DE662391C

DE662391C - Arrangement for frequency multiplication or division

Info

Publication number: DE662391C
Application number: DES114806D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erwin Hoelzler
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1934-07-20
Filing date: 1934-07-21
Publication date: 1938-07-12

Description

Anordnung zur Frequenzvervielfachung oder -teilurig Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen zur Umwandlung von Frequenzen in einem vorgegebenen Verhältnis, und zwar sowohl auf Anordnungen zur Frequenzvervielfachung als auch zur Frequenzteilung. Es wird dabei in bekannter Weise von einem rückgekoppelten Modulator Gebrauch gemacht. Bei einer bekannten Anordnung ist ein Modulator, dem die umzuwandelnde Frequenz zugeführt wird, über ein Filter, einen Verstärker und eine Frequenzvervielfachungseinrichtung in der Weise rückgekoppelt, daß die Differenzfrequenz zwischen der primären, umzuwandelnden und der rückgekoppelten, vervielfachten Frequenz -.gleich der gewünschten Teilungsfrequenz ist. Diese Methode erfordert Einrichtungen zur Frequenzvervielfachung und ist außerdem auf Frequenzteilungen beschränkt.Arrangement for frequency multiplication or frequency division The invention refers to arrangements for converting frequencies into a given Ratio, both to frequency multiplication arrangements and for frequency division. It is fed back in a known manner Modulator made use of. In a known arrangement is a modulator, the the frequency to be converted is fed through a filter, an amplifier and a frequency multiplier in such a way fed back that the difference frequency between the primary, to be converted and the fed-back, multiplied frequency - is equal to the desired division frequency. This method requires facilities for frequency multiplication and is also limited to frequency division.

Es sind ferner auch Frequenzvervielfachungsanordnungen bekanntgeworden, die sich auf eine mehrfache Frequenzverdopplung erstrecken und unter Anwendung des Zlberlagerungsverfahrens eine Hilfsfrequenz benötigen. Schließlich ist auch noch ein Verfahren zur Frequenzwandlung in einem vorgegebenen Verhältnis mittels Hilfsfrequenzen bekanntgeworden. Charakteristisch für die letztgenannten Verfahren ist, daß ohne diese Hilfsfrequenz die gewünschte Wirkung nicht erzielt wird. Die vorliegende Erfindung gestattet nun ohne die Anwendung von Frequenzvervielfachungsstufen und ohne Hilfsfrequenz Vervielfachung und Teilung der zugeführten Frequenzen je nach Wahl in jedem beliebigen rationalen Verhältnis. Es wird also gegenüber den bekannten Anordnungen ein geringerer Aufwand bei gleicher Leistung benötigt. Gemäß der Erfindung wird eine Anordnung zur Frequenzwandlung in einem vorgegebenen rationalen Verhältnis, ohne Hinzufügung irgendeiner Hilfsfrequenz, mittels eines rückgekoppelten Modulators dadurch geschaffen, daß in einem geschlossenen Strömkreis abwechselnd Modulatoren und Selektionsmittel vorgesehen sind, eventuell mit Verstärkung, wobei durch Summen- und Differenztonbildung für bestimmte Frequenzen eine Rückkopplungsbtdingung geschaffen wird, wenn einem oder mehreren Modulatoren eine zu verwandelnde Grundfrequenz zugeführt wird. Insbesondere erfolgt eine Modulation und daran anschließend eine Demodulation der umzuwandelnden Frequenz mit der gewünschten Teilfrequenz bzw. vervielfachten Frequenz. Im Rückkopplungskreis können dabei außer dem primären Modulatorweitere Modulatoren angeordnet sein, oder es kann der primäre Moclulator auch mehrfach ausgenutzt sein. Es können auch mehrere Rückkopplungskreise parallel geschaltet sein, wobei die Verhältnisse so gewählt sind, daß gewünschte Frequenzverhältnisse zwischen den in den einzelnen Rückkopplungskreisen fließenden Frequenzen oder zwischen diesen Kreisen und der ursprünglichen umzuwandelnden Frequenz entstehen.' Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand von Beispielen, die durch Zeichnungen erläutert sind, dargelegt.Frequency multiplication arrangements have also become known, which extend to a multiple frequency doubling and using the Zlüberlagverlagerung need an auxiliary frequency. Finally there is also a method for frequency conversion in a predetermined ratio using auxiliary frequencies known. It is characteristic of the latter process that without this auxiliary frequency does not achieve the desired effect. The present invention now permitted without the use of frequency multiplication stages and without an auxiliary frequency Multiplication and division of the supplied frequencies depending on the choice in any one rational relationship. It is therefore less than the known arrangements Effort required for the same performance. According to the invention there is an arrangement for frequency conversion in a given rational ratio, without addition any auxiliary frequency, created by means of a feedback modulator, that in a closed circuit alternating modulators and selection means are provided, possibly with amplification, with the formation of sum and difference tones A feedback requirement is created for certain frequencies if one or several modulators are supplied with a fundamental frequency to be converted. In particular there is a modulation and then a demodulation of the to be converted Frequency with the desired partial frequency or multiplied frequency. In the feedback loop can be arranged besides the primary modulator, or the primary moclulator can also be used several times. There can be several Feedback circuits connected in parallel be, with the ratios are chosen so that the desired frequency ratios between the individual Feedback loops flowing frequencies or between these loops and the original frequency to be converted arise. ' Further details of the invention are presented on the basis of examples, which are explained by drawings.

li ig. r bezeichnet ein Freduenz_wandlungsschema mit zwei in Reihe geschalteten Modulatoren.li ig. r denotes a Freduenz_wandlungsschema with two in series switched modulators.

Fig. 2 bezeichnet ein ähnliches Schema wie Fig. i, wobei jedoch die Funktion des einen Modulators von dem anderen mitübernominen ist.FIG. 2 denotes a scheme similar to FIG. I, but with the The function of one modulator is shared by the other.

Fig. 3 gibt ein Schema einer Frequenzteilung nach Potenzen von zwei mit mehreren parallel geschalteten Rückkopplungskreisen wieder.Fig. 3 gives a scheme of frequency division according to powers of two again with several feedback circuits connected in parallel.

Fig. 4. zeigt die Anordnung eines Modulators.Fig. 4 shows the arrangement of a modulator.

In Fig. i ist eine Kreisschaltung von zwei Modulatoren i, -, angegeben, die durch Filter 3, 4 bzw. Entdämpfungsmittel 5, 6 voneinander getrennt sind. Die umzuwandelnde Frequenz wird bei 7, 8 -den Modulatoren i, 2 zugeführt. Es sei angenommen, daß eine Frequenzteilung, z. B. im Verhältnis i : l, stattfinden soll und daß die gewünschte Teilungsfrequenz bereits all den Rückkopplungsklemmen 9 von i vorhanden ist. Wird die über 7 zugeleitete Frequenz mit ff, die über 9 zugeleitete Frequenz mit f2 bezeichnet, so entsteht im Ausgang i i des Modulators i u. a. die Summenfrequenz il + f2 = fs. Nur diese wird voll dem Filter 3 durchgelassen und bei i o dem Modulator 2 zugeführt, der außerdem über 8 von der Frequenz f 1 ebenfalls gespeist wird. Das Filter 4 bietet nur der Differenzfrequenz der bei 8 und io zufließenden Frequenzen Durchlaß, d. h. der Frequenz f 3- f i =f" welche der Teilungsfrequenz entspricht und- bei 9 vorausgesetzt wurde. Die praktische Ausprobung derartiger Schaltungen hat gezeigt, daß auch, wenn die Durchlaßbereiche li der Filter 3, q. endliche Breite besitzen, in der Umgebung gewisser Werte ganzzahlige Teilungsverhältnisse entstehen.FIG. I shows a circuit circuit of two modulators i, -, which are separated from one another by filters 3, 4 or damping means 5, 6. The frequency to be converted is fed to the modulators i, 2 at 7, 8. It is assumed that a frequency division, e.g. B. in the ratio i: l, and that the desired division frequency is already present in all of the feedback terminals 9 of i. If the frequency fed in via 7 is denoted by ff and the frequency fed in via 9 is denoted by f2, then the sum frequency il + f2 = fs arises at output ii of modulator i, among other things. Only this is fully allowed to pass through the filter 3 and, at io, is fed to the modulator 2, which is also fed via 8 by the frequency f 1. The filter 4 only offers the difference frequency of the frequencies flowing in at 8 and io through, ie the frequency f 3-fi = f "which corresponds to the division frequency and was assumed at 9. Practical testing of such circuits has shown that even if the Pass ranges li of the filters 3, q. Have a finite width, in the vicinity of certain values integral division ratios arise.

Das gleiche Ergebnis erhält man, wenn die Filter 3, .l so bemessen sind, daß das Filter 3 ciie Differenzfrequenz und das Filters die Summenfrequenz der Modulationsfrequenzen durchläN. Der Verstärker q. oder 5 kann auch in Fortfall kommen. Die gewünschte Teilungsfrequenz, cl. h. der vierte Teil der zugeführten Frequenz nach dem Beispiel kann hei 14 abgenommen werden.The same result is obtained if the filters 3, .l are dimensioned in this way are that the filter 3 is the difference frequency and the filter is the sum frequency of the modulation frequencies. The amplifier q. or 5 can also be omitted come. The desired division frequency, cl. H. the fourth part of the fed Frequency according to the example can be picked up at 14.

Um eine beliebige, in einem rationalen Verhältnis zur umzuwandelnden Frequenz stcliencle Frequenz zu erhalten, kann es zweckmäßig sein, in dem Ausgang bei 13 oder auch bei 14 eine Frequenzvervielfachungsstufe anzuordnen, z. B. im Verhältnis 5 : 1, wenn man ein Frequenzv erhältnis von 5 : 4. nach dem eben gezeigten Beispiel wünscht.To any, in a rational relationship to be transformed Frequency to get stcliencle frequency, it may be useful in the output to arrange a frequency multiplier stage at 13 or at 14, e.g. B. in proportion 5: 1, if you have a frequency ratio of 5: 4 according to the example shown above wishes.

Die erläuterte Schaltung eignet sich in gleicher Weise auch für die Zwecke ,leg l.@requen7vervielfachung, wobei nur die Filter 3, 4. entsprechend zu bemessen sind. Die bei 9 auftretende Frequenz j:= ist dabei als ganzzahliges Vielfaches der Frequenz f 1 vorauszusetzen.The circuit explained is also suitable in the same way for the purposes of leg l. @ Requen7verfachung, with only the filters 3, 4 being dimensioned accordingly. The frequency j: = occurring at 9 is to be assumed as an integer multiple of the frequency f 1.

Nach dem Beispiel der Fig. 2 kann die lIodulationsstufe 2 (nach Fig. i) dadurch entbehrt werden, daß der in dem Modulator 2 stattfindende Modulationsvorgang von der Stufe i mitübernominen wird. Es sei wiederum angenommen, daß zunächst die Summenfrequenz f, + f2 im Ausgang 3 des Modulators erhalten wird und durch das Filter 3 ausgeschieden wird. Die ausgeschiedene Sulninenfrequen7 erscheint bei 9 von neuem all dein Modulator i, worauf durch letzteren die Differenzfrequenz aus der Stlinmenfrequenz und der über 7 zugeführten umzuwandelnden Frequenz gebildet wird. Diese Differenzfrequenz, die der gewünschten Frequenz entspricht, wird nunmehr durch das Filter':1 ausgesiebt, so daß nach -zweimaligem Umlauf die gewünschte Frequenz bei 9 bzw. bei 14 verfügbar ist. Diese Schaltung gestattet, den Modulator sowie die V erstärkungsrriittel (5 ) doppelt auszunutzen. Für andere gewünschte Frequenzvervielfachungs- oder Frequenzteilungsverhältnisse können nach dem Beispiel der Fig. i weitere Modulationsstufen in Reihe angeordnet sein, oder es kann eine Kombination der Beispiele nach Fig. i un.d 2 gewählt werden. Außerdem können Frequenzvervielfachungsstufen im Ausgangskreis angeordnet sein, um noch weitere Frequenzwandlungsverhältnisse zu erzielen. Durch eine Frequenzvervielfachungsstufe im Verhältnis i : 3 kann beispielsweise das Verhältnis erzielt werden, wenn der erfindungsgemäßen Anordnung eine Frequenzwandlung im Verhältnis zugeordnet wird. 'Nach der weiteren Erfindung empfiehlt es sich, im Rückkopplungskreis Phasendrehüngsmittel vorzusehen, insbesondere in Gestalt von Kreuzgliedern, damit auch die gewünschten Phasenbeziehungen bei den verschiedenen Modulationspro.zessen erhalten werden.According to the example of FIG. 2, the modulation stage 2 (according to FIG. I) can be dispensed with in that the modulation process taking place in the modulator 2 is also carried out by stage i. It is again assumed that the sum frequency f, + f2 is initially obtained in the output 3 of the modulator and is eliminated by the filter 3. The eliminated Sulninenfrequen7 reappears at 9 all of the modulator i, whereupon the latter forms the difference frequency from the Stlinmenfrequen and the frequency to be converted fed via 7. This difference frequency, which corresponds to the desired frequency, is now sifted out by the filter ': 1, so that the desired frequency is available at 9 or at 14 after two cycles. This circuit allows the modulator and the amplification device (5) to be used twice. For other desired frequency multiplication or frequency division ratios, further modulation stages can be arranged in series according to the example in FIG. 1, or a combination of the examples according to FIGS. 1 and 2 can be selected. In addition, frequency multiplication stages can be arranged in the output circuit in order to achieve further frequency conversion ratios. By means of a frequency multiplication stage in the ratio i: 3, the ratio can be achieved if the arrangement according to the invention is a frequency conversion in relation is assigned. According to the further invention, it is advisable to provide phase rotation means in the feedback circuit, in particular in the form of cross members, so that the desired phase relationships are also obtained in the various modulation processes.

Nach dein Beispiel der Fig.3 sind -zwei parallel geschaltete Rückkopplungswege 18, 19 vorgesehen, in denen die halbe bzw. der vierte Teil der bei 21 zugeführten umzuwandelnden Frequenz fließen. Es sei angenommen, daß durch irgendeinen Anstoß im Rückkopplungs- Wege 18 die halbe Frequenz der bei 2r zugeführten Frequenz entsteht, worauf sich durch Modulation mit letzterer wiederum die halbe Frequenz im Ausgang von 15 bzw. im Ausgang des Verstärkers 16 ergibt. Da sich ohne Einschaltung irgendwelcher Siebmittel im allgemeinen die halbe Frequenz einstellt, d. h. die Frequenz, bei der die Modulationsprodukte einander gleich werden und zusaminen wieder die Grundfrequenz ergeben, ist es in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auch. nicht erforderlich, in dem Rückkopplungsweg 18 ein besonderes Siebmittel vorzusehen. Da nun die halbe Frequenz der über :21 zugeführten Frequenz im Modulator 15 also vorhanden ist, kann auf die gleiche Weise, wie die halbe Frequenz entstanden ist, aus letzterer wiederum die halbe Frequenz, d. h. der vierte Teil der über 21 zugeführten Frequenz ausgeschieden werden. Hierfür ist der Rückkopplungsweg i9, 2o vorgesehen, wobei 2o ein entsprechendes Filter darstellt. Die Frequenzteilung nach steigenden Potenzen von 2,kann selbstverständlich noch weitergetrieben werden, wobei weitere Parallelwege erforderlich sind. Entsprechend dem Beispiel der Fig. i können in den parallelen Rückkopplungswegen auch weitere Modulationsstufen angeordnet sein. Die Frequenzteilung nach dem Beispiel der Fig. 3 kann natürlich auch nach einem anderen Frequenzscheina, z. B. im Verhältnis von Grund- und Oberschwingungen oder in einem beliebigen Verhältnis rationaler Zahlen bewirkt werden. 22 bedeutet den Ausgang der Frequenzteilungsschaltung, wobei in diesen ein Filter 17 zur Aussiebung der gewünschten Frequenz gelegt ist. Außer der geteilten Frequenz ergeben sich noch die Modulationsprodukte der zugeführten und der geteilten Frequenz, also z. B. Eine Frequenzvervielfachungsschaltung kann ebenfalls in Reihe mit 17 angeordnet sein.According to the example in FIG. 3, two feedback paths 18, 19 connected in parallel are provided, in which half or the fourth part of the frequency to be converted fed at 21 flow. It is assumed that half the frequency of the frequency fed in at 2r is produced by any impulse in the feedback path 18, whereupon half the frequency in the output of 15 or in the output of the amplifier 16 results through modulation with the latter. Since half the frequency is generally set without the involvement of any filtering means, ie the frequency at which the modulation products become equal to one another and together again result in the fundamental frequency, this is also the case in the present exemplary embodiment. it is not necessary to provide a special screen means in the feedback path 18. Since half the frequency of the frequency supplied via: 21 is now present in modulator 15, half the frequency, ie the fourth part of the frequency supplied via 21, can be eliminated from the latter in the same way as half the frequency was created. The feedback path i9, 2o is provided for this, where 2o represents a corresponding filter. The frequency division according to increasing powers of 2 can of course be carried out even further, whereby further parallel paths are required. According to the example in FIG. 1, further modulation stages can also be arranged in the parallel feedback paths. The frequency division according to the example of FIG. B. in the ratio of fundamental and harmonics or in any ratio of rational numbers. 22 denotes the output of the frequency dividing circuit, in which a filter 17 is placed for filtering out the desired frequency. In addition to the divided frequency, there are also the modulation products of the supplied and the divided frequency, e.g. B. A frequency multiplier circuit can also be arranged in series with 17.

Die Fig.4 stellt eine bekannte Modulationsschaltung dar, wie sie vorzugsweise für die Frequenzwandlung nach der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann. 7 bedeutet den Eingang für die umzuwandelnde Frequenz, 9 den Eingang für die rückgekoppelte bzw. gewünschte Teilungs- oder Vervielfachungsfrequenz, i i den Ausgang für die Summen- bzw. Differenzfrequenzentsprechend den Beispielen der Fig. i und 2. Den wesentlichsten Bestandteil der Modulationsschaltung stellt eine Ringschaltung von Modulationselenienten 25, 26, 27,:28 dar, die bezüglich der Stromrichtung den gleichen Richtungssinn ausweisen. Als Modulationselemente sind, wie bekannt, Sperrschichtzellen, z. B. in Forin von Kupferoxydulgleichrichtern zweckmäßig. a3 bedeutet einen Eingangstransformator, 2-1 einen Ausgangstransformator. Wie das Beispiel zeigt, ist die Schaltung in der Weise symmetrisch, daß die Eingangspole 7 bzw. Ausgangspole 9, i i zueinander in Brücke liegen. Dadurch wird erreicht, daß die jeweils einem Klemmenpaar aufgedruckte Frequenz an den beiden anderen Klemmenpaaren praktisch nicht auftritt. Außerdem 1<önn2n die Klemmenpaare bezüglich der zugeführten oder abgeführten Ströme miteinander vertauscht werden. An Stelle der Schaltuns nach Fig. 4. können andere geeignete ä duivalente Schaltungen treten.4 shows a known modulation circuit as it is preferred can be used for frequency conversion according to the present invention. 7th means the input for the frequency to be converted, 9 the input for the feedback or desired division or multiplication frequency, i i the output for the Sum or difference frequency corresponding to the examples in FIGS. I and 2. Den The most important part of the modulation circuit is a ring circuit of Modulation elements 25, 26, 27,: 28, which are the same with regard to the current direction Show sense of direction. As is known, the modulation elements are junction cells, z. B. expedient in the form of copper oxide rectifiers. a3 means an input transformer, 2-1 an output transformer. As the example shows, the circuit is in the Symmetrical way that the input poles 7 and output poles 9, i i to each other in Bridge lie. This ensures that each pair of clamps is printed on Frequency at the other two pairs of terminals is practically non-existent. aside from that 1 <önn2n the terminal pairs with one another with regard to the currents supplied or discharged be swapped. Instead of the circuit according to FIG. 4, other suitable equivalent circuits occur.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for frequency conversion in a given rational relationship, without the addition of any auxiliary frequency, by means of a Feedback modulator, characterized in that by multiple modulation the zti transforming frequency in the feedback loop for certain frequencies one Feedback condition is created by voice and difference tone formation, wherein the summation and difference tone formation are each carried out in a special \ iodination process is, in such a way that by selection means, possibly after reinforcement, in each case after one modulation process the sum or difference frequency for the next Modulation process selected - \ vird.

2. Arrangement according to claim i. characterized, that the feedback modulator is used for various iodtilation processes with regard to the same frequency to be converted is used.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that in the feedback loop the for several modulation processes with regard to the same frequency to be converted, several NL1odulators used Sieve means or filters in parallel according to the different modulation frequencies are switched.

4. Arrangement according to claim i and following, characterized in that that phase rotation means between the different modulation stages, preferably in the form of cross members, are arranged.

Arrangement according to claim =, thereby characterized in that several feedback loops with or without special modulators are connected in parallel, which lead to different hreqtietizen.

6. Arrangement according to claim 5, characterized marked that those in the various Feedback loops are integral multiples or parts of the frequencies flowing are the frequency to be converted.

7. Arrangement according to claim 5 and 6, characterized in that that the frequencies flowing in the various feedback loops have to be converted Frequency are inversely related to powers of z. B. arrangement according to Claims i and following, characterized in that junction cells, z. B. dry rectifier can be used. G. Arrangement according to claim i and the following, characterized in that the feedback modulator has three pairs of terminals is designed in such a way that the frequency impressed in each case on a pair of clamps practically does not occur in the other two pairs. ok Arrangement according to claim i and following, characterized in that there are multiplication stages in the output circuit are arranged.