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Wobb elos zillatorschaltung
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Die Erfindung betrifft eine Wobbeloszillatorschaltung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Bei einem Panoramaempfänger oder Spektrumanalysator ist zur Frequenzanalyse
eine genaue Zuordnung der Frequenz des Wobbeloszillators zum Frequenzmaßstab der
Frequenzkoordinate erforderlich. Hierzu muß die Ablenkspannung des Wobbeloszillators,
die Frequenzänderungen bewirkt, synchron zu diesen Änderungen den Frequenzmaßstab
der Anzeigeeinheit festlegen.
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Dabei kann die Frequenzgenauigkeit einer spektralen Darstellung z.B.
b ei bei Temperaturschwankungen oder durch Alterung der Bauteile, aber auch beim
Umschalten des Darstellungsbereiches, ungünstig beeinflußt werden.
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pie bekannteste technische Lösung, einen eventuellen Frequenzversatz
des Wobbeloszllators zu erkennen und gegebenenfalls von Hand nachzuregeln, stellt
eine Einblendung von Frequenzmarken dar. Diese Lösung verlangt einen relativ hohen
Bedienungsaufwand und scheidet deshalb für moderne Geräte aus. Daher sind inzwischen
versciedene Lösungen zur automatischen Regelung des Wobbeloszillators mit einer
Korrekturspannung bekannt.
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In der Patentschrift DE-OS 20 49 969 wird eine Schaltung beschrieben,
die eine Korrekturspannung für den Wobbeloszillator von einem auf Mittenfrequenz
abgestimmten
Frequenzdiskriminator ableitet. Hierbei muß der Frequenzdiskriminator eine einem
Frequenzhub entsprechende Bandbreite besitzen. Hieraus ergeben sich allerdings Probleme
bezüglich Frequenzgenauigkeit.
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In der Patentschrift DE-OS 27 20 896 wird eine Schaltung zum Regeln
der Ausgangsfrequenzen eines Wobbeloszillators beschrieben, bei der ein vorbestimmter
Frequenzwert des Wobbeloszillators einem vorgegebenen Punkt auf der Frequenzkoordinate
einer Anzeigeeinheit, beispielsweise eines Spektrumsanalysators, entspricht. Bei
dieser Schaltung wird während der Rücklaufperiode der Wobbelspannung die Wobbelfrequenz
mit der festen Hilfsfrequenz eines zusätzlichen Hilfsoszillators gemischt, gefiltert
und demoduliert, und bei Übereinstimmung der Frequenz des Wobbeloszillators mit
der Hilfsfrequenz wird mit Hilfe eines Komparators die zu diesem Zeitpunkt vorliegende
Wobbelspannung abgespeichert und mit einem Referenzspannungswert verglichen, wobei
eine Abweichung die Wobbelspannung dahingehend verändert, daß die VCO Frequenz nachgeregelt
wird und die Darstellung auf dem vorbestimmten Punkt der Frequenzkoordinate erscheint.
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Bei dieser Schaltung wird ein hochkonstanter Hilfsoszillator benötigt,
der periodisch während der Rücklaufperiode der Wobbelspannung eingeschaltet, und
bei der Hinlaufperiode abgeschaltet wird. Da die Ablenkzeit des Hin- und Rücklaufs
verschieden ist und der Abtastpunkt für die Nachregelung dem Bezugspunkt der Hinlaufperiode
entgegenwirkt, muß deshalb für Jeden Darstellungsbereich eine bestimmte Kompensationsschaltung
vorgesehen werden, die individuell die verschiedenen Laufzeiten der Selektionsglieder
ausgleicht.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Aufbau
einfache Wobbeloszillatorschaltung für einen Panoramaempfänger oder Spektrumanalysator
zu schaffen, mit der zur Spektraldarstellung ein fester vorgegebener Frequenzmaßstab
einer Anzeigeeinrichtung, beispielsweise einer Oszilloskopröhre, eingehalten wird.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Schaltung besteht im wesentlichen aus einem
VCO, der wechselweise eingephast und freilaufend betrieben wird. Eine Sample &
Hold-Schaltung speichert die VCO-Abstimmspannung, die sich im eingephasten Zustand
einstellt, für die Zeit des freilaufenden VCO-Betriebszustandes ab. Die mit der
Sample & Hold-Schaltung abgespeicherte Spannung steht als Bezugsspannung UXM
für die X-Ablenkung der Oszilloskopröhre zur Verfügung. Die Oszilloskopröhre wird
im freilaufenden Betrieb, bei dem der VCO in einem Frequenzbereich fmin bis fmax
durchgewobbelt wird, hell getastet und im eingephasten Betrieb, in dem der VCO mittels
einer quarzgenauen Referenzfrequenz auf einer Frequenzmitte schwingt, dunkel getastet.
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Diese Referenzfrequenz schwingt um den Teilungsfaktor n niedriger
als die VCO-Mittenfrequenz, die mit einer PLL-Schaltung stabilgehalten wird.
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Zwei Konstant-Spannungsquellen bestimmen den VCO-Abstimmbereich Umin
bis Umax in Abhängigkeit zur Bezugsspannung UxM und der VCO wird im freilaufenden
Betriebszustand von Umin bis Umax durchgestimmt. Bei Erreichen von Umax schaltet
der VCO, der entsprechend auf der Frequenz fmax schwingt, auf den Einphaszustand
um, so daß ein neuer Zyklus beginnt und die Bezugsspannung,
bei
eventuellem Wegdriften des VCO, nachgestellt wird und so die Mittefrequenz immer
in Bildmitte der Anzeigeeinheit dargestellt wird.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen: FIG. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Wobbeloszillatorschaltung;
FIG. 2a bis h Spannungsdiagramme der Abstimmspannung für den VCO und die Impuls
spannungen in der Wobbeloszillatorschaltung, und FIG. 3 den Spannungsverlauf der
VCO-Abstimmspannung und eine Kennlinienanpassung durch Logarithmierung für eine
frequenzlineare Darstellung.
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Die Wobbeloszillatorschaltung in FIG. 1 besteht im wesentlichen aus
dem VCO 1, der über Schalter 5 und 10 wechselweise eingephast und freilaufend betrieben
wird. Die VCO-Frequenz wird mit einem Frequenzteiler 2 um den Teilungsfaktor n auf
eine Referenzfrequenz fRef 22 heruntergeteilt, die zusammen mit der heruntergeteilten
VCO-Frequenz einem Phasenkomparator 3 zugeführt wird. Dieser liefert über einen
Tiefpaß 4 und den Schalter 5 eine Abstimmspannung U1 für den VCO 1, so daß die VCO-Frequenz
über diese PLL-Schaltung stabil gehalten wird, und der VCO 1 mit einer festen Frequenzmitte
fM, die um den Faktor n größer als fRef ist, schwingt. Bei kleinen Frequenzhüben
ist ein Schalter 17 geschlossen, und die Abstimmspannung U1 ist dann gleich einer
Spannung Ux die einer Sample & Hold-Schaltung 15 zugeführt wird.
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Ist der VCO 1 nach der Einschwingzeit (FIG. 2a) eingephast, liefert
der Phasenkomparator 3 eine Impulsspannung U4 (FIG. 2d), die auf einen Integrator
7 gegeben
wird. Nach einer durch den Integrator bedingten Zeit
t1 (FIG. 2e) wird ein nachfolgender Monoflop 8 durch eine Impulsspannung U5 (FIG.
2e) gesetzt. Während einer Zeit t2 steuert ein Impuls U6 (FIG. 2f) die Sample &
Hold-Schaltung 15 an. Diese übernimmt daraufhin die Spannung Ux für die Zeit des
nächsten freien VCO-Durchlaufs, so daß eine Bezugsspannung UXM gewonnen wird. Nach
Ablauf der Zeit t2 wird mit der abfallenden Flanke des Impulses U6 ein Monoflop
9 gesetzt, welches einen Resetimpuls U7 (FIG. 2g) für ein RS-Flipflop liefert. Daraufhin
wird der Schalter 5 geöffnet und der VCO 1 auf den freilaufenden Betrieb umgeschaltet.
Gleichzeitig schließt der Schalter 10 und ein Z-Signal (FIG. 2h) steuert eine Oszilloskopröhre
19 für den freilaufenden Betrieb hell. Der Schalter 10 verbindet den VCO 1 über
einen Sägezahngenerator 11, der eine Spannung U2 liefert (FIG. 2b).
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Zwei Konstant-Spannungsquellen 13 und 14 bestimmen die Spannungen
Umin und Umax Umin ist immer um einen konstanten Spannungswert kleiner als UXM und
bestimmt die Anfangs spannung von U2 des Sägezahngenerators 11. Umax ist um einen
konstanten Spannungswert größer als UxM und dient als Bezugsspannung für einen Komparator
12. Umax bestimmt den Umschaltpunkt vom freilaufenden zum eingephasten Betriebszustand.
Beide Spannungsquellen 13 und 14 sind über einen Verbindungspunkt, über den die
Bezugsspannung UXM einem Differenzverstärker 18 zugeführt wird, mit der Sample &
Hold-Schaltung 15 verbunden. Dem Differenzverstärker 18, der die Spannung für die
X-Ablenkung der Oszilloskopröhre liefert, wird ebenfalls die Abstimmspannung Ux
zugeführt, die außerdem an einem Eingang des Komparators 12 liegt, dessem anderen
Eingang die Spannung Umax zugeführt wird und dessen Ausgang einen Setzimpuls U3
(FIG. 2c) für ein RS-Flipflop 6 liefert, das die Schalter 5 und 10 steuert.
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Bei geschlossenem Schalter 10, d.h. bei freilaufendem Betrieb des
VCO 1, wird dieser über den Sägezahngenerator 11, der zuvor im eingephasten Zustand
auf Umin zurückgesetzt wird, durch die Spannung U1 U, (FIG. 1) von Umin bis Umax
durchgestimmt, d.h. der VCO 1 wird während des freien Durchlaufs in einen Frequenzbereich
$min bis fmax durchgestimmt.
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Dabei durchläuft die Spannung Ux und damit die X-Ablenkung der Oszilloskopröhre
19 entsprechende Werte, wenn bei kleinen Frequenzhüben der Schalter 17 geschlossen
ist. Erreicht Ux den Spannungswert Umax, so setzt der Komparator 12 das RS-Flipflop
6, der Schalter 5 schließt daraufhin und der Schalter 10 öffnet und das Z-Signal
steuert die Oszilloskopröhre dunkel, d.h. der VCO 1 phast ein, und es beginnt ein
neuer Zyklus.
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Im eingephasten Betriebszustand wird der VCO 1 wieder auf die Frequenzmitte
fM mittels der quarzgenauen Referenzfrequenz fRef eingestellt, so daß im darauffolgenden
freilaufenden Betriebszustand die Empfangsfrequenz wiederum quarzgenau in Bildschirmmitte
steht.
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Da die VCO-Abstimmspannung U1 vor allem bei großen Frequenzhüben
nicht immer frequenzlinear ist, muß sie bei großen Frequenzhüben über einen Logarithmierverstärker
16 für eine frequenzlineare Darstellung logarithmiert werden. Dazu wird der Schalter
17 geöffnet, und es entsteht eine Spannung Ux (FIG. 3). Diese Schaltung liegt außerhalb
der VCO-Abstimmspannung, so daß U1 möglichst rauschfrei an den VCO 1 gelangt.
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Die VCO-Frequenz wird über einen Entkoppelverstärker 20 an den VCO-Ausgang
21 gegeben.