DE3439893A1 - Signalgenerator - Google Patents

Description

Signalgenerator '*

Beschreibun

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Signalgenerator nach dem Direktfrequenzsyntheseverfahren und speziell auf einen verbesserten Signalgenerator, bei dem die Phasensteuerung beim Frequenzwechsel vereinfacht ist, damit die Frequenz bei kontinuierlicher Phase gewechselt wird.

Das Direktfrequenzsyntheseverfahren ist als eines der grundliegenden Verfahren für die Frequenzsynthese in Kapitel 3 des Buches "Frequency Synthesis: Techniques and Application" von Jerzy Gorski-Popiel veröffentlicht vom IEEE, New York, 1975, beschrieben. Das Direkt-• frequenzsyntheseverfahren hat viele Vorteile. Wenn beispielsweise die obere Grenzfrequenz hoch ist, dann ist die Signalreinheit ebenfalls hoch. Auch kann die Frequenz mit hoher Geschwindigkeit geändert werden. Dieses Verfahren hat jedoch auch den großen Nachteil, daß die Phasensteuerung beim Frequenzwechsel schwierig ist.

Figur 1 zeigt einen konventionellen Signalgenerator sehr einfachen Aufbaus, der auf dem oben beschriebenen Verfahren basiert. Wie dargestellt, sind eine Mehrzahl von zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren A₁ bis Ap, vorgesehen, die ein Signal einer ersten Bezugsfrequenz f. empfangen und Signale erzeugen, die eine zweite unterschiedliche Bezugsfrequenz f_?1 bis f—, aufweisen, von denen jede ein Vielfaches der ersten Bezugsfre-

quenz f. ist. Ein Wählschalter 1 arbeitet in Abhängigkeit von einem extern zugeführten Befehl, der eine Änderung der Frequenzeinstelldaten verlangt. Im Betrieb schaltet der Wählschalter 1 selektiv die zweiten Bezugsfrequenzen f~. bis f_ von einer auf die andere entsprechend dem zugeführten Befehl um. Das ausgewählte und eingeschaltete zweite Bezugsfrequenzsignal wird dann einem Mischer 2 zugeführt, wo es mit einem Signal einer dritten Bezugsfrequenz f_ als Trägersignal gemischt wird. Das Ausgangssignal weist eine Frequenz auf, die eine Summe oder eine Differenz jener Frequenzen ist, Das Ausgangssignal läuft durch ein Bandpaßfilter 3-

Bei einem solchen Signalgenerator sind die Phasen der zweiten Bezugsfrequenzen ]
Phase nicht ausgerichtet.

zweiten Bezugsfrequenzen K, f_o1 bis f~_v jedoch in der

— c. I clv

Das Frequenzeinstellsignal wird absolut unabhängig vom Betrieb der Bezugsfrequenzgeneratoren verändert. Bei einem Digitalkreis zur Übermittlung der Veränderung der Frequenzeinstelldaten zum Wählschalter 1 ist die Frage, wie die Umschaltung beschleunigt werden kann, das dringendste und ernsteste zu lösende Problem. Üblicherweise ist daher der Digitalkreis so gestaltet, daß er eine minimale Verzögerungszeit aufweist. Aus diesem Grunde ist der Schaltzeitpunkt des Wählschalters 1 absolut unabhängig von den Signalen, die yon den Bezugsfrequenzgeneratoren erzeugt werden und ist auch unabhängig von jeder der Phasen,der zweiten Bezugsfrequenzsignale von K.

Bei einer solchen Schaltung besteht im Zeitpunkt eines Frequenzwechsels keine Kontinuität zwischen der End-Phase einer Bezugsfrequenz vor dem Frequenzwechsel und der Anfangs-Phase einer anderen Bezugsfrequenz nach dem

Frequenzwechsel. Die Dauer der Phasenkonfusion hängt von dem Phasensprung zwischen den Bezugsfrequenzen ab, der vom Frequenzwechsel hervorgerufen wird. Die Phasenkonfusion wird weiterhin durch den Durchlauf eines Signals durch wandbegrenzende Einrichtungen, wie beispielsweise das Bandpaßfilter und das nachfolgende Tiefpaßfilter (nicht dargestellt) verlängert. Als Folge davon braucht das Signal vom Signalgenerator, dessen Bezugsfrequenz durch den Wählschalter 1 neu eingestellt worden ist, eine lange Zeit, um sich an die End-Phase nach dem Schaltbeginn des Wählschalters 1 anzugleichen.

Die lange Phasenkonfusion des Ausgangssignals der umgeschalteten Bezugsfrequenz ist einer Situation äquivalent, bei der das Signal sehr stark phasenmoduliert ist. Dementsprechend werden eine große Zahl von Störkomponenten in Form von Seitenbändern des Trägers f-. im Ausgangssignal erzeugt, bis die Phase sich angeglichen hat.

Wie oben beschrieben, ist bei dem konventionellen Signalgenerator auf der Basis des Direktfrequenzsyntheseverfahrens die Phase der Bezugsfrequenzen dem Zeitpunkt eines Frequenzwechsels diskontinuierlich und eine große Zahl von Störkomponenten erscheinen für eine längere Zeitperiode im Ausgangssignal. Wenn der konventionelle Signalgenerator bei einer Einrichtung eingesetzt wird, die einen häufigen Frequenzwechsel erfordert, dann stellen die Störkomponenten ein sehr ernstes Problem dar.

Der Signalgenerator ist als eine Signalquelle oder als örtlicher Signalgenerator in einem Meßsystem eingesetzt worden, das eine Frequenzauswahlfunktion aufweist, wie beispielsweise einen Spektrum-Analysator oder einen Netzwerk-Analysator. Bei einem solchen Anwendungsfall bilden die fraglichen Störkomponenten eine Hauptquelle für Meßfehler. Im extremen Fall kann die Messung zeitweilig nicht durchgeführt werden. Die Vorrichtung ist daher

J* ' ' ^: ""3'4398

zur Erzielung hoher Meßgeschwindigkeiten nicht brauchbar. In manchen Systemen, beispielsweise in Satellitenfernmeldesystemen, machen die Störkomponenten eine Nachrichtenübermittlung unmöglich. Wenn der Signalgenerator mit einem Erregeroszillator eines Elementarpartikelbeschleunigers verwendet wird, kann die bei der Feineinstellung der Frequenz auftretende Phasendiskontinuität den Beschleuniger beeinträchtigen oder kann die Beschleunigung der Elementarpartikel unterbrechen.

In Kapitel II, Seiten 39 bis 44 des oben genannten Artikels ist ein digitaler Direktsynthesizer beschrieben, der das obige Problem lösen und eine Phansenkontinuität eines Ausgangssignals vor und nach dem Frequenzwechsel ermöglichen könnte.

Beim digitalen Direktsynthesizer sind Phasendaten in einem Nurlesespeicher gespeichert.Die gespeicherten Phasendaten werden von einem gegebenen Taktsignal ausgelesen und von einem D/A-Wandler in eine Analogspannung umgewandelt. Man erhält dadurch ein sinusförmiges Wellensignal einer vorbestimmten Frequenz. Die Ausgangsfrequenz ist durch Änderung der Ausleseperiode der Phasendaten mittels des Taktsignales veränderbar.

Bei diesem digitalen Direktsynthesizer hängen die digitale Verarbeitungsgeschwindigkeit und die Bitanzahl von der IC-Herstellungstechnik ab. Der gegenwärtige Stand der Technik der IC-Herstellung erlaubt eine obere Frequenzgrenze, die sehr viel niedriger liegt, als jene, die man mit Signalgeneratoren erreicht, die nach dem Direktfrequenzsyntheseverfahren arbeiten. Auch ist die Reinheit des Signals gering.

Aus den oben genannten Gründen besteht ein starker Wunsch nach einem Signalgenerator, der nach dem Direktfrequenzsyntheseverfahren arbeitet, dabei jedoch mit hoher Ge-

f '" -'" "34 3198

-Jo-

schwindigkeit in der Frequenz umgeschaltet werden kann, ein Signal hoher Reinheit liefert und eine hohe obere Grenzfrequenz aufweist und der so verbessert ist, daß sich beim Frequenzwechsel eine Phasenkontinuität ergibt.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde,

einen verbesserten Signalgenerator anzugeben, der nach dem Direktfrequenzsyntheseverfahren arbeitet und der eine einfachere Phasensteuerung beim Frequenzwechsel aufweist IQ und eine Phasenkontinuität zwischen den Frequenzen vor und nach dem Frequenzwechsel sicherstellt.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen solchen Signalgenerator anzugeben, der eine befriedigende Phasenreduzierbarkeit und Phasenkontinuität aufweist .

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Ansprüche. Mit einer Anordnung der erfindungsgemäßen Art lassen sich Ausgangssignale der Schalteinrichtung erzeugen, die einfach so beeinflußt werden können, daß die Phasen der Signale vor und nach dem Frequenzwechsel kontinuierlieh sind, so daß die Probleme, die den bekannten Signalgeneratoren innewohnen, vollständig beseitigt sind.

Diese und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sollen nachfolgend unter Bezugnahme auf die QO Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt:

Figur 1 ein Blockschaltbild eines bekannten Signalgenerators nach dem Direktfrequenzsyntheseverfahren;

Figur 2 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines

Signalgenerators nach der vorliegenden Erfindung;

St-

Figur 3 A Wellenformen, die zur Erläuterung der Betriebsweise des Schaltbilds nach Figur 2 nützlich sind;

Figur 3 B Wellenformen, die die Phasenreduzierbarkeit zeigen;

Figur 4 einen Satz Wellenformen, die zur Erläuterung des Schaltkreises nach Figur 2 nützlich sind, wenn man Verzögerungszeiten zusätzlich in die Betrachtungen einbezieht;

Figur 5 den Zusammenhang zwischen einem Phasenfehler und einem Zeitfehler;

Figuren Blockdiagramme anderer Anordnungen für die bis 8 zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren;

Figuren Blockdiagramme anderer Ausführungsformen ei- und 10 nes Signalgenerators nach der Erfindung;

Figur 11 ein Blockdiagramm eines Direktfrequenzsynthesizers, der die vorliegende Erfindung enthält;

Figur 12 Zeitdiagramme, die zur Erläuterung der Phasenkontinuität und der Phasenreduzierbarkeit nützlich sind, die man bei dem Betrieb des Schaltkreises nach Figur 11 beobachten kann;

Figuren Blockdiagramme einer Modifikation des Direkt- und 14 frequenzsynthesizers nach Figur 11;

Figur 15 Zeitimpulserzeugungsperioden, die zur Erzeugung zufriedenstellender Phasenkontinuität und Phasenreproduzierbarkeit dienen;

Figur 16 Wellenformen zweier Beispiele der Anfangsphase des Signals, wenn die Frequenz gewechselt wird;

Figur 17 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung eines Steuerverfahrens für die Anfangsphase;

Figur 18 eine Wellenform eines MSK-modulierten Signals, und

Figur 19 ein Blockdiagramm eines weiteren Direktfrequenzsynthesizers nach der vorliegenden Erfindung.

Es wird zunächst Bezug auf Figur 2 genommen, die eine erste Ausführungsform eines Signalgenerators zeigt, der ein Signal einer mittels einer Frequenzeinstellung ausgewählten Frequenz erzeugt.

Iⁿ der Figur ist ein erster Bezugsfrequenzgenerator 4 dargestellt, bestehend aus einem Bezugsoszillator 5, beispielsweise einem hochstabilen Kristalloszillator, und einem Bezugsfrequenzgeneratorkreis 6, der auf das Ausgangssignal des Oszillators 5 anspricht und ein Signal einer ersten Bezugsfrequenz f..erzeugt, das zu zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren 7, bis 7_V übertragen wird. Das erste Bezugsfrequenzsignal ist beispielsweise ein Rechteckwellensignal und dient auch als Bezugstaktsignal zum Angleichen der Ausgangssignale der zweiten Bezugs-

QO frequenzgeneratoren 7-, bis 7_K in der Phase.

Die zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren 7₁ bis 7 erzeugen jeweils Signale unterschiedlicher Frequenzen f₂₁ bis f_2K, die entsprechend einer vorbestimmten Zeitperiogg de T, basierend auf der ersten Bezugsfrequenz f.. in der Phase ausgerichtet sind. Die Ausgangssignale der zwei-

ten Bezugsfrequenzgenerator 7, bis 7_{K haben zum Zeit}_

punkt t ( t: O,T,2T,3T... ) die gleiche Phase f und lassen sich methematisch ausdrücken durch A sin (ω .,t + ψ ), A sin (OJ ₂t +2Ji)... und A sin (0>_Kt +ψ). ° In diesen Ausdrücken ist A gleich der Amplitude und

ist W _{Λ v} gleich der Winkelfrequenz: ι — κ.

O)₁= 2JIf₂₁₁W₂= 2Af₂₂...tt>_K= 27tf_2K... (D

Die zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren 1. bis l_v

können aus einem abtastenden PLL-Kreis aufgebaut sein, wie Figur 2 zeigt.

IQ In Figur 2 erzeugen Differenzierkreise 8 ..-bis 8„ Abtastimpulse mit einer gegebenen Polarität an der Hin-■terflanke der Rechteckwelle des ersten Bezugsfrequenzsignals f.. Abtast- und Halte-Kreise 9-, bis 9_V tasten die Ausgangssignale von spannungsgesteuerten Oszillatoren ή bis 11_V ab und halten die Abtastwerte, wobei hierzu IK.

die Abtastimpulse aus den Differenzierkreisen 8. bis 8„ verwendet werden. Schleifenfilter 1O₁ bis 10„ entfer-

K. I K.

nen die unnötigen Komponenten aus den Ausgangssignalen der Abtast- und Halte-Kreise 9« bis 9_V und bestimmen

I rw

dadurch die Eigenschaften der PLL-Kreise. Dies spannungsgesteuerten Oszillatoren 1I₁ bis 11„ erzeugen in sogenannter spannungsgesteuerter Weise Ausgangssignale vorbestimmter Frequenzen f_o1 bis f~_v, die durch Mulitplizieren der ersten Bezugsfrequenzen f. mit N-bis N„ (wobei N₁ bis N_v ganze Zahlen sind) erhalten werden,

1 K

d.h., es ergeben sich Frequenzen f-,Ν. - f-|N„ , auf der Basis der Ausgangssignale von den Schleifenfiltern 10. bis 10_K.

Bei einem so aufgebauten Signalgenerator erzeugen alle

'Differenzierkreise 8. bis 8„ gleichzeitig Abtastimpulse

I IS.

-9-

an der Hinterflanke der Rechteckwellen der ersten Bezugsfrequenz F₁. Die Abtast- und Halte-Kreise 9-, bis 9 tasten und halten die Ausgangssignale der spannungsgesteuerten Oszillatoren 11₁ bis 11 gleichzeitig und erzeugen Signale unterschiedlicher Frequenzen. Die Gleichspannungssignale aus den Abtast- und Halte-Kreisen 9. bis 9_V werden als Steuersignale den spannungsgesteuerten Oszillatoren 1I₁ bis 11_K über die Schleifenfilter 1O₁ bis 10„. zugeführt. Die Gleichspannungssignale entsprechen den Spannungen der abzutastenden Signale, wenn sie abgetastet und gehalten werden. Dementsprechend werden die abgetasteten Signale von den Ausgängen der Schleiffilter 1O₁ bis 10^ so gesteuert, daß sie die gleiche Phase if aufweisen. Die Steuerung wird in einer solchen Weise durchgeführt, daß wenn die Frequenzen Fp₁ bis Fp_K der Ausgangssignale der spannungsgesteuerten Oszillatoren 11. bis 11_K niedriger sind, als die Produkte N χ f bisN_K χ f , wie jene Frequenzen gesteigert werden. Wenn die Frequenzen höher sind als die Produkte, dann werden sie vermindert. Durch diesen Steuerungsvorgang werden die Ausgangsfrequenzen f^-ibis fpjr der spannungsgesteuerten Oszillatoren 1I₁ bis 11_K gleich den Produkten Nx f bis N^ χ f und die Frequenzen f₂₁ bis f_2K sind im Abtastzeitpunkt alle phasengleich. Wie oben beschrieben, dienen die Abtast- und Halte-Kreise 9-, bis 9_K als Phasendetektoren für 1 : N zum Ermitteln einer Phase zwischen zwei Eingangsfrequenzsignalen f₁ und irgendeinem aus der Gruppe N₁ χ f₁ minus Ν_χ χ f , die in einem Verhältnis von 1 zu einem vielfachen von N bis N vorliegen. Auf diese Weise erzeugen die zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren 7^ bis 7_K Signale der zweiten Bezugsfrequenzen f„.. bis fpK' ^d^^{e vone}i^nancier verschieden sind und zu vorbestimmten Perioden, basierend auf der Bezugsfrequenz f'₁ , gleiche Phasen ^ haben.

_J* ' " 3433893

Ein Zeitimpulsgenerator 12 empfängt die erste Bezugsfrequenz f- und erzeugt, basierend auf dieser, Zeitgeberimpulse, die zu einer Schalteinrichtung 13 übertragen werden, wenn die zweiten Bezugsfrequenzsi- ° gnale phasengleich sind. Der Zeitimpulsgenerator 12 kann im Prinzip wie der oben erwähnte Differenzierkreis aufgebaut sein.

Die Periode, zu der die Vielzahl der Bezugsfreqüenzsignale die gleiche Phase aufweisen, wird durch den Kehrwert einer Frequenz als größter gemeinsamer Teiler aller unterschiedlicher Frequenzpaare (K minus 1 ) der benachbarten Frequenzen f-. minus fp_K angegeben, da eine bestehende Offset-Frequenz in der Vielzahl der Bezugsfrequenzsignale beseitigt werden kann (wie später noch erläutert wird).

Dementsprechend ist es ausreichend, daß der Zeitimpulsgenerator 12 so aufgebaut ist, daß er Zeitgabeimpulse abgibt, wenn die Frequenzdifferenz (oder ihr Vielfaches) sich wiederholt. Diese Periode ist gegeben -durch:

T =
25

- V

Worin T die Zeitperiode ist, / f.₊₁ - f./ „ =gleich dem größten gemeins.Teiler jeder der Paare (K-1) benachbarter Frequenzen der zweiten Bezugsfrequenzen f_?1 bis f_2K, i = 1,2 ... K-1 und 1 = 1,2 ... ist.

Wie oben beschrieben, ist f₂₁ bis f_2K gleich N₁ f^ bis

N„ f-. Die Periode T kann also auch ausgedrückt werden κ ι

durch

T =

^fi

Worin /' N_i+1 - N- I ggT der größte gemeinsame Teiler der

Differenz zwischen jedem Paar (K -1 ) benachbarter Werte für jeden der Werte N₁ bis N_R ist. Wenn / N _± + 1 -N₁ ist 1, dann ist die Periode T gleich:

T= 1/ f_v

Da die kürzeste Periode vorliegt, wenn 1= 1, dann gilt

T= Mf^.

Diese Periode ist gleich der der Rechteckwelle der ersten Bezugsfrequenz. In diesem Falle wird das erwartete Ende daher durch Erzeugen eines Zeitimpulses an der Hinterkante des Rechteckwellensignales der ersten Bezugsfrequenz f. erreicht.

Die Schalteinrichtung 13 wählt zum Zwecke einer Frequenzänderung eines der Ausgangssignale des zweiten Bezugsfrequenzgenerators 7-, - l_v gemäß den von außen zugeführten Frequenzeinstelldaten aus. Die Schalteinrichtung 13 besteht aus einem Register 14 und einem Wählschalter 15. Wenn die von außen zugeführten Frequenzeinstelldaten ändern, dann ersetzt das Register 14 die schon gespeicherten Frequenzeinstelldaten durch neue Daten zu dem Zeitpunkt, zu dem es den Zeitimpuls von dem Zeitimpulsgenerator 12 empfängt. Der Wählschalter 15 spricht auf die Frequenzeinstelldaten an und schaltet, um eines der Ausgangssignale des zweiten Bezugsfrequenzgenerators von K , 7_Λ- 7 entsprechend der im Register

— ι κ.,

14 neu eingestellten Frequenzeinstelldaten auszuwählen.

Als ,nächstes soll die Arbeitsweise der ersten Ausführungsform nach Figur 2 unter Bezugnahme auf die Zeitdiagramme, die in Figur 3A dargestellt sind, erläutert werden.

Der erste Bezugsfrequenzgenerator 4 erzeugt ein Signal der ersten Bezugsfrequenz f₁ von rechteckwellenförmiger

! Gestalt, das in Zeile a in Figur 3A dargestellt ist. Alle Differenzierkreise 8. - 8_R im zweiten Bezugsfrequenzgenerator 7,- 7_K erzeugen entsprechende Abtastimpulse an der Hinterflanke der Rechteckwelle f₁, was

c die Zeile b in Figur 3A zeigt. Der zweite Bezugsfrequenz generator 1.-I₁T erzeugt zweite Bezugsfrequenzsignale ι κ.

sinusförmiger Gestalt mit unterschiedlichen Frequenzen. Die Zeilen c bis e in Figur 3A zeigen die Wellenformen der Signale zweiter Bezugsfrequenzen f_o-, f~~ und f_o„ .Q des zweiten Bezugsfrequenzgenerators 7.- 7^. Wie schon beschrieben, haben die zweiten Bezugsfrequenzsignale f_?1 - f„„ die gleiche Phase im Zeitpunkt der Abtastung, wie schon erwähnt. Wie oben beschrieben, erzeugt, wenn T = 1/ f. der Zeitimpulsgenerator 12 die Zeitimpulse p. an der Hinterkante der Rechteckwelle der ersten Frequenz f .j , siehe Zeile g in Figur 3A.

Beim Empfang der Zeitimpulse ersetzt das Register 14 die darin gespeicherten Frequenzeinstelldaten durch die neuen Frequenzeinstelldaten, wenn sich die Frequenzein-Stelldaten im Zeitpunkt P ändern, bevor der Zeitimpuls eingegeben wird, wie Zeile f in Figur 3A zeigt. Mit anderen Worten, selbst wenn sich im Zeitpunkt P die Frequenzeinstelldaten ändern, wartet das Register 14 bis zum Zeitpunkt Q, zu welchem der Zeitimpuls das Register 14 erreicht. Dann ersetzt es die Frequenzeinstelldaten, die bislang gespeichert waren, durch die neuen Frequenzgang el ldaten . Der Wählschalter 15 wählt eines der Ausgangssignale von K aus, die von dem zweiten Bezugsfrequenzgenerator 7.1-7,, erzeugt werden, entsprechend den ovJ ι j\.

neuen Frequenzeinstelldaten aus und erzeugt dann das ausgewählte zweite Bezugsfrequenzsignal.

Wie oben beschrieben, wird in dem erwähnten Signalgenerator beim Wechsel der Frequenzeinstellung das Umschal-35

ten der Bezugsfrequenz bis zum Zeitpunkt verzögert, zu

ji **·" ·" "^:3ί39893

welchem die zweiten Bezugsfrequenzsignale von K_ phasengleich sind, so daß die Bezugsfrequenzsignale vor und nach dem Frequenzwechsel eine Phasenkontinuität aufweisen. Beispielsweise zeigt Zeite i in Figur 3A eine Wellenform des Ausgangssignals des beschriebenen Signalgenerators, wenn die Bezugsfrequenz von ΐ~. auf fp„ umgeschaltet wird.

Aus der vorangehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß» der Signalgenerator dieser Ausführungsform eine Phasenkontinuität zum Zeitpunkt der Frequenzumschaltung aufweist. Diese Ausführungsform hat auch den Vorteil einer Phasenreduzierbarkeit, wie noch beschrieben wird.

Wie Zeile a in Figur 3B zeigt, wird zum Zeitpunkt t. die Frequenz von f auf f umgeschaltet; zum Zeitpunkt tp wird von f auf f umgeschaltet, und zum Zeitpunkt t, wird von f" auf f' zurückgeschaltet. In diesem Falle sind die Phasen des Signales der Frequenz f· selbstverständlich dieselben, wie jene, die man erhalten würde, wenn das Signal der Frequenz f fortfährt, wie es is£, wie es Zeile b in Fugur 3B zeigt. Es sei ferner betont, daß die Phase des Ausgangssignals von einem Phasenfortsetzungspunkt P während des Frequenzwechsels (die Anfangsphase des Ausgangssignals zum'Zeitpunkt des Frequenzwechsels) die selbe ist wie jene, an den anderen Phasenfortsetzungspunkten P' und P". Dies wird mit Phasenreduzierbarkeit bezeichnet. Diesbezüglich hat das Ausgangssignal der Schalteinrichtung 13 bei dieser Ausführungsform eine Phasenreproduzierbarkeit als auch eine Phasenkontinuität während des Frequenzwechsels.

In der Beschreibung des Betriebs des oben erwähnten Signalgenerators sind die Verzögerungszeiten der entsprechenden Ausgangssignale des zweiten Bezugsfrequenzgenerators 7*- Ty- nicht betrachtet worden. Bei sehr hohen

U ..·... "3V3 98"9 J

Frequenzen sind die Verzögerungszeiten der Ausgangssignale jedoch bemerkenswert und bedeutsam. Dies wird anschließend unter Bezugnahme auf Figur 4 erläutert.

In den Wellenformen nach Figur 4 τ . eine' Zeit zwischen der Hinterflanke des Rechteckwellensignals der ersten Bezugsfrequenz f-i(( a) von Figur 4) und dem Zeitpunkt an, zu welchem der Abtastimpuls ((b) von Figur 4) die Abtast- und Haltekreise 9, bis S_v erreicht, r _o gibt die Zeit zwischen dem Ausgeben der spannungsgesteuerten Oszillatoren 1I₁- 11tt und dem Eingeben des Ausgangssignals von jedem der spannungsgesteuerten Oszillatoren 1I₁-II₁. zu den

I i\

Abtast- und Halte-Kreisen 9«- 9_V ^a^. Ferner steht t_o für eine Breite der Abtastimpulse. Mit solchen Zeitverzögerungen haben die abgetasteten Signale ((c) in Figur 4) von denen einer dargestellt ist) sämtlich die gleichen Phasen tjj am Ende der Abtastimpulse. Die Phase V kann auf 0 oder auf ΪΓ eingestellt werden, indem man eine geeignete Vorspannung den spannungsgesteuerten Oszillatoren 111-1U zuführt oder indem man aktive Filter für die Schleifenfilter 10--10„ verwendet.

I Κ-

Die Phasen der Ausgangssignale der Frequenzen f_o1 - f„„

CL I ILPi.

der spannungsgesteuerten Oszillatoren 1I₁ bis 11,. werden

ι κ. um eine Zeit τ _? vor das Ende der Abtastung vorgeschoben. Die Wellenform f_?1, die in(b)in Figur 4 gezeigt ist, ist eines der Ausgangssignale f_o1-f_oir.

Die Signale, die von den spannungsgesteuerten Oszillatoren 111 - 11_K ausgegeben werden, erreichen nach einer Zeit X- den Wählschalter 15. Die zwei Signale der Frequenzen f_o1 und f_o„ sind beispielsweise in e und f in Figur 4 ge-

ά I dK

zeigt.

Es besteht eine Zeitverzögerung τ ^ zwischen der Hinterkante der ersten Bezugsfrequenz f- bis der Zeitimpuls des Zeitimpulsgenerators 12 das Register 14 erreicht, siehe

g in Figur 4. Auf Empfang des Zeitimpulses erreicht der Datenausgang vom Register 14 den Wählschalter 15 mit einer Zeitverzögerung T₁- .

Eine ideale Phasenfortsetzung erreicht man, wenn der Zeit-, punkt der Ausgabe aus dem Register 14 (siehe h in Figur 4) im wesentlichen mit dem Zeitpunkt zusammenfällt, zu welchem der Eingang der zweiten Bezugsfrequenzsignale am Wählschalter 5 die glieichen Phasen haben, siehe e und f von Figur 4, was jene Verzögerungszeiten zulassen. Dieser Zustand einer idealen Phasenfortsetzung läßt sich mathematisch ausdrücken durch:

T₁₊T₅ - T₂ + τ₃ = T₄ * T₅ ... (2)

Es ist dementsprechend vorteilhaft, die Verzögerungszeiten der entsprechenden Schaltkreiselemente so einzustellen, daß die obige Gleichung erfüllt wird.

Im folgenden wird erläutert, wie ein Phasenfehler entsteht, wenn die Gleichung (2) nicht erfüllt wird.

Das verwendete Beispiel betrifft den Fall, bei welchem eine zweite Bezugsfrequenz von f_o1 auf f_o„ umgeschaltet

d. I C.1X

wird. Wie oben beschrieben ist:

f₂₁ = N₁ x f_x ... (3)
^f2K = ^NK ^{x f}1 ... (4)

Aus der Gleichung 1 können die Phasen Θ_Ο1 und θ _o„

d. I dK

der Frequenzen f,..., und f»„ beschrieben werden als:

θ₂₁ = 2tt f₂₁t +φ ... (5)

θ iv ⁼ 2ττ f <)wt +Φ ...(6)

^z*- ^z*>

Die Phasendifferenz Δθ zwischen den Frequenzen T^-, und

f_2K ist:

ΔΘ = θ

21

Wenn man die Gleichungen 3 und 4 in die Gleichung 7 einsetzt, ergibt sich:

ΔΘ =

- N₁ )t

(8)

Zum Abtastzeitpunkt nach t = 0, d.h. nach der Zeit T (T= Wf₁) beträgt die Phasendifferenz:

ΔΘ = 2π (N_K - N₁)

(9)

Dies bedeutet, daß die Phasendifferenz sich um eine Periode ändert, die einer Differenz zwischen den ganzen Zahlen ( N- und N„) für die erste Bezugsfrequenz f. in den Frequenzen f„. und f-„ entspricht. Bei T = 1/ f- haben die Frequenzen fp. und f_2K die gleichen Phasen "Ui . Wenn die linken und die rechten Seiten der Gleichung (2) nicht gleich sind und eine Zeitdifferenz £ t besteht, dann ergibt sich aus den Gleichungen 8 und 9 eine Phasendifferenz Δ θ zwischen den beiden Sig nalen f₂- und fp_K wie folgt:

ΔΘ =

= 2tt (N_k - N

(10)

Figur 5 zeigt eine graphische Darstellung der Gleichung (10), d.h. eine Änderung einer Phasendifferenz Δ θ in Bezug auf eine Zeitdifferenz ^t zwischen der Ausgabezeit am Register 14 nach Figur 4 und dem Zeitpunkt, wo die Phasen der Signale f₂₁ und f_2K gleich sind, wie in e und f von Figur 4 gezeigt. Wenn f^= 1 MHz und N_R- N

= 10 ergibt sich

Δθ = 2ir · ΙΟ⁷ · At

Wenn t = 1 ns (beispielsweise wird für den Digitalkreis ein Schottlky TTL verwendet), ergibt sich: 5

4Θ » 2ir · 10""^ (im Bogenmaß)

Eine solche Phasendifferenz ist vernachlässigbar und daher ist in der Praxis eine ausreichende Phasenkontinuität gegeben. Wenn eine präzisere Phasenkontinuität verlangt wird, dann ist es ausreichend, wenn beispielsweise "Cj. in der Gleichung (2) so gewählt wird, daß ^t nahezu 0 wird.

Bei dem in Figur 2 dargestellten zweiten Bezugsfrequenzgenerator 7+ - l_v werden die Abtast- und Halte-Kreise für den Abtast- PLL verwendet. Der Abtast-PLL kann durch einen 1/N PLL ersetzt werden, der aus einem 1/N - Frequenzteiler 16 und einem Phasendetektor 17

besteht, wie Figur 6 zeigt.

Beim 1/N PLL erzeugt der Phasendetektor 17 eine Steuerspannung, so daß beide Eingänge des Differenzierkreises und des 1/N-Frequenzteilers 16 gleiche Phasen haben. Jeder der zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren in dem 1/N-PLL erzeugt ein Signal der zweiten Bezugsfrequenz N χ der ersten Bezugsfrequenz. Die Ausgangssignale der unterschiedlichen Frequenzen, die von dem zweiten Bezugsfrequenzgenerator von IC dieses Aufbaus erzeugt werden, sind in der Phase ausgerichtet und haben Perioden, die der ersten Bezugsfrequenz f. entsprechen, wie im Falle der Figur 2, weil jene Ausgänge durch die Ausgangssignale der Differenzierkreise 8. - 8„ auf der Basis

ι κ.

der ersten Bezugsfrequenz f in der Phase verglichen ^5 werden.

Er. int vorteilhaft, einen Kreis mit einer Ladungspumpfunktion für den Phasendetektor 17 zu verwenden, um die Phasenfehler zu verringern. Falls notwendig, kann der Differenzierkreis 8 weggelassen werden. 5

Alternativ kann in dem zweiten Bezugsfrequenzgenerator 7, - Iy- nach Figur 2 ein Mischer 18 im PLL oder am Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators, wie in den Figuren 7 und 8 gezeigt, verwendet werden. Diese Anordnungen können ebenfalls in der Phase ausgerichtete zweite Bezugsfrequenzen und Wiederholungen in vorbestimmten Perioden ergeben. Der Mischer 18 wird verwendet, um den Abtastvorgang in dem Abtast- und Halte-Kreis 9 zu vereinfachen und um die ganze Zahl N des Abtast-PLL zu vermindern, um das Abtastverhältnis wesentlich zu reduzieren.

Der Mischer 18 ist auch zur Beseitigung einer Offset-Frequenz wirksam zusätzlich zur erwähnten Reduzierung des Abtastverhältnisses.

Die Werte der Vielzahl der zweiten Bezugsfrequenzen fp, - fp„ müssen nicht notwendig ganzzahlig sein. Wenn notwendig, können sie auch in Form von Dezimalen vorliegen. Wenn jedoch die oben beschriebene Betriebsweise zur Erzielung des größten gemeinsamen Teilers an den zweiten Bezugsfrequenzen angewendet wird, wenn diese Dezimale haben, dann wird der Betrieb erheblich kompliziert. Zur Vermeidung dessen werden die Bruchteile so behandelt, als wenn sie Offset-Frequenzen sind und sie werden von dem Mischer 18 beseitigt.

Diesbezüglich muß die bevorzugte Frequenz eines extern dem Mischer 18 zugeführten Signal so gewählt sein, daß das Abtastverhältnis verringert und die Offset-Frequenzen beseitigt werden.

31 ■■■" -'- -^:3"4 3-9

-Ty-

Obgleich nicht dargestellt, kann ein Mischer zusätzlich aus dem gleichen Grunde in dem Schaltkreis nach Figur verwendet werden.

Im Schaltkreis nach Figur 7 ist die zweite Bezugsfrequenz fp- gegeben durch

^f21 - ^fL = ^N1^f1,
und

f - N f + f

I₂₁ - W₁I₁ + r_L,

worin f. die Frequenz des dem Mischer 18 extern zugeführten Signals ist.

Dementsprechend sind die Phasen 9 ~_Λ und Q „„ der ¹^ zweiten Bezugsfrequenzen, beispielsweise f_?1 und f_„ gegeben durch:

θ 21 = 2ir (^f₁ + f_L)t + ψ

Θ_2Κ = ²^ (%^fl ^{+ f}L^ ^{+ ψ}

Aus den oben genannten Gleichungen ergibt sich die Phasendifferenz Aö zwischen den Phasen θ und θ _ov wie folgt:

ΔΘ = 2irf!(N_K - N₁Jt ... (11)

Die Gleichung 11 hat keine Beziehung zu der extern

zugeführten Frequenz f. und ist gleich der Gleichung (8). Dies impliziert, daß der diskutierte Schältkreis die zweiten Bezugsfrequenzen fp. - f_?K von i( wie folgt, 3Q die vorbestimmte Perioden aufweisen und in der Phase aufeinander ausgerichtet sind.

Bei dem Schaltkreis nach Figur 8 ist die zweite Bezugsfrequenz f₂₁ :

f₂₁ = N₁U₁ + f_L

29 ". - Z Z I - .". Z.I.

In diesem Falle ergibt sich ebenfalls das Resultat nach der Gleichung (11). Der Schaltkreis nach Figur 8 kann daher den gleichen nützlichen Effekt hervorbringen, wie die zuvor beschriebenen.

Es sei nun Figur 9 betrachtet. In dieser ist eine zweite Ausführungsform eines Signalgenerators gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie gezeigt, enthält der Signalgenerator 1/M Frequenzteiler 2O₁ - 20„ zu-

I K. sätzlich zu den Abtast-PLL 19. - 19_K, die jeweils den gleichen Aufbau haben, wie in Figur 2.

Die Ausgangssignale der Abtast-PLL 19.. - 19,. werden

I ft.

entsprechend von den l/M Frequenzteilern 2O₁ - 2O₁,

ι κ. durch einen Faktor M in der Frequenz geteilt. Die Frequenzteiler 20.. - 20„ werden durch das Ausgangssignal von einem Zeitimpulsgenerator 22 zurückgesetzt, so daß die Ausgangssignale der Frequenzteiler gegeben sind durch:

^ω1 ι- ^ψ ω₂ Ψ

it^C + ) A sinit + )

1 ι- ₂

A sint-jj— ^C + -jf-) » A sini-g—t + pp

...,A sini-jj—t + —)

Die Ausgangssignale haben daher die gleichen Phasen -ψ/Μ zum Zeitpunkt t_ ( t: 0, MT, 2MT, 3MT...).

Bei einem so aufgebauten Signalgenerator sind die zweiten Bezugsfrequenzen f_₁ - f__K (die Ausgangsfrequenzen der Frequenzteiler 2O₁ - 2O₁, entsprechend

I i\ 1/M der Ausgangsfrequenzen der Abtast-PLLs 19, - 19_K-Der Zeitimpulsgenerator 12 ist daher jedenfalls mit einem 1/M Frequenzteiler 21 ausgerüstet, der ein gleiches Frequenzteilverhältnis aufweist, wie das des 1/M - Frequenzteilers 20. - 20„ , wodurch die Periode der Zeitimpulse M mal so groß wie jene des Kreises nach Figur 2 ist.

Die Frequenzteiler 20- - 20_K im zweiten Bezugsfrequenzgenerator 7. - 7_K sind konventionelle Hochgeschwindigkeits-Digital-ICs. Die 1/M - Frequenzteiler 2O₁ - 20_K starten jeden Zählbetrieb für die Frequenzteilung zu

c einem angegebenen Zeitpunkt (wie durch schwarze Punkte in e und f von Figur ¹^ angedeutet) wenn die Ausgangssignale der Abtast-PLLs 19. - 19_K gleiche Phasenlagen haben.

,Q Der Zeitimpulsgenerator 22 führt simultan allen 1/M-Frequenzteilern 2O₁ - 20„ Rücksetz- (oder Lade-) Impulse zu, um vorbestimmte Werte ( beispielsweise 0) in den Frequenzteilern 20- - 20„ einzustellen.

ι κ.

je Es sei nun angenommen, daß einer der 1/M-Frequenzteiler 20. - 20„ mit 20 bezeichnet wird und die Ausgangs-

I Iv U

frequenz desselben f-, ist. Die Phase des Signals der Frequenz f_ ist dann,

⁸3u - ²¹^f₃Ut ⁺ 27Γ-Χ-

- ²*-lf—^{fc + 2}*ΊΓ

worin ν : 0, 1, 2 M-1, und f^ die Frequenz entsprechend f_ der Ausgangsfrequenzen 2_?1 - 2p„ an den Abtast-PLLs 19. - 19„ ist.

ι κ.

Es sei angenommen, daß ein Rücksetz- oder Ladeimpuls _ vom Zeitimpulsgenerator 22 den Frequenzteilern 20.-2O₁, zugeführt wird, so daß jene Frequenzteiler zum Zeitpunkt T_Q gleiche Daten aufweisen. Die Gleichung (12) zeigt, daß v^ gegenüber allen u's unveränderlich ist. Die Phasen θ _.. - &ov der zweiten Bezugsfrequenzen _oc fo-1 - f,v sind also jeweils gleich 2π , und jene

Phasendifferenzen sind zum Teil t = 0 sämtlich 0 (im Bogenmaß). Der Rücksetzimpuls wird dazu verwendet,

um die 1/M Frequenzteiler 20.. - 20„ zu initialisieren. Dementsprechend ist es ausreichend, daß dieser Impuls
wenigstens dann erzeugt wird, wenn das Gerät eingeschaltet wird.

Es sei angenommen, daß der Zeitpunkt t' dem Zeitpunkt t = 0 folgt und daß die Ausgangssignale der Frequenzen

f,. - f-,_v, der Ausgang der 1/M-Frequenzteiler von K, 5 ι oft. —

20-- 20_v wieder phasengleich sind.

I is.

Wie durch die Gleichung 12 angegeben, ist v_ ein fester Wert gegenüber allen u's. Daher ist die Phasendifferenz Δθ zwischen den Frequenzen f.. und f_ jener Frequenzen f-.. - f^_K , die von den 1/M Frequenzteilers 20..-2Oj, ausgegeben werden, gleich:

Setzt man:

^f2u = ^Nu^f1 ^{und f}2w = ^Nw^f1

und setzt man diese Frequenzwerte in die obige Gleichung, dann erhält man folgende Gleichung:

^fl

^Aeuw = ^2π-"Μ~iN_w - N_u)t

In der obigen Gleichung sei die PhasendifferenzAe
als 2 Tc ersetzt, man erhält dann:

^t " -·■ ⁽¹⁴⁾

Das gesuchte t¹ ist ein Maximum von t_ der Gleichung (14).

Im allgemeinen ist der größte gemeinsame Teiler zwischen N und N (der größte gemeinsame Teiler der Differenzen aller Kombinationen von N₁ bis N_R) gleich 1. Dementsprechend ist:

t» = MZf₁ ... (15).

Die Phasen der Ausgangssignale der 1ZM-Frequenzteiler 2O₁ bis 2Ot, sind in der Periode M-mal so häufig phasen-

I Iv

gleich gegenüber dem Beispiel des Schaltkreises nach Fig.

Der größte gemeinsame Teiler kann einen Wert anders als 1 annehmen, und sein Wert Nw ist:

t' = M/f-,Nw ... (16).

Die Zeitpunkte an den Perioden, wie in den Gleichungen (15) und (16) gezeigt, können von dem Zeitimpulsgenerator 12 unter Verwendung der Frequenz f.. aus dem Bezugsfrequenzgenerator 4 erzeugt werden. Speziell erzeugt der Ausgang des 1ZM-Frequenzteilers 21 das Zeitsignal MZf₁. Die Frequenzteilung von NwZM anstelle von 1ZM erzeugt den Zeitpunkt MZf₁Nw.
IM

Durch Eingabe der vom Zeitimpulsgenerator 22 so erzeugten Zeitimpulse in die Schalteinrichtung 13 kann die Frequenz umgeschaltet werden, wobei in zufriedenstellender Weise Phasenkontinuität und Phasenreproduzierbarkeit erreicht werden.

Die Verzögerungen der Signale an den entsprechenden Stellen sind unter Bezugnahme auf Fig. 4 bereits erläutert worden. Im Schaltkreis nach Fig. 9 muß zusätzlich den Verzögerungszeiten der Ausgänge der Frequenzteiler 20. bis 2Oj, Beachtung geschenkt werden. Weiterhin muß die Impuls-

breite der Rücksetz- oder Ladeimpulse beachtet werden, die von dem Zeitimpulsgenerator 22 abgeleitet werden und die den Frequenzteilern 20. bis 20„ zugeführt werden. Jene Verzögerungszeiten sind so eingestellt, daß der Schaltzeit-5

punkt mit dem Zeitpunkt zusammenfällt, wo die zweiten Bezugsfrequenzen, wie im Falle der Fig. 4, gleichphasig sind. Diese Regel ist für die nachfolgend beschriebenen Ausführungsarten entsprechend anwendbar.

Bei der zweiten Ausführungsform nach Fig. 9 werden nur die Ausgangsfrequenzen f-... bis f-,^ der 1 /M-Frequenzteiler

2O₁ bis 20_u der Schalteinrichtung 13 zugeführt. Falls noti κ.

wendig kann eine weitere Schalteinrichtung (nicht dargestellt) zum Schalten der Ausgangsfrequenzen f_o1 bis f_OTr 15

der Abtast-PLLs 19·ι bis 19_K zusätzlich zur Schalteinrichtung 13 vorgesehen sein. Die Schalteinrichtungen schalten die Frequenzen fp. bis fp_K unter Steuerung durch die Zeitimpulse vom Zeitimpulsgenerator 22 zwischeneinander um. Die geschalteten und von der Schalteinrichtung erzeugten

Frequenzen weisen ebenfalls Phasenkontinuität und Phasenreproduzierbarkeit auf.

Bei der ersten Ausführungsform nach Fig. 2 erzeugt der Zeitimpulsgenerator 12 kontinuierlich Zeitimpulse in vorbe-

stimmten Perioden unabhängig davon, ob die Situation einen Frequenzwechsel erfordert oder nicht. Fig. 10 zeigt eine dritte Ausführungsform, die dazu vorgesehen ist, Zeitimpulse nur dann zu erzeugen, wenn diese benötigt werden. Diese Ausführungsform mit diesem Merkmal verhindert, daß

ein statisches Rauschen erzeugt wird, das aus der kontinuierlichen Erzeugung von Zeitimpulsen resultiert, wie es beim ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist.

In Fig. 10 sind entsprechende Elemente der Einrichtung nach Fig. 2 aus Vereinfachungsgründen mit gleichen Bezugszeichen versehen. Wie dargestellt, ist die Schalteinrichtung 13 zusätzlich mit einem Komparator 23 versehen. Der Kompara-

-ss-

tor 23 vergleicht die Frequenzeinstelldaten, die in das Register 14 eingegeben sind, mit dem Frequenzdatenausgang aus dem Register 14 zum Wählschalter 15 und erzeugt ein

Nichtübereinstimmungs-Signal, wenn die beiden Frequenzen 5

nicht miteinander übereinstimmen.

Der Zeitimpulsgenerator 12 besteht aus einem Selektor 24 als ein Multiplexer, einem Synchronisierkreis 25 und einem Zeitimpulsgeneratorkreis 26. Der Selektor 24 spricht auf ein zugeführtes Wählsignal an und wählt entweder das Nichtübereinstimmungs-Signal vom Komparator 23 oder ein von außen zugeführtes Frequenzschalt-Anforderungssignal aus und erzeugt ein Frequenzschalt-Kommandosignal. Auf Empfang

des Frequenzschalt-Kommandosignals vom Selektor 24 erzeugt 15

der Synchronisierkreis 25 einen einzelnen Impuls synchron mit der ersten Bezugsfrequenz f-. Dieser Impuls wird dann dem Zeitimpulsgeneratorkreis 26 zugeführt. Der Zeitimpulsgeneratorkreis 26 erzeugt auf Empfang dieses Impulses Zeitimpulse, um die Daten darin durch neue Frequenzeinstelldaten im Register 14 zu ersetzen, und erzeugt weiterhin ein Signal, um nach außen einen Frequenzwechselzeitpunkt anzugeben. Der Synchronisierkreis 25 kann aus einem Impulssynchronisierer und aus D-Flip-Flops zum Steuern des Synchronisierers bestehen.
25

Wie gezeigt, wird die erste Bezugsfrequenz nach außen auch für Synchronisierzwecke abgegeben.

Wenn bei der Anordnung nach Fig. 10 die Frequenzeinstellda-30

ten geändert werden, dann bewirkt das Nichtübereinstimmungs-Signal vom Komparator 23 oder das Frequenzschalt-Anforderungssignal, das von außen zugeführt wird, daß der Selektor 24 an den Synchronisierkreis 25 ein Ausgangssignal

überträgt. Normalerweise blockiert der Synchronisierkreis 35

25 den Durchlaß eines Rechtecksignals der ersten Bezugsfrequenz f, unci erlaubt nur einem Impuls des Rechteckwellensignals den Durchgang, wenn es das Ausgangssignal vom

£- "·' ■ · "3?39893

Selektor 24 erhält.

Der Zeitimpulsgeneratorkreis 26 erzeugt einen Zeitimpuls

zum Zeitpunkt der Abfallflanke des durch den. Synchronisier-5

kreis 25 durchgelassenen Einzelimpulses und führt diesen

zum Register 14, wodurch das Register 14 veranlaßt wird, die alten Frequenzeinstelldaten durch die neuen Daten zu ersetzen. Zum gleichen Zeitpunkt erzeugt der Zeitimpulsgeneratorkreis 26 das Frequenzschaltzeitsignal, das nach 10

außen zu externen Kreisen gesandt wird. Als Folge des Ersatzes der Frequenzeinstelldaten arbeitet der Wählschalter 15 so, daß eine neue zweite Bezugsfrequenz ausgewählt wird.

Bei der Anordnung nach Fig. 10 erzeugt der Zeitimpulsgene-

ratorkreis 26 daher nur den zweiten Impuls, gezählt von links in der Zeitimpulswellenform gemäß Zeile g in Fig. 3-A, wenn die Situation dies zum Zwecke des Frequenzwechsels erfordert.

Fig. 11 zeigt einen Direktfrequenzsynthesizer mit Phasenkontinuität (nur eine Einheit ist dargestellt), in den die vorliegende Erfindung eingebaut ist.

In Fig. 11 ist ein dritter Bezugsfrequenzgenerator 31 vor-

gesehen, der ein Ausgangssignal vom Bezugsoszillator 5 des ersten Bezugsfrequenzgenerators 4 erhält und ein drittes Bezugssignal an einen Frequenzsynthesizerkreis 32 sendet. Der Frequenzsynthesizerkreis 32 besteht aus einem Mischer 33, einem Bandpaßfilter 34, einem 1/K-Frequenzteiler 35

und einem Tiefpaßfilter 36. Der Mischer 33 mischt den dritten Bezugsfrequenzausgang vom dritten Bezugsfrequenzgenerator mit einem der Ausgangssignale der Frequenzen f,< bis f_2K des zweiten Bezugsfrequenzgenerators 7-, bis 7_K· Das Bandpaßfilter 34 selektiert eine Summen- oder eine Differenzfrequenz aus dem Ausgang des Mischers 33- Ein Tiefpaßfilter 35 beseitigt die höheren Harmonischen aus dem Ausgangssignal des 1/K-Frequenzteilers 35- Der Frequenzsynthe-

-2-7-1

sizerkreis 32 und die Schalteinrichtung 13 bilden zusammen einen Frequenzsynthesizer 37.

Der Direktfrequenzsynthesizer nach Fig. 11 führt die fol-5

gende bekannte Operation durch.

Es sei angenommen, daß die dritte Bezugsfrequenz vom dritten Bezugsfrequenzgenerator 31 gleich f /K ist, so daß die zweiten Bezugsfrequenzen f-., ^fp2' ^?V " " ' "^2K ^{vom zwei}~ ten Bezugsfrequenzgenerator 7-, bis 7'_v sind:

ι κ

15 ..., f_c( - ) + (K-Df₁ .

Das Bandpaßfilter 3^ erzeugt dann ein Ausgangssignal der Frequenz f wie folgt:

20 _f f =

= f_c + (U-Df₁ ... (17),

worin u = 1, 2...K. Diese Frequenz ist eine Frequenz geteilt durch den Faktor K mittels des 1/K-Frequenzteilers 35, und die geteilte Frequenz wird dem Tiefpaßfilter 36 zugeführt. Die Ausgangsfrequenz f_Q des Tiefpaßfilters 36

ist: 30

¹O K K1

Angenommen, daß f_Q = 45 MHz, f₁ = 0,1 MHz und K = 10, dann gilt:

= 4.5 + (u-1) χ 0.01 (MHz)

Dies bedeutet, daß die Ausgangsfrequenz des Tiefpaßfilters 36 alle 0,01 MHz mit Hilfe des Wählschalters 15 umgeschaltet oder verschoben wird.

Aus der Figur geht hervor, daß der zweite Bezugsfrequenz- _ generator 7-, bis 7jr, der Zeitimpulsgenerator 12 und die Schalteinrichtung 13 den gleichen Aufbau wie in Fig. 2 haben. Daher ergibt sich auch bei dieser Ausführungsform eine Phasenkontinuität und eine Phasenreproduzierbarkeit in befriedigender Weise, wenn die Frequenzumschaltung mit Hilfe der Schalteinrichtung 13 ausgeführt wird.

Es sei angenommen, daß das Ausgangssignal des dritten Frequenzgenerators 31 wie folgt ist:

B cos{ 2tt (-^-) t + ψ₂> ... (19),

und daß das Ausgangssignal des Wählschalters ist:

„_,

A cost2₁i{f_c(-^JSj^-) + (U-Df₁H + IP₁] ... (20),

worin A und B die Amplituden sind, ψ* und ψ~ sind die Phasen, u ist eine der Zahlen 1, 2,...K. Die Phase 0. des Aus-35

gangssignals des Bandpaßfilters 34 ist, weil sie die Summenkomponente ist:

e_t = 2*{f_c + f^u-lUt + ψ_χ + ψ₂ ... (21).

g Das Signal der Gleichung (20) weist eine Phasenkontinuität zum Zeitpunkt des Frequenzwechsels auf. Der numerische Wert u wird nur zum Zeitpunkt t_Q oder zu jedem Zeitpunkt, der um 1/f- gegenüber t = 0 versetzt ist (Minimumintervall für den Frequenzwechsel) geändert. TJ/. ist ein fester Wert.

In Gleichung (21) ist die Phase Θλ,~ des Ausgangssignals

des Bandpaßfilters 3^ zur Frequenzwechselzeit t = £/f^ {£ - 0, 1, 2...) gleich:

2ττ (u-l)Z + ψ_Χ + Φ₂ ··· ⁽²²⁾"

__η In der obigen Gleichung ist 27Ku-T)£ ein Vielfaches von 2.7Γ und daher ist die Phase örg.« ]zum Zeitpunkt des Frequenzwechsels:

^fc Q[ZZf₁) = 2έ(— — )l + ψ! + Ψ₂ ··· (23).

Wie gezeigt,ist die Phase Q^,_f unabhängig von einem Wert von _u. Da f /f_n konstant ist, hat das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 3^ eine Phasenkontinuität zum Zeitpunkt des Frequenzwechsels.

Wenn weiterhin in Gleichung (23) f ein ganzzahliges Vielfaches von f_n ist, dann ist f Zf₁ ganzzahlig. In dieser Gleichung ist dann 2ττ(ΐ /ΐ_Λ)£ ein Vielfaches von Ztr. Dem-

O I

entsprechend ist in diesem Falle die Phase 6/?_/f> zum Zeitpunkt des Frequenzwechsels:

^{= φ}1 ^{+ ψ}2 ··· ^ί24)·

Die zwei Frequenzwellen sind daher stets in Phase an den Übergangspunkten zwischen diesen Wellen, t = /Zf₁ {Z - O, 1, 2...). Dies bedeutet, daß das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 34 sowohl Phasenreproduzierbarkeit als auch Phasenkontinuität aufweist.

Wenn f kein Vielfaches von f₁ ist, dann ist 2ττ{ΐ /ΐ_Λ)Ζ in der Gleichung (23) kein Vielfaches von 2ir. Daher werden die Phasen der Frequenzen vor und nach dem Frequenzwechsel stets um ΔΟτ-ρ,ρ -} = 27r(f /ΐ_Λ)£ am Fortsetzungspunkt der Wellenform dieser Frequenzen gegeneinander verschoben. In diesem Falle hat das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 34 nur Phasenkontinuität und keine Phasenreproduzierbarkeit.

Die Wellenform in Fig. 12(a) ist eine Wellenform des Ausgangssignals des Bandpaßfilters 3^ und sie enthält zwei Frequenzen, die zu den in der Zeile c in Fig. 12 gezeigten Zeitpunkten umgeschaltet werden. Wie dargestellt, sind die Phasen dieser zwei Frequenzsignale an den Punkten S- und 'Sp gleichphasig. Die Wellenform (a) genügt daher der Phasenkontinuität und der Phasenreproduzierbarkeit.

Die Zeile b in Fig. 12 zeigt eine Wellenform des Signals,

dessen Frequenz zu den Zeitpunkten gemäß Zeile c in Fig. 25

umgeschaltet wird und die nur Phasenkontinuität, aber keine Phasenreproduzierbarkeit zeigt. Wie dargestellt, unterscheiden sich die Signale voneinander an den Kopplungspunklen S₁ und S- im Schaltr.eitpunkt.

Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 34 wird durch den 1/K-Frequenzteiler 35 durch einen Faktor JC in der Frequenz geteilt. Aus der Beziehung (21) sieht man, daß die Phase 0' der Ausgangsfrequenz des Tiefpaßfilters 36 ist:

Φ 1 Y 9

Wenn dementsprechend die Frequenz zu einem Zeitpunkt umgeschaltet wird, der gegeben ist durch:

t = YLiIt- , worin £ = 0, 1, 2..., dann ergibt sich die fol-'

gende Beziehung:

. . ^fc. _ Ψι + Ψ₂

Wenn f Zf₁ eine ganze Zahl ist, dann ist:

κ .

Diese zwei Gleichungen haben die gleiche Bedeutung wie jene der Gleichungen (23) und (24).

Diese Gleichungen zeigen, daß, wenn das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 34 sowohl Phasenkontinuität als auch Phasenreproduzierbarkeit zum Zeitpunkt t = KJL/f _Λ hat, die

'

Phasenkontinuität und die Phasenreproduzierbarkeit im Ausgangssignal des 1/K-Frequenzteilers 35 sichergestellt sind In diesem Falle benötigt der Zeitimpulsgenerator 12 einen 1/K-Frequenzteiler.

Zum Zeitpunkt t = JiIf. in Gleichung (25) sieht man, daß die Phase um einen gegebenen Winkel verschoben wird, der bestimmt ist durch:

^Ä6l[*/fi) =ir-^{4r^{+ (u}~^im ··· ⁽²⁶⁾-

Zu diesem Zeitpunkt des Frequenzwechsels ist zwar die Phasenkontinuität gesichert, jedoch nicht die Phasenreproduzierbarkeit.

Fig. 13 zeigt einen Direktfrequenzsynthesizer, der die vorliegende Erfindung enthält, bei welchem eine Vielzahl von

Frequenzsynthesizern kaskadenartig miteinander verbunden sind, um zu ermöglichen, daß die Frequenzen einer Vielzahl von Stellen umgeschaltet werden. In Fig. 13 sind, soweit möglich, gleiche Bezugszeichen verwendet, um die einander äquivalenten Teile der bereits beschriebenen Vorrichtungen zu bezeichnen. Weiterhin sind Indizes Ί, 2,...η diesen Bezugszeichen hinzugefügt, um die Vielzahl von Frequenzsynthesizern und die Komponenten, aus denen sie bestehen, zu

bezeichnen.
10

Wie dargestellt, sind ri Frequenzsynthesizer 37-, bis 37 in einer Kaskade miteinander verbunden. Jene Frequenzsynthesizer, ausgenommen der der letzten Stufe 37 , haben den gleichen Aufbau wie der Frequenzsynthesizer nach ¹^ Fig. 11. Der Frequenzsynthesizer 37 der letzten Stufe ist nicht mit einem 1/K-Frequenzteiler und einem Tiefpaßfilter ausgerüstet, den die übrigen Frequenzsynthesizer aufweisen. Die letzte Stufe 37 ist an ihrem Ausgang mit

einem Frequenzumsetzerkreis 39 verbunden. 20

Ein vierter Bezugsfrequenzgenerator 38 empfängt das Ausgangssignal des Bezugsoszillators 5 des ersten Bezugsfrequenzgenerators 4 und erzeugt eine vierte Bezugsfrequenz f , die dem Frequenzumsetzerkreis 39 zugeführt wird. °

Der Frequenzumsetzerkreis 39 besteht aus einem Mischer 40 zum Mischen der Ausgangsfrequenz f der letzten Stufe 37 des Frequenzsynthesizer mit der Ausgangsfrequenz f des vierten Bezugsfrequenzgenerators 38, und ein Tiefpaßfilter in _{t um} die Differenzfrequenz aus dem Ausgangssignal des Mischers 40 herauszufiltern.

Die Frequenzsynthesizereinrichtung nach Fig. 13 weist in Kaskade geschaltete Frequenzsynthesizer 37-, bis 37_n auf und ist mit 1/K-Frequenzteilern 3S₁ bis 35_n-1 ausgerüstet. Wenn daher η = 6, K= 10, f. = 0,1 MHz und f = 45 MHz, dann

IC

-3a-

sind die Ausgangsfrequenzen f_Q^, f^^ ··· ^fo(n-1) ^{der er}~ sten bis (n-1)ten Stufen der Frequenzsynthesizereinrichtung 3T₁ bis 37_n wie folgt:

f₀₁ = 4,50 MHz bis 4,59 MHz,

f_Q2 = 4,500 MHz bis 4,599 MHz...

^f0(n-1) ^{: 4}'^{500000 MHz bis} ^,599999 MHz.

Die Ausgangsfrequenz f_Q der letzten Stufe 37 der Frequenzteilereinrichtung wird nichtdurch den Faktor K geteilt. Sie beträgt daher:

^f0n ^: ^5,000000 MHz bis 45,999999 MHz.

Da die Ausgangsfrequenz f^ des Frequenzumsetzerkreises die Differenzfrequenz zwischen der vierten Bezugsfrequenz 2Q f (45 MHz) des vierten Bezugsfrequenzgenerators 38 und der Ausgangsfrequenz f_Q angibt, ist:

f_Q : 0,000000 bis 0,999999 MHz oder 0 bis 999999 Hz.

2g Daher können die Wählschalter 15* bis 15 der Frequenzsynthesizereinrichtung 37η bis 37 die Frequenzen in Stufen 0 bis 9 an den entsprechenden Stellen von 1 Hz, 10 Hz... 100 KHz umschalten.

_o_ Die Betriebsweise der Schalteinrichtung 13_Ί bis 13 , des oU ι η

Zeitimpulsgenerators 12 und des zweiten Bezugsfrequenzgenerators 7^ bis 7_K ist die gleiche wie bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung. Die Frequenzen vor und nach dem Frequenzwechsel weisen daher einen kontinuierlichen Pha-

_O1_ senübergang zum Zeitpunkt des Frequenzwechsels mittels der ob

Schalteinrichtung 13, bis 13 auf. Aus den schon unter Bezugnahme auf Fig. 11 erzeugten Gründen weist das Ausgangs-

signal der Frequenz f„₁ zum Zeitpunkt des Frequenzwechsels mittels der Schalteinrichtung 13-, Phasenkontinuität auf.

In gleicher Weise haben die Ausgangssignale der übrigen Frequenzen f_Op> ^Ολ"**^η ^Pnasenkontinuität, wenn diese Frequenzen gewechselt werden. Der endgültige Ausgang f« des Mischers 40 hat ebenfalls Phasenkontinuität.

,Q Die Phasenreproduzierbarkeit der Ausgangsfrequenz f₀₁ der ersten Stufe 37-, der Frequenzsynthesizeranordnung ist nur sichergestellt, wenn f ein ganzzahliges Vielfaches von

f₁ ist und wenn die Schaltperiode der Schalteinrichtung 13, gleich T = KJtZf₁ beträgt. Selbst wenn f ein ganzzah-

jr liges Vielfaches von f. ist, dann kann der Ausgang f_Q keine Phasenreproduzierbarkeit aufweisen, wenn ein anderer Zustand als jener vorliegt, bei welchem 0 an anderen Stellen als der letzten Wählschalterstufe 15 gewählt ist (der zweite Bezugsfrequenzgenerator 7* der Generatoreinrichtung 7₁ bis 7_K).

Fig. 14 zeigt eine Modifikation des Direktfrequenzsynthesizers nach Fig. 13 mit einigen zusätzlichen Komponenten.

In Fig. 14 ist ein programmierbarer 1/S-Frequenzteiler 42 vorgesehen, der eine Frequenzteilung um einen Faktor S basierend auf dem Signal von einem Steuerkreis 44 durchführt.

Ein Detektor 43 wählt, entsprechend einem. Betriebsarten-3U

auswahlsignal von einem Steuerkreis 44, der unten noch beschrieben wird, entweder einen spezifischen Wert, beispielsweise 0 Volt, der Ausgangsspannung des Frequenzumsetzerkreises 39 als endgültigen Ausgang des Direktfrequenzsynthesizers oder einen spezifischen Wert, beispiels-35

weise nfl2 (im Bogenmaß) der Phasendifferenz zwischen der Ausgangsfrequenz f_Q und der externen Bezugsfrequenz fg aus,

Der Steuerkreis 44 führt dem programmierbaren Frequenzteiler 42 ein Signal zu, das in einer noch zu beschreibenden Weise einen Frequenzteilerfaktor S für den Frequenzteiler c 42 angibt, damit für den endgültigen Ausgang f_Q zum Zeitpunkt eines Frequenzwechsels eine Phasenreproduzierbarkeit vorliegt. Der Steuerkreis 44 gibt die Betriebsart des Phasendetektors 43 an. Weiterhin ändert der Steuerkreis 44 die Frequenzeinstelldaten in Abhängigkeit von einem Impuls vom . _ Detektor 43 und einem Zeitimpuls vom Zeitimpulsgeneratorkreis 26.

Es sei nun angenommen, daß die erste Bezugsfrequenz f₁ 100 KHz beträgt, daß die zweiten Bezugsfrequenzen fpi» ^f22"^-f2K ^entsP^recnend ^°>5 MHz, 40,6 MHz...41,4 MHz betragen, daß K = 10, und daß die Stellen der Frequenzen, die von den Wählschaltern 15. bis 15 umgeschaltet werden sollen, 1 Hz, 10 Hz...100 KHz betragen.

Zum Einstellen der Ausgangsfrequenz f_Q am Frequenzumsetzerkreis 35 auf ein Vielfaches von 1 KHz beispielsweise müssen die Frequenzeinstellungen an den Plätzen 100 Hz, 10 Hz und 1 Hz vollständig auf Null gestellt sein.

__ Dementsprechend ist die endgültige Ausgangsfrequenz f_n ein Vielfaches von 1 KHz. Als Folge davon nimmt die Ausgangsfrequenz f_Q dieselbe Phase alle 1 ms entsprechend der Periode von 1 KHz an. Die Periode T zum Ausrichten der zweiten Bezugsfrequenzen f„. bis fp_K auf die gleiche

Phase ist:
30

T = 1Zf₁ = 1/(100 χ 10³) = 10 \xs.

Daher ist die Periode 1 ms von 1 KHz ein Vielfaches von T.

Die zwei oben erwähnten Tatsachen implizieren, daß zum Wechseln der Ausgangsfrequenz f_Q in Einheiten von 1 KHz

J -" · ■ ^:3Α39δ93

die Umschaltperiode von 1 ms von 1 KHz es erlaubt, daß das Signal der Ausgangsfrequenz f_Q auch Phasenreproduzierbarkeit aufweist. Da die Schaltperiode 1 ms das Hundertfache

von 10 με ist, ist der Frequenzteilerfaktor S des program-5

mierbaren Frequenzteilers auf 100 eingestellt, so daß eine Frequenzteilung um einen Faktor 100 stattfindet. Es werden Zeitimpulse vom Zeitimpulsgeneratorkreis 26 zu Perioden 100 χ 1/f. erzeugt. Mit den obigen Angaben hat das Ausgangssignal f„ sowohl Phasenkontinuität als auch Phasenreproduzierbarkeit. Dementsprechend beurteilt der Steuerkreis 44 die Frequenz der Einheiten, die in der Frequenz umgeschaltet werden sollen, auf der Basis der Frequenzeinstelldaten, die den Registern 14 bis 14 zugeführt sind, errechnet einen Frequenzteilerfaktor S entsprechend der Frequenz 15

der Einheiten und führt dann die errechnete Frequenz dem programmierbaren Frequenzteiler 42 zu.

Allgemein gilt für die Stufengrößenfrequenz f , für die die Schaltperiode T die Phasenreproduzierbarkeit befriedigt:

T_m = i/f_p ... (27).

Es sei angenommen, daß der Frequenzteilerfaktor des pro-

grammierbaren Frequenzteilers 42 gleich S ist:

T_m = SZf₁ ... (28).

Durch Umformen der obigen Gleichungen (27) und (28) ergibt sich:

S = f.,/f ·-. (29).

Der Steuerkreis 44 berechnet die Gleichung (29), indem er die Frequenz der zu schaltenden Einheiten der Gleichung (29) zuführt, und dann wird mit dem so errechneten Fre-

quenzteilerfaktor S der programmierbare Frequenzteiler 42 gesteuert. Die endgültige Ausgangsfrequenz f_Q, die so erzeugt wird, weist sowohl Phasenkontinuität als auch Phasenreproduzierbarkeit bei dem so eingestellten Frequenz-5

änderungszeitpunkt auf.

Kurz gesagt, um nur Phasenkontinuität sicherzustellen,
werden die Zeitimpulse in Intervallen 1/f.. erzeugt, wie

durch die kurzen Linien in Fig. 15 angedeutet ist. Um Pha-10

senkontinuität und Phasenreproduzierbarkeit sicherzustellen, werden die Zeitimpulse in Intervallen S mal dem obigen erzeugt, wie durch die langen Linien in Fig. 15 angegeben ist.

Die zusätzliche Verwendung des Steuerkreises 44 und des

programmierbaren Frequenzteilers 42 schafft demnach eine
Phasenreproduzierbarkeit im Ausgangssignal des Frequenzumsetzerkreises 39. Wie in Fig. 3-B in Zeile a gezeigt

ist, haben die Frequenzen gleiche Phasen an allen Phasen-

fortsetzungspunkten. Diese Phase γ-hängt von der Phasendifferenz zwischen den zwei Eingangssignalen am Mischer ab (die Ausgangssignale des vierten Bezugsfrequenzgenerators 38 und des Frequenzsynthesizers 37 ). Der Phasenkontinuitätspunkt P wird daher vom Bogenwinkel Null verschoben, wie die Zeile a in Fig. 16 zeigt.

Die verschobenen Phasenkontinuitätspunkte P werden beispielsweise auf den Bogenwinkel Null eingestellt, wie Zeile b in Fig. 16 zeigt. Diese Einstellung wird auf folgende

Weise durchgeführt.

Um die Einstellung mit einem minimalen Fehlermaß durchzuführen, wird die Periode des Frequenzwechsels auf ihren
kürzesten Wert eingestellt. Zu dessen Realisierung wird
der Frequenzteilerfaktor S des programmierbaren Frequenzteilers 42 auf 1 eingestellt und die Zeitimpulse werden so erzeugt, daß der Frequenzwechsel mit der Periode T = 1/f-

3439B93

durchgeführt wird. Weiterhin sendet der Steuerkreis 44 ein Wählsignal zum Detektor 43, um diesen in eine Betriebsart zu setzen, in welcher er die Spannung 0 Volt der Ausgangsspannung des Frequenzumsetzerkreises 39 ermittelt, δ

Dann ändert der Steuerkreis 44 die Frequenzeinstelldaten auf beispielsweise 1 Hz. Die Frequenz wird dann durch den Zeitimpuls geändert, so daß die Ausgangsfrequenz f_Q des Frequenzumsetzers 39 nun 1 Hz beträgt.

Der Detektor 43 prüft die Ausgangsspannung des Frequenzumsetzerkreises 39 und erzeugt einen Einmalimpuls, wie in Fig. 17 in Zeile c gezeigt, in jenem Moment, in welchem

die Ausgangsspannung vom Negativen zum Positiven einen 15

Nulldurchgang hat, wie in Fig. 17 Zeile b zeigt. Auf Empfang dieses Impulses ändert der Steuerkreis 44 die Frequenzeinstelldaten auf 0 Hz.

In Abhängigkeit vom nächsten Zeitimpuls, der in Fig. 17 in 20

Zeile a dargestellt ist, ersetzen diese Frequenzeinstelldaten für 0 Hz die zuvor im Register eingestellten Frequenzeinstelldaten. Als Folge davon wird die Ausgangsfrequenz f„ gleich 0 Hz.

Auf diese Weise wird die Einstellung der Phasenkontinuitätspunkte P auf 0 (im Bogenmaß) durchgeführt. Wie aus Fig. 17 ersichtlich, besteht ein Maximum für 1/f, an Verzögerung von dem Moment, zu dem das Ausgangssignal des Frequenzumsetzerkreises 39 0 Volt beträgt, bis zum näch-

sten Zeitimpuls. Weiterhin existiert eine Verzögerung t, von etwa 10 us vom Auftreten des Zeitimpulses bis zur Än-

derung des Ausganges des Tiefpaßfilters 41. Ein Maximum der Phasendifferenz 0
ursacht wird, beträgt:

der Phasendifferenz 0 , die durch diese Verzögerungen ver-

= 2irf_b(-|~ + t_d) . ... (30)_;

worin f. die Ausgangsfrequenz des Tiefpaßfilters 41 vor der Frequenzänderung ist. In der Praxis ist der Phasenfehler gleich:

θ = 2v x 1 x ( ^! =- + 10 χ 10~°)

^e 100 χ 10·³

= 4 χ 10"¹TT (im Bogenmaß).

Dieser Wert zeigt, daß der Phasenfehler vernachlässigbar klein ist.

Es wird nun beschrieben, wie die Änderung der eingestellten Phase am Phasenkontinuitätspunkt vom Bogenwinkel Null

zu einem Bogenwinkel, der einen geeigneten Wert hat, ein-15

gestellt wird.

Wenn die Frequenz f. für die Zeit t = 1/f. erzeugt wird, dann ist die Änderung der Phase 0, gleich:

ö_{b =} 2^f_b X-4- ... (3D-

Durch Umformen der Gleichung (31) ergibt sich die Frequenz f. für die notwendige Phasenänderung 0. wie folgt:

Vb

Wenn f^ = 100 KHz, ergibt sich: 10⁵O.

^{b 2rr}

Wenn die Stuf.engroßenfrequenz, die geschaltet werden soll, 1 Hz beträgt, dann ist eine Phaseneinstellung in Intervallen möglich, die gegeben ist durch:

S

ÄQ = 2ir χ 10 (im Bogenmaß).

f "■ '^: "^:"3'439B93 ι

Die Phasensteuerung für die extern zugeführte Bezugsfrequenz f„ wird nun angegeben. Es sei angenommen, daß die Frequenz f„ gleichphasig mit der Ausgangsfrequenz des Bezugsoszillators 5 des ersten Bezugsfrequenzgenerators 4 5

ist.

Zu Beginn führt der Steuerkreis 44 ein Wählsignal dem Detektor 43 zu, um ihn in einen Zustand zu versetzen, in welchem er die Phase der Frequenz f _o, die dem Detektor 43 ^s

zugeführt wird, mit der Ausgangsfrequenz f_ des Frequenzumsetzerkreises 39 vergleicht.

Wenn f~ - f„, dann ist die Betriebsweise im wesentlichen

gleich dem für 0 Hz bei der Einstellung der Absolutphase 15

von f_Q.

Die Betriebsweise zur Erzeugung eines Signals, das die Frequenz f. hat, sieht man sogleich, wenn die Frequenzeinstellung für f_c + f. vorgenommen wird.
b D

Bei der Ausführungsform nach Fig. 14 müssen zur Änderung der Phase um einen geeigneten Betrag von beispielsweise 9 (im Bogenmaß) bei der zu schaltenden Frequenzeinheit f die Zeitimpulse mit einer Periode T erzeugt werden, für welche gilt:

T_m ... (34).

Wenn die Periode T ein Vielfaches der Minimumperiode

^m

T = 1Zf₁ ist, die Phasenkontinuität bewirkt, dann ist die Phase der Ausgangsfrequenzen zum Frequenzwechselzeitpunkt kontinuierlich und die Phase ändert sich um den Bogenwinkel Q_m.

Durch Dimensionierung der Ausführungsform nach Fig. 14 der Art, daß Q für die Frequenzeinstellung auf tr gesetzt wird, dann wird eine MSK-Modulation erzielt (maximum shift keying).

Fig. 18 zeigt eine modulierte Wellenform, die man erhält, wenn die Frequenzen f₁ (7 KHz) und f"₂ (8 KHz) MSK-moduliert werden. In der Figur wird die Frequenz zu den Zeitpunkten t_Q, t.. , tp usw. gewechselt. Bei t- und t^ ändert sich die Phase um den Bogenwinkel Tf. In diesem Falle ist die Periode T gleich 500 ys entsprechend der Gleichung (3*0. Aus der Gleichung (28) ergibt sich der Frequenzteilfaktor S für den programmierbaren Frequenzteiler 42 wie

S=T χ f. r 500 χ 10~⁶ χ 100 χ 10³ = 50. m Ί

Fig. 19 zeigt einen anderen Direktfrequenzsynthesizer, in welchem die in Fig. 9 offenbarten Gedanken an einem Synthesizer nach Fig. 14 angewendet sind.

Wie dargestellt, ist der zweite Bezugsfrequenzgenerator 7-j bis 7_K mit entsprechenden Abtast-PLLs 50- bis 50^ und 1/K-Frequenzteilern 5I₁ bis 51^ ausgerüstet. Auch der Zeit-^{1 K}

impulsgenerator 12 ist mit einem 1/K-Frequenzteiler 52 versehen.

Wie schon unter Bezugnahme auf Fig. 9 erläutert worden ist, werden die Ausgangssignale der Abtast-PLLs 5O₁ bis '

50„ durch den Wählschalter 15 der letzten Stufe geschaltet.

Es sei angenommen, daß die Ausgangsfrequenz des dritten Frequenzgenerators 31 gleich f /MK ist und daß die Aus-^G

gangsfrequenz des vierten Bezugsfrequenzgenerators 38 gleich f_c(K +MK- M)/MK ist. Die Ausgangsfrequenz f_Q des Frequenzumsetzerkreises 39 ändert sich dann in Intervallen von f./MK^ im folgenden Bereich:

f_o: Obis

K²

K² KP

Wenn K = M = 10, ρ = 5, f₁ = 100 KHz, dann wird ein Direktfrequenzsynthesizer einer siebenstelligen Dezimale realisiert, bei dem die Ausgangsfrequenz f_Q sich in Intervallen von 0,1 Hz im Bereich von 0 bis 999,9999 Hz ändert.

Die technischen Ideen, die in den Figuren 6 bis 8 dargestellt sind, können auch an den Ausführungsformen nach den Figuren 9 bis 11, 13, 14 und 19 zusätzlich zur Ausfüh- -^q rungsform nach Fig. 2 angewandt werden.

Eine oder beide der technischen Ideen in den Ausführungsformen nach den Figuren 9 und 10 sind nicht nur bei der Ausführungsform nach Fig. 2 anwendbar, sondern auch bei ,g den Ausführungsformen nach den Figuren 11, 13, 14 und Weiterhin kann die technische Idee nach Fig. 9 auch bei der Ausführungsform nach Fig. 10 und umgekehrt angewendet werden.

^_n Bei der Ausführungsform nach Fig. 11 besteht die Frequenzsynthesizereinrichtung 37 aus dem Frequenzsynthesizerkreis 32 und der Schalteinrichtung 13· Bei der Frequenzsynthesizereinrichtung 37 müssen die Komponenten, die den Frequenzsynthesizerkreis 32 bilden, nicht notwendig das Band-

„c paßfilter 34, der 1/K-Frequenzteiler 35 und das Tiefpaßfilter 36 sein. Eine Kombination jeder dieser Komponenten ist für den Frequenzsynthesizerkreis 32 erlaubt, wenn er ein Frequenzsynthesizerausgangssignal liefert, wenn das Ausgangssignal des Wählschalters 15 und das Ausgangssignal

_on des dritten Bezugsfrequenzgenerators 31 vom Mischer 33 oder dergleichen in der Frequenz zusammengesetzt werden.

Wenn in den Ausführungsformen der Frequenzsynthesizer in den Figuren 13, 14 und 19 die Ausgangssignale dazu ver-

_,,_ wendet werden, Signale von anderen Hochfrequenzsynthe-

sizern zu interpolieren, dann werden der vierte Bezugsfrequenzgenerator 38 und der Frequenzumsetzerkreis 39 wegge-

lassen und es wird der Ausgang des Bandpaßfilters 3^_n als Ausgang des Synthesizers verwendet. Wie oben beschrieben sind bei einem Signalgenerator nach der vorliegenden Er-

f- findung eine Vielzahl von zweiten Bezugsfrequenzsignalen, die von einem zweiten Bezugsfrequenzgenerator abgegeben werden, mit vorbestimmter Periode phasengleich. Wenn die Frequenzeinstelldaten geändert werden, dann werden die zweiten Bezugsfrequenzen nicht eher gewechselt, bis die

^ Vielzahl der zweiten Bezugsfrequenzsignale nicht phasengleich sind. Die Bezugsfrequenzsignale vor und nach dem Frequenzwechsel weisen daher eine Phasenkontinuität auf.

Diese Phasenkontinuität beseitigt erfolgreich Störkomponenten, die bei den konventionellen Signalgeneratoren sehr we-15

sentlich erzeugt werden, und sie beseitigt die Probleme, die aus diesen Störkomponenten resultieren. Dementsprechend können Meßinstrumente realisiert werden, die den Signalgenerator nach der vorliegenden Erfindung enthalten und die

keine Frequenzbänder aufweisen, in denen wegen der Stör-20

komponenten während eines schnellen Frequenzwechsels eine Messung unmöglich ist. Es sind daher Hochgesehwindigkeitsmessungen möglich. Auf dem Gebiete der Telekommunikation ist die von der Erfindung geschaffene Vorrichtung frei von Problemen, die die Kommunikation unmöglich machen könnten.

Bei einem Erregeroszillator eines Elementarpartikelbeschleunigers, der die Erfindung aufweist, wird der Beschleuniger niemals gestört und eine kontinuierliche Beschleunigung ist sichergestellt. Weiterhin kann eine modulierte Welle aus zwei Frequenzen, die eine Phasenkontinuität aufweisen (als FSK-Modulation) einfach erzeugt werden. Dies gilt auch für die MSK-Modulation. Wenn die vorliegende Erfindung bei einem medizinischen Kernmagnetresonanzgerät, beispielsweise einem computergesteuerten Axialtomographen angewendet wird, dann ist dessen Betriebsverhalten bemerkens-

wert verbessert, weil die Erfindung eine hervorragende Phasenreproduzierbarkeit sicherstellt.

Wie aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich ist, schafft die vorliegende Erfindung Phasenkontinuität und Phasenreproduzierbarkeit zum Zeitpunkt eines Frequenzwechsels bei einem Signalgenerator, wobei der Frequenzwechsel sehr schnell möglich ist und sich ein Signal ergibt, das einen hohen Grad von Reinheit aufweist und eine Frequenz hat, deren obere Grenze sehr hoch liegt.

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Signalgenerator nach dem Direktfrequenzsyntheseverfah-

   ren, enthaltend:

   einen ersten Bezugsfrequenzgenerator (4) zum Erzeugen einer Bezugsfrequenz;

   eine Mehrzahl zvreiter Bezugsfrequenzgeneratoren (7., bis 30 7 ) zum Erzeugen in Abhängigkeit des Ausgangssignals des ersten Bezugsgenerators (U) IC Signale mit unterschiedlichen Frequenzen Asin(ctXt + w), Asin(cO_?t + y)... AsiniiOj-t + γ), die zum Zeitpunkt (t = O) phasengleich sind;

   35 eine Schaltereinrichtung (13) zum selektiven Schalten der Ausgangssignale der Mehrzahl der zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren (7.J bis 7_K), und

   einen Zeitimpulsgenerator (12) zum Erzeugen von Zeitimpulsen zum Betätigen der Schaltereinrichtung (13) zum Zeitpunkt T, der gegeben ist durch \cj. .T -6J.T = 2ίΐϊ, wobei

   Jt eine ganze Zahl ist und i = 1, 2...K-1. 5

   2. Signalgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Vielzahl der zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren (7₁ bis 7_K) phasenverriegelte Kreise (PLL-Kreise) (19·, bis 19_V) aufweisen. IK.

   3. Signalgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Vielzahl der zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren (7^ bis 7_K) so angeordnet sind,

   daß sie zweite Bezugsfrequenzen durch 1/M-Frequenzteiler 15

   (20. bis 2Oj,) erzeugen, und daß der Zeitimpulsgenerator

   (12) so eingerichtet ist, daß er Zeitimpulse und Rücksetzimpulse durch einen 1/M-Frequenzteiler (21) erzeugt und daß weiterhin Rücksetzeinrichtungen vorhanden sind, die

   die zweiten Bezugsfrequenzen zu einem bestimmten Zeitpunkt 20

   in Phase setzen in Abhängigkeit zu den Rücksetzimpulsen von dem Zeitimpulsgenerator (12).

   H. Signalgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Zeitimpulsgenerator (12) Zeitimpulse nur dann erzeugt, wenn er ein Frequenzschaltkommandosignal erhält.

   5. Signalgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Zeitimpuls-

   generator (12) Zeitimpulse in Abhängigkeit von der Veränderung der Frequenzeinstelldaten erzeugt.

   6. Signalgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß das von dem ersten Frequenzgenerator (4) erzeugte erste Bezugsfrequenzsignal eine Rechteckwelle ist.

   7. Signalgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die zweiten Bezugssignale, die von den zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren (7, bis 7_V) erzeugt werden, Frequenzen aufwei-

   sen, die ein Vielfaches der ersten Bezugsfrequenz sind.

   8. Signalgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Zeitimpulse von dem Zeitimpulsgenerator (1?) zu einer vorhe-

   stimmten Zeit erzeugt werden, die in Beachtung der Verzögerungszeiten der entsprechenden Ausgänge festgesetzt ist.

   9. Signalgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß innerhalb oder außerhalb der Schleife der PLL-Kreise (19-, bis 19_R) ein Mischer (18) angeordnet ist, der ein in der Schleife behandeltes Signal mit einem externen Signal mischt, um ein gewünschtes Frequenzverhältnis einzustellen.

   10. Signalgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausgangssignale nach der Frequenzteilung durch die Frequenzteiler (2O₁ bis 20^) der zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren (7., bis 7™-) der Schaltereinrichtung (13) zugeführt werden und daß die Ausgangssignale vor der Frequenzteilung durch die Frequenzteiler (20- bis 20„) der zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren (7-1 bis 7f) einer anderen Schaltereinrichtung zuge-

   i κ.

   führt werden.

   •11. Signalgenerator nach dem Direktfrequenzsyntheseverfahren, enthaltend:

   einen ersten Bezugsfrequenzgenerator (H) zum Erzeugen einer Bezugsfrequenz;

   eine Mehrzahl zweiter Bezugsfrequenzgeneratoren (7₁ bis 7^) zum Erzeugen in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des

   ersten Bezugsfrequenzgenerators (4) K_ Signale mit unterschiedlichen Frequenzen AsinCw.t +y), Asin(<i7pt +ψ)... Asin(6Jj,t + W), die zum Zeitpunkt (t = 0) phasengleich sind;

   eine Schaltereinrichtung (13) zum selektiven Schalten der Ausgangssignale der Mehrzahl der zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren;

   einen Zeitimpulsgenerator (12) zum Erzeugen von Zeitimpulsen, um die Schaltereinrichtung (13) zu einem Zeitpunkt T

   zu betätigen, der gegeben ist durch

   ₁₊₁

   ω₁₊₁τ - _ωιτI = 2£tt,

   wobei 9- eine ganze Zahl und i = 1, 2...K-1 ist;

   einen dritten Bezugsfrequenzgenerator (31) zum Erzeugen

   einer dritten Bezugsfrequenz; und

   eine Frequenzsynthesizereinrichtung (37) zur Frequenzsyn_n these des Ausgangssignals der Schaltereinrichtung (13) und des Ausgangssignals des dritten Bezugsfrequenzgenerators (3D-

   12. Signalgenerator nach Anspruch 11, dadurch g e kennzeichnet , daß die von dem dritten Bezugsfrequenzgenerator (31) erzeugte dritte Bezugsfrequenz ein Vielfaches der Frequenz des ersten Bezugsfrequenzgenerators (4) ist.

   13. Signalgenerator nach Anspruch 11 oder 12, dadurch 3u

   gekennzeichnet , daß die Mehrzahl der zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren (7., bis 7jr) PLL-Kreise (19-i bis 19_K) enthält.

   14. Signalgenerator nach einem der Ansprüche 11 bis 13, 35

   dadurch gekennzeichnet , daß die Mehrzahl der zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren (7-, bis 7_K) so an-

   geordnet ist, daß sie die zweiten Bezugsfrequenzen durch 1/M-Frequenzteiler (2O₁ bis 20_K) erzeugen, daß der Zeitimpulsgenerator (12) so eingerichtet ist, daß er Zeitimpulse und Rücksetzimpulse durch einen 1/M-Frequenzteiler 5

   (21) erzeugt, und daß weiterhin Rücksetzeinrichtungen vorhanden sind, die so arbeiten, daß sie die zweiten Bezugsfrequenzen zu einem gegebenen Zeitpunkt in Abhängigkeit von Rücksetzimpulsen von dem Zeitimpulsgenerator (1ΓΜ phar.cn-' gleich machen.

   15. Signalgenerator nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß der Zeitimpulsgenerator (12) Zeitimpulse nur dann erzeugt, wenn er ein Frequenzschaltkommandosignal erhält.

   16. Signalgenerator nach einem der Ansprüche 11 bis 14, α3αμΓθ1ι gekennzeichnet , daß der Zeitimpulsgenerator (12) Zeitimpulse in Abhängigkeit von der Veränderung der Frequenzeinstelldaten erzeugt.

   17- Signalgenerator nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß das erste Bezugsfrequenzsignal, das von dem ersten Bezugsfrequenzgenerator (4) erzeugt wird, eine Rechteckwelle ist.

   18. Signalgenerator nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet , daß die von den zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren (7-, bis l_v) erzeugten

   I IY

   zweiten Bezugsfrequenzsignale Frequenzen aufweisen, die 30

   ein Vielfaches der ersten Bezugsfrequenz sind.

   19- Signalgenerator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß der Zeitimpuls von dem Zeitimpulsgenerator (12) zu einem Zeitpunkt erzeugt wird, der 35

   in Beachtung der Verzögerungszeiten der entsprechenden Ausgänge festgelegt ist.

   -6-1

   20. Signalgenerabor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß ein Mischer (18) innerhalb oder außerhalb der Schleife der PLL-Kreise (19., bis 19_V)

   ι κ angeordnet ist, der ein in der Schleife behandeltes Signal und ein externes Signal miteinander mischt, um ein gewünschtes Frequenzverhältnis einzustellen.

   21. Signalgenerator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausgangssignale nach der Frequenzteilung durch die Frequenzteiler (2O₁ bis 20,,)

   ι κ.

   der zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren (7-, bis Ί_ν) der Schaltereinrichtung (13) zugeführt sind und daß die Ausgangssignale vor der Frequenzteilung durch die Frequenzteiler (2O₁ bis 2O₁,) der zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren (T₁ bis 7_K) einer weiteren Schaltereinrichtung zugeführt sind.

   22. Signalgenerator nach dem Direktfrequenzsyntheseverfahren, enthaltend:

   einen ersten Bezugsfrequenzgenerator (4) zum Erzeugen einer Bezugsfrequenz;

   eine Mehrzahl von zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren (T₁ '

   bis Iy.) zum Erzeugen in Abhängigkeit des Ausgangssignals des ersten Bezugsfrequenzgenerators (4) IC Signale mit unterschiedlichen Frequenzen AsIn(W-1 + ψ), Asin(a?pt +ψ)... Asin(£^t + ψ), die zum Zeitpunkt (t = 0) phasengleich

   ■ sind;
   30

   eine Schaltereinrichtung (13) zum selektiven Schalten der Ausgangssignale der Mehrzahl der zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren (7-j bis 7^);

   einen Zeitimpulsgenerator (12) zum Erzeugen von Zeitimpulsen, um die Schaltereinrichtung zu einem Zeitpunkt T zu

   , ω_ί+1Τ _WiT ₌

   betätigen, der gegeben ist durch j £ £ I »

   wobei JL eine ganze Zahl und i = 1, 2 K-1 ist und k eine

   positive ganze Zahl außer 0 ist;

   einen dritten Bezugsfrequenzgenerator (31) zum Erzeugen einer dritten Bezugsfrequenz;

   eine Frequenzsynthesizereinrichtung (37) für die Frequenzsynthese des Ausgangssignals der Schaltereinrichtung (13) 10

   und des Ausgangssignals des dritten Bezugsfrequenzgenerators (31); und

   einen Frequenzteiler.(35) zum Frequenzteilen eines aus dem Ausgangssignal der Schaltereinrichtung (13) und dem Ausgangssignal des dritten Bezugsfrequenzgenerators (31) gemischten Signals durch einen Faktor K.

   23- Signalgenerator nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß die Mehrzahl der zweiten

   Bezugsfrequenzgeneratoren (7., bis 7_K) PLL-Kreise (19-, bis 19_K) enthalten.

   24, Signalgenerator nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß die Mehrzahl der zweiten

   Bezugsfrequenzgeneratoren (7., bis l_v) so eingerichtet ist, daß sie zweite Bezugsfrequenzen durch 1/M-Frequenzteiler (2CL bis 20^.) erzeugen, daß der Zeitimpulsgenerator (12) so eingerichtet ist, daß er Zeitimpulse und Rücksetzimpulse durch einen 1/M-Frequenzteiler (21) erzeugt, und daß

   weiterhin Rücksetzeinrichtungen vorgesehen sind, die so arbeiten, daß die zweiten Bezugsfrequenzen zu einem bestimmten Zeitpunkt in Abhängigkeit von Rücksetzimpulsen vom Zeitimpulsgenerator (12) in der Phase eingestellt werden.

   25. Signalgenerator nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß der Zeitimpulsgenerator (12)

   -δι

   Zeitimpulse nur dann erzeugt, wenn er ein Frequenzschaltkommandosignal erhält.

   26. Signalgenerator nach Anspruch 22, dadurch g e 5

   kennzeichnet , daß der Zeitimpulsgenerator

   (12) Zeitimpulse in Abhängigkeit von der Veränderung der Frequenzeinstelldaten erzeugt.

   27. Signalgenerator nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß das vom ersten Bezugsfrequenzgenerator (4) erzeugte erste Bezugsfrequenzsignal eine Rechteckwelle ist.

   28. Signalgenerator nach Anspruch 22, dadurch g e 15

   kennzeichnet , daß die zweitm Bezugsfrequenzsignale, die von den zweiten Bezugsfrequenzsignalgeneratoren (7.J bis 7_K) erzeugt werden, Frequenzen aufweisen, die ein Vielfaches der ersten Bezugsfrequenz sind.

   29- Signalgenerator nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß die Zeitimpulse von dem Zeitimpulsgenerator (12) zu einem vorgegebenen Zeitpunkt erzeugt werden, der in Beachtung der Verzögerungszeiten

   der entsprechenden Ausgänge festgesetzt wird. 25

   30. Signalgenerator nach Anspruch 23, bei dem ein Mischer (18) innerhalb oder außerhalb der Schleife der PLL-Kreise

   (191 bis 19v) vorhanden ist und der ein in der Schleife ι κ.

   behandeltes Signal und ein externes Signal miteinander

   mischt, um ein gewünschtes Frequenzverhältnis einzustellen.

   31. Signalgenerator nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , daß die Ausgangssignale nach der Frequenzteilung durch die Frequenzteiler (20^ bis 20^) der zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren (7-, bis 7_K) der Schaltereinrichtung (13) zugeführt sind und bei dem die Ausgangssignale vor der Frequenzteilung durch die Frequenz-

   teiler (20. bis 20,,) der zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren

   (7. bis l_v) einer weiteren Schaltereinrichtung zugeführt ι κ.

   sind.

   32. Signalgenerator nach dem Direktfrequenzsyntheseverfahren, enthaltend:

   einen ersten Bezugsfrequenzgenerator (4) zum Erzeugen eine? ersten Bezugsfrequenzsignals;

   eine Mehrzahl von zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren (7-, bis 7_K) zum Erzeugen in Abhängigkeit des Ausgangssignals des ersten Bezugsfrequenzgenerators (4) IC Signale unterschiedlicher Frequenzen Asin(£J..t + γ), Asin(cj~t +Vf)...

   Asin(w_Kt + γ), die zum Zeitpunkt (t = 0) phasengleich sind;

   einen Zeitimpulsgenerator (12) zum Erzeugen von Zeitimpulsen zum Zeitpunkt T, der bestimmt ist durch

   I J⁺I * „ J = 2£nr, wobei Z eine ganze Zahl, S eine

   IS S I

   positive ganze Zahl mit Ausnahme von 0 und i = 1, 2...K-1 sind;

   eine Mehrzahl von Frequenzsynthesizern (37-, bis 37 ), die

   in Kaskade geschaltet sind, wobei jeder Frequenzsynthesizer (37₁ bis 37_n) eine Schaltereinrichtung (13-, bis 13_n) enthält, um selektiv die Ausgangssignale der Mehrzahl der zweiten Frequenzgeneratoren (7., bis 7_K) in Abhängigkeit der Zeitimpulse des Zeitimpulsgenerators (12) zu schalten, weiterhin Mischer (33-, bis 33 ) aufweisen, um ein zugeführtes Eingangssignal und das Ausgangssignal der Schaltereinrichtung (13-j bis 13 ) zu mischen und einen Frequenz-

   teiler (35.,, 35p·-·) enthält, um das Ausgangssignal vom Mischer (33-, bis 33 ) um einen Faktor k_ zu teilen; und

   einen dritten Bezugsfrequenzgenerator (31) zum Erzeugen eines dritten Bezugsfrequenzsignals, das mit dem Ausgangs-

   -ΙΟΙ

   signal des ersten Bezugsfrequenzgenerators (4) phasenverriegelt ist und zum Zuführen des dritten Bezugsfrequenzsignals zur ersten Stufe (37.,) der Frequenzsynthesizer (37. bis 37_n).

   33- Signalgenerator nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet , daß die letzte Stufe (37 ) ι Frequenzsynthesizer keinen 1/k-Frequenzteiler enthält.

   34. Signalgenerator nach dem Direktfrequenzsyntheseverfahren, enthaltend:

   einen ersten Bezugsfrequenzgenerator (4) zum Erzeugen einer ersten Bezugsfrequenz;

   eine Mehrzahl zweiter Bezugsfrequenzgeneratoren (7-, bis 7^) zum Erzeugen in Abhängigkeit des Ausgangssignals des ersten Bezugsfrequenzgenerators (4) von IC Signalen mit unterschiedlichen Frequenzen Asin(&l t + ¹W) , Asin(£J_?t +'ψ)... Asin(CJ_Kt +ψ), die zum Zeitpunkt (t = 0) phasengleich sind;

   einen Zeitimpulsgenerator (12) zum Erzeugen von Zeitimpulsen zum Zeitpunkt T, der bestimmt ist durch I _ ^x+t— - —i—J= 2£tt, worin Z eine ganze Zahl, S eine ■ I S. S '

   positive ganze Zahl mit Ausnahme von 0 und i = 1, 2...K-1 sind;

   eine Mehrzahl von Frequenzsynthesizern (37-, bis 37 ), die in Kaskade geschaltet sind, wobei jeder Frequenzsynthe-

   sizer enthält: eine Schaltereinrichtung (13-, bis 13 ) zum selektiven Schalten der Ausgangssignale der Mehrzahl der zweiten Bezugsfrequenzgeneratoren (7, bis 7_K) in Abhängigkeit von Frequenzeinstelldaten und des Zeitimpulses vom

   Zeitimpulsgenerator (12), einen Mischer (33-, bis 33_) zum *·} R in

   Mischen eines zugeführten Eingangssignals und des Ausgangssignals der zweiten Schaltereinrichtung (13-, bis 13_n) * und einen Frequenzteiler (35.,, 35₂·..) zum Frequenzteilen des

   Ausgangssignals des Mischers (3B₁ bis 33_n) durch einen Faktor Ic;

   einen dritten Bezugsfrequenzgenerator (31) zum Erzeugen 5

   eines dritten Bezugsfrequenzsignals, das mit dem Ausgangssignal des ersten Bezugsfrequenzgenerators (4) phasenverriegelt ist und zum Zuführen des dritten Bezugsfrequenzsignals zur ersten Stufe (37.,) der Frequenzsynthesizer

   ^bis

   einen Detektor (43) zum Ermitteln, daß das Ausgangssignal der letzten Stufe (37 ) der Frequenzsynthesizer (37-, bis 37 ) eine vorbestimmte Phase hat; und

   einen Steuerkreis (44) zum Erzeugen der vorbestimmten Frequenzeinstelldaten, wenn der Steuerkreis von außen zugeführte Phaseneinstelldaten erhält und das Detektorsignal von dem Detektor (43) erhält.

   35. Signalgenerator nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet , daß der Zeitimpulsgenerator (12) einen variablen Frequenzteiler (42) zum Teilen in Abhängigkeit von einem Steuersignal vom Steuerkreis (44) der ersten Frequenz des Ausgangssignals durch einen Teilerfak-

   tor, der der Einheitsfrequenz entspricht, die zur Veränderung des endgültigen Ausgangssignals verwendet wird, hat.

   36. Signalgenerator nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet , daß die letzte Stufe (37 ) der

   Frequenzsynthesizer einen vierten Bezugsfrequenzgenerator

   (38) aufweist, um ein viertes Bezugsfrequenzsignal zu erzeugen, das mit dem Ausgangssignal des ersten Bezugsfrequenzgenerators (4) phasenverriegelt ist, und einen Mischer (40) aufweist, um das Ausgangssignal des vierten Bezugsfrequenzgenerators (38) und die Ausgangssignale des 1/k-Teilers oder des Mischers der letzten Stufe der Frequenzsyn-

   -12-

   thesizer miteinander zu mischen.

   37- Signalgenerator nach Anspruch 34, dadurch g e -

   kennzeichnet , daß der Detektor (43) eine vor-5

   bestimmte Amplitude des Ausgangssignals der Frequenzsynthesizer oder eine vorbestimmte Phasendifferenz zwischen dem Ausgangssignal und dem extern zugeführten Bezugsfrequenzsignal ermittelt.

   38. Signalgenerator nach Anspruch 34, dadurch g e kennzeich net , daß der spezifische Wert der Amplitude des Ausgangssignals des Frequenzsynthesizers, die von dem Detektor (43) ermittelt wird, ein Nullpotentialpunkt ist.

   39- Signalgenerator nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet , daß das Ausgangssignal des Signalgenerators ein MSK (minimum shift keying)-moduliertes Signal ist.