DE69209605T2 - Verfahren zur Erweiterung der Durchlassfrequenzbandbreite eines spannungsgesteuerten Kristalloszillators und mitverbundene Schaltung - Google Patents

Verfahren zur Erweiterung der Durchlassfrequenzbandbreite eines spannungsgesteuerten Kristalloszillators und mitverbundene Schaltung

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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht auf den Bereich der Synchronisation von Digitalsignalen und befaßt sich genauer mit einem Verfahren zur Erweiterung der Durchlassfrequenzbandbreite von spannungsgesteuerten Quarzoszillatoren und mitverbundenen Schaltkreisen.
  • Wie bekannt erscheint beim Empfang von über einen physischen Träger übertragenen Digitalsignalen das Problem, die Eingangsdaten mit Hilfe eines örtlich erzeugten Taktsignals auszulesen.
  • Eine in Empfangsgeräten für Digitalsignale oft verwendete Lösung besteht darin, daß die Eingangsdaten mit einem örtlichen Taktsignal ausgelesen werden, das mit den Übergangspegeln der Eingangsdaten phasensynchronisiert ist. Das erlaubt ein einwandfreies Auslesen der Eingangsdaten und bietet gleichzeitig eine hohe Zuverlässigkeit des im Gerät verwendeten Taktsignals. Die Erzeugung und Synchronisierung des örtliche Taktsignals erfolgt gewöhnlich mittels Phasenregelschleife (PLL).
  • Die PLL-Theorie ist in verschiedenen Artikeln und Büchern weithin entwickelt und veröffentlicht worden. Als Referenz kann z.B. der Band mit dem Titel "Phaselock Techniques" von F.M. Gardner erwähnt werden, herausgegeben von John Wiley & Sons, zweite Ausgabe, 1979; oder der Band "Phase-locked Loops" von R.E.Best, herausgegeben von McGraw-Hill, 1984, Kapitel drei; ein anderes Beispiel ist in dem Patent US-A-4023115 beschrieben.
  • Wie bekanntlich beruht die Phasenregelschleife PLL auf einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO), dessen Ausgang das gewünschte örtliche Taktsignal ist.
  • Der VCO ist ein Oszillator mit einem Steuereingang an dem eine Spannung anliegt, welche die Frequenzverschiebungen des Oszillators steuert. Diese Frequenzverschiebungen sind im gesamten Frequenzbereich nahe der Nennfrequenz des VCO der Steuerspannung proportional.
  • In einigen speziellen Sektoren des Anwendungsbereichs der Erfindung, wie z.B. der Synchronisierung von über Glasfaser übertragenen Digitalsignalen, ist ein Taktsignal mit extrem stabiler Frequenz erforderlich. Dieses Ziel wird gewöhnlich mit spannungsgesteuerten Kristalloszillatoren (VCXO) erreicht. Tatsächlich haben Quarzoszillatoren eine sehr temperaturstabile Resonanzfrequenz, die sich auch auf Grund der Alterung wenig verändert.
  • Die VCXO-Theorie ist seit langer Zeit bekannt und das Beispiel einer sehr lehrreichen VCXO-Konstruktion ist in dem Artikel mit dem Titel "Linearization of Direkt FM Frequency Modulators" von J.Lipoff enthalten, herausgegeben in den IEEE- Transactions on Vehicular Technology, Band vt-27, Nr. 1, Februar 1978, Seite 7 ... 17.
  • Ein charakteristischer Parameter des VCXO ist die Durchlassfrequenzbandbreite seines Frequenzganges in Abhängigkeit von einem sinusförmigen Steuersignal. Dieser wird genauer durch den folgenden Ausdruck definiert:
  • wobei ein Vektorausdruck ist, der anzeigt, wie die vom spannungsgesteuerten Oszillator VCXO erzeugte Frequenz sich in der Nähe der Nennfrequenz fx = ωx/2π mit der Änderung der am Steuereingang angelegten sinusförmigen Spannung Vi ändert, wobei fc = ωc/2π die Frequenz des Steuersignals Vi darstellt.
  • Eine Analyse des Vektors vcxo (jωc) zeigt, daß Modul und Phase konstant bleiben, solange die Frequenz des Kontrollsignals niedriger ist als ein kritischer Wert fcr, der seinerseits von den physischen und geometrischen Kennwerten des benutzten Quarzes und der besonderen Konfiguration des Oszillatorschaltkreises abhängt. Für Frequenzen höher als fcr bleiben die Werte für Modul und Phase der Übertragungsfunktion nicht länger konstant.
  • Aus den obigen Bemerkungen kann man ableiten, daß es zulässig ist, den Frequenzbereich eines VCXO als die -3 dB-Bandbreite von vcxo (jωc) auszudrücken, eine Bedingung, die für vcxo (jωcr) bestätigt wird wobei ωcr= 2πfcr ist.
  • Spannungsgesteuerte Quarzoszillatoren (VCXO) haben unglücklicherweise eine sehr enge Durchlaßfrequenzbandbreite, typisch in der Größenordnung von einigen kHz. Sie sind deshalb in PLL-Strukturen praktisch unbrauchbar, wenn die vom PLL geforderte Durchlaßfrequenzbandbreite groß sein muß. Diese Forderung tritt auch im Falle von auf Glasfaserkabel übertragenen Signalen auf. Tatsächlich wird das Taktsignal, auf das der PLL einrasten muß, von schnellem Phasenjitter beeinflußt.
  • Folglich ist der hauptsächliche Zweck der vorliegenden Erfindung, wie in den beiliegenden Ansprüchen definiert wird, die obengenannten Mängel aus dem Wege zu räumen und ein Verfahren zur Erweiterung der Durchlaßfrequenzbandbreite von spannungsgesteuerten Kristalloszillatoren anzugeben.
  • Zur Erreichung dieses Zwecks stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zur Erweiterung der Durchlaßfrequenzbandbreite von spannungsgesteuerten Kristalloszillatoren anzugeben, das hauptsächlich in der direkten Verwendung des vom VCXO erzeugten Signals besteht, vorausgesetzt, daß der Frequenzgang des VCXO konstant bleibt, andernfalls in der Nachmodulation des vom VCXO erzeugten Signals mit dem gleichen Signal, das den VCXO steuert, und damit in der Erweiterung der Amplitude der Durchlaßfrequenzbandbreite, wie es besser im Anspruch 1 beschrieben wird.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Schaltkreis für das oben genannte Verfahren, wie in Anspruch 3 beschrieben.
  • Ein VCXO, dessen Durchlaßfrequenzband breite durch ein Verfahren erweitert wurde, das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, kann in einem PLL Verwendung finden, dessen Durchlaßfrequenzbandbreite groß genug ist für das Einrasten auf die Phase eines Taktsignals mit Phasenjitter.
  • Andere Verwendungszwecke und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind in der ins einzelne gehenden Beschreibung einer praktischen Verwirklichung der Erfindung und in den Zeichnungen im Anhang gegeben, wobei diese jedoch nur als nicht einschränkendes Beispiel gelten sollen, wobei folgendes gezeigt wird:
  • Bild 1 das ganz allgemeine Blockschaltbild eines VCXO mit Phasennachmodulator,
  • Bild 2 das Blockschaltbild eines VCXO mit Phasennachmodulator nach den Angaben der vorliegenden Erfindung,
  • Bild 3 ein von dem Blockschaltbild in Bild 2 abgeleitetes Schaltbild.
  • FLP in Bild 1 zeigt ein Tiefpaßfilter, an dessen Eingang das Signal Vi(s) anliegt und an dessen Ausgang das gefilterte Signal Vv(s) erscheint, das den Steuereingang des VCXO-Blocks erreicht, der einen spannungsgesteuerten Quarzoszillator darstellt. Die Ausgangsschwingung des VCXO geht an den Signaleingang des Phasenmodulators PM weiter, wenn auch zur Vereinfachung das Signal θx(s) lediglich die die dem oben genannten Eingang zugehende Schwingungsphase am Ausgang des VCXO darstellt.
  • Das Signal Vi(s) erreicht ebenfalls den Eingang des Filternetzwerkes FLA, an dessen Ausgang das Signal Vp(s) erscheint, das dem Steuereingang des Modulators PM zugeht. Das Signal Vp(s) steuert die zu der Phase der Oszillatorschwingung addierte Phasenabweichung, die dem Modulator PM zugeht.
  • Am Ausgang des Phasenmodulators PM erscheint das Signal θo(s), das den Ausgang für die Schwingungsphase des Phasenmodulators PM darstellt.
  • Das Signal Vi(s) ist das Eingangssignal für den von dem Blockschaltbild in Bild 1 abgeleiteten Schaltkreis, und falls der genannte Schaltkreis in einer Phasenregelschleife (PLL) verwendet würde, würde es das Phasenfehlersignal darstellen; im übrigen ist Vi(s) ein allgemeines Signal zur Steuerung der Frequenzänderungen des VCXO.
  • Eine Analyse dieses Vorgangs wird mittels Laplace-Tranformation durchgeführt. Alle Signale sind deshalb eine Funktion der Veränderlichen . Falls der sinusförmige Zustand betrachtet werden soll, wird angenommen daß gleich jω ist. Die einzelnen Blöcke können mit ihren Übertragungsfunktionen dargestellt werden.
  • Für die Analyse wird eine lineare Annäherung benutzt. Das ist zulässig, falls die vom Modulator PM kommenden, von dem Eingangssignal Vi hervorgerufenen Frequenzänderungen des Ausgangssignals klein sind gegenüber der Nennfrequenz des VCXO.
  • Im Schaltkreis von Bild 3 werden die oben angegeben Randbedingungen respektiert. Tatsächlich hat der VCXO eine Nennfrequenz von 19440 kHz, die wesentlich höher ist als die höchste Frequenzänderung des vom Modulator PM komenden Ausgangssignals, die in der Größenordnung von 50 kHz liegt.
  • Für die Zwecke der Analyse besteht keine Beschränkung für die Bandbreite des Eingangssignals Vi(s), das den VCXO steuert. Deshalb darf die höchste Frequenz fcmax im Band Vi(s) den kritischen Wert fcr überschreiten, wodurch aber das Verhalten des VCXO nicht mehr ideal ist. Das Blockschaltbild in Bild 1 zeigt, wie man die wegen des nicht-idealen Verhaltens auftretende Beschränkung der Durchlaßfrequenzbandbreite des VCXO berichtigen kann, die gerade bei fcmax > fcr auftritt.
  • Als Resultat der obigen Ausführungen und zur Vereinfachung der Analyse wird weiter unten gezeigt, daß es möglich ist, den VCXO-Block durch die Übertragungsfunktion eines idealen VCXO zu charakterisieren, ohne daß nennenswerte Fehler auftreten.
  • Fxo(s) sei die Übertragungsfunktion des VCXO-Blockes mit Bezug nur auf die Phase θx(s). Es gilt die Beziehung:
  • Fxo(s) = θx(s)/Vv(s) = Kvcxo/s
  • wobei Kvcxo eine in Radianten/(Volt x Sekunde) ausgedrückte Größe ist und die Frequenzverstärkung des VCXO charakterisiert, die bereits definiert wurde.
  • Die Übertragungsfunktion des Tiefpaßfilters FLP ist (s) = Vv(s)/Vi(s) = 1/(1 + sτ&sub1;), wobei τ&sub1; die Zeitkonstante des Filters FLP darstellt.
  • Die Übertragungsfunktion des Filternetzwerks FLA ist F&sub2;(s) = Vp(s)/Vi(s). Dieser Ausdruck wird weiter unten weiter definiert.
  • Fpm(s) sei die Übertragungsfunktion des Phasenmodulators PM, mit Bezug auf die Phase θo(s) des Ausgangssignals. Es gilt die Beziehung
  • Fpm(s) = θx(s) + KpmVp(s)
  • wobei Kpm eine in Radianten/Volt ausgedrückte Größe ist, welche die Phasenverstärkung des Modulators charakterisiert.
  • Da wir die Übertragungsfunktionen der einzelnen Blöcke kennen, kann eine Gesamtübertragungsfunktion des in dem Blockschaltbild in Bild 1 dargestellten Schaltkreises aufgestellt werden. Wenn man die oben angegebene Funktion mit F&sub3;(s) bezeichnet, haben wir:
  • θo(s) = F&sub3;(s)Vi(s)
  • Es ergibt sich:
  • θo(s) = θx(s) + KpmVp(s) =
  • = Fxo(s)Vv(s) + KpmVp(s) =
  • = Fxo(s)F&sub1;(s)Vi(s) + KpmF&sub2;(s)Vi(s) =
  • = [Fxo(s)F&sub1;(s) + KpmF&sub2;(s)]Vi(s) =
  • = [(Kvcxo/s)(1/(1 + sτ&sub1;)) + KmpF&sub2;(s)]Vi(s)
  • Deshalb gilt:
  • F3(s) = [Kvcxo/(s(1 + sτ&sub1;)) + KpmF&sub2;(s)]
  • Der Blockschaltkreis in Bild 1 hat den Zweck, das Frequenzverhalten eines spannungsgesteuerten Quarzoszillators zu erweitern, der in einem Blockschaltkreis wie dem VCXO ebenfalls enthalten ist. Es folgt, daß der gesamte Blockschaltkreis einem spannungsgesteuerten Quarzoszillator ähnlich gemacht werden kann, der eine breitere Durchlaßfrequenzbandbreite hat als der ursprüngliche Oszillator. Innerhalb dieser erweiterten Bandbreite verhält sich der neue im Blockschaltkreis dargestellte gesteuerte Oszillators wie ein idealer Oszillator.
  • Folglich muß die Übertragungsfunktion F&sub3;(s) des gesamten Blockschalkreises in Bild 1 bezüglich der Phase des Ausgangssignals mit Kvcxo/s übereinstimmen, was der Übertragungsfunktion eines idealen VCXO entspricht. Deshalb muß die folgende Beziehung gültig sein:
  • F&sub3;(s) = Kvcxo/s
  • woraus sich nach entsprechender Umsetzung die folgende endgültige Beziehung ableiten läßt:
  • Kvcxoτ1/(1 + sτ&sub1;) = KpmF&sub2;(s)
  • Diese ist geichwertig mit den beiden folgenden Beziehungen:
  • Kvcxoτ&sub1; = Kpm
  • 1/(1 + sτ&sub1;) = F&sub2;(s) = F&sub1;(s)
  • Die erste Beziehung stellt ein Kriterium zur Verfügung, das angibt, wie das Filter FLP und die VCXO- und PM-Verstärkungen zu dimensionieren sind. Die zweite Beziehung zeigt ganz klar, daß das Filternetzwerk FLA überflüssig ist, da: Vp = F&sub2;(s)Vi(s) = F&sub1;(s)Vi(s) = Vv(s). Das Signal Vv(s) kann deshalb an die Steuereingänge sowohl des VCXO als auch des Modulators PM angelegt werden. Die davon abgeleitete Auslegung der Schaltung ist in dem Blockschaltkreis von Bild 2 dargestellt.
  • Bezüglich Bild 2, wo die mit Bild 1 gemeinsamen Elemente mit den gleichen Symbolen bezeichnet sind, ist zu bemerken, daß Bild 1 sich lediglich durch die Abwesenheit des Filternetzwerks FLA unterscheidet, und darin, daß das Signal Vv(s) direkt auch mit dem Steuereingang des Modulators PM verbunden ist.
  • Die Übertragungsfunktion des Blockschaltkreises von Bild 2 wird F&sub4;(s) genannt und stammt direkt von F&sub3;(s), wobei Kpm und F&sub2;(s) jeweils mit den oben gefundenen Ausdrücken ersetzt worden sind. Wenn man sich außerdem erinnert, daß τ&sub1; = 1/ω&sub1; = 1/2π mit f&sub1; als Grenzfrequenz des Filters FLP, so finden wir:
  • F&sub4;(s) = [Kvcxo/s + Kvcxo/ω&sub1;]1/(1 + s/ω&sub1;) = Kvcxo/s
  • wobei der erste der beiden Summanden in eckigen Klammern den Beitrag des Blockes VCXO zum Signal θo und der zweite Summand den Beitrag des Phasenmodulators PM zum Signal θo darstellt.
  • Unter der Annahme = j&omega; kann man die Tendenz des Frequenzverlaufs von F4(j&omega;) beurteilen. Man stellt sofort fest, daß der erste Summand hyperbolisch mit der Frequenz abnimmt, während der zweite Summand konstant bleibt. Bei Frequenzen, für die &omega; < &omega;&sub1; ist, dominiert der Beitrag von VCXO und folglich ist &theta;o etwa gleich &theta;x. Bei einer Frequenz, für die &omega; = &omega;&sub1; ist, sind die beiden Summanden gleich und die Beiträge zu &theta;o werden zu gleichen Teilen von VCXO und PM geleistet. Bei Frequenzen, für die &omega; > &omega;1 ist, dominiert der Beitrag des Phasenmodulators PM, da der Wert des ersten Summanden für Frequenzen, die etwas höher liegen als &omega;&sub1;/2&pi;, schnell vernachlässigbar wird. Beide genannten Beiträge werden außerdem mit dem Ausdruck 1/(1 + s/&omega;&sub1;) multipliziert, was zwar den Beitrag des VCXO nicht wesentlich verringert, die Empfindlichkeit für den Beitrag von PM aber lediglich bei Frequenzen erhöht, für die &omega; > &omega;&sub1; ist.
  • Die Analyse ging von der Vorausetzung aus, daß der Block VCXO eine Phasen/Spannungs-Übertragungsfunktion hat, die einem idealen VCXO entspricht. Damit diese Voraussetzung gültig bleibt, ist es erforderlich, daß die Grenzfrequenz f1 des Filters FLP niedriger liegt als die Frequenz fcr des VCXO. Falls dies feststeht, ergibt sich das Resultat, daß bei Frequenzen, bei denen das Verhalten des VCXO von dem idealen Verhalten abweicht, das Eingangssignal Vi(j&omega;) soweit gedämpft wird, daß keine wesentlichen Verschiebungen der Phase &theta;x auftreten. Der Phasenmodulator PM kompensiert den auftretenden Modulationsverlust der Phase &theta;x, beginnend bei Frequenzen höher als f&sub1;.
  • Bezüglich Bild 3, wo die mit Bild 2 gemeinsamen Elemente mit den gleichen Symbolen bezeichnet sind, bemerkt man den Tiefpaßfilter FLP, an dessen Eingang das Signal Vi anliegt. Das genannte Filter enthält den Widerstand R1 und die Kapazität C1, die in der charakteristischen Konfiguration eines Tiefpaßfilters erster Ordnung miteinander verbunden sind. Der Filterausgang ist über den Kondensator C2 hoher Kapazität mit dem Steuereingang des spannungs-gesteuerten Quarzoszillators VCXO und dem Eingang des Verstärkers BUF1 verbunden.
  • Der Oszillator VCXO hat eine Colpitts-Konfiguration, dessen Oszillatorfrequenz auf bekannte Weise gesteuert wird. Der verwendete Quarzkristall hat eine charakteristische Resonanzfrequenz von 19440 kHz. Der Ausgang des VCXO ist über die Kapazität C3 mit der Basis des bipolaren p-n-p Transistors TR verbunden. Mit der Basis von TR ist außerdem das eine Ende der beiden Widerstände R2 und R3 verbunden, deren anderes Ende mit Masse beziehungsweise mit dem negativen Pol der Batterie verbunden ist, und auch der Emitter von TR ist über den Widerstand R4 mit dem negativen Pol der Batterie verbunden.
  • Der Kollektor von TR ist mit dem einen Ende des Resonanzkreises RIS verbunden, der aus der Parallelschaltung des Widerstandes R5 mit der Induktivität Lr, der Kapazität Cr und dem Varicap-Diodenpaar D1 und D2 mit gleichen physikalischen Kennwerten besteht, die in Serie mit gegenüberliegenden Anoden und gemeinsamen Kathoden geschaltet sind. Das andere Ende des Resonanzkreioses RIS ist mit Masse verbunden.
  • Der Pasenmodulator PM besteht aus dem Transistor TR, dem Resonanzkreis RIS und den Widerständen R2, R3, R4 zur Erzeugung der korrekten Vorspannung für TR.
  • Der Ausgang des Verstärkers BUF1 ist mit den Kathoden der Varicap-Dioden D1 und D2 verbunden. Der genannte Verstärker versorgt das am Ausgng von FLP anliegende Steuersignal Vv mit geeigneter Polarität und geeignetem Pegel zur einwandfreien Steuerung der Varicap-Dioden.
  • Der Kollektor von TR ist außerdem über den Kondensator C4 geringer Kapazität mit dem Eingang des Verstärkers BUF2 verbunden, dessen Ausgang an die Ausgangsklemme des Schaltkreises angeschlossen ist, der den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet. Der Verstärker BUF2 empfängt das am Kollektor von TR anliegende modulierte Signal und und gibt ihm die erforderliche Ausgangsleistung.
  • Die Arbeitsweise des Schaltkreises von Bild 3 lehnt sich an die oben beschriebene Arbeitsweise des Blockschaltkreises von Bild 2 an, von dem der Schaltkreis abgeleitet ist. Deshalb stimmt die Übertragungsfunktion des im Bild gezeigten Schaltkreises mit dem Ausdruck F4(s) überein, wo die Werte für Kvcxo und &omega;&sub1; unter Berücksichtigung externer Beschränkungen der Schaltungsauslegung angegeben sind.
  • Der Schaltkreis des nicht einschränkenden Beispiels von Bild 3 ist in eine im Bild nicht sichtbare Phasenregelschleife eingebunden, an dessen Eingang ein Digitalsignal hoher Stabilität anliegt. Die höchstzulässige Frequenzabweichung für das genannte Signal ist gleichbleibend niedriger als 1 kHz.
  • Die Frequenzverstärkung Kvcxo des verwendeten VCXO ist 1260 Rad/(Volt x Sekunde), was etwa 200 Hz/V entspricht. Mit diesem Kvcxo-Wert löst der größtmögliche Spannungshub der Steuerspannung Vv eine Frequenzänderung des VCXO in der Größenordnung von ± 1 kHz aus. Das ist mehr als genug, um dem PLL das Einrasten auf die Phase des Eingangssignals zu erlauben und außerdem alle weiteren Frequenzänderungen des VCXO wegen Alterung und thermischen Abweichungen allgemein zu berücksichtigen.
  • So kleine Werte für die Frequenzabweichung des VCXO, auf jeden Fall ausreichend für die gegebenen Anforderungen, sind durch die Tatsache gerechtfertigt, daß die Frequenzstabilität eines VCXO um so größer ist, je geringer sein möglicher Frequenzabweichungsbereich ist.
  • Die Werte für R1 und C1 sind so gewählt, daß f&sub1; = 2,5 kHz ist, ein Wert, der sicherlich geringer ist als die kritische Frequenz fcr des verwendeten VCXO. Mit den oben angebenen Werten wird folgendes erreicht: Kpm = Kvcxo/&omega;&sub1; = 1260/2&pi; x 2,5 x 10³ = 8 x 10&supmin;² Rad/V, entsprechend 4,6 Grad/Volt.
  • Der Transistor TR ist ein Verstärker in Kollektorschaltung, der das vom VCXO kommende Signal zu den Anschlüssen des Resonanzkreises RIS weiterleitet, ohne selbst die Phase des durchgehenden Signals wesentlich zu beeinflussen. In der Praxis verhält er sich wie eine Pufferstufe zwischen VCXO und RIS.
  • Der Wert von Lr, Cr und die Nennkapazität der Varicap-Dioden ist so ausgelegt, daß die Nennfrequenz des Resonanzkreises RIS einen Wert von 19440 kHz annimmt, der mit dem Wert von fx übereinstimmt. Eine Pegelabweichung der Steuerspannung Vv löst eine Kapazitätsveränderung der Varicap-Dioden D1 und D2 aus, d.h. eine Erhöhung oder Erniedrigung gegenüber der Nennkapazität. Das bedingt eine Veränderung der Gesamtkapazität des Schaltkreises RIS und folglich eine Veränderung der Resonanzfrequenz und damit der Phase &theta;o.
  • Der Wert von R2 ist so gewählt, daß der Gütefaktor Q des Resonanzkreises RIS niedrig ist. Das erlaubt vollständige Ausnutzung der Dynamik des Abweichungspegels der Steuerspannung Vv, ohne den Linearitätsbereich Kpm zu verlassen. Außerdem ist bekannt, daß ein niedriger Gütefaktor Q den Einfluß von Temperaturschwankungen auf die Resonanzfrequenz des Schaltkreises abmildert.

Claims (4)

1. Verfahren zur Erweiterung der Durchlaßfrequenzbandbreite eines spannungsgesteuerten Kristalloszillators, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Steuersignal (Vi) ein Tiefpaßfilter durchläuft, wodurch ein gefiltertes Steuersignal (Vv) entsteht, das an den Steuereingang des genannten Oszillators (VCXO) angelegt wird,
daß zu der Phase (&theta;x(s)) des von dem genannten Oszillator (VCXO) erzeugten Signals ein weiterer, dem Pegel des genannten gefilterten Steuersignals (Vv) proportionaler Phasenbeitrag Augenblick für Augenblick nach Maßgabe einer Proportionalitätskonstanten (Kpm), algebraisch addiert wird, und
daß das Durchlaßband (f&sub1;) des genannten Tiefpaßfilters (FLP) schmaler ist als die Durchlaßfrequenzbandbreite (fcr) des genannten Oszillators (VCXO), wobei der genannte weitere Phasenbeitrag bei Frequenzen Bedeutung gewinnt, die höher liegen als die Grenzfrequenz des genannten Tiefpaßfilters.
2. Verfahren zur Erweiterung der Durchlaßfrequenzbandbreite eines spannungsgesteuerten Kristalloszillators nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Tiefpaßfilter (FLP) erster Ordnung ist, und daß die genannte Proportionalitätskonstante (Kpm) gleich dem Produkt aus der Frequenzverstärkung (Kvcxo) des genannten Oszillators (VCXO) und der Zeitkonstanten (&tau;&sub1;) des genannten Tiefpaßfilters (FLP) ist.
3. Schaltkreis zur Erweiterung der Durchlaßfrequenzbandbreite eines spannungsgesteuerten Kristalloszillators, dadurch gekennzeichnet, daß dieser folgendes enthält:
ein Tiefpaßfilter (FLP), an dessen Eingang das Steuersignal (Vi) ansteht und an dessen Ausgang das gefilterte Steuersignal (Vv) erscheint, das an den Steuereingang des genannten spannungsgesteuerten Kristalloszillators (VCXO) angelegt wird, wobei das Durchlaßband (f&sub1;) des genannten Filters (FLP) schmaler ist als die Durchlaßfrequenzbandbreite (fcr) des genannten Oszillators (VCXO), und
einen Phasenmodulator (PM) mit einem Signaleingang, an dem das von dem genannten gesteuerten Oszillator (VCXO) erzeugte Signal ansteht und einem Modulationseingang, an dem das genannte gefilterte Steuersignal (Vv) ansteht, in welchem zu der Phase (&theta;x(s)) des von dem genannten Oszillator (VCXO) erzeugten Signals Augenblick für Augenblick nach Maßgabe einer Proportionalitätskonstanten (Kpm) ein weiterer, dem Pegel des genannten gefilterten Steuersignals (Vv) proportionaler Phasenbeitrag algebraisch addiert wird, wobei der genannte weitere Phasenbeitrag bei Frequenzen Bedeutung gewinnt die höher als die Grenzfrequenz des genannten Tiefpaßfilters liegen.
4. Schaltkreis zur Erweiterung der Durchlaßfrequenzbandbreite eines spannungsgesteuerten Kristalloszillators nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Tiefpaßfilter (FLP) erster Ordnung ist und die genannte Proportionalitätskonstante (Kpm) gleich dem Produkt aus der Frequenzverstärkung (Kvcxo) des genannten Oszillators (VCXO) und der Zeitkonstanten (&tau;&sub1;) des genannten Tiefpaßfilters (FLP) ist.
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