DE3410167C2

DE3410167C2 - Arrangement for frequency stabilization of a pulsed Impatt oscillator

Info

Publication number: DE3410167C2
Application number: DE19843410167
Authority: DE
Inventors: Heinz-Georg Dipl Ing Wippich
Original assignee: Deutsche Aerospace AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1984-03-20
Filing date: 1984-03-20
Publication date: 1994-12-08
Anticipated expiration: 2004-03-21
Also published as: DE3410167A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Frequenzstabilisierung eines Oszillators nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Anordnung ist bereits aus der DE 28 48 148 A1 bekannt.The invention relates to an arrangement for frequency stabilization an oscillator according to the preamble of claim 1. A such an arrangement is already known from DE 28 48 148 A1.

Der Oszillator dieser bekannten Frequenzstabilisierungsanordnung dient als Sendeoszillator in einer Sende/Empfangseinrichtung in Form eines Radargeräts, bei dem die Empfangssignale mit dem frequenzstabilisierten Signal eines Lokaloszillators in einem Empfangsmischer auf eine Zwischenfrequenz herabgemischt werden.The oscillator of this known frequency stabilization arrangement serves as a transmission oscillator in a transmission / reception device in Form of a radar device, in which the received signals with the frequency-stabilized signal from a local oscillator in one Receiving mixer are mixed down to an intermediate frequency.

Aus dem Lehrbuch von H. Meinke und F. W. Gundlach: "Taschenbuch der Hochfrequenztechnik", (Springer Verlag, Berlin/Heidelberg/New York, 1968) S. 1509-1513 ist ferner eine Frequenzregelschaltung mit einem Frequenzdiskriminator bekannt, der sich im vorgesehenen Arbeitsbereich oberhalb der Sollfrequenz wie ein Hochpaß verhält, wobei Signalimpulse mit zu hoher Signalfrequenz an einem Kondensator eine Spannung erzeugen, deren Größe von der Frequenz verstimmung abhängt. Unterhalb der Sollfrequenz verhält sich der Frequenzdiskriminator dagegen wie ein Tiefpaß, wobei Signalim pulse mit zu niedrigerer Signalfrequenz an einem weiteren Kondensator eine Spannung mit entgegengesetzten Vorzeichen erzeugen, deren Größe ebenfalls von der Frequenzverstimmung abhängt. From the textbook by H. Meinke and F. W. Gundlach: "Taschenbuch der High Frequency Technology ", (Springer Verlag, Berlin / Heidelberg / New York, 1968) pp. 1509-1513 is also a frequency control circuit known with a frequency discriminator, which is provided in the Working range above the set frequency behaves like a high pass, where signal pulses with too high a signal frequency on one Capacitor generate a voltage whose size depends on the frequency upset depends. The behaves below the set frequency Frequency discriminator, however, like a low pass, where Signalim pulse with too low signal frequency on another Capacitor a voltage with opposite sign generate whose size also from the frequency detuning depends.

Die Frequenzstabilität eines inkohärenten Radarsensors wird bestimmt durch die Zeit- und Temperaturdrift der Lokaloszillatorfrequenz und durch die Frequenzdrift des Sendeoszillators. Die Frequenzdrift des Lokaloszillators kann mit geeigneten Kompensationsschaltungen im Bereich unter 10 MHz gehalten werden. Setzt man als Sendeoszilla tor gepulste Impatt-Oszillatoren ein, so ergeben sich Frequenzverschiebungen um eine gewählte Betriebsfrequenz von bis zu 1 GHz. Bei Empfängern mit geringen ZF-Band breiten führt diese Frequenzdrift des Senders zum Ausfall des Radarsensors. Kohärent arbeitende Sensoren, bei denen sowohl der Lokaloszillator als auch der gepulste Sende oszillator an eine Referenzfrequenz gebunden sind und somit nicht in der Frequenzlage auseinander driften können, sind aufwendig und teuer.The frequency stability of an incoherent radar sensor is determined by the time and temperature drift of the Local oscillator frequency and by the frequency drift of the Transmit oscillator. The frequency drift of the local oscillator can with suitable compensation circuits in the range be kept below 10 MHz. One sets as a sendoszilla pulsed Impatt oscillators, so result Frequency shifts by a selected operating frequency up to 1 GHz. For receivers with a low IF band broad, this frequency drift of the transmitter leads to failure of the radar sensor. Coherently working sensors where both the local oscillator and the pulsed transmission oscillator are tied to a reference frequency and thus do not drift apart in frequency can be complex and expensive.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung zur Frequenzstabilisierung von Impatt-Oszillatoren, insbe sondere in der Anwendung bei inkohärenten Radarsensoren, anzugeben, welche nur geringen Aufwand erfordert.The object of the invention is therefore to provide an arrangement Frequency stabilization of Impatt oscillators, esp especially for use with incoherent radar sensors, specify which requires little effort.

Die Erfindung ist im Patentanspruch gekennzeichnet.The invention is characterized in the claim.

Die Erfindung geht aus von der Überlegung, daß die ZF- Frequenz stabil gehalten werden muß, bedingt durch eine geringe ZF-Bandbreite. Erfindungsgemäß wird der Sendekreis an den stabilen (CW-)Lokaloszillator angebunden. Dadurch wird die Frequenzdrift des Senders nicht größer als die Frequenzdrift des Lokaloszillators. Mit den üblichen Stabilisierungsmaßnahmen am Lokaloszillator können alle postalischen Auflagen, sowie die Einhaltung eines vor gesehenen Frequenzbandes erfüllt werden. Der ZF-Kreis kann schmalbandig ausgeführt werden, was zur Verbesserung der Systemdaten beiträgt.The invention is based on the consideration that the ZF Frequency must be kept stable due to a low IF bandwidth. According to the broadcasting circuit connected to the stable (CW) local oscillator. Thereby the frequency drift of the transmitter is not greater than that Frequency drift of the local oscillator. With the usual Stabilization measures on the local oscillator can be done by everyone postal requirements, as well as compliance with a pre seen frequency band are met. The ZF circle can run narrow-band, which improves the System data contributes.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the figures explained.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung, hier ein inkohärenter Radarsensor mit dem Impatt-Oszillator Imp. Osz. als Sendeoszillator, dem Lokaloszillator LO, einer Antenne mit Sende/Empfangsweiche (Zirkulator) usw. Die beiden weiteren Zirkulatoren mit Richtungsleitung dienen zur Entkopplung der Oszillatoren. Fig. 1 shows a block diagram of an arrangement according to the invention, here an incoherent radar sensor with the Impatt oscillator Imp. Osz. as a transmit oscillator, the local oscillator LO, an antenna with a transmit / receive switch (circulator) etc. The two other circulators with directional line serve to decouple the oscillators.

Ein Taktsignal PRF steuert einen Modulator Imp. Mod., der den Impatt-Oszillator mit dem benötigten Betriebspulsstrom versorgt. Das Sendesignal spricht über die Sende/Empfangs weiche zum Teil in den Empfängerkreis über, wo am Ausgang des Empfangsmischers (Mischer) ein ZF-Signal entsteht. Dieses wird über einen rauscharmen Vorverstärker auf einen Hochpaß und einen Tiefpaß geführt. Die Durchlaßcharakte ristik dieser beiden Filter ist derart gewählt, daß sie jeweils den oberen bzw. den unteren Randbereich der ZF-Bandbreite überdeckt, vgl. Fig. 2.A clock signal PRF controls a modulator Imp. Mod., Which supplies the Impatt oscillator with the required operating pulse current. The transmit signal speaks via the transmit / receive switch in part to the receiver circuit, where an IF signal is generated at the output of the receive mixer (mixer). This is led to a high-pass and a low-pass via a low-noise preamplifier. The pass characteristic of these two filters is selected such that it covers the upper and lower edge areas of the IF bandwidth, cf. Fig. 2.

Hier wird die Frequenzablage von der ZF-Sollfrequenz geprüft. Ist die ZF-Istfrequenz zu hoch oder zu tief, so steht am Ausgang eines der beiden Filter ein pulsförmiges Stellsignal an. So läßt sich die Richtung ermitteln, in die der Sendeoszillator in der Frequenz nachgestellt werden muß. Das Stellsignal ist einem Regler zugeführt, welcher die Grundeinstellung des Modulators Imp. Mod. ändert.Here the frequency offset from the IF target frequency checked. If the IF actual frequency is too high or too low, so there is a pulse at the output of one of the two filters Control signal on. So the direction can be determined in the frequency of the transmitter oscillator is adjusted must become. The control signal is fed to a controller which is the basic setting of the modulator Imp. Mod. changes.

Das Stellsignal steht taktweise so lange am Regler an, wie die ZF-Sollfrequenz nicht erreicht ist. Der Nachstellvor gang des Impatt-Oszillators findet somit mit jedem PRF-Takt statt, sobald eine Frequenzabweichung der ZF von ihrem Sollwert am Ausgang des Hochpaß oder des Tiefpaß signalisiert wird.The control signal is present at the controller intermittently for as long as the IF target frequency has not been reached. The adjuster The Impatt oscillator therefore works with everyone PRF clock takes place as soon as a frequency deviation of the IF from their setpoint at the output of the high-pass or low-pass is signaled.

Bei den üblichen sehr kurzen Sendeimpulsen (50 ns) ist ein Nachstimmen der Frequenz innerhalb der Sendepulsbreite nicht möglich. Mittels einer Taktlogik wird daher vorzugs weise sichergestellt, daß der Nachstellvorgang, also die Änderung der Grundeinstellung des Modulators, außerhalb der Sendezeit bei abgeschaltetem Impatt-Oszillator erfolgt. Das Stellsignal wird dazu im Regler zwischengespeichert. With the usual very short transmission pulses (50 ns) is a Tuning the frequency within the transmission pulse width not possible. Using a clock logic is therefore preferred wise ensured that the readjustment, that is Changing the basic setting of the modulator, outside of Transmission time with the Impatt oscillator switched off. The control signal is temporarily stored in the controller.

In bevorzugter Ausführung der Erfindung enthält der Regler einen digitalen Zähler. Dessen Zählerstand wird durch ein pulsförmiges Stellsignal vom Tiefpaß her um eins erhöht, bei einem Stellsignal vom Hochpaß her um eins erniedrigt. Der Zählerstand bleibt erhalten bis ein weiteres puls förmiges Stellsignal auftritt; der Zähler weist also eine Speicherwirkung auf. Der Zählerstand wird bei abgeschalte tem Impatt-Oszillator abgefragt. Er wird in einem Digital/Analog-Wandler in eine Gleichspannung für die Grundeinstellung des Modulators Imp. Mod. gewandelt. Bei größeren Frequenzabweichungen der ZF ergibt sich eine treppenförmige Änderung dieser Gleichspannung, da jedes pulsförmige Stellsignal vom Ausgang eines der beiden Filter den Zählerstand weiter herauf- oder herabsetzt, bis die ZF-Sollfrequenz erreicht ist. Die Sollfrequenz kann jedoch innerhalb weniger Takte erreicht werden.In a preferred embodiment of the invention, the controller contains a digital counter. Its counter reading is indicated by a pulse-shaped control signal increased by one from the low-pass filter, reduced by one for a control signal from the high-pass filter. The meter reading remains until another pulse shaped control signal occurs; the counter therefore has one Storage effect on. The counter reading is switched off tem impatt oscillator queried. It will be in one Digital to analog converter into a DC voltage for that Basic setting of the modulator Imp. Mod. Changed. At larger frequency deviations of the IF result step-like change of this DC voltage since each pulse-shaped control signal from the output of one of the two Filter continues to increase or decrease the counter reading until the IF target frequency has been reached. The target frequency can but can be achieved within a few bars.

Da die Frequenznachführung taktweise, stufenweise und nur bei ausgeschaltetem Sendeoszillator erfolgt, kann kein kritischer Regelfall eintreten, der zum Schwingen des Regelkreises führen würde.Because the frequency tracking is cyclical, gradual and only with the transmitter oscillator switched off, none can critical normal case occur, which causes the Would lead control loop.

Claims

Arrangement for frequency stabilization of an oscillator, which serves as a transmission oscillator in a transmission / reception device, in particular in a radar sensor, with received signals being mixed down to an intermediate frequency with the frequency-stabilized signal of a local oscillator in a reception mixer, characterized by the following features:

- The transmission oscillator is a pulsed Impatt oscillator;
- The transmission signal generated by the Impatt oscillator (Imp. Osz.) speaks in part to the receiver circuit, where an IF signal is generated at the output of the reception mixer (mixer);
- The IF signal is via a low-noise preamplifier on the one hand to a high pass, on the other hand leads to a low pass;
- The pass characteristic of high-pass and low-pass is chosen such that it covers the upper and lower edge area of the IF bandwidth, respectively;
- If the actual IF frequency is too high or too low at the output of one of the two filters (high-pass, low-pass), a pulse-shaped control signal is fed to a controller which assigns the basic setting of a modulator (Imp. Osz.) assigned to the Impatt oscillator . Mod.) Adjusts;
- The control signal in the controller is buffered and the adjustment process takes place when the Impatt oscillator is switched off;
- The controller contains a digital counter, the counter reading is increased by one by a pulse-shaped control signal at the output of the low-pass filter and decreased by one by a pulse-shaped control signal at the output of the high-pass filter, and the counter reading is converted into a DC voltage in a digital / analog converter changed the basic setting of the modulator (Imp. Mod.).