DE3405453A1 - Arrangement for calibrating radio-frequency circuits - Google Patents
Arrangement for calibrating radio-frequency circuitsInfo
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Abstract
Description
ANORDNUNG ZUM ABGLEICH VON HOCHFREQUENZKREISEN BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Abgleich von Hochfrecuenzkreisen, die über spannungsgesteuerte Reaktanzelemente, insbesondere Kapazitätsdioden, (synchron abstimmbar sind. ARRANGEMENT FOR ALIGNMENT OF HIGH FREQUENCY CIRCUITS DESCRIPTION The invention relates to an arrangement for the adjustment of high frequency circuits, which are controlled by voltage Reactance elements, in particular capacitance diodes, (are synchronously tunable.
In zunehmendem Maße werden in selektiven Hochfrequenzschaltungen, insbesondere Rundfunktunern, spannungsgesteuerte variable Reaktanzelemente (Kapazitätsdioden) zur Abstimmung verwendet. Damit derartige mehrkreisige Schaltungen über ihren gesamten Frequenzbereich möglichst optimale Signal-Durchlaßkurven aufweisen, muß bei ihrer Durchstimmung ein sehr exakter Gleichlauf der einzelnen HF-Kreise gewährleistet sein. Aufgrund von Streuungen in den Kennwerten der dort verwendeten Bauelemente ist ein ausreichender Gleichlauf jedoch nur dann erreichbar, wenn die verschiedenen HF-Kreise optimal aufeinander abgeglichen werden.Increasingly, in selective high-frequency circuits, especially radio tuners, voltage-controlled variable reactance elements (capacitance diodes) used for voting. So that such multi-circuit circuits over their entire Frequency range have the best possible signal transmission curves, must be in their Tuning a very exact one Synchronization of the individual HF circuits to be guaranteed. Due to variations in the characteristic values of the used there Components, however, sufficient synchronization can only be achieved if the different HF circuits can be optimally matched to one another.
Hierzu ist es bei elektronisch abstimmbaren Tunern mit digitalen Abstimmsystemen zur Frequenz synthese bekannt, für jeden abzustimmenden Kreis eine Abstimmspannungskurve zu erzeugen, die die Korrektur des Frequenz-Spannungsverlaufes der entsprechenden Kapazitätsdiode enthält und deren Daten in Speichern abgelegt und für die jeweils einzustellende Frequenz abgerufen werden.This is the case with electronically tunable tuners with digital tuning systems known for frequency synthesis, a tuning voltage curve for each circle to be tuned to generate the correction of the frequency-voltage curve of the corresponding Contains capacitance diode and its data is stored in memories and for each frequency to be set can be called up.
Dieses Verfahren ist zum einen kostenmäßig und technisch relativ aufwendig und zum anderen nur in Verbindung mit digitalen Abstimmsystemen sinnvoll. In einfachster Form ist der Abgleich der einzelnen HF-Kreise in bekannter Weise manuell über die veränderbaren Kreisinduktivitäten sowie über zusätzlich eingefügte variable Kreiskapazitäten vorzunehmen. In der Regel beschränkt sich dieser Abgleich auf zwei ausgehlte Punkte des überstreichbaren Frequenzbandes (z.B. oberes und unteres Bandende). Hierbei werden die einzelnen Kreise der betreffenden Schaltung bei der höheren Frequenz durch Variation der jeweils zusätzlich vorhandenen Kreiskapazität (Trimmkondensator) und bei der niedrigeren Freauenz durch Änderung der entsprechenden Spuleninduktivität abgeglichen.On the one hand, this method is relatively complex in terms of cost and technology and on the other hand only useful in connection with digital voting systems. In the simplest Form is the adjustment of the individual HF circuits in a known manner manually via the changeable circuit inductances as well as additionally inserted variable circuit capacitances to undertake. As a rule, this comparison is limited to two missing points of the frequency band that can be covered (e.g. upper and lower end of the band). Here will the individual circles of the circuit in question at the higher one Frequency by varying the additional available circular capacitance (trimming capacitor) and with the lower fruence by changing the corresponding coil inductance matched.
Dieses Abgleichverfahren weist jedoch den Nachteil auf, daß sich die für die beiden Frequenzpunkte durchzuführenden Abgleichschritte gegenseitig beeinflussen. Daher ist es notwendig, den Abgleich für beide Punkte iterativ in wechselweiser Folge so oft zu wiederholen, bis ein vernachlässigbar kleiner Abgleichfehler verbleibt. Somit ist das bekannte manuelle Verfahren zeitmäßig sehr aufwendig und einer Automatisierung nur schwer zugänglich. Außerdem besteht beim Einführen bzw. Anlegen bestimmter Abgleichwerkzeuge in bzw. an die frequenzbestimmenden Bauelemente die Gefahr, daß die Resonanzfrequenz des Kreises unerwünscht verändert wird, was zwangsläufig zu einem fehlerhaften Abgleich führt.However, this adjustment method has the disadvantage that the mutually influence the adjustment steps to be carried out for the two frequency points. It is therefore necessary to do the iterative adjustment for both points alternately Repeat the sequence until a negligibly small adjustment error remains. The known manual method is therefore very time-consuming and requires automation difficult to access. In addition, there are certain adjustment tools when introducing or creating in or on the frequency-determining components there is a risk that the resonance frequency of the circle is changed undesirably, which inevitably leads to an incorrect adjustment leads.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Abgleich von elektronisch abstimmbaren Hochfrenuenzkreisen zu schaffen, die einen einfachen, leicht automatisierbaren Zweipunkt-Abgleich ohne iterative Abgleichschritte erlaubt. Ferner soll durch die Anordnung eine nachteilige Beeinflussung des Abgleichs durch Abgleichwerkzeuge ausgeschlossen werden.The invention is based on the object of an arrangement for balancing to create electronically tunable high-frequency circles that provide a simple, easily automated two-point adjustment without iterative adjustment steps allowed. Furthermore, through the Arrangement adversely affecting the Adjustment by adjustment tools can be excluded.
Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs erwähnten Art gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.This task is achieved with an arrangement of the type mentioned at the beginning according to the invention by those specified in the characterizing part of claim 1 Features solved. Advantageous further developments of the invention are set out in the subclaims marked.
Mit Hilfe der Anordnung gemäß der Erfindung werden den Abstimmdioden der einzelnen Kreise getrennte über Abgleichelemente beeinflußbare Abstimmspannungen zugeführt. Für den Abgleich werden zwei Frequenzpunkte gewählt, bei denen sich die für den Abgleich erforderlichen Einstellungen aufgrund der vorteilhaften Ausführung der Anordnung gemäß der Erfindung gegenseitig nicht beeinflussen. Iterative, wechselweise auszuführende Abgleichschritte können somit entfallen.With the help of the arrangement according to the invention, the tuning diodes tuning voltages that are separate from the individual circles and can be influenced by adjusting elements fed. Two frequency points are selected for the adjustment, at which the Settings required for the adjustment due to the advantageous design the arrangement according to the invention do not influence each other. Iterative, alternating Adjustment steps to be carried out can thus be dispensed with.
Da der Abgleich zudem an von den Hochfrequenzkreisen getrennten Stellelementen erfolgt und nicht wie bei dem bekannten Verfahren an den frequenzbestimmenden Induktivitäten und Kapazitäten selbst, kann eine unerwünschte Beeinflussung der Schwingkreise durch Abgleichwerkzeuge vermieden werden. Schließlich bietet die Anordnung gemäß der Erfindung gute Voraussetzungen dafür, die für einen optimalen Abgleich erforderlichen wenigen Einstellschritte zu automatisieren.Since the adjustment is also carried out on control elements that are separate from the high-frequency circuits takes place and not, as in the known method, on the frequency-determining inductors and capacitances themselves can have an undesirable influence on the oscillating circuits Adjustment tools are avoided. Finally, the arrangement according to the invention offers good prerequisites for this, the few necessary for an optimal comparison Automate setting steps.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Grundschaltung gemäß der Erfindung zum Abgleich eines HF-Kreises, Fig. 2 eine erste erweiterte Anordnung gemäß der Erfindung zum Abgleich mehrerer HF-Kreise, Fig. 3 eine zweite erweiterte Anordnung gemäß der Erfindung zum Abgleich mehrerer HF-Kreise.Embodiments of the invention are shown below with reference to drawings explained in more detail. 1 shows a basic circuit according to the invention for balancing an RF circuit, Fig. 2 shows a first extended arrangement according to the invention for Alignment of several RF circuits, FIG. 3 shows a second expanded arrangement according to the invention for balancing several HF circuits.
In der Schaltung gemäß Fig. 1 wird ein aus einem Potentiometer P1 und einem Widerstand R3 bestehender Spannungsteiler von einer Festspannungsquelle UF gespeist. Hierbei liegt der eine Außenabgriff des Potentiometers P1 am Anschluß 1 der Festspannungsquelle UF, während der andere Außenabgriff über den Widerstand R3 an Masse geschaltet ist. Der variable Spannungsabgriff des Potentiometers P1 führt an den nicht invertierenden Eingang eines über einen Widerstand R1 gegengekoppelten Operationsverstärkers OP.In the circuit according to FIG. 1, a potentiometer P1 and a resistor R3 existing voltage dividers from a fixed voltage source UF fed. The one outside tap of the potentiometer P1 is connected to the connection 1 of the fixed voltage source UF, while the other external tap via the resistor R3 is connected to ground. The variable voltage tap of the potentiometer P1 leads to the non-inverting input of a counter-coupled via a resistor R1 Operational amplifier OP.
Dagegen ist der feste Spannungsabgriff zwischen dem Potentiometer P1 und dem Widerstand R3 über einen Trimmwiderstand P2 mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP verbunden. Die Festspannungsquelle UF speist außerdem einen weiteren zwischen dem Anschlußpunkt 1 und Masse liegenden veränderbaren Spannungsteiler P3. Sein variabler Abgriff ist über einen gegenüber dem Widerstand R3 hochohmig ausgeführten Widerstand R2 ebenfalls an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP angeschlossen, dessen Ausgang A mit dem Abstimmelement (Kapazitätsdiode) eines abzustimmenden und abzugleichenden HF-Kreises in Verbindung steht.In contrast, there is the fixed voltage tap between the potentiometer P1 and the resistor R3 via a Trim resistor P2 with the inverting input of the operational amplifier OP connected. The fixed voltage source UF also feeds another lying between connection point 1 and ground changeable voltage divider P3. Its variable tap is across from one the resistor R3 high-resistance resistor R2 also to the inverting Input of the operational amplifier OP connected, its output A with the tuning element (Capacitance diode) of a HF circuit to be tuned and matched in connection stands.
Der Abgleich des HF-Kreises mit einer derartigen Anordnung wird zweckmäßigerweise am oberen und unteren Bandende des Frequenzbereiches durchgeführt, über den der HF-Kreis abgestimmt werden soll. Die Abstimmung selbst erfolgt über das am nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP liegende Potentiometer P1. Zur Durchführung des Zweipunkt-Abgleichs wird dieses Potentiometer zunächst in die Endstellung a und dann in die Endstellung b gebracht.The alignment of the HF circuit with such an arrangement is expedient performed at the upper and lower end of the frequency range over which the HF circuit is to be tuned. The vote itself takes place on the non-inverting one Input of the operational amplifier OP lying potentiometer P1. To carry out of the two-point adjustment, this potentiometer is first in the end position a and then brought into the end position b.
Dabei entspricht die Endstellung a dem ersten Abgleichpunkt, dessen Einstellung über den variablen Widerstand P3 erfolgt und die Endstellung b dem zweiten Abgleichpunkt, dessen Optimierung mit dem Trimmwiderstand P2 vorgenommen wird.The end position a corresponds to the first adjustment point, its The setting is made via the variable resistor P3 and the end position b is the second Adjustment point, the optimization of which is carried out with the trim resistor P2.
Im folgenden sei zunächst angenommen, daß sich der variable Abgriff des Abstimmpotentiometers Pl in der Endstellung a (erster Abgleichpunkt) befindet.In the following it is initially assumed that the variable tap of the tuning potentiometer Pl is in the end position a (first adjustment point).
Schaltungsbedingt gilt für die angenommene Potentiometereinstellung die Beziehung U2 = U3. Da sich die Spannung UD zwischen invertierendem und nichtinvertierendem Eingang des als ideal angenommenen Operationsverstärkers innerhalb dessen linearen Arbeitsbereich immer auf Null Volt einstellt, ist für U2 = U3 die Ausgangsspannung UA des Operationsverstärkers unabhängig von der Einstellung des hierbei stromlosen Trimmwiderstandes P2. Die Spannung UA ändert sich lediglich bei Variation der Spannung U1 und damit mit der Einstellung des Potentiometers P3, die somit alleine den Abgleich des HF-Kreises beim ersten Frequenzpunkt des Abstimmbereiches bestimmt.Depending on the circuit, the assumed potentiometer setting applies the relationship U2 = U3. Since the voltage UD is between inverting and non-inverting Input of the operational amplifier assumed to be ideal within its linear If the working range is always set to zero volts, the output voltage is for U2 = U3 UA of the operational amplifier regardless of the setting of the currentless Trim resistor P2. The voltage UA changes only when the voltage varies U1 and thus with the setting of the potentiometer P3, which is the only one responsible for the adjustment of the HF circuit at the first frequency point of the tuning range.
Zur Optimierung des zweiten Abgleichpunktes wird der variable Abgriff des Potentiometers P1 in die Endstellung b gebracht. Da die Spannung U2 durch die unveränderte Spannungsteilung zwischen dem Potentiometer P1 und dem Widerstand R3 auf ihrem ursprünglichen Wert festgehalten wird, fließt aufgrund des entstandenen Potentiauinterschieds über den Trimmwiderstand P2 ein Strom. Die Abstimmspannung UA am Ausgang A der Anordnung stellt sich nun so ein, daß die Differenzeingangsspannung UD des Operations- verstärkers wiederum Null Volt beträgt. Somit ist die Spannung UA für den zweiten Abgleichpunkt durch eine Veränderung der Einstellung des Trimmwiderstandes P2 beeinflußbar. Nach ihrer Optimierung ist der Abgleich des Kreises abgeschlossen. Ein erneuter Abgleich beim ersten Frequenzpunkt erübrigt sich, da er auch bei einer Veränderung der Einstellung des Trimmwiderstandes P2 erhalten bleibt.The variable tap is used to optimize the second adjustment point of the potentiometer P1 brought into the end position b. Since the voltage U2 by the unchanged voltage division between potentiometer P1 and resistor R3 is held at its original value, flows due to the resulting Potentiauintiffer a current across the trimming resistor P2. The tuning voltage UA at output A of the arrangement is now set in such a way that the differential input voltage UD of the operational amplifier in turn is zero volts. Consequently is the voltage UA for the second adjustment point by changing the setting of the trim resistor P2 can be influenced. After optimization, the comparison of the Circle completed. A new adjustment at the first frequency point is not necessary itself, since it also changes the setting of the trim resistor P2 preserved.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Abgleich mehrerer synchron abstimmbarer Hochfrequenzkreise. Dabei ist jedem der n Kreise eine separate, der Fig. 1 entsprechende Abgleichschaltung zugeordnet. Lediglich der Spannungsteiler P1, R3 stellt für alle Abgleichschaltungen ein gemeinsames Bauteil dar. Ihm werden die für die Abstimmung und den Abgleich (zweiter Abgleichpunkt) jedes Kreises erforderlichen variablen und festen Eingangsspannungen U3 und U2 entnommen. Hierzu sind die einzelnen Einspeisungspunkte der Abgleichschaltungen für diese Spannungen miteinander verbunden. Der Abgleich erfolgt in der gleichen Art, wie bereits für die Fig. 1 beschrieben. So wird auch hier das Abstimmpotentiometer zunächst in die Endstellung a gebracht, die den ersten Abgleichpunkt der n HF-Kreise bestimmt. Nach Optimierung des Abgleichs aller Einzelkreise in diesem Punkt über die Potentiometer P31 bis P3n wird der variable Abgriff des Abstimmpotentiometers P1 in die Endstellung b gedreht, die den zweiten Abgleichpunkt der n HF-Kreise bildet. Entsprechend erfolgt hier der Abgleich der einzelnen HF-Kreise über die Trimmwiderstände P21 bis P2n.Fig. 2 shows an embodiment of the invention for the adjustment of several synchronously tunable high-frequency circuits. Each of the n circles has a separate, the Fig. 1 corresponding matching circuit assigned. Only the voltage divider P1, R3 represent a common component for all adjustment circuits those required for the adjustment and adjustment (second adjustment point) of each circuit variable and fixed input voltages U3 and U2. For this, the individual Infeed points of the balancing circuits for these voltages are connected to one another. The adjustment is carried out in the same way as already described for FIG. 1. Here, too, the tuning potentiometer is first brought into the end position a, which determines the first adjustment point of the n HF circuits. After the adjustment has been optimized of all individual circuits in this point via the potentiometers P31 to P3n, the variable Tapping of the tuning potentiometer P1 rotated into the end position b, which is the second Forms the adjustment point of the n HF circles. The comparison of the individual HF circuits via the trimming resistors P21 to P2n.
Fig. 3 zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Abgleich mehrerer HF-Kreise, die synchron über ein Frequenzregelsystem abgestimmt werden. Die Anordnung unterscheidet sich von der Schaltung gemäß Fig. 2 dadurch, daß die Abstimmspannung U3 nicht über ein Potentiometer eingestellt, sondern dem Regelausgang, zum Beispiel dem Schleifenfilter TP eines Frequenz- oder Phasenregelsystems (PLL) entnommen wird. Damit analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 auch hier eine feste Eingangsspannung U2 an den entsprechenden Einspeisungspunkten der einzelnen Abgleichschaltungen anliegt, ist das Potentiometer P1 durch einen Festwiderstand R4 ersetzt. Das Frequenz- oder Phasenregelsystem generiert die Spannung U3 aus einer bestimmten Eingangsgröße, zum Beispiel der Oszillatorfrequenz eines frequenzvariablen spannungsgesteuerten Oszillators (VCO).Fig. 3 finally shows an embodiment of the invention for Alignment of several HF circuits, which are synchronized via a frequency control system will. The arrangement differs from the circuit according to FIG. 2 in that that the tuning voltage U3 is not set via a potentiometer, but the Control output, for example the loop filter TP of a frequency or phase control system (PLL) is taken. This is analogous to the exemplary embodiment according to FIG. 2 as well here a fixed input voltage U2 at the corresponding feed points of the the potentiometer P1 is through a fixed resistor R4 replaced. The frequency or phase control system generates the voltage U3 from a certain input variable, for example the oscillator frequency of a frequency variable voltage controlled oscillator (VCO).
Dabei vergleicht ein Phasendiskriminator PD die Phase des vom VCO abgegebenen Ausgangssignals mit der Ausgangssignalphase eines frequenzstabilen Referenzoszillators REFO. Die Regelung der Spannung erfolgt so, daß die Eingangsgröße des Systems einem vorgegebenen Sollwert entspricht. Wird min eine der n Abgleichschaltungen zwischen den Ausgang des Regelsystems und den Steuereingang des spannungsgesteuerten Oszillators geschaltet, kann ein Abgleich der HF-Kreise in einfacher Weise durchgeführt werden.A phase discriminator PD compares the phase of the VCO output signal with the output signal phase of a frequency-stable reference oscillator REFO. The voltage is regulated so that the input variable of the system corresponds to a predetermined setpoint. If min becomes one of the n adjustment circuits between the output of the control system and the control input of the voltage controlled Switched oscillator, the HF circuits can be adjusted in a simple manner will.
Bei einer ersten Sollfrequenz (erster Abgleichpunkt), die der Spannung U2 zugeordnet wird, muß die Spannung Uln der betreffenden Abgleichschaltung über das zugehörige Potentiometer P3n so eingestellt werden, daß sich, bedingt durch das Regelverhalten des Systems, die Spannung U3 auf U3 = U2 einstellt. Der Index n steht als Parameter (n = 1 bis m) für die Nummer der Abgleichschaltung, die mit dem Frequenz-oder Phasenregelsystem in Verbindung steht (vgl.At a first setpoint frequency (first adjustment point), that of the voltage U2 is assigned, the voltage Uln of the relevant balancing circuit must be above the associated potentiometer P3n can be set so that, due to the control behavior of the system, which sets the voltage U3 to U3 = U2. The index As a parameter (n = 1 to m), n stands for the number of the balancing circuit that starts with is connected to the frequency or phase control system (cf.
Fig. 3: n - 1). Unter der genannten Bedingung (U3 - U2) wird der Trimmwiderstand P2n der betreffenden Abgleichschaltung stromlos, so daß seine Einstellung keinen Einfluß auf die dazugehörige Ausgangsspannung UAn nimmt. Schaltungsbedingt gilt für alle weiteren angeschlossenen Abgleichschaltungen ebenfalls die für den ersten Abgleichpunkt notwendige Bedingung U3 = U2. Somit können auch alle weiteren synchron abzustimmenden HF-Kreise abgeglichen werden. Anschliessend ist die Frequenz des Regelsystems auf eine zweite festgelegte Sollfrequenz umzuschalten. Dabei wird sich in der Regel eine Spannung U3 einstellen, die nicht der der neuen Sollfrequenz zugeordneten Spannung entspricht. Da nunmehr die Bedingung U3 = U2 nicht mehr erfüllt ist, läßt sich die Ausgangsspannung UAn der an das Regelsystem angeschlossenen Abgleichschaltung mit dem zu dieser Schaltung gehörigen Trimmwiderstand P2n so verändern, daß die Spannung U3 dem vorgegebenen Sollwert entspricht. Daraufhin kann über die entsprechenden Trimmwiderstände der übrigen Schaltungen der Abgleich der daran angeschlossenen HF-Kreise durchgeführt werden. Dabei bleibt auch hier der Abgleich der Kreise beim ersten Frequenzpunkt erhalten, da dort die jeweiligen Einstellungen der Trimmwiderstände P21 bis P2n keinen Einfluß auf die entsprechenden Ausgangsspannungen UAl bis UAm haben.Fig. 3: n-1). Under the mentioned condition (U3 - U2) the trim resistance becomes P2n of the relevant balancing circuit de-energized, so that its setting does not Influences the associated output voltage UAn. The following applies depending on the circuit for all other connected balancing circuits also those for the first one Adjustment point necessary condition U3 = U2. This means that all other can also be synchronized HF circuits to be tuned can be adjusted. Then the frequency of the Control system to switch to a second specified setpoint frequency. It will themselves usually set a voltage U3 that is not assigned to the new setpoint frequency Voltage corresponds. Since now the condition U3 = U2 is no longer met, lets the output voltage UAn of the adjustment circuit connected to the control system with the trim resistor P2n belonging to this circuit so that the Voltage U3 corresponds to the specified target value. You can then use the appropriate Trimming resistors of the other circuits of the adjustment of the connected ones HF circles are carried out. Here, too, the alignment of the circles remains unchanged get the first frequency point, because there the respective settings of the trimming resistors P21 to P2n have no effect on the corresponding output voltages UAl to UAm to have.
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1984
- 1984-02-16 DE DE19843405453 patent/DE3405453A1/en active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2814577A1 (en) * | 1978-04-05 | 1979-10-11 | Nordmende | Radio receiver with microcomputer - generating control signals for input and main tuning circuits and controlling changeover |
Non-Patent Citations (1)
Title |
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Funkschau 1967, H.7, S.185-188 * |
Also Published As
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