DE3033872C2

DE3033872C2 - Anordnung zur frequenz-zeitlinearen Wobbelung eines Oszillators

Info

Publication number: DE3033872C2
Application number: DE19803033872
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 8192 Geretsried Vogel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-09-09
Filing date: 1980-09-09
Publication date: 1982-12-16
Also published as: DE3033872A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur frequenz-zeitlinearen Wobbelung eines Oszillators mit zwei dem Oszillator in Reihe nachgeschalteten Auskoppelelementen und einer Schleife vom abzweigenden Ausgang der Auskoppelelemente zum Oszillator, die eine Wobbeieinheit und ein Summierglied enthält. Eine solche Anordnung ist im wesentlichen durch die US-PS 41 19 927 bekannt.

Ferner ist durch die DE-PS 11 77 737 ein Verfahren zur Linearisierung der Frequenz-Zeit-Charakteristik der Ausgangsspannung eines Wobbeisenders für Meß- und Prüfzwecke durch Rückführung einer von der Ausgangsspannung abgeleiteten Gegenkopplungsspannung auf den frequenzbestimmenden Teil bekannt, bei dem die gewobbelte Spannung auf eine Verzögerungsleitung geschaltet wird und aus der Differenzfrequenz zwischen der verzögerten und der unverzögerten Spannung die Gegenkopplungsspannung gebildet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur frequenz-zeitlinearen Wobbelung eines Oszillators zu schaffen, mit der der Oszillator mit möglichst geringem Aufwand und hoher Genauigkeit sehr schnell wobbelbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß die ausgekoppelten Signalanteile der Auskoppelelemente einem Phasendetektor einerseits über eine Verzögerungsleitung und andererseits direkt zugeführt werden und daß dem Phasendetektor ein einstellbarer Verstärker nachgeschaltet ist, dessen Ausgangssignal in geger.koppelnder Weise dem Wobbelsignal der Wobbeieinheit im Summierglied überlagert wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer bekannten Wobbeian

ordnung,

F i g. 2 die Wobbelung in einer graphischen Darstellung und

F i g. 3 die erfindungsgemäße Wobbeianordnung mit Phasendetektion.

Die Anordnung nach Fig. 1, von der wesentliche Elemente durch die US-PS 41 19 927 bekannt sind, dient der allgemeinen Erläuterung der frequenz-zeitlinearen Wobbelung. Diese Anordnung besteht aus einem frequenzsteuerbaren Oszillator SO, dem zwei in Reihe liegende Richtkoppler Ri, R2 nachgeschaltet sind. Über die Richtkoppler Ri, R 2 wird jeweils ein kleiner Teil der Oszillatorleistung ausgekoppelt und einerseits über eine Verzögerungsleitung Vder Verzögerungszeit τ und andererseits direkt einem Mischer M zugeleitet. Die Verzögerungsleitung kann als verteilte Leitung mit konzentrierten Elementen oder mit Oberflächenwellenlaufzeitelementen realisiert sein.

Je nachdem, ob der Oszillator SO linear über der Zeit gewobbelt wird oder nicht, entsteht am Mischer M eine konstante oder eine inkonstante Zwischenfrequenz. Bei einer linearen Wobbelung über der Zeit erreicht die Zwischenfrequenz den Wert

ίο und f_u sind dabei die obere und untere Grenzfrequenz, zwischen denen die Wobbelung erfolgt, K ist die Wobbelgüschwindigkeit(Hz/sek).

Dem Mischer M ist über einen begrenzenden Verstärker A 1 eine Einrichtung B zur Ermittlung von Abweichungen der Wobbeigeschwindigkeit nachgeschaltet, die mit einer Referenzfrequenzquelle Q verbunden ist. Diese Einrichtung Bbesteht beispielsweise aus einem schnellen Frequenzdetektor f, einem schnellen Phasendetektor ψ, ζ. B. einem Sampling-Phasendetektor oder der Kombination aus beiden ί/φ. In ihr werden Abweichungen von der Wobbeigeschwindigkeit K festgestellt. Der Ausgang der Einrichtung B zur Ermittlung der Abweichungen der Wobbelgeschwindigkeit ist über einen begrenzenden Verstärker A 2 und einen Schalter S mit einem Summierglied SM verbunden, dessen zweiter Eingang an eine Wobbeieinheit W angeschlossen ist und dessen Ausgang an ein frequenzvariables Element des Oszillators SO angeschlossen ist. Die Wobbeieinheit IV ist ferner mit dem Schalter Sverbunden.

In der Einrichtung B festgestellte Abweichungen von der Wobbeigeschwindigkeit K werden in gegenkoppelnder Weise dem Wobbelsignal der Wobbeieinheit IV überlagert. Während dür Unstetigkeitszeit r,>2r der Wobbeikurve (vgl. F i g. 2) kann ein Vorzeichenwechsel von K oder ein schneller Frequenzsprung erfolgen. Über den Schalter S wird das Gegenkopplungssignal während dieser Unstetigkeitszeit ausgeblendet.

Die erreichbare Wobbellinearität ist im wesentlichen nur beschränkt durch frequenzabhängige Laufzeitunterschiede der Verzögerungsleitung V. Die Laufzeit r wird dabei in vorteilhafter Weise klein gewählt im Vergleich zu den noch auszuregelnden Zeiten, in denen, bei ungeregeltem Zustand, unzulässige Abweichungen vom linearen Frequenz-Zeitverhalten der Wobbelung auftreten. Es muß jedoch auch die entstehende Zwischenfrequenz oder Phasenabweichung ausreichend hoch sein, damit Abweichungen von der linearen Frequenzwobbelung ausreichend feinstufig gegengekoppelt, also ausgeglichen werden.

Die Wobbeigeschwindigkeit K läßt sich durch die Laufzeit ν oder durch die Referenzfrequenz fuhr des

Frequenz/Phasendetektors genau justieren.

In F i g. 2 ist die Signalfrequenz fs des Oszillators SO, die zwischen der oberen Frequenz f„ und der unteren Frequenz f_u wechselt, über der Zeit / aufgetragen. Dabei steigt die Frequenz jeweils linear an und fällt bei Erreichen der oberen Grenzfrequenz :„ sprungartig auf die untere Grenzfrequenz f_u zurück, um dann wieder linear anzusteigen. Der Winkel, unter dem dieser Anstieg erfolgt, ist die Wobbeigeschwindigkeit K. Die Möglichkeit der Umkehrung der Wobbeirichtung ist eingezeichnet mit negativer Steigung K.

In Fig. 3 ist die erfindungsgemäße Anordnung dargestellt, bei der die über die dem Oszillator SO nachgeschalteten Ricntkoppler R 1, Λ 2 ausgekoppelten Teile der Osziilatorleistung einerseits über eine Verzögerungsleitung V der Laufzeit τ und andererseits direkt einem Phasendiskriminator P zugeführt werden. Die Verzögerungsleitung V ist so kurz gewählt, daß die Signale an den Eingängen des Phasendiskriminators P keinen Frequenzunterschied, sondern nur noch einen Phasenunterschied aufweisen. Dieser Phasenunterschied beträgt bei konstanter Wobbeigeschwindigkeit der linearen Frequenzwobbelung (f_s= K ■ t; r = Verzögerungszeit von V;/=Zeit):

q>(i)= K ■ 360° ■ τ ■ t.

ϊ Dem Phasendiskriminator P ist ein einstellbarer Verstärker Λ 3 nnehgeschaltet, dessen Ausgang mit einem Summierglied SAi verbunden ist, an dessen zweiten Eingang eine Wobbeieinheit W angeschlossen ist. Diese steuert zugleich einen Schalter S, der im

ίο Verbindungsweg des Summiergliedes SM mit einem nachgeschalteten begrenzenden Verstärker und einem frequenzvariabien Element des Oszillators SO eingeschaltet ist.
Das Ausgangssignal des Phasendiskriminators P ist

π proportional gy<> Es wird in dem einstellbaren Verstärker A 3 auf einen solchen Wert verstärkt, daß durch seine Subtraktion vom zeitlinearen Wobbelsignal im Summierglied SM die Abweichungen von der linearen Wobbelung weitestgehend beseitigt werden.

-" Diese Anordnung ist in vorteilhafter Weise für sehr schnelle Wobbeivorgänge geeignet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur frequenz-zeitlinearen Wobbelung eines Oszillators mit zwei dem Oszillator in Reihe nachgeschalteten Auskoppelelementen und einer Schleife vom abzweigenden Ausgang der Auskoppelelemente zum Oszillator, die eine Wobbeieinheit und ein Summierglied enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgekoppelten Signalanteile der Auskoppelelemente (R\, R2) einem Phasendetektor (P) einerseits über eine Verzögerungsleitung (V) und andererseits direkt zugeführt werden und daß dem Phasendetektor (P) ein einstellbarer Verstärker (A 3) nachgeschaltet ist, dessen Ausgangssignal in gegenkoppelnder Weise dem Wobbelsignal der Wobbeieinheit (W) im Summierglied (SM) überlagert wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzeit der Verzögerungsleitung (V) klein ist gegenüber noch auszuregelnden Zeiten.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung (V) aus einer Oberflächenleitung auf Quarzsubstrat besteht.