorrichtung zugeführt ist, bei dem ferner die Frequenzeinstellvorrichtung zur einstellbaren Frequenzteilung von wenigstens einem einstellbaren Zahler Gebrauch macht und bei dem die Frequenzeinstellvorrichtung (FE) für eine nicht ganzzahlige digitale Frequenzeinstellung (Interpolation) eine Steuereinrichtung (SE) aufweist, die in Abhängigkeit von der Größe eines an ihrem Steuereingang anliegenden Steuersignals die gerade vorgegebene Frequenzteilereinstellung n:1 in durch das Steuersignal vorgegebenen Zeitabständen periodisch während einer Frequenzteilerperiode in (n+l):l bzw. (n-l): ändert, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei Verwendung eines Hauptzählers (HZ) und eines eine Korns idenzschaltung (K02) und einen Festteiler (FT) enthaltenden Zwischenzählers (ZZ) in der Frequenzeinstellvorrichtung (FE) die Steuereinrichtung (SE) die Zählschritte pro Frequenzteilerperiode des Zwischenzählers (ZZ) im Sinnde der gewünschten Umschaltung der vorgegebenen Frequenzteilereinstellung in durch die Größe des Steuer signals vorgegebenen Zeitabständen um einen Zählschritt erhöht oder erniedrigt.
2. Generator nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steuereinrichtung (SE) für die gewünschte Umschaltung der vorgegebe- nen Frequenzteilereinstellung des Zwischenzählers (ZZ) dessen Festteiler (FT) ansteuert.
3. Generator nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Verringerung der durch die Interpolation entstehenden Störfrequenz ein Korrektursignalerzeuger (KSE) mit eingangsseitigem Decodierer (DE) vorgesehen ist, der mit seinen Eingängen den Steuereingängen der Steuereinrichtung (SE) parallel geschaltet ist.
4. Generator nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Korrektursignalerzeuger (KSE) auf seiner Ausgangsseite einen Steuersignalgeber (SG) für den in seiner Grenzfrequenz umschaltbaren Tiefpaß (TP) aufweist.
5. Generator nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Korrektursignalerzeuger (KSE) auf seiner Ausgangsseite einen mit einem der Interpolationsfrequenz entsprechenden Signal angesteuerten Funktionsgenerator (FG) aufweist und daß der Funktionsgenerator eine Kompensationsgröße an einen im Signalweg des Phasenvergleichers (Ph) zum Tiefpaß (TP) liegenden Subtrahierer (Sub) abgibt.