DE69520326T2

DE69520326T2 - Frequenzgenerator mit hoher Stabilität

Info

Publication number: DE69520326T2
Application number: DE69520326T
Authority: DE
Inventors: Minh-Tam Diep; Rudolf Dinger; Pierre-Andre Farine; Emil Zellweger
Original assignee: Asulab AG
Current assignee: Asulab AG
Priority date: 1994-11-04
Filing date: 1995-10-30
Publication date: 2001-10-11
Anticipated expiration: 2015-10-31
Also published as: JPH08265043A; CN1132962A; DE69520326D1; AU3662795A; TW342557B; FR2726705B1; SG34279A1; FR2726705A1; CN1069797C; EP0711040B1; AU695013B2; EP0711040A1; CA2161938A1; US5719827A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Frequenzgenerator, der einen ersten Hochfrequenzoszillator umfaßt, der beispielsweise für Telekommunikationsanwendungen geeignet ist.
Ein derartiger Generator kann Bestandteil eines analogen schmalbandigen Frequenzmodulationssystems sein, wie es beispielsweise in Mobiltelephonen, schnurlosen Telephonen oder tragbaren Funktelephonen usw. zu finden ist. Außerdem kann der Generator auch Bestandteil eines digitalen Systems sein, wie es beispielsweise in den "Funkrufempfänger"-Systemen, etwa den "Funkrufempfänger-Uhren" zu finden ist. Eine "Funkrufempfänger-Uhr" ist eine Armbanduhr, die mit einem integrierten Funkempfänger ausgestattet ist, der in der Lage ist, über Funk gesendete Personensuchmeldungen zu empfangen und zu verarbeiten.
Bei den gegenwärtig bekannten Frequenzgeneratoren ist der Oszillator oftmals weder zeitlich noch hinsichtlich der Einflüsse der Umgebungstemperatur stabilisiert. Selbst wenn dieser Oszillator eine Stabilisierung besitzt, dient diese normalerweise nur der Kompensation der Temperatureinflüsse. Außerdem funktioniert diese Kompensation im allgemeinen nur für einen hinreichend schmalen Temperaturbereich. Derartige thermisch kompensierte Oszillatoren sind unter dem Namen TCXO (englische Abkürzung von Temperature Controlled Crystal Oscillator) bekannt.
Wenn jedoch der Frequenzgenerator und sein Oszillator über einen größeren Temperaturbereich hinweg stabilisiert werden sollen, ist eine aufwendige Kompensationsschaltung notwendig. Eine solche Schaltung wird oftmals als zu teuer angesehen. Außerdem kompensiert diese Kompensationsschaltung, wie bereits erwähnt worden ist, nur die Abweichungen des Oszillators, die auf den Einflußeffekt der Temperatur zurückzuführen sind, was nicht ausreicht, um eine dauerhafte Stabilität sicherzustellen.
Für die Anwendungen, für welche die vorliegende Erfindung bestimmt ist, soll die Präzision in der Frequenz des Frequenzgenerators in der Größenordnung von ± 2 bis ± 3 ppm (10&supmin;&sup6;) sein. Dies setzt zumindest den Einsatz eines TCXO- Oszillators in dem Generator voraus. Weil seine Alterung eine Frequenzabweichung von 1 bis 2 ppm (10&supmin;&sup6;) pro Jahr zur Folge haben kann, ist ein TCXO- Oszillator jedoch zeitlich nicht stabil. Diese Alterung ist durch den Quarz des Oszillators bedingt, der ein Signal liefert, das sich im Laufe der Zeit verändert. Für die Verschlechterung der Stabilität eines Frequenzgenerators kann demnach die Alterung des Oszillators eine wichtige Rolle spielen.
Wenn also der Oszillator altert oder wenn der Generator außerhalb des zulässigen Temperaturbereiches gebraucht wird, wird die Veränderung der Oszillatorfrequenz des Frequenzgenerators sehr groß, so daß der Unterschied zwischen der tatsächlichen Frequenz und der Nennfrequenz des Oszillators zu groß wird. In dem Fall, in dem der Generator beispielsweise in einen Empfänger für Rundfunksignale integriert ist, verringert sich die Empfindlichkeit dieses letzteren oder das erfaßte Signal wird deformiert, wobei diese Deformation ein Rauschen über dem Nutzsignal erzeugt.
Das Dokument GB 2 095 005 beschreibt ein elektronisches Zeitmeßgerät. Das Zeitmeßgerät umfaßt einen Niederfrequenzoszillator, welcher von einem ersten Quarzschwinger gesteuert wird, der ein Zeitbasissignal erzeugt, gefolgt von einem Frequenzteiler für die Zeitbasis, um ein Signal für eine auf dem Schirm anzuzeigende Zeiteinheit zu definieren. Sie umfaßt außerdem einen von einem zweiten Quarzschwinger gesteuerten Hochfrequenzoszillator, Mittel zur Temperaturmessung, die Signale erzeugen, die den Betriebstemperaturdaten der Uhr entsprechen, sowie Vergleichsmittel, um die Frequenzen, die von dem Hochfrequenzoszillator und von dem Niederfrequenzoszillator stammen, miteinander zu vergleichen, um im Vergleich mit einem vorbestimmten Wert, der zu dem hochfrequenten Signal in Beziehung steht, einen Frequenzfehler des Signals für eine Zeiteinheit zu ermitteln.
Für den Niederfrequenzoszillator sind Kompensationen der Temperatur und der Alterung vorgesehen, mit Hilfe des stabilen Hochfrequenzoszillators, der von einer Steuerschaltung gemäß den Ergebnissen der Temperaturmessung intermittierend geschaltet wird, so daß er ein Frequenzsignal an den Komparator abgibt.
Demzufolge ist es notwendig, den Oszillator des Frequenzgenerators wirkungsvoll zu stabilisieren, vorzugsweise mit einer Kompensationsschaltung, die im Verhältnis zum Gesamtpreis des Generators preiswert ist.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lösung dieses Problems herbeizuführen, indem ein preiswerter Frequenzgenerator geschaffen wird, der unabhängig vom Temperatureinfluß und selbst über eine lange zeitliche Periode hinweg sehr stabil ist.
Dieses Ziel wird erreicht mit einem Frequenzgenerator hoher Stabilität, einen ersten Oszillator umfassend, der dazu bestimmt ist, eine erste Frequenz zu erzeugen, die mit Hilfe einer Korrekturschaltung korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem umfaßt:
- eine Zeitgebereinrichtung, die einen zweiten Oszillator, der dazu bestimmt ist, eine zweite Frequenz zu erzeugen, sowie Kompensationsmittel für diesen zweiten Oszillator umfaßt, wobei diese Zeitgebereinrichtung ein Frequenzsignal liefert, das zeitlich stabil und temperaturunabhängig ist,
- Mittel zum Definieren eines Zeitintervalls, das durch das stabile Frequenzsignal bestimmt wird, und
- Regelungsmittel, die umfassen:
einen Zähler, der so beschaffen ist, daß er eine erste Anzahl von Impulsen zählt, die während des Zeitintervalls vom ersten Oszillator ankommen, und so beschaffen ist, daß er die erste Anzahl an Vergleichsmittel liefert, die dem Zähler zugeordnet sind,
- Mittel, die eine Referenzanzahl von Impulsen an die Vergleichsmittel liefern, und
- Mittel, die ein Korrektursignal in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der ersten Anzahl und der Referenzanzahl liefern, wobei dieses Korrektursignal die Korrekturschaltung für die erste Oszillationsfrequenz steuert.
Dieses Ziel wird ebenfalls mit einem Frequenzgenerator hoher Stabilität erreicht, der einen ersten Oszillator umfaßt, der dazu bestimmt ist, eine erste Frequenz zu erzeugen, die mit Hilfe einer Korrekturschaltung korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem umfaßt:
- eine Zeitgebereinrichtung, die einen zweiten Oszillator, der dazu bestimmt ist, eine zweite Frequenz zu erzeugen, sowie Kompensationsmittel für diesen zweiten Oszillator, die eine Korrekturanzahl NX von Impulsen liefern, die eine auszuführende Korrektur repräsentieren, umfaßt, wobei diese Zeitgebereinrichtung ein Frequenzsignal liefert, das zeitlich stabil und temperaturunabhängig ist,
- Mittel zum Definieren eines Zeitintervalls, das durch den zweiten Oszillator bestimmt wird, und
- Regelungsmittel, die umfassen:
- einen Zähler, der so beschaffen ist, daß er eine erste Anzahl von Impulsen zählt, die während des Zeitintervalls vom ersten Oszillator ankommen, und so beschaffen ist, daß er die erste Anzahl von Impulsen an Addierermittel liefert, die so beschaffen sind, daß sie die Summe aus der ersten Anzahl und der Korrekturanzahl berechnen,
- Vergleichsmittel, die so beschaffen sind, daß sie die von den Rechenmitteln gelieferte Summe empfangen,
- Mittel, die eine Referenzanzahl von Impulsen an die Vergleichsmittel liefern, und
- Mittel, die ein Korrektursignal in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Summe und der Referenzanzahl liefern, wobei dieses Korrektursignal die Korrekturschaltung für die erste Oszillationsfrequenz steuert.
Die empfohlene Lösung gemäß der Erfindung besteht darin, einen Oszillator so zu regeln, daß er eine Nutzfrequenz für einen zweiten Oszillator oder Referenzoszillator liefert, der aufgrund dessen, daß er thermisch kompensiert ist und eine elektronische Schaltung zur Kompensation seiner Alterung umfaßt, die gemäß einem in der Zeitmeßgeräteherstellung bekannten Prinzip beschaffen ist, so daß gesichert ist, was fachsprachlich "Gangkonvergenz" genannt wird, eine große Stabilität besitzt.
Ein derartiger Generator mit hoher Stabilität gemäß der Erfindung kann vorteilhaft in Zeitmeßgeräten wie etwa "Funkrufempfänger-Uhren" eingesetzt werden.
Nachfolgend werden beispielhaft zwei Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung beschrieben, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird, worin:
- Fig. 1 einen Schaltplan einer Zeitgebereinrichtung mit hoher Stabilität zeigt, die in dem Generator gemäß der Erfindung verwendet werden kann;
- Fig. 2 ein Zeitdiagramm über ein Zeitintervall IT ist, welches die auszuführenden Korrekturen zeigt;
- Fig. 3 einen Schaltplan des Generators der Erfindung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt; und
- Fig. 4 einen Schaltplan des Generators der Erfindung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
Fig. 1 ist ein Schaltplan, der eine Zeitgebereinrichtung hoher Stabilität zeigt, die einen Niederfrequenzoszillator 1 umfaßt, beispielsweise einen zeitmeßtechnischen Oszillator, der von einem Quarzschwinger gesteuert wird und der in der Lage ist, ein Ausgangssignal mit einer Nennfrequenz von 32768 Hz zu liefern. Dieser Oszillator 1 ist über einen ersten Teiler 1a an eine Sperrschaltung 2 gekoppelt. Die Sperrschaltung 2 ist mit einer elektronischen Schaltung verbunden, die eine Divisionskette 3 umfaßt, die in der Lage ist, das von der Sperrschaltung 2 abgegebene Ausgangssignal in ein dividiertes Signal I zu transformieren, dessen Frequenz den Erfordernissen angepaßt ist. Beispielsweise weisen im Fall einer Uhr, wie etwa einer "Funkrufempfänger-Uhr" der Teiler 1a und die Divisionskette 3 insgesamt einen Teilungswert von gleich 32 768 auf, so daß das Signal I eine Frequenz von 1 Hz hat, während das von dem Oszillator 1 abgegebene Signal seine Nennfrequenz besitzt und die Sperrschaltung 2 keinen Impuls unterdrückt. Das Signal I kann zur Steuerung eines Schrittmotors verwendet werden, der an ein Gangwerk gekoppelt ist, um die Anzeigemittel anzutreiben.
Die von dem Quarz des Niederfrequenzoszillators 1 abgegebene Frequenz verändert sich jedoch mit der Zeit und hängt von der Umgebungstemperatur ab. Beispielsweise kann für einen zeitmeßtechnischen Oszillator, dessen Quarz bei einer Temperatur von 25ºC mit seiner Nennfrequenz schwingt, der Fehler dieser Frequenz in einem Temperaturbereich von -10 bis +50ºC 20 ppm oder mehr erreichen.
Folglich ist es notwendig, den Einfluß der Temperatur auf die von dem Quarz des Niederfrequenzoszillators 1 abgegebene Frequenz zu kompensieren.
Für die thermische Kompensation einer Zeitgebereinrichtung sind mehrere Systeme vorgeschlagen worden, beispielsweise in der amerikanischen Patentschrift US-A-4 761 771 oder in der schweizerischen Patentschrift CH-B-650 122.
In der Zeitgebereinrichtung von Fig. 1 ist diese Kompensation nach dem in der Patentschrift US-A-4 761 771 beschriebenen Prinzip ausgeführt.
Nach diesem Prinzip unterdrückt die Sperrschaltung 2 in regelmäßigen Abständen eine Anzahl Ncr und eine Anzahl Nai von Impulsen des von dem Teiler 1a abgegebenen Signals, und dies mit einer Periodizität von IT Sekunden.
Die Zahl NCT ist die Anzahl der Impulse, die zu unterdrücken sind, damit die Frequenz des Signals I temperaturunabhängig wird; sie wird von einer Korrekturschaltung 5 erzeugt, die von einem temperaturempfindlichen Sensor 4 eine Information N(T) entgegennimmt.
Die Zahl Nai ist die Anzahl der Impulse, die zu unterdrücken sind, um den Fehler zu berücksichtigen, der bei der Herstellung des Schwingers des Oszillators 1 hinsichtlich seiner Maximalfrequenz freiwillig begangen wurde, und die in einem Speicher 2a registriert ist.
Ein Multiplexer 9 liefert nacheinander die Zahl NCT und die Zahl Nai an die Sperrschaltung 2.
Die Frequenz des von dem Oszillator 1 abgegebenen Signals verändert sich auch aufgrund der Alterung seines Quarzes.
In der Zeitgebereinrichtung von Fig. 1 erfolgt die Kompensation dieser Alterung nach dem Prinzip, das unter der Bezeichnung "Gangkonvergenz" bekannt und in der schweizerischen Patentschrift CH-B-599 609 beschrieben ist. Zusammenfassend läßt sich sagen: Um die Frequenz des Signals I zu korrigieren, ist die Beseitigung erstens einer gleichbleibende Anzahl Nai von Impulsen zur Berücksichtigung der Anfangseinstellung (gewollter Fehler), zweitens einer veränderlichen Anzahl Not von Impulsen zur Berücksichtigung der Veränderung der Frequenz des Oszillators 1 mit der Temperatur und drittens einer ebenfalls veränderlichen Anzahl Nmh von Impulsen zur Berücksichtigung der Alterung des Quarzes des Oszillators 1 notwendig.
Diese verschiedenen Anzahlen werden in einer Weise, für die in Fig. 2 ein Beispiel gezeigt ist, über den Multiplexer 9 der Sperrschaltung 2 nacheinander zugeführt. Es ist ersichtlich, daß in diesem Beispiel der Multiplexer 9 die Zahl Nai zu Beginn jeder Periode IT an die Sperrschaltung 2 abgibt. Gleichzeitig mißt der Sensor 4 die Temperatur und überträgt das Signal N(T) an die Schaltung 5. Diese letztere bestimmt dann die Zahl Not, die anschließend über den Multiplexer 9 an die Sperrschaltung 2 übermittelt wird. Einen Augenblick später überträgt dieser Multiplexer 9 die Zahl Nmh an die Sperrschaltung 2.
Fig. 3 zeigt einen Schaltplan des Generators G der Erfindung gemäß einer ersten Ausführungsform.
Der Generator G umfaßt zunächst eine Schaltung BT, in der Art derjenigen, die in Fig. 1 gezeigt ist. Der Frequenzgenerator G umfaßt außerdem einen Hochfrequenzoszillator 10, der beispielsweise zu einem Rundfunkempfänger gehören kann, der in der Lage ist, über Rundfunk gesendete Nachrichten zu empfangen. Ein derartiger Empfänger kann beispielsweise in den "Funkrufempfänger- Uhren" eingesetzt werden.
Die von dem Hochfrequenzoszillator 10 erzeugte Frequenz F1 hängt von der Umgebungstemperatur ab und verändert sich mit der Zeit ebenso wie diejenige, die von dem Oszillator 1 erzeugt wird.
Gemäß der Erfindung ist in den Generator G eine Regelungsschaltung integriert, um diesen Oszillator 10 zu stabilisieren.
Um die Frequenz F1 des Oszillators 10 regeln zu können, muß diese Frequenz F1 des Ausgangssignals des Oszillators zunächst gemessen werden.
Aus praktischen Gründen durchläuft das Ausgangssignal dieses Oszillators 10 einen Teiler 10a, damit eine niedrigere Frequenz erzielt wird, wodurch sich die Messung vereinfacht.
Anschließend wird das Ausgangssignal des Teilers 10a an einen Zähler 11 gelegt, der während eines bestimmten Zeitintervalls T eine Anzahl nT von Impulsen zählt, die von diesem Teiler 10a ankommen. Die Zahl nT ist folglich ein Maß für die von dem Hochfrequenzoszillator 10 abgegebene Frequenz F1. Der Ausgang des Zählers 11 ist mit einem Komparator 13 verbunden, um die Anzahl der von dem Zähler 11 während des Zeitintervalls T gezählten Impulse mit einer Referenzimpulszahl zu vergleichen, die von einem Speicher 14 geliefert wird, der ebenfalls dem Komparator 13 zugeordnet ist. Der Ausgang des Komparators 13 ist mit Auswertemitteln 15 verbunden, die auch einen Speicher 16 umfassen. Die Mittel 15 erzeugen ein Steuersignal Sc zur Steuerung einer Korrekturschaltung 17, die dem Hochfrequenzoszillator 10 zugeordnet ist, um die Frequenz seines Ausgangssignals zu modifizieren.
Die Dauer der Messung, das Intervall T, wird von der stabilisierten Zeitgebereinrichtung BT bestimmt. Das Ausgangssignal I der stabilisierten Zeitgebereinrichtung BT wird nämlich zur Steuerung des Zählers 11 benutzt. Dazu gibt die Zeitgebereinrichtung BT das Signal I stabiler Frequenz über einen Teiler 9a, der die Frequenz dieses Signals I teilt, um ein Steuersignal für den Zähler 11 zu erhalten, das eine Periode besitzt, die gleich der Dauer des gewünschten Intervalls T ist, an den Zähler 11 ab. Wenn beispielsweise das Ausgangssignal der Zeitgebereinrichtung BT ein Signal mit einer Frequenz von 1 Hz ist, und wenn die gewünschte Dauer des Intervalls T 8 s beträgt, teilt der Teiler 9a das Signal I durch 8, um am Ausgang des Teilers 9a ein Signal mit einer Frequenz von 1/8 Hz zu erhalten, welches Impulsen in zeitlichem Abstand von 8 s entspricht. Der erste Impuls des Signals, das den Teiler 9a verläßt, kann ein Steuersignal sein, das den Zähler 11 startet, um die Messung zu beginnen, während der zweite Impuls, der T Sekunden später (hier T = 8 s) ankommt, ein Befehl zum Abschalten des Zählers 11 sein kann, der folglich die Messung beendet.
Das Meßergebnis des Zählers 11 ist dann eine Anzahl von Impulsen, die während des Intervalls T gezählt worden sind. Der Zähler 11 gibt anschließend diese Impulszahl nT an den Komparator 13 ab. Die Impulszahl nT wird mit einer im Speicher 14 gespeicherten Referenzimpulszahl NT verglichen, die zuvor festgelegt worden ist und von der Anzahl der Impulse abhängt, die der Oszillator 10 im Intervall T erzeugt haben sollte.
Die Vergleichsmittel 13 bestimmen die Differenz Δ = InT-NTI, die folglich repräsentativ für die Korrektur ist, die auszuführen ist, um die Frequenz F1 des Hochfrequenzoszillators 10 zu korrigieren. Dazu wird dieser Wert an die Auswertemittel 15 angelegt, die eine in einem Speicher 16 abgelegte Tabelle von Führungswerten umfassen und für jeden möglichen Wert von A ein entsprechendes Korrektursignal Sc liefern. Folglich bestimmt der Wert von Δ die notwendige Korrektur, wie nachfolgend erläutert wird.
Das Korrektursignal Sc ist ein Steuersignal, das an die Korrekturschaltung 17 angelegt werden kann, um die Frequenz F1 des Ausgangssignals des Oszillators 10 zu modifizieren. Die Korrekturschaltung 17 umfaßt beispielsweise ein Netzwerk schaftbarer Kapazitäten, welches parallel zur Oszillatorschaltung des Oszillators 10 geschaltet ist. Das Korrektursignal Sc steuert den Anschluß der Kapazitäten der Korrekturschaltung 17, damit die Frequenz F1 des Oszillators 10 den Sollwert erhält. Ein Netzwerk schaltbarer Kapazitäten sowie sein Anschluß sind dem Fachmann bekannt und werden deshalb hier nicht mehr ausführlich erklärt.
So ist selbstverständlich, daß die Frequenz F1 des Ausgangssignals des Oszillators 10 modifiziert und folglich in Abhängigkeit von den gelieferten Informationen durch die Zeitgebereinrichtung stabilisiert werden kann, die somit als Referenzoszillator des Regelkreises für den Hochfrequenzoszillator 10 arbeitet.
Fig. 4 zeigt einen Schaltplan des Generators der Erfindung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Diese Ausführungsform entspricht weitgehend der ersten Ausführungsform von Fig. 3, d. h. daß ein Teiler 10a, der einem Oszillator 10 zugeordnet ist, mit einem Zähler 11 verbunden ist. Jedoch ist hier der Zähler 11 Rechenmitteln 12, beispielsweise einem Addierer, zugeordnet. Die Rechenmittel 12 sind mit einem Komparator 13 verbunden, welchem auch ein Speicher 14 zugeordnet ist. Das Ausgangssignal des Komparators geht an die Auswertemittel 15 über, die einen Speicher 16 umfassen und ein Ausgangssteuersignal Sc an eine Korrekturschaltung 17 abgeben. Die Korrekturschaltung 17 ist der Oszillatorschaltung des Hochfrequenzoszillators 10 zugeordnet, um die Frequenz F1 des Ausgangssignals des Oszillators 10 zu modifizieren.
In dieser zweiten Ausführungsform wird der Zähler 11 nicht vom Ausgangssignal I der stabilisierten Zeitgebereinrichtung BT gesteuert, sondern er wird nur von dem Ausgangssignal des Teilers 1a gesteuert, der mittels eines Teilers 20 die Aktivitätsdauer des Zählers 11 bestimmt. Da die Frequenz des Ausgangssignals des Oszillators 1 und folglich die Frequenz des Ausgangssignals des Teilers 1a nicht von sich aus stabil ist, verursacht sie einen Fehler in der Dauer der Meßzeit. Diese Meßzeit hat dann eine Dauer t und nicht mehr T, wie das in der ersten Ausführungsform der Fall ist. Der Fehler (der Unterschied zwischen t und T), der durch Abweichungen aufgrund der Temperatur, der Alterung und der Anfangseinstellung des Schwingers des Oszillators 1 verursacht ist, kann mit Hilfe der Kompensationsinformationen Nct, Nmh und Nai, die an den Multiplexer 9 abgegeben werden, korrigiert werden. Der der Dauer des Intervalls t geschuldete Meßfehler kann so korrigiert werden.
Dazu ist der Multiplexer 9 an eine Rechenschaltung 9a angeschlossen, die einen Korrekturwert Nx liefert, wie nachfolgend erläutert wird.
Der Zähler 11 zählt nämlich während des Intervalls t eine Anzahl nt von Impulsen, die ihn vom Hochfrequenzoszillator 10 über den Teiler 10a erreichen. Der Zähler 11 hat jedoch nicht während T Sekunden, sondern während t Sekunden gezählt. Das heißt, für t < T hat der Zähler 11 nicht lange genug gezählt, und zu dem Ergebnis nt der Zählung muß dann eine Korrekturanzahl Nx von Impulsen addiert werden; hingegen hat für t > T der Zähler zu lange gezählt und diese Impulsanzahl Nx muß von der Anzahl nt subtrahiert werden.
Dazu werden die drei am Multiplexer 9 anliegenden Werte Not, Nmn und Nai einer arithmetischen Schaltung 9a übergeben, die so beschaffen ist, daß sie diese an die Bedingungen der Hochfrequenzregelung anpaßt, indem sie die erforderlichen Korrekturen vornimmt, um die Differenz zwischen der Frequenz F2 des Niederfrequenzoszillators 1 und der Frequenz F1 des Hochfrequenzoszillators 10, die Differenz zwischen dem Intervall IT der Kompensationsmessung der Zeitbasis BT und dem gewünschten Meßintervall T sowie das tatsächliche Meßintervall t der Frequenz F1 zu berücksichtigen. Wenn die Teiler 1a und 10a nicht die gleichen Teilerwerte besitzen, ist außerdem noch eine Korrektur hinsichtlich des Verhältnisses ihrer Werte notwendig.
Genauer kann die arithmetische Schaltung 9a so beschaffen sein, daß sie die Korrekturzahl Nx mit Hilfe der folgenden Gleichung berechnet:
worin d1 und d2 die Tellerwerte der Teiler 10a bzw. 1a und t die tatsächliche Meßdauer der Frequenz F1 sind.
Selbstverständlich kann die Zahl NX positiv oder negativ sein, je nach den Werten von Not und Nai (immer positiv) einerseits und Nmh andererseits (positiv oder negativ).
Anschließend addieren die Rechenmittel 12 die von der arithmetischen Schaltung 9a berechnete Zahl NX zu der vom Zähler 11 empfangenen Impulszahl nt, um eine Impulszahl nT = nt + NX zu erhalten.
Das Ergebnis nr dieser Addition wird wie in der Ausführungsform von Fig. 3 von den Vergleichsmitteln 13 mit der Referenzimpulszahl NT verglichen. Um ein Korrektursignal zu erzeugen, wird die bei diesem Vergleich ermittelte Differenz InT-NTI von den Mitteln 15 und 16 in gleicher Weise verarbeitet wie in der ersten Ausführungsform. Das heißt auch hier erzeugen die Auswertemittel 15 ein Korrektursignal Sc für die Steuerung der Korrekturschaltung 17, um die Frequenz F1 des Ausgangssignals des Oszillators 10 zu modifizieren, um es zu stabilisieren, wie weiter oben im Fall der ersten Ausführungsform der Fig. 3 beschrieben ist.
Wie weiter oben erläutert worden ist, kann der Generator G gemäß der Erfindung vorteilhaft in eine "Funkrufempfänger-Uhr" integriert sein. Die Zeitgebereinrichtung BT des Generators G ist dann den Anzeigemitteln der "Funkrufempfänger-Uhr" zugeordnet, und der Hochfrequenzoszillator 10 des Generators G wird als Rundfunkempfänger für Nachrichten verwendet. Somit besitzt die "Funkrufempfänger-Uhr" dank des Frequenzgenerators G der Erfindung eine stabile Zeitbasis sowie einen stabilisierten Rundfunkempfänger.

Claims

1. Frequenzgenerator (G) mit hoher Stabilität, umfassend einen ersten Oszillator (10), der dazu bestimmt ist, eine erste Frequenz (F1) zu erzeugen, die mit Hilfe einer Korrekturschaltung (17) korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem umfaßt:

- eine Zeitbasis (BT), die einen zweiten Oszillator (1), der dazu bestimmt ist, eine zweite Frequenz (F2) zu erzeugen, sowie Kompensationsmittel (4, 5, 6) für diesen zweiten Oszillator umfaßt, wobei diese Zeitbasis (BT) ein Frequenzsignal liefert, das zeitlich stabil und temperaturunabhängig ist,

- Mittel (9a), die ein Zeitintervall (T) definieren, das durch das stabile Frequenzsignal bestimmt wird, und

- Regelungsmittel, die umfassen:

- einen Zähler (11), der so ausgebildet ist, daß er eine erste Anzahl (nT) von Impulsen zählt, die während des Zeitintervalls (T) vom ersten Oszillator (10) ankommen, und so ausgebildet ist, daß er die erste Anzahl (nT) an Vergleichsmittel (13) liefert, die dem Zähler (11) zugeordnet sind,

- Mittel (14), die eine Referenzanzahl (NT) von Impulsen an die Vergleichsmittel (13) liefern, und

- Mittel (13, 15, 16), die ein Korrektursignal (Sc) in Abhängigkeit von der Differenz (Δ) zwischen der ersten Anzahl (nT) und der Referenzanzahl (NT) liefern, wobei dieses Korrektursignal (Sc) die Korrekturschaltung (17) für die erste Oszillationsfrequenz (F1) steuert.

2. Frequenzgenerator (G) mit hoher Stabilität, der einen ersten Oszillator (10) umfaßt, der dazu bestimmt ist, eine erste Frequenz (F1) zu erzeugen, die mit Hilfe einer Korrekturschaltung (17) korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem umfaßt:

- eine Zeitbasis (BT), die einen zweiten Oszillator (1), der dazu bestimmt ist, eine zweite Frequenz (F2) zu erzeugen, sowie Kompensationsmittel (4, 5, 6, 9, 9a) für diesen zweiten Oszillator (1), die eine Korrekturanzahl NX von Impulsen liefern, die eine auszuführende Korrektur repräsentieren, umfaßt, wobei diese Zeitbasis (BT) ein Frequenzsignal liefert, das zeitlich stabil und temperaturunabhängig ist,

- Mittel (20) zum Definieren eines Zeitintervalls (t), das durch den zweiten Oszillator (1) bestimmt wird, und

- Regelungsmittel, die umfassen:

- einen Zähler (11), der so ausgebildet ist, daß er eine erste Anzahl (nt) von Impulsen zählt, die während des Zeitintervalls (t) vom ersten Oszillator (10) ankommen, und so ausgebildet ist, daß er die erste Anzahl (nt) von Impulsen an Addierermittel (12) liefert, die so ausgebildet sind, daß sie die Summe (nT) aus der ersten Anzahl (nt) und aus der Korrekturanzahl (Nx) berechnen,

- Vergleichsmittel (13), die so ausgebildet sind, daß sie die von den Rechenmitteln (12) gelieferte Summe (nr) empfangen,

- Mittel (15, 16), die ein Korrektursignal (Sc) in Abhängigkeit von der Differenz (iN) zwischen der Summe (nT) und der Referenzanzahl (NT) liefern, wobei dieses Korrektursignal (Sc) die Korrekturschaltung (17) für die erste Oszillationsfrequenz (F1) steuert.

3. Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsmittel (4, 5, 6, 9) des zweiten Oszillators (1) umfassen:

- eine thermische Kompensationsschaltung (4, 5) für die Zeitbasis, und

- eine Alterungskompensationsschaltung (6, 8) für die Zeitbasis.

4. Generator nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung (17) aus einem Netzwerk schaltbarer Kapazitäten gebildet ist, das eine oder mehrere Kapazitäten enthält, wovon jede zur Oszillationsschaltung des ersten Oszillators (10) parallelgeschaltet werden kann, um dessen Frequenz (F1) zu modifizieren.

5. Zeitmeßgerät, das über Rundfunk gesendete Nachrichten empfangen kann und wenigstens Mittel zum Anzeigen einer Zeitinformation (I) und Mittel zum Empfang der Nachrichten umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät außerdem einen Frequenzgenerator (G) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfaßt, wobei das von der Zeitbasis (BT) gelieferte Signal den Anzeigemitteln zugeordnet ist, und daß die Empfangsmittel außerdem den ersten Oszillator (10) als Funkempfänger für die Nachrichten umfassen.