DE69600172T2

DE69600172T2 - Detektorschaltung mit Zeitverzögerung und rauscharmer Oszillator mit einer solchen Schaltung

Info

Publication number: DE69600172T2
Application number: DE69600172T
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Adachi; Kazuo Yamashita
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1995-01-19
Filing date: 1996-01-15
Publication date: 1998-06-10
Anticipated expiration: 2016-01-16
Also published as: CN1134068A; DE69600172D1; EP0723340B1; CA2158809A1; US5521557A; CA2158809C; HK1005633A1; EP0723340A1; AU693964B2; KR960030554A; KR100202123B1; JPH08195676A; AU4086696A; TW287333B; JP2768645B2; CN1085450C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

a) Industrieller Anwendungsbereich

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verzögerungserfassungsschaltung und eine rauscharme Schwingschaltung, die eine derartige Verzögerungserfassungsschaltung verwendet.

b) Beschreibung des Stands der Technik

Fig. 4 zeigt eine rauscharme Schwingschaltung, die in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik aufgebaut ist. Eine derartige rauscharme Schwingschaltung ist auch zum Beispiel in SAKUTA et al, "Improvement of Frequency Stability in Oscillator", Electronic Information Communication Society, Spring National Meeting, Band 1, Seite A-56, März 1989, offenbart.
Bei einer derartigen rauscharmen Schwingschaltung wird die Schwingungsausgabe eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) 10 einem Hochfrequenzmischer 14 einerseits direkt und andererseits durch eine Verzögerungseinheit 12 zugeführt. Der Hochfrequenzmischer multipliziert die Schwingausgabe des VCO 10 mit der Ausgabe der Verzögerungseinheit 12, wobei das Ergebnis dann einem Tiefpaßfilter (LPF) 16 zugeführt wird. Der LPF 16 entfernt der Multiplikation zugeordnete Hochfrequenzkomponenten aus der Ausgabe des Hochfrequenzmischers 14. Der LPF 16 führt dann die gefilterte Spannung dem VCO 10 als eine Steuerungsspannung zu. Der VCO 10 schwingt mit einer der Steuerungsspannung entsprechenden Frequenz.
Falls die Schwingungsausgangsspannung des VCO 10 durch
V(t) = A cos (ωt + φ(t))
repräsentiert ist, kann die Ausgangsspannung VP(t) des LPF 16 repräsentiert werden durch
VP(t) = 1/2 A² cosωτ - 1/2 A² sinωτ : (φ(t) - f(t-τ)
wobei A, ω und φ(t) die Amplitude, die Winkelfrequenz bzw. die Phasenänderung in der Schwingungsausgangsspannung des VCO 10 und τ die Verzögerungszeit der Verzögerungseinheit 12 ist. Wie in der obigen Literatur beschrieben, entfernt der Stand der Technik Rauschen, indem die Verzögerungszeit der Verzögerungseinheit 12 auf (2m-1)π/2 gesetzt wird (wobei m eine ganze Zahl ist), während zugleich die Ausgangsspannung VP(t) des LPF 16 zum Steuern der Schwingungsfrequenz des VCO 10 verwendet wird.
Der Stand der Technik weist allerdings einen Nachteil insofern auf, als daß das Rauschen nicht ausreichend verringert werden kann, wenn sich die Verzögerungszeit τ der Verzögerungseinheit 12 aufgrund von Änderungen der Umgebungstemperatur oder mit dem Alter ändert. In einer derartigen Anwendung, bei der die Oszillationsfrequenz (Winkelgeschwindigkeit ω) des VCO 10 geeignet geändert wird, wie etwa in Synthesizern, kann die Verzögerungszeit τ der Verzögerungseinheit 12 im Zusammenhang mit der Änderung der Oszillationsfrequenz gegenüber dem optimalen Betriebspunkt, (2m-1)π/2, versetzt sein.
Eine Technik zum Überwinden eines derartigen Problems ist z. B. in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 3-140030 offenbart. Fig. 5 zeigt eine rauscharme Schwingungsschaltung, wie in dieser Schrift offenbart.
In einer derartigen rauscharmen Schwingschaltung wird die Schwingungsausgangsspannung V(t) des VCO 10 an dem Hochfrequenzmischer 14 einerseits direkt und andererseits durch eine spannungsgesteuerte Verzögerungseinheit 18 angelegt. Die Ausgangsspannung des Hochfrequenzmischers 14 wird dem VCO 10 als eine Steuerungsspannung zugeführt. In dieser Figur werden Hochfrequenzkomponenten ignoriert. Mit anderen Worten wird die Ausgabe des Hochfrequenzmischers 14 durch VP(t) repräsentiert. Die spannungsgesteuerte Verzögerungseinheit 18 ist eine, bei der die Verzögerungszeit τ durch eine Spannung gesteuert wird. Die Steuerungsspannung der spannungsgesteuerten Verzögerungseinheit 18 wird durch Filtern der Ausgabe VP(t) des Hochfrequenzmischers 14 durch den LPF 20 erhalten. Die Grenzfrequenz des LPF 20 ist derart gesetzt, daß Phasenrauschkomponenten, d.h. der zweit-rechte Term der vorerwähnten Formel VP(t), aus der Schwingungsausgabe VP(t) des Hochfrequenzmischers 14 entfernt werden, so daß nur die Gleichstromkomponenten (erster rechter Term) durch den LPF 20 passieren können. Da die in der Ausgabespannung VP(t) des Hochfrequenzmischers 14 enthaltene Gleichspannung von der Verzögerungszeit τ der spannungsgesteuerten Verzögerungseinheit 18 abhängt, kann die Verzögerungszeit τ der spannungsgesteuerten Verzögerungseinheit stets auf dem optimalen Betriebspunkt, (2m-1)π12, gehalten werden, falls die Empfindlichkeit der den LPF 20 enthaltenen Rückkoppelschleife ausreichend hoch ist.
Der zweite Stand der Technik gemäß Fig. 5 ist dem ersten Stand der Technik gemäß Fig. 4 darin überlegen, daß die Verzögerungszeit τ stets auf dem optimalen Betriebspunkt (2m-1)n12 gehalten werden kann. Allerdings erfordert der zweite Stand der Technik eine Rockkoppelschleife zum Rückkoppeln der Ausgabe des Hochfrequenzmischers 14 zurück zu der spannungsgesteuerten Verzögerungseinheit 18. Da ferner eine ausreichende Empfindlichkeit im Normalfall nicht nur durch den LPF 20 geliefert werden kann, erfordert die Rückkoppelschieife einen Gleichstromverstärker. Zusätzlich ist eine derartige Vorrichtung nicht geeignet, zur Bereitstellung von integrierten Schaltungen verwendet zu werden, obwohl eine spannungsgesteuerte elektronische Vorrichtung, wie etwa ein Varactor oder dergleichen, verwendet werden kann, um eine geeignete spannungsgesteuerte Verzögerungseinheit vorzusehen. Dies ist ein Hindernis beim Integrieren und Miniaturisieren des Systems.

ÜBERSICHT DER ERFINDUNG

Es wäre deshalb wünschenswert, eine rauscharme Schwingschaltung bereitzustellen, die nicht die Steuerung einer Verzögerungszeit und eine Rückkoppelschleife hierfür erfordert und die deshalb leicht die Integration und Miniaturisierung des Systems erreichen kann.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Verzögerungsschaltung bereitgestellt zum Erfassen, mit Verzögerungsverarbeitung, der Schwingungsausgabe eines spannungsgesteuerten Oszillators, der mit einer einer Steuerungsspannung entsprechenden Frequenz schwingt, umfassend einen ersten Hochfrequenzmischer zum Multiplizieren der Schwingungsausgabe mit einer verzögerten Schwingungsausgabe, die durch Verzögerung der Schwingungsausgabe um eine vorbestimmte Verzögerungszeit erhalten ist, um ein erstes Hochfrequenzsignal zu erzeugen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungserfassungsschaltung weiter umfaßt:
einen zweiten Hochfrequenzmischer zum Multiplizieren der verzögerten Schwingungsausgabe mit einer phasenverschobenen Schwingungsausgabe, die durch Phasenverschieben der Schwingungsausgabe oder der verzögerten Schwingungsausgabe um π/2 rad erhalten ist, um ein zweites Hochfrequenzsignal zu erzeugen;
einen ersten Niederfrequenzmischer zum Multiplizieren der Gleichanteilund Phasenrauschkomponenten, die in dem ersten Hochfrequenzsignal enthalten sind, mit den Phasenrauschkomponenten, die im zweiten Hochfrequenzsignal enthalten sind, um ein erstes Niederfrequenzsignal zu erzeugen;
einen zweiten Niederfrequenzmischer zum Multiplizieren der Gleichanteilund Phasenrauschkomponenten, die im zweiten Hochfrequenzsignal enthalten sind, mit den Phasenrauschkomponenten, die im ersten Hochfrequenzsignal enthalten sind, um ein zweites Niederfrequenzsignal zu erzeugen; und
Additions-Substraktions-Mittel, die auf das zweite Niederfrequenzsignal ansprechen, zum Entfernen der Abhängigkeit von der vorbestimmten Verzögerungszeit aus in dem ersten Niederfrequenzsignal enthaltenen primären Phasenrauschkomponenten, um die Steuerungsspannung ohne diese Abhängigkeit zu erzeugen.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine rauscharme Schwingschaltung bereitgestellt, die den VCO und die beim ersten Aspekt definierte Verzögerungserfassungsschaltung umfaßt.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine rauscharme Schwingschaltung bereitgestellt, umfassend: einen VCO;
eine frequenzeingerastete Schleife umfassend die beim ersten Aspekt definierte Verzögerungserfassungsschaltung, die wirksam ist, die Schwingfrequenz des VCO auf einen Zielwert einzurasten; und
eine phaseneingerastete Schleife zum Einrasten der Schwingphase des VCO auf einen Ziewert.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwenden den ersten und den zweiten Hochfrequenzmischer. Sowohl der erste als auch der zweite Hochfrequenzmischer sind wirksam, zwei verschiedene Eingangssignale miteinander zu multiplizieren, wobei das Ergebnis dann vom jeweiligen Mischer ausgegeben wird. Der erste und der zweite Hochfrequenzmischer empfangen als Eingangssignale sowohl die Schwingausgabe vom VCO als auch das durch Verzögern der Schwingausgabe um eine vorbestimmte (konstante) Verzögerungszeit gelieferte Signal, unter der Voraussetzung, daß eines der dem zweiten Hochfrequenzmischer zugeführten Signale vor der Zufuhr zu diesem um π/2 rad phasenverschoben wird. Eine derartige Phasenverschiebung, d.h. Quadraturumwandlung, sorgt für eine Orthogonalität zwischen der Ausgabe des ersten Hochfrequenzmischers (erstes Hochfrequenzsignal) und der Ausgabe des zweiten Hochfrequenzmischers (zweites Hochfrequenzsignal).
Der erste Niederfrequenzmischer multipliziert die Gleichanteil- und die Phasenrauschkomponenten, die im ersten Hochfrequenzsignal enthalten sind, mit den Phasenrauschkomponenten, die im zweiten Hochfrequenzsignal enthalten sind. Der zweite Niederfrequenzmischer multipliziert die Gleichanteil- und die Phasenrauschkomponenten, die im zweiten Hochfrequenzsignal enthalten sind, mit den Phasenrauschkomponenten, die im ersten Hochfrequenzsignal enthalten sind. Deshalb werden die Ausgaben des ersten und des zweiten Niederfrequenzmischers (erstes und zweites Niederfrequenzsignal) die durch Multiplizieren des Gleichanteils und der Phasenrauschkomponenten miteinander erhaltenen Komponenten (primäre Phasenrauschkomponenten) und die durch Multiplizieren der Phasenrauschkomponenten miteinander erhaltenen anderen Komponenten (sekundäre Phasenrauschkomponenten) enthalten. Da das erste
und das zweite Hochfrequenzsignal wie beschrieben zueinander orthogonal sind, sind die in dem ersten Niederfrequenzsignal enthaltenen primären Phasenrauschkomponenten auch orthogonal zu den in dem zweiten Niederfrequenzsignal enthaltenen primären Phasenrauschkomponenten.
Da die in dem ersten und dem zweiten Niederfrequenzsignal enthaltenen primären Phasenrauschkomponenten zueinander orthogonal sind, kann diese Beziehung zum Entfernen einer Abhängigkeit von der Verzögerungszeit in den primären Phasenrauschkomponenten verwendet werden. Das heißt, daß die primären Phasenrauschkomponenten ohne Abhängigkeit von der Verzögerungszeit in der Verzögerungseinheit bereitgestellt werden können und ferner, daß die primären Phasenrauschkomponenten ohne Verzögerungszeitabhängigkeit als eine Steuerungsspannung für den VCO verwendet werden können, um die Notwendigkeit einer spannungsgesteuerten Verzögerungseinheit und einer Rückkoppelschleife hierfür zu beseitigen. Als ein Ergebnis ist es einerseits nicht erforderlich, die Ausgabe des Hochfrequenzmischers zum Steuern der Verzögerungszeit zurückzukoppeln, und der LPF und der Gleichstromverstärker zum Bilden der Rückkoppelschleife sind deshalb beseitigt, und ist andererseits eine derartige Vorrichtung wie ein Varactor oder dergleichen, die zum Bilden der spannungsgesteuerten Verzögerungseinheit verwendet wird, nicht erforderlich. Dies impliziert, daß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine rauscharme Schwingschaltung erreichen können, die gegenüber dem Stand der Technik hinsichtlich Integration und Miniaturisierung verbessert ist.
Da sowohl das erste als auch das zweite Niederfrequenzsignal die sekundären Phasenrauschkomponenten enthalten, kann das zweite Niederfrequenzsignal verwendet werden, um die sekundären Phasenrauschkomponenten aus dem ersten Niederfrequenzsignal zu entfernen.
Somit besteht kein Einfluß aufgrund der sekundären Phasenrauschkomponenten.
Mittel zum Extrahieren der Gleichanteilkomponenten und der Phasenrauschkomponenten aus der ersten und der zweiten Hochfrequenzkomponente können die Form eines Tiefpaßfilters annehmen, der jegliche harmonische Komponente entfernen kann. Ferner kann ein Hochpaßfilter verwendet werden, um Gleichanteilkomponenten von der Ausgabe des Tiefpaßfilters zu entfernen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform einer rauscharmen Schwingschaltung, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform einer rauscharmen Schwingschaltung, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm betreffend die Verwendung der jeweiligen Ausführungsformen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm einer rauscharmen Schwingschaltung, die in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik aufgebaut ist.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm einer anderen rauscharmen Schwingschaltung, die in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik aufgebaut ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Es werden nun einige bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen Teile ähnlich zu jenen der Fig. 4 und 5 durch die gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind und nicht weiter beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer rauscharmen Schwingschaltung, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Bei der ersten Ausführungsform wird die Schwingungsausgangsspannung V(t) eines VCO 10 einer Verzögerungserfassungsschaltung 22 zugeführt, während die Ausgangsspannung Vout der Verzögerungserfassungsschaltung 22 zu dem VCO 10 als eine Steuerungsspannung zurückgeführt wird.
Die Verzögerungserfassungsschaltung 22 umfaßt zwei Hochfrequenzmischer 14-1 und 14-2. Die Schwingungsausgangsspannung V(t) des VCO 10 wird dem Hochfrequenzmischer 14-1 als eine Spannung V1(t) und auch einer Verzögerungseinheit 12 und einem π/2-Phasenschieber 24 zugeführt. Die Verzögerungseinheit 12 verzögert die Schwingungsausgangsspannung V(t) des VCO 10 um eine Verzögerungszeit τ, wobei die verzögerte Schwingungsausgangsspannung dann den Hochfrequenzmischern 14-1 und 14-2 als eine Spannung V2(t) zugeführt wird. Der π/2-Phasenschieber 24 verschiebt die Phase der Schwingungsausgangsspannung V(t) des VCO 10 um π/2 rad, wobei die phasenverschobene Schwingungsausgangsspannung dann dem Hochfrequenzmischer 14-2 als eine Spannung V3(t) zugeführt wird. Der Hochfrequenzmischer 14-1 multipliziert die Spannungen Vi (t) und V2(t) miteinander, um eine Ausgangsspannung VP1(t) zu bilden. Der Hochfrequenzmischer 14-2 multipliziert die Spannungen V2(t) und V3(t) miteinander, um eine Ausgangsspannung VP2(t) zu bilden.
Falls die Schwingungsausgangsspannung V(t) des VCO 10 durch die vorerwähnte Formel repräsentiert ist, können die den Hochfrequenzmischern 14-1 und 14-2 zugeführten Spannungen V1(t)-V3(t) repräsentiert werden durch:
V1(t) = A cos (ωt + φ(t));
V2(t) = A cos (ω(t-τ) + φ(t-τ); und
V3(t) = A cos (wt + φ(t) - π/2).
Deshalb kann die Ausgangsspannung VP1(t) des Hochfrequenzmischers 14-1 repräsentiert werden durch:
Da φ(t) - 4)(t-τ) in der obigen Formel sehr klein ist, werden
cos (φ(t) - φ(t-τ) = 1; und
sin (φ(t) - φ(t-τ)) = φ(t) - f(t-τ)
näherungsweise etabliert. Somit kann die obige Formel VP1(t) transformiert werden zu:
Ähnlich kann die Ausgangsspannung VP2(t) des Hochfrequenzmischers 14-2 repräsentiert werden durch:
Die Rückstufen der Hochfrequenzmischer 14-1 und 14-2 umfassen einen LPF 16-1 bzw. 16-2. Jeder der LPFs 16-1 und 16-2 ist wirksam, Hochfrequenzkomponenten aus der Ausgangsspannung VPI (t) oder VP2(t) des Hochfrequenzmischers 14-1 oder 14-2 zu entfernen. Deshalb können die Ausgangsspannungen VLF1 und VLF2 der LPFS 16-1 und 16-2 repräsentiert werden durch:
VLF1 = 1/2 A² cosωτ - 1/2 A² sinωτ (φ(t) - φ(t-τ)); bzw.
VLF2 = 1/2 A² sinωτ + 1/2 A² cosωτ (φ(t) - ωτ(t-τ)).
Die Rückstufen des LPF 16-1 und des LPF 16-2 umfassen jeweils einen Hochpaßfilter (HPF) 26-1 oder 26-2 und einen Niederfrequenzmischer 28-1 oder 28-2. Der HPF 26-list wirksam, Gleichanteilkomponenten aus der Ausgangsspannung VLF1 des LPF 16-1 zu entfernen, wohingegen der HPF 26-2 wirksam ist, Gleichanteilkomponenten aus der Ausgangsspannung VLF2 des LPF 16-2 zu entfernen. Die Spannungen VHF1 und VHF2, die durch die HPFS 26-1 und 26-2 erhalten werden, können somit repräsentiert werden durch:
VHF1 = - 1/2 A² sinωτ (φ(t) - φ(t-τ)); und
VLF2 = 1/2 A² cosωτ (φ(t) - φ(t-τ)).
Der Niederfrequenzmischer 28-1 multipliziert die Spannungen VLF1 und VHF2 miteinander, um eine Spannung VMO1 zu bilden, die ihrerseits einem Substraktionsglied 30 zugeführt wird. Der Niederfrequenzmischer 28-2 multipliziert die Spannungen VLF2 und VHF1 miteinander, um eine Spannung VMO2 zu bilden, die ihrerseits dem Substraktionsglied 30 zugeführt wird. Die Spannung VMO1 kann repräsentiert werden durch:
VMO1 = 1/4 A&sup4; cos²ωτ (φ(t) - φ(t-τ)) - 1/4 A&sup4; sinωτ cosωτ (φ(t) - φ(t-τ))².
Die Spannung VMO2 kann repräsentiert werden durch:
VMO1 = 1/4 A&sup4; sin²ωτ (φ(t) - φ(t-τ)) - 1/4 A&sup4; sinωτ cosωτ (φ(t) - φ(t-τ))².
Der erste rechte Term jeder der die Spannungen VMO1 und VMO2 repräsentierenden Formeln zeigt primäre Komponenten relativ zu den Phasenrauschkomponenten φ(t) - φ(t-τ) (primäre Phasenrauschkomponenten), wohingegen der zweit-rechte Term der Formeln sekundäre Komponenten (sekundäre Phasenrauschkomponenten) zeigt. Die in den Spannungen VMO1 und VMO2 enthaltenen primären Phasenrauschkomponenten hängen von der Verzögerungszeit τ der Verzögerungseinheit 12 ab. Da die Vorderstufe des Hochfrequenzmischers 14-2 den π/2-Phasenschieber 24 enthält, sind die primären Phasenrauschkomponenten der Spannung VMO1 zu cos²ωτ proportional, wohingegen die primären Phasenrauschkomponenten der Spannung VMO2 proportional zu sin²ωτ sind.
Deshalb kann das Substraktionsglied 30, das die Spannung VMO2 von der Spannung VMO1 substrahiert, nicht nur den sekundären Phasenrauschkomponenten entgegenwirken, sondern auch der Abhängigkeit von der Verzögerungszeit τ. Mit anderen Worten kann das Substraktionsglied 30 eine Spannung Vout liefern:
Wenn eine derartige Spannung Vout dem VCO 10 als eine Steuerungsspannung zugeführt wird, kann eine rauscharme Schwingschaltung ohne die Verwendung irgendeiner spannungsgesteuerten Verzögerungseinheit realisiert werden, die zur Verwendung in einem Synthesizer oder dergleichen geeignet ist.
Die Hochfrequenzmischer 14-1 und 14-2 dieser Ausführungsform können zum Beispiel durch doppeltabgestimmte Mischer wie beim Stand der
Technik realisiert werden. Der π/2-Phasenschieber 24 ist wirksam, eine Phasenorthogonalität zwischen den Ausgangsspannungen VP1(t) und VP2(t) der Hochfrequenzmischer 14-1 und 14-2 zu erzeugen. Deshalb kann der π/2-Phasenschieber 24 zwischen der Verzögerungseinheit 12 und dem Hochfrequenzmischer 14-2 angeordnet sein, wie in Fig. 2 gezeigt, mit den gleichen Vorteilen wie bei der Schaltung der Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine Anwendung der vorher erwähnten Schaltung. Bei dieser Anwendung wird die Schwingungsausgabe des VCO 10 durch einen Frequenzteiler 32 geteilt und dann einem Phasenkomparator 34 zugeführt. Der Phasenkomparator 34 empfängt auch ein Referenzsignal von einer Referenzsignalquelle 36. Der Phasenkomparator 34 vergleicht die Ausgabe des Frequenzteilers 32 mit der Ausgabe der Referenzsignalquelle 36, wobei das Ergebnis dann durch einen LPF 38 zum Stabilisieren der Schleife einem Kombinator 40 zugeführt wird. Der Kombinator 40 kombiniert die Ausgabe der Verzögerungserfassungsschaltung 22 (das heißt die Steuerungsspannung Vout) mit der Ausgabe des LPF 38, wobei die kombinierte Spannung dem VCO 10 zugeführt wird. Bei einer derartigen Anordnung kann die frequenzeingerastete Schleife der vorliegenden Erfindung mit der phaseneingerasteten Schleife des Stands der Technik gekoppelt werden. Obwohl das Substraktionsglied 30 in Verbindung mit der vorangehenden Ausführungsform beschrieben wurde, kann es durch ein Additionsglied ersetzt werden, wenn die Niederfrequenzmischer 28-1 und 28-2 eine Funktion aufweisen, ihre Ausgabepolarität umzukehren.
Wie beschrieben, können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine rauscharme Oszillation durch Verwendung von zwei Hochfrequenzmischern erreichen, wobei ein Phasenschieber zum Phasenverschieben der Ausgabe des VCO oder der Verzögerungseinheit um n12 rad verwendet wird, um eine Orthogonalität zwischen der Ausgabe des ersten und der Ausgabe des zweiten Hochfrequenzmischers vorzusehen. Diese Or thogonalität wird verwendet, um primäre Phasenrauschkomponenten ohne Abhängigkeit von der Verzögerungszeit zu liefern und die primären Phasenrauschkomponenten als Steuerungsspannung für den VCO zu verwenden. Deshalb ist es nicht erforderlich, die Ausgaben der Hochfrequenzmischer zurückzukoppeln, um die Verzögerungszeit in der Verzögerungseinheit zu steuern. Dies ermöglicht, daß jeglicher LPF und Gleichstromverstärker zum Bilden der Rückkoppelschleife eliminiert sind. Andererseits erfordern Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht eine Vorrichtung wie etwa ein Varactor oder dergleichen, der zum Bilden einer spannungsgesteuerten Verzögerungseinheit erforderlich wäre. Deshalb kann die rauscharme Schwingschaltung stärker integriert und miniaturisiert sein.

Claims

1. Verzögerungserfassungsschaltung (22) zum Erfassen, mit Verzögerungsverarbeitung, der Schwingungsausgabe eines spannungsgesteuerten Oszillators (10), der mit einer einer Steuerungsspannung entsprechenden Frequenz schwingt, umfassend einen ersten Hochfrequenzmischer (14-1) zum Multiplizieren der Schwingungsausgabe mit einer verzögerten Schwingungsausgabe, die durch Verzögerung der Schwingungsausgabe um eine vorbestimmte Verzögerungszeit erhalten ist, um ein erstes Hochfrequenzsignal zu erzeugen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungserfassungsschaltung (22) ferner umfaßt:

einen zweiten Hochfrequenzmischer (14-2) zum Multiplizieren der verzögerten Schwingungsausgabe mit einer phasenverschobenen Schwingungsausgabe, die durch Phasenverschieben der Schwingungsausgabe oder der verzögerten Schwingungsausgabe um π/2 rad erhalten ist, um ein zweites Hochfrequenzsignal zu erzeugen; einen ersten Niederfrequenzmischer (28-1) zum Multiplizieren der Gleichanteil- und Phasenrauschkomponenten, die in dem ersten Hochfrequenzsignal enthalten sind, mit den Phasenrauschkomponenten, die im zweiten Hochfrequenzsignal enthalten sind, um ein erstes Niederfrequenzsignal zu erzeugen;

einen zweiten Niederfrequenzmischer (28-2) zum Multiplizieren der Gleichanteil- und Phasenrauschkomponenten, die im zweiten

Hochfrequenzsignal enthalten sind, mit den Phasenrauschkomponenten, die im ersten Hochfrequenzsignal enthalten sind, um ein zweites Niederfrequenzsignal zu erzeugen; und

Additions-Substraktions-Mittel (30), die auf das zweite Niederfrequenzsignal ansprechen, zum Entfernen der Abhängigkeit von der vorbestimmten Verzögerungszeit aus in dem ersten Niederfrequenzsignal enthaltenen primären Phasenrauschkomponenten, um die Steuerungsspannung ohne diese Abhängigkeit zu erzeugen.

2. Verzögerungserfassungsschaitung nach Anspruch 1, ferner umfassend:

eine Verzögerungseinheit (12) zum Verzögern der Schwingungsausgabe um die vorbestimmte Verzögerungszeit, um die verzögerte Schwingungsausgabe zu erzeugen; und

einen Phasenschieber (24) zum Verschieben der Phase der Schwingungsausgabe um π/2 rad, um die phasenverschobene Schwingungsausgabe zu erzeugen.

3. Verzögerungserfassungsschaltung nach Anspruch 1, ferner umfassend:

eine Verzögerungseinheit (12) zum Verzögern der Schwingungsausgabe um eine vorbestimmte Verzögerungszeit, um die verzögerte Schwingungsausgabe zu erzeugen; und

einen Phasenschieber (24) zum Verschieben der Phase der verzögerten Schwingungsausgabe um π/2 rad, um die phasenverschobene Schwingungsausgabe zu erzeugen.

4. Verzögerungserfassungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Additions-Substraktions-Mittel (30) auf das zweite Niederfrequenzsignal anspricht, um sekundäre Phasenrauschkomponenten aus dem ersten Niederfrequenzsignal zu entfernen.

5. Verzögerungserfassungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 41 ferner umfassend einen ersten Tiefpaßfilter (16-1) zum Entfernen von harmonischen Komponenten der Schwingungsausgabe entsprechenden Komponenten aus dem ersten Hochfrequenzsignal vor der Multiplikation des ersten und zweiten Niederfrequenzmischers (28-1, 28-2).

6. Verzögerungserfassungsschaltung nach Anspruch 5, ferner umfassend einen ersten Hochpaßfilter (26-1) zum Entfernen von Gleichanteilkomponenten aus dem durch den ersten Tiefpaßfilter (16-1) durchgegangenen ersten Hochfrequenzsignal vor der Multiplikation des zweiten Niederfrequenzmischers (28-2).

7. Verzögerungserfassungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend einen zweiten Tiefpaßfilter (16-2) zum Entfernen von harmonischen Komponenten der Schwingungsausgabe entsprechenden Komponenten aus dem zweiten Hochfrequenzsignal vor der Multiplikation des ersten und des zweiten Niederfrequenzmischers (28-1, 28-2).

8. Verzögerungserfassungsschaltung nach Anspruch 7, ferner umfassend einen zweiten Hochpaßfilter (26-2) zum Entfernen von Gleichanteilkomponenten aus dem durch den zweiten Tiefpaßfilter (16-2) durchgegangenen zweiten Hochfrequenzsignal vor der Multiplikation des ersten Niederfrequenzmischers (28-1).

9. Rauscharme Schwingschaltung umfassend: einen spannungsgesteuerten Oszillator (10); und die Verzögerungserfassungsschaltung (22), wie in einem der Ansprüche 1 bis 8 definiert.

10. Rauscharme Schwingschaltung umfassend: einen spannungsgesteuerten Oszillator (10);

eine frequenzeingerastete Schleife, die die in einem der Ansprüche 1 bis 8 definierte Verzögerungsertassungsschaltung umfaßt und wirksam ist, eine Schwingungsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators (10) auf einen Zielwert einzurasten; und

eine phaseneingerastete Schleife zum Einrasten einer Schwingungsphase des spannungsgesteuerten Oszillators (10) auf einen Zielwert.