DE4111920C2 - Method and circuit arrangement for frequency stabilization by frequency division - Google Patents
Method and circuit arrangement for frequency stabilization by frequency divisionInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungs anordnung nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1, 2 und 3.The invention relates to a method and a circuit arrangement according to the preambles of claims 1, 2 and 3.
Für zivile Anwendungen z. B. auf dem Gebiet der Umfeldsen sorik im Kraftfahrzeug kommen zunehmend höchste Frequenzen im Millimeterwellenbereich in Betracht (30-300 GHz). Ei nes der zentralen Probleme ist die Verfügbarkeit von fre quenzstabilen Oszillatoren, deren Schwingfrequenzen z. B. mit einer Quarzschwingung verglichen werden können um eine Phasenregelschleife (PLL) aufzubauen. Hierzu werden Fre quenzteilerschaltungen benötigt. For civil applications e.g. B. in the field of the environment sorik in motor vehicles there are increasingly high frequencies in the millimeter wave range (30-300 GHz). Egg One of the central problems is the availability of fre stable oscillators, the oscillation frequencies z. B. can be compared with a quartz vibration by one To build a phase locked loop (PLL). For this, Fre cross-divider circuits required.
Für eine PLL (phase-lock-loop)-Frequenzstabilisierung wird beispielsweise ein Frequenzteiler benötigt. Im mm-Wellen bereich, d. h. für Frequenzen zwischen 30 bis 300 GHz kommen nur analoge Verfahren in Betracht. Bekannte Verfahren zur Frequenzstabilisierung leiten z. B. aus einem mm-Wellen-si gnal die halbe Frequenz ab, indem auf einen Frequenzmischer die Oszillatorfrequenz fosz/2 gegeben wird. Findet sich am Ausgang des Frequenzmischers ein Filter auf die Frequenz fosz/2, so funktioniert die Anordnung als Frequenzteiler im Verhältnis 2 : 1. Bei kommerziell interessanten Frequenzen wie 60, 80 oder 94 GHz liegt die halbe Signalfrequenz bei 30, 40 oder 47 GHz für die ein verstärkendes Element benö tigt wird. Derartige Verstärker sind nur unter hohem Ko stenaufwand verfügbar.For example, a frequency divider is required for PLL (phase-lock-loop) frequency stabilization. In the mm-wave range, ie for frequencies between 30 to 300 GHz, only analog methods can be considered. Known methods for frequency stabilization z. B. from a mm-wave signal from half the frequency by giving the oscillator frequency f osz / 2 to a frequency mixer . If a filter for the frequency f osz / 2 is found at the output of the frequency mixer , the arrangement functions as a frequency divider in a ratio of 2: 1. For commercially interesting frequencies such as 60, 80 or 94 GHz, half the signal frequency is 30, 40 or 47 GHz for which a reinforcing element is required. Such amplifiers are only available at high cost.
Weiterhin bekannt ist eine Frequenzteilung durch n, wobei die Rückkoppelungsschleife und der Mischer doppelt genutzt werden (IEEE Transaction on Microwave Theory and Techni ques, Vol. MTT 34, No. 4, Seiten 436, 1986). Diese Anordnung benötigt jedoch einen sehr breitbandigen Verstärker, der bis relativ dicht an die Signalfrequenz heran ausreichend verstärken muß.Frequency division by n is also known, where the feedback loop and the mixer are used twice (IEEE Transaction on Microwave Theory and Techni ques, vol. MTT 34, No. 4, pages 436, 1986). This However, the arrangement requires a very broadband Amplifier that is relatively close to the signal frequency must sufficiently reinforce.
Darüber hinaus ist aus der DE 35 24 146 A1 eine Schaltungs anordnung zur Frequenzstabilisierung hochfrequenter Schwin gungen bekannt, bei der zwei Mischeranordnungen zur zwei stufigen Mischung der Eingangsfrequenz mit zwei Hilfsfre quenzen von zwei Hilfsoszillatoren vorgesehen sind. Diese Anordnung ist, jedoch besonders aufwendig.In addition, DE 35 24 146 A1 is a circuit arrangement for frequency stabilization of high frequency Schwin conditions known, in the two mixer arrangements for two stage mixing of the input frequency with two auxiliary fre sequences of two auxiliary oscillators are provided. This Arrangement is, however, particularly complex.
Aufgabe der Erfindung ist daher, ein gattungsgemäßes Ver fahren anzugeben, das technisch einfach zu realisieren ist, kostengünstig und für die Massenfertigung geeignet ist. Darüber hinaus ist eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Schaltungsanordnung anzugeben.The object of the invention is therefore a generic Ver specify driving that is technically easy to implement, is inexpensive and suitable for mass production. In addition, one is to carry out the procedure Specify particularly suitable circuitry.
Die Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1, 2 und 3 angegebenen Merkmale.The task is solved by the in the characterizing part of claims 1, 2 and 3 specified features.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß in der Fre quenzteileranordnung ein starkes Zwischenfrequenz-Signal ohne Rückkoppelungskreisverstärkung erzielt wird.An advantage of the invention is that in the Fre quenzteileranordnung a strong intermediate frequency signal is achieved without feedback loop gain.
Weiterhin ist vorteilhaft, daß die Frequenz des Hilfsoszil lators nicht in die geteilte Frequenz des Ausgangssignals eingeht.It is also advantageous that the frequency of the auxiliary Oszil lators not in the divided frequency of the output signal comes in.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen.The invention is illustrated by means of exemplary embodiments explained with reference to schematic drawings.
In den Fig. 1 und 2 sind die Schaltungsanordnungen zur Frequenzteilung dargestellt.In Figs. 1 and 2, the circuit arrangements are shown for frequency division.
In einem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird eine von ei nem Hilfsoszillator 1 erzeugte Frequenz f1 und das hochfre quente Signal der Frequenz fosz des mm-Wellen-Oszillators 5 auf einen Oberwellenmischer 4a gegeben. Im Oberwellenmi scher wird die n-te harmonische Oberschwingung der Frequenz f1 mit der Frequenz fosz derart gemischt, daß am Ausgang des Mischers die Zwischenfrequenz fosz - n f1 abgeleitet wird. Diese Zwischenfrequenz wird verstärkt (Verstärker 2) und mit konventionellen Frequenzteiler-IC's 6 durch n geteilt. Die geteilte Frequenz fosz/n - f1 wird mit der Hilfsoszilla torfrequenz f1 auf einen zweiten Mischer 7 gegeben. Am Ausgang des zweiten Mischers 7 wird das Mischerprodukt der Frequenz (fosz/n - f1) + f1 = fosz/n abgeleitet.In an embodiment according to Fig. 1, a frequency generated by local oscillator ei nem 1 f 1 and the hochfre-frequency signal of frequency f osc of the mm-wave oscillator 5 placed on a harmonic mixer 4. a. In the harmonic mixer, the nth harmonic of frequency f 1 is mixed with frequency f osz such that the intermediate frequency f osz - nf 1 is derived at the output of the mixer. This intermediate frequency is amplified (amplifier 2 ) and divided by n with conventional frequency divider ICs 6 . The divided frequency f osz / n - f 1 is applied to the auxiliary oscillator gate frequency f 1 on a second mixer 7 . At the output of the second mixer 7 , the mixer product of the frequency (f osz / n - f 1 ) + f 1 = f osz / n is derived.
Die Frequenz f1 des Hilfsoszillators geht vorteilhafter weise nicht mehr in das geteilte Signal der Frequenz fosz/n ein.The frequency f 1 of the auxiliary oscillator advantageously no longer goes into the divided signal of the frequency f osz / n .
In der Anordnung gemäß Fig. 2 wird anstelle des Oberwel lenmischers 4a (Fig. 5) ein Frequenzvervielfacher 3 und ein Frequenzmischer 4b als erster Mischeranordnung verwendet. Die Frequenz f1 des Hilfsoszillators wird in der Anordnung gemäß Fig. 2 zuerst auf eine Frequenz n . f1 vervielfacht und anschließend mit der Frequenz fosz derart gemischt, daß am Ausgang des Mischers 4b die Zwischenfrequenz fosz - n . f1 abgeleitet wird.In the arrangement of Fig. 2 is used instead of Oberwel lenmischers 4 a (Fig. 5), a frequency multiplier 3, and a frequency mixer 4 b as the first mixer assembly. The frequency f 1 of the auxiliary oscillator is first in the arrangement according to FIG. 2 to a frequency n. f 1 multiplied and then mixed with the frequency f osz such that the intermediate frequency f osz - n at the output of the mixer 4 b. f 1 is derived.
Die Weiterverarbeitung der Zwischenfrequenz erfolgt in analoger Weise wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1.The intermediate frequency is further processed in an analogous manner to that in the exemplary embodiment according to FIG. 1.
Mit dem Verfahren und den Anordnungen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 wird beispielsweise mit einer Hilfsoszillatorfrequenz f1 = 15 GHz und einer mm-Wellen-Oszillatorfrequenz fosz = 80 GHz durch Verfünffachung oder Bildung der fünften Oberwelle am Ausgang der ersten Mischeranordnung eine Zwischenfre quenz von 5 GHz abgeleitet, die anschließend auf eine Fre quenz von 1 GHz geteilt wird. Durch nochmaliges mischen der geteilten Frequenz von 1 GHz mit der Frequenz f1 = 15 GHz des Hilfsoszillators erhält man am Ausgang des zweiten Mi schers ein Signal der Frequenz 80 GHz/5 = 16 GHz.With the method and the arrangements according to FIG. 1 and FIG. 2, for example with a local oscillator frequency f 1 = 15 GHz and a mm-wave oscillator frequency f osc = 80 GHz by fivefold or formation of the fifth harmonic at the output of the first mixer assembly, a Zwischenfre frequency of 5 GHz, which is then divided to a frequency of 1 GHz. By mixing the divided frequency of 1 GHz again with the frequency f 1 = 15 GHz of the auxiliary oscillator, a signal of the frequency 80 GHz / 5 = 16 GHz is obtained at the output of the second mixer.
Claims (3)
- 1. daß ein Signal der Frequenz (f1) eines Hilfsoszilla tors (1) in einer ersten Mischeranordnung mit einem hochfrequenten Signal der Frequenz fosz eines mm- Wellen-Oszillators (5) derart gemischt wird, daß eine Zwischenfrequenz (fosz - n . f1) erzeugt wird,
- 2. daß die Zwischenfrequenz verstärkt und anschließend auf eine Frequenz (fosz/n - f1) geteilt wird, und
- 3. daß die Frequenz (fosz/n - f1) mit der Frequenz (f1) des Hilfsoszillators (1) nochmals derart gemischt und gefiltert wird, daß am Ausgang des zweiten Mischers (7) ein niederfrequentes Signal der Frequenz (fosz/n) abgeleitet wird.
- 1. that a signal of the frequency (f 1 ) of an auxiliary oscillator ( 1 ) is mixed in a first mixer arrangement with a high-frequency signal of the frequency f osz of a mm-wave oscillator ( 5 ) such that an intermediate frequency (f osz - n f 1 ) is generated,
- 2. that the intermediate frequency is amplified and then divided to a frequency (f osz / n - f 1 ), and
- 3. that the frequency (f osz / n - f 1 ) with the frequency (f 1 ) of the auxiliary oscillator ( 1 ) is mixed and filtered again such that at the output of the second mixer ( 7 ) a low-frequency signal of the frequency (f osz / n ) is derived.
- 1. daß die erste Mischeranordnung aus einem Frequenzver vielfacher (3) für das vom Hilfsoszillator (1) abge gebene Signal (f1) und einem Frequenzmischer (4b) besteht, und
- 2. daß anschließend an die erste Mischeranordnung ein Verstärker (2) und ein Frequenzteiler (6) sowie ein zweiter Frequenzmischer (7) angeordnet ist.
- 1. that the first mixer arrangement of a frequency multiplier ( 3 ) for the signal from the auxiliary oscillator ( 1 ) given signal (f 1 ) and a frequency mixer ( 4 b), and
- 2. that an amplifier ( 2 ) and a frequency divider ( 6 ) and a second frequency mixer ( 7 ) is arranged after the first mixer arrangement.
- 1. daß die erste Mischeranordnung aus einem Oberwellen mischer (4a) für das vom Hilfsoszillator (1) abgege bene Signal (f1) und das vom mm-Wellen-Oszillator (5) abgegebene Signal (fosz) besteht,
- 2. daß anschließend an die erste Mischeranordnung ein Verstärker (2) und ein Frequenzteiler (6) sowie ein zweiter Frequenzmischer (7) angeordnet ist.
- 1. that the first mixer arrangement consists of a harmonic mixer ( 4 a) for the signal emitted by the auxiliary oscillator ( 1 ) (f 1 ) and the mm-wave oscillator ( 5 ) emitted signal (f osz ),
- 2. that an amplifier ( 2 ) and a frequency divider ( 6 ) and a second frequency mixer ( 7 ) is arranged after the first mixer arrangement.
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