DE3226622A1

DE3226622A1 - Oszillatorsystem

Info

Publication number: DE3226622A1
Application number: DE19823226622
Authority: DE
Inventors: Richard Jackson Heights N.Y. Scheer
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1981-08-10
Filing date: 1982-07-16
Publication date: 1983-02-24
Also published as: US4453138A

Description

R.Scheer 1

Oszillator syst em

Die Erfindung bezieht sich auf ein direkt synchronisiertes OsziIlatorsystem.

Direkt synchronisierte Oszillatorsysterae sind bekannt. Dabei ist das Signal eines Oszillators auf das Signal eines anderen Oszillators synchronisiert, wobei die Frequenz des synchronisierten Oszillators eine Oberwelle des anderen Oszillators ist. Hierbei werden Oszillatoren mit festen Frequenzen im hohen Mikrowellenband benutzt, um eine Signalverstärkung, eine Frequenzteilung, eine Frequenzmultiplikation, eine Synchronisation zweier Oszillatoren und um ein reines Signal von einem durch einen mit Geräusch behafteten Oszillator synchronisierten Oszillator zu erhalten. Diese so synchronisierten Oszillatoren können nur in einem relativ schmalen Frequenzbereich zuverlässig arbeiten, was an den schmalen Frequenzbereichen der festen Oszillatoren liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein breitbandiges direkt synchronisiertes Oszillatorsystem und Oszillatoren dafür anzugeben, damit ein zuverlässiges Arbeiten bei hohen Mikrowellen möglich ist. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen Mitteln. Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.

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Nachstehend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen von AusführungsbeispieLen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines breitband igen direkt synchronisierten OsziIlatorsystems;

Fig. 2 ein Teilblockschaltbild einer anderen Ausführung, die eine Signalverstärkung erlaubt und

Fig. 3 ein Teilblockschaltbild der GrundeLemente einer Phasenregelschleife, in der das Oszillator system eingesetztist.

Das direkt synchronisierte Oszillatorsystem gemäß Fig. 3 enthält einen ersten spannungsgesteuerten Oszillator 3, dessen Arbeitsfrequenz auf die Frequenz oder eine Oberwelle eines zweiten spannungsgesteuerten Oszillators 2 verriegelt ist. Mit Hilfe eines Kopplers 3 ist der Signalausgang des Oszillators 2 an den Signaleingang des ersten Oszillators 3 angeschlossen. Die Frequenz des zweiten Oszillators 2 wird durch eine Ausgangsspannung V1 eines Analog/Digital-Wandlers 4 eingestellt, die direkt oder über eine lineare Summierstufe 4 an seinen Steuereingang gelangt, Der Wert der Ausgangsspannung V1 wird durch einen digitalen Eingangswert am Wandler 4 bestimmt, der die Frequenz des Oszillators 2 auswählt. Die Frequenz des Oszillators 3 wird in gleicher Weise durch eine Ausgangsspannung V2 des Wandlers 4 eingestellt, die an den Steuereingang des Oszillators 3 gelegt wird. Durch verschiedene digitale Eingangswerte des Wandlers 4 können die Frequenzen der Oszillatoren 1 und 2 aus einem relativ breiten Frequenz-

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bereich im hohen Mikrowellenband ausgewählt werden, da der Arbeitsbereich der Oszillatoren im Gegensatz zu Festoszillatoren nicht auf einen schmalen Bereich begrenzt ist. Am Signalausgang des OsziLlators 1 erscheint ein Signal, dessen Frequenz f in einem breiten Frequenzbereich von f 1 bis f 2 liegt. Am Signalausgang des Oszillators 2 erscheint ein Signal, dessen Frequenz F in einem breiten Frequenzbereich von Fi bis F2 liegt.

Das Oszi 11 atorsystem gemäß Fig. 1 kann so geändert werden, daß eine Verstärkung eines Signales erreicht wird, indem der Koppler 3 durch einen Zirkulator 9 ersetzt wird (Fig. 2). Das zu verstärkende Signal und das Signal vom zweiten Oszillator 2 wird auf den zweiten bzw. ersten Eingang des Zirkulators 9 gegeben. Der Oszillator 1 ist hierbei ein Oszillator mit großer Leistung, der vom Signal des Oszillators 2 direkt synchronisiert wird, das über den Zirkulator 9 an ihn gelangt. Das zu verstärkende Signal gelangt ebenfal Is über den Zirkulator 9 auf den Oszillator 1, so daß sein Signal mit der großen Leistung ein Abbild des zu verstärkenden Signales ist.

Das Oszillatorsystem gemäß Fig. 1 kann auch als Frequenzteiler eingesetzt werden, wobei die Frequenz F des Signales vom Oszillator 2 N mal größer als die Frequenz f des Signales vom Oszillator 1 ist. N ist der Tei lerfaktοr, der ganzzahlig und größer als eins ist, woraus sich folgende Frequenzteilung ergibt:

^f ~ M "
Die beschriebene Frequenzteilung kann in einer Phasenregel-

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schaltung eingesetzt werden, die neben dem OsziLlatorsystem grundsätzlich noch eine ReferenzquelLe 7 und einen Phasenkomparator 8 gemäß Fig. 3 aufweist. Das Signal mit der Frequenz f des Oszillators 1 wird auf den einen Eingang und das Signal der Referenzquelle 7 auf den anderen Eingang des Phasenkomparators 8 gegeben. Am Fehlersignalausgang des Phasenkomparators 8 kann ein Fehlersignal abgenommen werden, sofern zwischen den beiden Signalen ein Unterschied besteht, das dann auf den Eingang 6 der linearen Summierstufe 5 gegeben wird.

Das OsziI Iatorsystem gemäß Fig. 1 kann auch als Frequenzmultiplizierer eingesetzt werden, wobei das Signal des Oszillators 2 eine Frequenz F hat, die N mal kleiner als die Frequenz f des Signales vom Oszillator 1 ist. Die Frequenz ff,ist dann gleich NF, was einer Frequenzmultiplikation der Frequenz F am Ausgang des Oszillators 1 entspricht.

Der Oszillator 2 kann auch eine OsziL latorschaLtung mit geringer spektraler Reinheit ader mit Geräuschen sein, wie zum Beispiel ein Gunn- oder Avalancheoszillator. Der Oszi Ilator 1 hat dann eine Oszillatorschaltung mit einer hohen spektralen Reinheit, zum Beispiel aufgebaut mit einem bipolaren Transistor und einer hohen Güte Q. Ist dann der Oszillator 1 vom Oszillator 2 direkt synchronisiert, so ist das Signal des Oszillators 1 ein gereinigtes Abbild oder ein Signal mit hoher spektraler Reinheit bezüglich des Signales vom Oszillator 2.

Das Oszillatorsystem gemäß Fig. 1 ist ein Breitbandsystem, mit dem eine Signa.Iverstärkung, eine Frequenzteilung, eine

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FrequenzmuLtipLikation, eine OsziLLatorsynchronisation und eine SignaLgeräuschminderung mögLich ist, wobei eine Reduzierung der KompLexität und Kosten in VergLeich mit dem Stand der Technik vorhanden ist.

Das OsziLLatorsystem gemäß Fig. 1 kann auf zwei Arten betrieben werden, wenn eine direkte Synchronisation zwischen beiden OsziLLatoren besteht, insbesondere wenn die beiden Frequenzen F und f harmonisch zueinander sind, zum BeispieL f = NF. Bei der einen Art foLgen die Ausgangsspannungen V1 und V 2 des WandLers 4 einander, dann wird N konstant gehaLten. Bei der anderen Art verändert sich die auf den OsziLLator 1 gegebene Ausgangsspannung V2, daraufhin ändert sich N und die Frequenz wird konstant gehaLten.

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Claims

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK R.Scheer 1 Patentansprüche

1. Direkt synchronisiertes OsziL latorsystem, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß es einen ersten spannungsgesteuerten Oszillator (1) enthält, der einen Signalausgang mit einem ersten auf eine erste Frequenz in einem ersten breiten Frequenzbereich (f. bis f_) geregelten Signal aufweist, daß es einen zweiten spannungsgesteuerten Oszillator (2) enthält, der einen Signalausgang mit einem zweiten auf eine zweite Frequenz in einem zweiten breiten Frequenzbereich (F1 bis F2) geregelten Signal aufweist, und daß der Signalausgang des zweiten Oszillators (2) mit einem Signaleingang des ersten OsziLlators (J) zur direkten Synchronisation des ersten Oszillators (1) auf den zweiten Oszillator (2) verbunden ist, wobei die zweite Frequenz eine harmonische Schwingung der ersten Frequenz im synchronisierten Zustand ist.

2. Oszillatorsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Digital/Analog-Wandler (4) mit einem digitalen Frequenzwahleingang und zwei Ausgängen vorhanden ist, dessen erste Ausgangsspannung (V2) ■ aη einen Steuereingang des ersten Oszillators (1) und dessen zweite Ausgangsspannung (Vl) an einen Steuereingang des zweiten Oszillators (2) angeschaltet ist.

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3. OsziLLatorsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lineare Summierstufe (5) mit zwei Eingängen und einem Ausgang vorhanden ist, an deren zweitem Eingang die zweite Ausgangsspannung (V1 ) anLiegt und deren Ausgang mit dem Steuereingang des zweiten OsziLlators C2) verbunden ist.

4. OsziLLatorsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der SignaLausgang des zweiten OsziLLators (2) mit einem ersten Eingang eines ZirkuLators (9) verbunden ist, dessen Ausgang mit dem SignaLeingang des ersten OsziLLators (1) verbunden ist und an dessen zweiten Eingang ein zu verstärkendes SignaL angeLegt ist, wobei der erste OsziLLator (1) ein OsziLLator hoher Leistung ist, dessen AusgangssignaL eine verstärkte Version des SignaLes am zweiten Eingang ist.

5. OsziLLatorsystem nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Frequenz (F)N maL größer aLs die erste Frequenz (f) ist, was eine FrequenzteiLung der zweiten Frequenz (F) bedeutet, wobei N ganzzahLig und größer aLs 1 ist.

6. OsziLLatorsystem nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Frequenz (f) N maL größer aLs die zweite Frequenz (F) ist, was eine FrequenzmuLtipLikation der zweiten Frequenz bedeutet, wobei N ganzzahLig und größer aLs 1 ist.

7. OsziLLatorsystem nach Anspruch 3 oder 5, daß der SignaLausgang des ersten OsziLLators (1) mit dem Eingang eines

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Phasenkomparators (8) einer PhasenregeLschLeife verbunden ist und daß der erste Eingang der Summierstufe (5) an den FehLersignaLausgang des Phasenkomparator (8) angeschLossen ist.

8. OsziLLatorsystem nach Anspruch 3 oder 3., dadurch gekennzeichnet, daß der zweite OsziLLator (2J eine niedrige spektraLe Reinheit und der erste OsziLLator (3) eine hohe spektraLe Reinheit aufweist, sodaß das erste SignaL des ersten OsziLlators (3) eine hohe spektraLe Reinheit auf-0 weist.

9. OsziLLatorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Frequenzbereiche (f3 bis f2; F3 bis F2) im hohen MikroweLLenband L i egen.

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