DE3935829C2 - Linearization control loop - Google Patents

Linearization control loop

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Description

Die Erfindung betrifft einen Linearisierungsregelkreis mit Selbstabgleich zur Korrektur des Frequenzganges eines spannungsabhängigen Oszillators (VCO) in einem frequenzmo­ dulierten System gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1. Ein solcher Regelkreis ist aus der US-PS 4,367,473 bereits bekannt.The invention relates to a linearization control loop Self-adjustment to correct the frequency response of a voltage-dependent oscillator (VCO) in a frequency mo system according to the preamble of the patent Proverb 1. Such a control loop is from the US PS 4,367,473 already known.

Linearisierungsregelkreise der genannten Art werden bei­ spielsweise in frequenzmodulierten Systemen eingesetzt. Aufgrund ihrer Einsetzbarkeit in solchen Systemen kommen sie z. B. im Bereich der Munition sowie in Radarsystemen zur Anwendung. Linearization control loops of the type mentioned are used in used for example in frequency modulated systems. Because of their applicability come in such systems they z. B. in the field of ammunition and in radar systems to use.  

Linearisierungsregelkreise zur Linearisierung der Modulationskennlinie von Modulatoren sind allgemein bekannt. So sind beispielsweise aus der US-PS 4,593,287, aus der DE 27 10 841 A1 sowie aus dem Artikel von D. R. Bromaghim und J. P. Perry: "A Wideband Linear FM Ramp Generator for the Long-Range Imaging Radar"; in: IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. MTT-26, No. 5, May 1978, Seiten 322-325 Linearisierungsregelkreise bekannt, bei denen der Soll-Ist-Vergleich und damit die Linearisierung der Modulationskennlinie mittels Lauf­ zeitglieder durchgeführt wird.Linearization control loops for linearization of the modulation characteristic of modulators are generally known. For example, from the US Pat. No. 4,593,287, from DE 27 10 841 A1 and from the article by D. R. Bromaghim and J.P. Perry: "A Wideband Linear FM Ramp Generator for the Long-Range Imaging Radar "; in: IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. MTT-26, No. 5, May 1978, pages 322-325 Linearization control loops known, in which the target-actual comparison and thus the linearization of the modulation characteristic by means of a run timers is performed.

Aus dem Artikel von B. D. Campbell: "Hig-Resolution, Radar Coherent Linear FM Microwave Source"; in: IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. AES-6, No. 1, January 1970, Seiten 62-72 ist ein Linearisierungsregelkreis bekannt, bei dem die Linearisierung der Modulationskennlinie durch Spektrenvergleich erreicht wird.From the article by B. D. Campbell: "Hig-Resolution, Radar Coherent Linear FM Microwave Source "; in: IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. AES-6, No. 1, January 1970, pages 62-72 a linearization control loop is known in which the linearization of the Modulation characteristic is achieved by comparing the spectra.

Bei dem Liniearisierungsregelkreis der eingangs genannten US-PS 4,367,473 findet sowohl eine Kalibrierung der Sendefrequenz als auch eine Linearisierung der Modulationskennlinie statt. Die Linearisierung der Modulationskennlinie wird bei dieser Lösung mit mehreren, auf un­ terschiedlichen Resonanzfrequenzen abgestimmten Schwingkreisen durch­ geführt, die beim Durchlauf der beispielsweise linear ansteigenden Modulationskennlinie nacheinander angeregt werden und die Signale für den Soll-Ist-Vergleich liefern, aus dem das Regelsignal für die Line­ arisierung der Modulationskennlinie abgeleitet wird. Nachteil dieser Lösung ist, daß die Linearisierung nur bei bestimmten vorgegebenen Frequenzen erfolgt und die Intervalle zwischen diesen Frequenzen nur durch Interpolation "linearisiert" werden können.In the linearization control loop of the aforementioned US PS 4,367,473 finds both a calibration of the transmission frequency as well the modulation characteristic is linearized. The linearization the modulation characteristic is in this solution with several, on un tuned resonant circuits through different resonance frequencies performed, which in the course of the linearly increasing, for example Modulation characteristic are excited one after the other and the signals for provide the target-actual comparison from which the control signal for the line Arization of the modulation characteristic is derived. Disadvantage of this The solution is that the linearization is only given for certain ones Frequencies occur and the intervals between these frequencies only can be "linearized" by interpolation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lineari­ sierungsregelkreis der eingangs genannten Art zu schaffen, der es ermöglicht, vorzugsweise nichtlineare Modulations­ kennlinien, beispielsweise eines frequenzmodulierten Sy­ stems, auf einfache und wenig kostenaufwendige Art mög­ lichst genau zu linearisieren.The invention has for its object a Lineari create a control loop of the type mentioned at the outset, which enables preferably non-linear modulation characteristics, for example a frequency-modulated Sy stems, possible in a simple and inexpensive manner linearize as precisely as possible.

Die erfindungsgemäße Anordnung sowie ihre entsprechenden Weiterbildungen sollen leicht herstellbar, preiswert und materialsparend implementiert sein.The arrangement according to the invention and its corresponding Further training should be easy to manufacture, inexpensive and be implemented in a material-saving manner.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist in dem Pa­ tentanspruch 1 beschrieben. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung ausgeführt.The achievement of the object is in Pa Claim 1 described. In the subclaims are advantageous training and further developments of the invention executed.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie über einen großen Temperaturbereich betrieben werden kann.A major advantage of the invention is that they operate over a wide temperature range can.

Aufgrund dieses Lösungsgedankens ist eine entsprechende materialsparende, preiswerte und leicht herstellbare er­ findungsgemäße Anordnung - die der Aufgabenstellung und dem Lösungsgedanken genügt - herstellbar. Diese zeichnet sich insbesondere durch ihre hohe Linearitätsfehlerkorrek­ tur (Restfehler nach der entsprechenden Regelung 0,2%) aus. Weitere Vorteile liegen darin,
daß der Regelkreis derart selbstabgleichend ist, so daß eine Korrektur eines Frequenzganges beispielsweise in ei­ nem spannungsabhängigen Oszillator (VCO) selbständig er­ folgt,
daß der Regelkreis es ermöglicht, Phasenkohärenz bei­ spielsweise in dem VCO hervorzurufen,
daß der Regelkreis eine Arbeitspunkteinstellung in dem VCO ermöglicht, während dieser VCO in der Kalibrations­ phase auf eine Referenzfrequenz abgestimmt wird.
On the basis of this solution concept, a corresponding material-saving, inexpensive and easily producible arrangement according to the invention - which satisfies the task and the solution concept - can be produced. This is characterized in particular by its high linearity error correction (residual error according to the corresponding regulation 0.2%). Other advantages are
that the control loop is self-equalizing, so that a correction of a frequency response, for example in a voltage-dependent oscillator (VCO), it automatically follows,
that the control loop enables phase coherence to be created in the VCO, for example,
that the control loop enables an operating point setting in the VCO, while this VCO is tuned to a reference frequency in the calibration phase.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Fig. 1 bis 5 näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 1 to 5. Show it:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer vorteilhaften Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Anordnung; Fig. 1 is a block diagram of an advantageous exporting approximate shape of the inventive arrangement;

Fig. 2 einen VCO mit Frequenzteiler; Fig. 2 is a VCO with the frequency divider;

Fig. 3 ein FM-CW-Radar; Fig. 3 is an FM-CW radar;

Fig. 4 ein Modulationssignal mit den zugehörigen Steuerimpulsen; Fig. 4 is a modulation signal to the associated control pulses;

Fig. 5 den Schaltplan eines Frequenzspannungswandlers; Fig. 5 is a circuit diagram of a frequency voltage converter;

Fig. 6 die Übertragungsfunktion der Schaltung nach Fig. 5. Fig. 6, the transfer function of the circuit of Fig. 5.

Der erfindungsgemäße Regelkreis nach Fig. 1 besteht aus einem Phasenkomparator 21, an dessen erstem Eingang 15 ein Referenzsignal anliegt. Dieser Phasenkomparator 21 ist in Serie geschaltet mit einem Tiefpaß 22. Dessen Ausgang ist auf einen ersten Eingang eines Sample 23 (Verstärkung V = 1) aufgeschaltet. Dieser Ausgang wiederum ist auf einen Verstärker 24 aufgeschaltet, dessen Ausgang auf einem ersten Eingang eines ersten Summationspunktes aufliegt. Der Ausgang 10 des ersten Summationspunktes ist auf den Eingang eines VCO 703 geschaltet, an dessem Aus­ gang 12 bzw. 11 die resultierende Frequenz der erfindungs­ gemäßen Anordnung abgreifbar ist. Gleichzeitig ist dieser Ausgang 12 auf den Eingang eines Frequenzspannungswandlers 26 und auf einen zweiten Eingang des Phasenkomparators 21 aufgelegt.The control circuit of the invention according to Fig. 1 consists of a phase comparator 21, to whose first input 15, a reference signal is applied. This phase comparator 21 is connected in series with a low-pass filter 22 . Its output is connected to a first input of a sample 23 (gain V = 1). This output is in turn connected to an amplifier 24 , the output of which rests on a first input of a first summation point. The output 10 of the first summation point is connected to the input of a VCO 703 , from whose output 12 or 11 the resulting frequency of the arrangement according to the Invention can be tapped. At the same time, this output 12 is connected to the input of a frequency voltage converter 26 and to a second input of the phase comparator 21 .

Der Ausgang des Frequenz-/Spannungs-Wandlers ist auf einen Tiefpaß 27 und dieser auf einen Verstärker 28 aufgeschal­ tet. Der Ausgang dieses Verstärkers 28 ist auf einen er­ sten Eingang eines Subtrahierers 210 und auf den ersten Eingang eines Sample 29 aufgeschaltet. Der Ausgang dieses Sample ist auf den zweiten Eingang des Subtrahierers 210 und auf den Eingang eines Verstärkers 214 aufgeschaltet. Der Ausgang des Sub­ trahierers 210 ist auf den ersten Eingang eines Differenz­ verstärkers 211 aufgeschaltet. Dessen Ausgang ist auf einen ersten Eingang eines Reglers 212 aufgeschaltet. Der Ausgang des Reglers 212 ist auf einen ersten Eingang eines weiteren Summationspunktes aufgeschaltet. Dessen Ausgang ist auf einen Modulationssignalverstärker aufgeschaltet. Der Ausgang des Modulationssignalverstärkers ist auf den zweiten Eingang des weiteren Summationspunktes aufgeschal­ tet. Der Ausgang des Verstärkers 214 ist auf einen zweiten Eingang eines Referenzsignalerzeugers 216 aufgeschaltet. Eine Steuerung 215 besteht aus einer integrierten Steuer­ signalaufbereitung und einem integrierten Zähler. An dem einen Eingang 16 der Steuerung 215 liegt ein Takt eines nicht gezeigten Taktgenerators an. An dem anderen Eingang 17 der Steuerung 215 liegt jeweils vorzugsweise ein Star­ timpuls an. The output of the frequency / voltage converter is switched to a low-pass filter 27 and this to an amplifier 28 . The output of this amplifier 28 is connected to a first input of a subtractor 210 and to the first input of a sample 29 . The output of this sample is connected to the second input of the subtractor 210 and to the input of an amplifier 214 . The output of the sub tracer 210 is connected to the first input of a differential amplifier 211 . Its output is connected to a first input of a controller 212 . The output of the controller 212 is connected to a first input of a further summation point. Its output is connected to a modulation signal amplifier. The output of the modulation signal amplifier is switched to the second input of the further summation point. The output of amplifier 214 is connected to a second input of a reference signal generator 216 . A controller 215 consists of an integrated control signal processing and an integrated counter. A clock of a clock generator (not shown) is present at one input 16 of the controller 215 . A starter pulse is preferably present at the other input 17 of the controller 215 .

Ein erster Ausgang der Steuerung ist mit dem Referenzsi­ gnalerzeuger verbunden, dessen Ausgang auf einen zweiten Eingang des Differenzverstärkers geschaltet ist. Weiterhin ist dieser Ausgang auf eine Hilfsgrößenaufbereitungsschal­ tung (V < 1) aufgeschaltet, deren Ausgang auf einen zwei­ ten Eingang des weiteren Summationspunktes aufgeschaltet ist. Der zweite Ausgang der Steuerung 215 ist auf einen zweiten Eingang des Reglers 212 aufgeschaltet. Der dritte Ausgang der Steuerung 215 ist einerseits auf einen zweiten Eingang des Sample 29, andererseits auf einen zweiten Eingang des Sample 23 auf­ geschaltet.A first output of the control is connected to the reference signal generator, the output of which is connected to a second input of the differential amplifier. Furthermore, this output is connected to an auxiliary variable processing circuit (V <1), the output of which is connected to a second input of the further summation point. The second output of the controller 215 is connected to a second input of the controller 212 . The third output of the controller 215 is connected on the one hand to a second input of the sample 29 and on the other hand to a second input of the sample 23 .

Der erste Eingang des Subtrahierers 210 sowie des Diffe­ renzverstärkers 211 hat positives Vorzeichen. Der zugehö­ rige zweite Eingang weist inverse Polarität auf. Der Reg­ ler 212 besteht aus einem schaltbaren Integrator. The first input of the subtractor 210 and the differential amplifier 211 has a positive sign. The associated second input has inverse polarity. The controller 212 consists of a switchable integrator.

Wahlweise kann auch an den Anschlußklemmen 10, 11, 12 statt des VCO 703 eine Anordnung nach Fig. 2 oder 3 ausge­ bildet sein.Optionally, an arrangement according to FIG. 2 or 3 can also be formed on the connecting terminals 10 , 11 , 12 instead of the VCO 703 .

Fig. 2 zeigt einen VCO mit Teiler, wobei der Eingang des VCO 701 an Anschlußklemme 10 und sein Ausgang an An­ schlußklemme 12 sowie an den Eingang eines N-fachen Tei­ lers 71 angeschlossen ist. Dessen Ausgang ist auf An­ schlußklemme 11 gelegt. Fig. 2 shows a VCO with divider, the input of the VCO 701 to terminal 10 and its output to terminal 12 and connected to the input of an N-fold Tei 71 . Its output is connected to terminal 11 .

Fig. 3 zeigt ein FM-CW-Radar, wobei an Anschlußklemme 10 ein VCO 702 eingangsseitig angeschlossen ist. Über den je­ weiligen direkten Zweig des zweiten Kopplers (720 und 721) und einen hierzu seriell liegenden Zirkulator 73 ist die­ ser VCO 702 mit Anschlußklemme 12 verbunden. Die nicht ab­ geschlossenen Arme der Koppler 720 und 721 sind jeweils mit einem ersten Eingang eines Mischers 741 und 740 ver­ bunden. An dem zweiten Eingang des Mischers 741 liegt ein Lokaloszillator (LO) auf und an dem zweiten Eingang des Mischers 740 ein weiterer Ausgang des Zirkulators 73. Über einen N-fachen Teiler 75 ist der Mischer 741 mit An­ schlußklemme 11 verbunden. Der Ausgang des Mischers 740 ist auf eine weitere Anschlußklemme 13 gelegt. Fig. 3 shows an FM-CW radar, wherein at terminal 10, a VCO is connected on the input side 702nd The respective VCO 702 is connected to terminal 12 via the respective direct branch of the second coupler ( 720 and 721 ) and a circulator 73 lying in series therewith. The not from closed arms of the couplers 720 and 721 are each connected to a first input of a mixer 741 and 740 a related party. A local oscillator (LO) is connected to the second input of mixer 741 and another output of circulator 73 is connected to the second input of mixer 740 . Via an N-fold divider 75 , the mixer 741 is connected to terminal 11 . The output of the mixer 740 is connected to a further connection terminal 13 .

Fig. 4 zeigt den zeitlichen Ablauf des Modulationssignals sowie des Steuersignals der erfindungsgemäßen Anordnung. Kurve 31 zeigt das Modulationssignal mit der Modulations­ phase 302, -periode 303 und der -pause 301. Fig. 4 shows the timing of the modulation signal and the control signal of the arrangement according to the invention. Curve 31 shows the modulation signal with the modulation phase 302 , period 303 and pause 301 .

Kurve 32 zeigt die Startimpulse, die am Anfang der Modula­ tionsphase 302 liegen.Curve 32 shows the start pulses which are at the beginning of the modulation phase 302 .

Kurve 33 zeigt die Sample, die am Ende der Modulationsphase 302 beginnen. Curve 33 shows the samples that begin at the end of modulation phase 302 .

Zum gleichen Zeitpunkt startet der Steuersignalintegrator des Reglers 212. Dieser wird am Ende der jeweiligen Pause auf Null zurückgesetzt.At the same time, the control signal integrator of controller 212 starts. This is reset to zero at the end of each break.

In Kurve 33 tragen die Sample-Phasen die Nummer 331 und die Hold-Phasen die Nummer 332.In curve 33 , the sample phases have the number 331 and the hold phases have the number 332 .

Fig. 5 zeigt den Aufbau des Frequenz-Spannungswandlers 26 und Fig. 6 die zugehörige Übertragungsfunktion. FIG. 5 shows the structure of the frequency-voltage converter 26 and FIG. 6 the associated transfer function.

Der Frequenz-Spannungswandler ist aus einer Serienschal­ tung von n Intervertern, die auf einem Und-Gatter aufge­ schaltet sind, aufgebaut. Auf dem komplementären Eingang desselben Gatters ist eine Verbindungsleitung zwischen diesem Eingang und dem Eingang des ersten Inverters ausge­ bildet.The frequency-voltage converter is made of a series scarf tion of n interverters based on an AND gate are switched on. On the complementary entrance the same gate is a connecting line between this input and the input of the first inverter forms.

Analog ist der Schaltkreis 602 jedoch nur mit m Invertern ausgebildet. Der Eingang dieses Schaltkreise 602 ist über einen weiteren Inverter funktionsrichtig mit jenem oben beschriebenen Schaltkreis 601 verbunden. Die Ausgänge bei­ der Schaltkreise 601 und 602 sind über ein NAND-Gatter 603 mit einem Ausgang 14 verbunden.Analogously, the circuit 602 is only formed with m inverters. The input of this circuit 602 is functionally connected to that circuit 601 described above via a further inverter. The outputs on the circuits 601 and 602 are connected to an output 14 via a NAND gate 603 .

In Fig. 6 ist die Kennlinie der Schaltung nach Fig. 5 dar­ gestellt. Kurve 350 zeigt dabei die theoretische und Kurve 351 die faktische Kurve. Hieraus ergibt sich ein nutzbarer Frequenzbereich 360.In Fig. 6, the characteristic of the circuit of FIG. 5 is provided. Curve 350 shows the theoretical curve and curve 351 the factual curve. This results in a usable frequency range 360 .

Der Linearisierungsregelkreis ist als Blockschaltbild in Fig. 1 dargestellt. Die Funktion des Regelkreises ist auf zwei Abschnitte, die zeitlich nacheinander ablaufen, auf­ geteilt. Im zweiten Abschnitt der Modulationsperiode 303 ist eine Kalibrierung (Selbstabgleich) vorgesehen, während im ersten Abschnitt die Modulationsphase 302 abläuft, in der das frequenzmodifizierte Oszillatorsignal durch Schließung des Regelkreises nachgeregelt wird. Die Steue­ rung und zeitlichen Zusammenhänge sind in Fig. 4 darge­ stellt.The linearization control loop is shown as a block diagram in FIG. 1. The function of the control loop is divided into two sections, which run sequentially in time. A calibration (self-adjustment) is provided in the second section of the modulation period 303 , while the modulation phase 302 takes place in the first section, in which the frequency-modified oscillator signal is readjusted by closing the control loop. The control and temporal relationships are shown in Fig. 4 Darge.

Kalibrierung (Selbstabgleich) der PLL:
Der obere Teil des Blockschaltbildes (Fig. 1) stellt prin­ zipiell einen Phasenregelkreis dar, der auf eine Refe­ renzfrequenz fRef = f₀ während der Pausenzeit 301 abgegli­ chen werden soll. Die Besonderheit ist, daß dieser Phasen­ regelkreis über den Sample 23 während der Pausenzeit 301 geschlossen werden kann. Auf diese Weise kann vorzugsweise der VCO 703 phasenrichtig auf f₀ einschwingen. Weiterhin weist dieser Phasenregelkreis eine Summationsstelle auf, in die ein Modulationssignal einge­ speist werden kann. Während der Kalibrierphase des Phasen­ regelkreises ist sichergestellt, daß die Modulationsspan­ nung Umod2 = 0 ist (im Idealfall). Auf diese Weise ist si­ chergestellt, daß am Ende der Kalibrierphase (SampleImpuls) der Arbeitspunkt (d. h. Uarb) des VCO abgeglichen ist. Eine eventuell vorhandene Fehlergröße, d. h. Umod2 ≠ 0 (geringfügig von Null abweichend durch z. B. Offsetspan­ nungen diverser Operationsverstärker 29, 210, 212, 213), wird beim Kalibriervorgang mit herausgeglichen. Der Ver­ lauf von Umod2 ist in Fig. 4 dargestellt. Am Ende des Ka­ libriervorganges bzw. zur Zeit t₀ ist somit am Ausgang des VCO ein zur Eingangsfrequenz f₀ gelocktes Signal vor­ handen. Dies stellt bei einer Anwendung in einem FM-CW-Ra­ dargerät sicher, daß zu Beginn der Modulationsphase eine konstante Anfangsphase vorhanden ist (Phasenkohärenz).
Calibration (self-alignment) of the PLL:
The upper part of the block diagram ( Fig. 1) represents in principle a phase-locked loop which is to be calibrated to a reference frequency f Ref = f₀ during the pause time 301 . The special feature is that this phase control loop can be closed via the sample 23 during the pause time 301 . In this way, the VCO 703 can preferably settle to f₀ in the correct phase. Furthermore, this phase locked loop has a summation point into which a modulation signal can be fed. During the calibration phase of the phase control loop, it is ensured that the modulation voltage U mod2 = 0 (ideally). In this way it is ensured that at the end of the calibration phase (sample pulse) the operating point (ie U arb ) of the VCO is adjusted. Any error size that is present, ie U mod2 ≠ 0 (deviating slightly from zero due to e.g. offset voltages of various operational amplifiers 29 , 210 , 212 , 213 ), is also compensated for during the calibration process. The course of U mod2 is shown in Fig. 4. At the end of the calibration process or at time t₀, a signal locked to the input frequency f₀ is thus present at the output of the VCO. When used in an FM-CW-Ra device, this ensures that a constant initial phase is present at the beginning of the modulation phase (phase coherence).

Linearisierungsregelkreis:
Der eigentliche Linearisierungsregelkreis - wie in Fig. 1 gezeigt - benötigt als Eingangsgröße zunächst eine der Eingangsfrequenz proportionale Eingangsspannung Uf/U(t). Diese wird mit Hilfe des Frequenz-Spannungswandlers 26 und einer Nachsiebung (Baustein 27) erzeugt. Die Funktion und Arbeitsweise dieser Bausteine 26 und 27 sind in Fig. 5 und 6 gezeigt und weiter oben erläutert. Mit Hilfe des Ver­ stärkers 28 wird diese Spannung Uf/U(t) zunächst ver­ stärkt, um den Störabstand dieser Größe zu verbessern. Da die Spannung Uf/UV(t) (siehe Fig. 5) je nach vorgesehener Anfangsfrequenz = f₀ zum Startzeitpunkt t₀ der Modulati­ onsphase ungleich 0 ist, wird mit Hilfe des SampleVerstärkers 29 zunächst während der Pausenzeit 301 die Ausgangsspannung Uf/U(t₀) gespeichert. Auf diese Weise wird für die Pause am Ausgang des Subtrahierers 201 durch Subtraktion Uf/V(t₀) = OV erzeugt. Für die Modulationsphase 302 hat diese Maßnahme die Konsequenz, daß ein Ab­ gleich der Kennlinie an dem ersten Punkt vorgenommen wurde, der einen Vergleich der frequenzabhängigen Spannung Uf/U(t) mit einer Referenzspannung ermöglicht, die in der Steuerung 215 und dem Referenzsignalerzeuger 216 erzeugt wird.
Linearization control loop:
The actual linearization control loop - as shown in FIG. 1 - initially requires an input voltage U f / U (t) which is proportional to the input frequency. This is generated with the aid of the frequency-voltage converter 26 and a post-screening (module 27 ). The function and mode of operation of these components 26 and 27 are shown in FIGS. 5 and 6 and explained further above. With the help of the amplifier 28 , this voltage U f / U (t) is initially increased to improve the signal-to-noise ratio of this magnitude. Since the voltage U f / UV (t) (see Fig. 5) f O depending on the intended initial frequency = the starting time of the Modulati t₀ onsphase not equal to 0, is determined using the sample amplifier 29 initially during the dead time 301, the output voltage U f / U ( t₀) saved. In this way, U f / V (t₀) = OV is generated for the pause at the output of subtractor 201 by subtraction. For the modulation phase 302 , this measure has the consequence that the characteristic curve was made at the first point, which enables a comparison of the frequency-dependent voltage U f / U (t) with a reference voltage, which is generated in the controller 215 and the reference signal generator 216 is produced.

Dieser erste Abschnitt kann bei Verwendung der Bezeich­ nungen aus Fig. 4 mathematisch wie folgt beschrieben wer­ denThis first section can be mathematically described as follows when using the designations from FIG. 4

Für den Gleichlauf der beiden Vergleichsgrößen wird außer­ dem ein zweiter Abgleichschnitt notwendig (2-Punkt-Ab­ gleich). Hierfür gelten die Zusammenhänge:For the synchronism of the two comparison variables, which requires a second adjustment cut (2-point ab equal). The relationships here apply:

für die max. Frequenz fmax = f₁ giltfor the max. Frequency f max = f 1 applies

oderor

· V₈ · c = · c · V₈ · c = · c

Dabei ist eine meßbare Größe, die während der Pausenzeit 301 ansteht und im Sample 29 ge­ speichert ist. Diese Größe kann sich bei Variation z. B. der Temperatur ändern. Der Faktor c ist eine Systemkon­ stante) in der der max. Frequenzhub (f₁ - f₀) steckt. Für das Herausgleichen (2. Abgleichspunkt) sind nun zwei Vari­ anten möglich:Here is a measurable quantity that is pending during the pause time 301 and is stored in the sample 29 . This size can vary with z. B. change the temperature. The factor c is a system constant) in which the max. Frequency swing (f₁ - f₀) is inserted. Two variants are now possible for equalization (2nd adjustment point):

  • a) wird über eine Verstärkungsvariation ausgeregelt, so daß gilt: = const.a) is about a gain variation corrected so that the following applies: = const.
  • b) über die Größe wird mittels c die Referenz (Führungsgröße) nachgeregelt. Dabei stellt c praktisch eine Verstärkung von dar. Übertragen auf Fig. 1 bedeutet dies, daß V₁₄ = c gewählt werden muß.b) the size (c) is used to readjust the reference (reference value). Here, c practically represents a gain of. Transferred to Fig. 1, this means that V₁₄ = c must be selected.

Die Möglichkeit b) kam hier zur Anwendung, da diese Lösung einfach zu realisieren ist, wenn der D/A-Wandler in Bau­ stein 216 diese Spannung als Betriebsspannung oder Refe­ renzspannung erhält, so daß die Variation dieser Größe der im Blockschaltbild angedeuteten Multiplikation entspricht. Im praktischen Fall sind Variationen von A₁₄ (siehe Fig. 3) zu erwarten von:The possibility b) was applied here, since this solution is simple to implement, if the D / A converter stone in building 216, this voltage is obtained as the operating voltage or Refe rence voltage, so that the variation of this size corresponds to the direction indicated in the block diagram multiplication. In the practical case, variations of A₁₄ (see Fig. 3) can be expected from:

A₁₄ = V₁₄ · = UNenn (Sollwert)
Abweichung vom Sollwert:
A₁₄ = UNenn ± 10%
A₁₄ = V₁₄ · = U nominal (setpoint)
Deviation from the target value:
A₁₄ = U nominal ± 10%

Eine Änderung der Verstärkung des Verstärkers 28, z. B. über Temperatur, durch unexakten Abgleich etc., wird auf die oben beschriebene Weise ebenfalls durch einen Nach­ gleich der Führungsgröße V ausgeregelt.A change in the gain of amplifier 28 , e.g. B. over temperature, by inexact adjustment, etc., is also corrected in the manner described above by a After equal to the command variable V .

Im weiteren Verlauf des Regelkreises wird im Differenzver­ stärker 211 die Führungsgröße U mit dem aufbereiteten Istwert Uf(t) verglichen und eine Fehlerfunktion gebildet. Außerdem wird diese Differenz im Differenzverstärker 211 mit V₁₁ verstärkt (Regelkreisverstärkung). Das Ergebnis ist die Fehlergröße UF, die den Regler 211 steuert, so daß auf diese Weise eine Korrekturspannung Ucorr gebildet wird. Dem Regler 212 nachfolgend wird eine Hilfsgröße ad­ diert, damit die benötigte Dynamik des Differenzverstär­ kers 211 und des Reglers 212 reduziert werden kann. Auf diese Weise entsteht das Modulationssignal Umod1, das nach Verstärkung in dem Modulationssignalverstärker 213 dem VCO zugeführt werden kann.In the further course of the control loop, the reference variable U FÜ is compared in the differential amplifier 211 with the processed actual value U f (t) and an error function is formed. In addition, this difference is amplified in the differential amplifier 211 with V₁₁ (control loop gain). The result is the error quantity U F , which controls the controller 211 , so that a correction voltage U corr is formed in this way. An auxiliary variable is added to the controller 212 so that the required dynamics of the differential amplifier 211 and the controller 212 can be reduced. In this way, the modulation signal U mod1 is produced , which can be fed to the VCO after amplification in the modulation signal amplifier 213 .

In Fig. 2 ist eine Variante gezeigt, bei der der VCO 701 auf einer höheren Frequenz (N · f₀) schwingt. In Fig. 3 ist eine Anwendung gezeigt, die durch Heruntermischen in eine Zwischenfrequenzlage mit nachfolgender Frequenz­ teilung an den Linearisierungsregelkreis angebunden wird. Die Grundfrequenz des VCO ergibt sich dann zu:In FIG. 2, a variant is shown in which the VCO 701 oscillates at a higher frequency (N · f₀). In Fig. 3 an application is shown, which is connected by mixing down into an intermediate frequency position with subsequent frequency division to the linearization control loop. The basic frequency of the VCO is then:

fVCO = fLO + N · f₀.f VCO = f LO + N · f₀.

Durch die Ausbildung der Erfindung gemäß obiger Beschrei­ bung stellen sich die im Lösungsgedanken bereits genannten Vorteile ein.By designing the invention as described above exercise are the ones already mentioned in the solution Advantages.

Claims (6)

1. Linearisierungsregelkreis zur Linearisierung der Modulations­ kennlinie eines Modulators, welcher Regelkreis eine Vergleichseinheit zum Vergleich eines aus dem Ausgangssignal des Modulators abgeleite­ ten Ist-Signals mit einem vorgegebenen Referenzsignal enthält, welche Vergleichseinheit mit dem Regeleingang des Modulators in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der Ausgang des Modulators (703) mit einem Frequenz-Span­ nungs-Wandler (26) verbunden ist,
  • - daß der Frequenz-Spannungs-Wandler (26) ausgangsseitig zum einen mit einem Sample-and-Hold-Verstärker (29) und zum anderen mit dem einen Eingang eines Subtrahierers (210) verbunden ist,
  • - daß der Sample-and-Hold-Verstärker (29) zum einen mit dem anderen Eingang des Subtrahierers (210) und zum anderen über einen Ver­ stärker (214) mit dem Referenzsignalerzeuger (216) verbunden ist,
  • - daß der Subtrahierer (210) ausgangsseitig mit dem einen Eingang der Vergleichseinheit (211) und der Referenzsignalerzeuger (216) ausgangssseitig mit dem anderen Eingang der Vergleichseinheit (211) verbunden sind,
  • - daß der Sample-and-Hold-Verstärker (29) zu Beginn einer jeden Modulationsperiode eingangsseitig geschlossen und während der übrigen Zeit der Modulationsperiode eingangsseitig geöffnet ist.
1. Linearization control circuit for linearizing the modulation characteristic of a modulator, which control circuit contains a comparison unit for comparing an actual signal derived from the output signal of the modulator with a predetermined reference signal, which comparison unit is connected to the control input of the modulator, characterized in that
  • - That the output of the modulator ( 703 ) is connected to a frequency-voltage converter ( 26 ),
  • - That the frequency-voltage converter ( 26 ) on the output side is connected on the one hand to a sample-and-hold amplifier ( 29 ) and on the other hand to the one input of a subtractor ( 210 ),
  • - That the sample-and-hold amplifier ( 29 ) is connected on the one hand to the other input of the subtractor ( 210 ) and on the other hand via a amplifier ( 214 ) to the reference signal generator ( 216 ),
  • - That the subtractor ( 210 ) is connected on the output side to one input of the comparison unit ( 211 ) and the reference signal generator ( 216 ) is connected on the output side to the other input of the comparison unit ( 211 ),
  • - That the sample-and-hold amplifier ( 29 ) is closed on the input side at the beginning of each modulation period and is open on the input side during the remaining time of the modulation period.
2. Linearisierungsregelkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vergleichseinheit (211) ein Differenzverstärker ist, dem ein Integrator (212) und ein weiterer Summierer nachgeschaltet sind, daß der Referenzsignalerzeuger (216) über ein Dämpfungsglied (217) mit dem weiteren Summierer verbunden ist und daß aus den beiden dem wei­ teren Summierer zugeführten Ausgangssignalen des Integrators (212; Ucorr) und des Referenzsignalerzeugers (216; UHilf) das, vorzugsweise über einen nachgeschalteten weiteren Verstärker (213) zu verstärkende, Modulations-Führungssignal (Umod2) gebildet ist. 2. Linearization control loop according to claim 1, characterized in that the comparison unit ( 211 ) is a differential amplifier, which is followed by an integrator ( 212 ) and a further summer, that the reference signal generator ( 216 ) via an attenuator ( 217 ) with the further summer is connected and that from the two further summers supplied output signals of the integrator ( 212 ; U corr ) and the reference signal generator ( 216 ; U auxiliary ), preferably via a downstream additional amplifier ( 213 ) to be amplified, modulation control signal (U mod2 ) is formed. 3. Linearisierungsregelkreis nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzsignalerzeuger (216) ein Zähler (215) mit nachgeschaltetem D/A-Wandler (216) ist.3. Linearization control loop according to one of claims 2 or 3, characterized in that the reference signal generator ( 216 ) is a counter ( 215 ) with a downstream D / A converter ( 216 ). 4. Linearisierungsregelkreis nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Frequenz-Spannungs-Wandler (26) ein Tiefpaßfilter (27) und ein Verstärker (28) nachgeschal­ tet ist.4. Linearization control circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the frequency-voltage converter ( 26 ) has a low-pass filter ( 27 ) and an amplifier ( 28 ) is switched downstream. 5. Linearisierungsregelkreis nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Modulations-Führungssignal (Umod2) über einen ersten Summierer dem Regeleingang (10) des Modulators (703) zugeführt ist.5. Linearization control loop according to one of the preceding claims, characterized in that the modulation control signal (U mod2 ) is fed to the control input ( 10 ) of the modulator ( 703 ) via a first summer. 6. Linearisierungsregelkreis nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (703) ein span­ nungsgesteuerter Oszillator ist und der erste Summierer Teil eines Phasenregelkreises (15, 21-24) für den spannungsgesteuerten Oszil­ lator (703) ist.6. Linearization control loop according to one of the preceding claims, characterized in that the modulator ( 703 ) is a voltage-controlled oscillator and the first totalizer is part of a phase-locked loop ( 15 , 21-24 ) for the voltage-controlled oscillator ( 703 ).
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