NL8104415A - Afstemschakeling met een frequentiesyntheseschakeling. - Google Patents

Description

* * l EHN 10.161 1 N.V. Philips' Gloeilanpenfahrieken te Eindhoven.

Mstemschakeling met een freguentiesyntheseschakeling.

De uitvinding heeft betrekking op een afstemschakeling met een frequentiesyntheseschakeling bevattende een door een regelsignaal in freguentie regelbare oscillator, een af stemgegevensignaalbron, een digitale verschilbepalende schakeling voor het bepalen van de digitale 5 waarde van het verschil tussen de freguentie bepaald door de afstemge-gevens ignaalbron en die van de oscillator en een digitaal-analoogom-zetter voor het cmzetten van het digitale verschil in het regelsignaal, welke digitaal-analooganzetter een modulatieschakeling bevat voor het opwekken van een periodiek optredend, van het digitale verschil af-10 harikelijk impulspatroon waaruit met een afvlakschakeling het regelsignaal wordt verkregen.

Uit Valvo Entwicklungsmitteilungen 70, Nov. 1977, p. 33-35 is een afstemschakeling van de bovengenoemde soort bekend waarbij het periodiek optredend impulspatroon een periodiek optredende, in duur van 15 het freguentieverschil afhankelijke, impuls is. Ms het freguentie-verschil in digitale grootheden van een aantal bits wordt gemeten en dit aantal bits voldoende groot moet zijn an in de ingeregelde toe-stand van de oscillator een voldoend kleine afwijking van het afstem-gegeven te krijgen, moet de irrpulsduur pear periode zeer klein kunnen 20 warden of moet de periodetijd groot warden genaten. Aan het eerste wordt door de snelheid waarmee de schakeling kan werken, en dus door de technologie van de geintegreerde schakeling, een grens gesteld en aan het tweede door de grootte van de wachttijd die bij een afstem-handeling toelaatbaar wordt geacht.

25 De uitvinding heeft ten doel een voldoend kleine wachttijd te kunnen toestaan zonder een al te snel werkende gelntegreerde schakeling te hoeven toepassen.

Een afstemschakeling van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding heeft daarcm tot kennerk, dat de modulatieschake-30 ling een schakeling bevat voor uitsluitend gemiddelde iitpulsduurmodu-latie van het impulspatroon door de meest significante bits van het verschil bij een waarde van dit verschil groter dan een bepaalde miniinum waarde en een schakeling voor uitsluitend airplitudemodulatie 6104415 EHN 10.161 2 .- V * , van het gehele iirpalspatroon door de minst significants bits van het verschil bij een waarde van dit verschil kleiner dan een bepaalde maximum waarde.

Door deze maatregel wordt het aantal bits van het frequentie-5 verschil dat doo?S^^^uSsduurinodulatie meet worden cmgezet in een regelsignaal, beperkt, waardoor bij een gelijkblijvende periodeduur de snelheid van werking van de schakeling in de digitaal-analoogamr zetting kan worden beperkt,

De uitvinding berust op het inzicht dat kleine onregel-10 matigheden in de evenredigheid tussen de on te zetten digitale groot-heid en het regelsignaal in een frequentiesyntheseschakeling toelaat-baar zijn.

Opgemerkt moet warden dat nit Electronics van 1 april 1976, p. 86-90 een afstemschakeling met een gecoiribineerde impulsduur-en 15 amplitudemodulatie bekend is. In deze schakeling wordt de amplitude-modulatie niet op het gehele impulspatroon uitgevoerd maar op een zeer klein deel ervan. Er is daarvoor een tussencmzetting van impuls-duuntodulatie naar amplitudemodulatie nodig met een extra afvlaknet-werk dat niet integreerbaar is. De afstemschakeling is daarbij een 20 spanningssyntheseschakeling die een volkomen constante evenredigheid tussen de cm te zetten digitale grootheid en het ongezette signaal vereist.

De uitvinding zal nu aan de hand van de tekening worden toegelicht.

25 In de tekening illustreert:

Fig. 1 met een blbkschema een ontvanger met een afstern-schakeling volgens de uitvinding.

Fig. 2 een mogelijke uitvoeringsvorm van een deel van een modulatieschakeling voor een afstemschakeling volgens de uitvinding, en 30 Fig. 3 aan de hand van enkele diagramnen, de omzetting ver- kregen met de schakeling volgens fig. 2.

in fig. 1 wordt aan een ingang 1 van een hoogfrequent- en menggedeelte 3 een ontvangen signaal toegevoerd en aan een ingang 5 een van een uitgang 7 van een oscillator 9 verkregen oscillatorsignaal. 35 Aan een uitgang 11 van het hoogfrequent- en menggedeelte 3 ontstaat dan een middenfrequentsignaal dat door een middenfrequentsignaalver-werkingsschakeling 13 verder wordt verwerkt.

8 1 0 4 4 1 5

* I

» % EHN 10.161 3

De uitgang 7 van de oscillator 9 is verder verbonden net een ingang van een EN-poort 15 waarvan een verdere ingang van een uitgang 17 van een inpulsgenerator 19 een periodiek optredende impuls krijgt toegevoerd waardoor de EN-poort 15 geleidend wordt gemaakt en aan een 5 telsignaalingang 21 van een meetteller 23 het oscillatorsignaal toevoert.

Telkens voor bet qptreden van een inpuls aan de uitgang 17 van de inpulsgenerator 19 treedt aan een uitgang 25 ervan een inpuls cp die aan een inschrijfsignaalingang 27 van de meetteller 23 wordt toegevoerd en waardoor een, uit een als afstemgegevensignaalbron dienen-10 de bedieningsinrichting 29 afkanstig, afstemgegeven in de meetteller 23 wordt ingeschreven. De meetteller 23 heeft hierdoor telkens bij het begin van het geleiden van de EN-poort 15 een tellerstand overeerikcmend met het afstemgegeven.

Telkens aan het eind van een periode waarin de EN-poort 15 15 geleidt, heeft de meetteller 23 een stand aangenanen die overeenkomt met het verschil in frequentie tussen de door het afstemgegeven be-paalde frequentie en de frequentie van het oscillatorsignaal aan -de telsignaalingang 21. Is dit verschil positief, dat wil zeggen is in de meetteller 23 de nulstand niet gepasseerd, dan verschijnt aan 20 een tekensignaaluitgang 31 van de meetteller 23 een nulsignaal en bij een negatief verschil, dus als in de meetteller 23 de nulstand wel gepasseerd is, een een-signaal.

Een uitgangsccmbinatie 33 van de meetteller 23 vertoont aan het eind van elke geleidingsperiode van de EN-poort 15 een digitale 25 signaalcaribinatie die de waarde van het verschil tussen de door het afstemgegeven bepaalde frequentie en de oscillatorfrequentie weergeeft.

De EN-poort 15 en de meetteller 23 vormen een verschilbepalende schake-ling 35.

De uitgangsccmbinatie 33 is verbonden met een alleen-OF 30 poortcombinatie 37 die verder met de tekensignaaluitgang 31 van de teller 23 is verbonden. De alleen-OF (exclusive-OR)poorten van deze poortccmbinatie 37 geven onder invloed van de eraan toegevoerde signalen een signaalcaribinatie af die praktisch over een kcmt met de absolute waarde van het genoemde frequentieverschil. De bij negatieve 35 waarden van het frequentieverschil optredende zeer geringe afwijking van έέη ten qpzichte van die absolute waarde kan desgewenst worden gekor-rigeerddoor met behulp van het televisiesignaal aan de uitgang 31 van de meetteller 23 een pcortschakeling te bedienen die een extra telinpuls 8104415 ΕΗΝ 10.161 4 ψ ^ t j aan de ingang 21 van de meetteller 23 kan leveren.

Deze absolute waarde is in dit geval een veertien-bits signaal-combinatie die aan de uitgangen van de alleen-OF-poorten 37 beschikbaar komt en waarvan de elf meest significante bits worden toegevoerd aan 5 een ingangscombinatie 39 van een modulatieteller 41. De modulatieteller 41 krijgt telkens na een geleidingsperiode van de EN-poort 15 aan een inschrijfsignaalingang 42 een inschrijfjjrpuls toegevoerd van een uitgang 44 van de impulsgenerator 19. Met een uitgangssignaalcanbinatie 43 van de modulatieteller 41 is een min-een-detektor 45 verbonden. Bij het 10 inschrijven van de modulatieteller 41 met de genoemde elf meest significante bits bij het optreden van het inschrijfsignaal aan de ingang 42 detekteert de min-een-detektor een van min-een verschillende stand van de modulatie-teller 41 en geeft aan een uitgang 47 van de min-een-detektor 45 een een-signaal af waardoor een EN-poort 49 wordt geopend, 15 die van een uitgang 51 van de inpulsgenerator 19 afkomstige telimpulsen , doorgeeft aan een telsignaalingang 53 van de modulatieteller 41. De EN- poort 49 wordt gebldkkeerd als de aftellende modulatieteller 41 de stand min-een heeft bereikt en de min-een-detektor 45 aan zijn uitgang 47 een nulsignaal afgeeft.

20 Aan de uitgang 47 van de min-een-detektor 45 ontstaat daardoor een periodiek optredende impuls waarvan de duur X afhangt van de elf meest significante bits van het bovengenoemde frequentieverschil. Dit is weergegeven met de karakteristiek 347 van fig. 3. De impulsduur Tals funktie van het frequentieverschil Af volgt daarin een funktie die het

Af 25 niet gebroken deel van (-g- +1) is.

De periodiek optredende impuls aan de uitgang 47 van de min-een-detektor 45 wordt toegevoerd aan een ingang 55 van eenshrxxr0xois±aleling57.

Van de alleen-OF-poort caribinatie 37 zijn de uitgangen van alle poorten verbonden met een ingangscombinatie 59 van een codeerschakeling 30 61 waarvan een uitgangscombinatie 63 voor een drie-bits signaal is verbonden met een ingangscombinatie 65 van een. amplitudegeheugen 67 dat een inschrijfsignaalingang 69 heeft die verbonden is net de uitgang 44 van de impulsgenerator 19. Dit amplitudegeheugen 67 wordt tegelijk net de modulatieteller 41 ingeschreven evenals een tekengeheugen 71 waarvan een 35 ingang 73 aan de tekensignaaluitgang 31 van de teller 23 en een inschrijfsignaalingang 75 aan de uitgang 44 van de impulsgenerator 19 ligt. Tegelijk met de impuls aan de ingang 55 van de stroomr· generator 57 wordt daardoor aan een met een uitgangscombinatie 77 8104415 ΕΗΝ 10.161 5 . van het amplitudegeheugen 67 verbonden ingangsccxribinatie 79 van de stroaigenerator 57 een drie-bits signaalcanbinatie toegevoerd waarvan de waarde I als funktie van het freguentieverschil J\f in een karakteristiek 379 van fig. 3 is aangegeven.

5 San een ingang 81 van de stroangenerator 57 wordt verder een tekensignaal afkcmstig van een uitgang 83 van het tekensignaal-geheugen 71 toegevoerd.

San een uitgang 85 van de stroangenerator 57 ontstaan perio-diek optredende strooninpulsen waarvan de duur't bepaald wordt door 10 de meest significante bits van het freguentieverschil en de amplitude I door de drie aan de ingangscoribinatie 79 toegevoerde bits zodat het produkt 1ft van amplitude en duur als funktie van het freguentieverschil volgens een karakteristiek 385 van fig. 3 verloopt.

Het inpulspatroon aan de uitgang 85 van de stroangenerator 15 57 vertoont zoals in fig. 3 is te zien voor een waarde beneden een maxiumwaarde acht, enkel een anplituderaodulatie die wordt bepaald door de drie minst significante bits van liet freguentieverschil en boven een minimumwaarde twee en dertig enkel een duunrodulatie die bepaald wordt door de elf meest significante bits van het freguentieverschil.

20 Voor de tussen deze maximum en minimumwaarde gelegen waarde van het freguentieverschil worden zowel de amplitude als de impulsduur bepaald door de minst en de meest significante bits van het freguentieverschil.

De stroanimpulsen aan de uitgang 85 van de stroangenerator 25 57 laden of antladen een condensator 87 waarvan een regelsignaal wordt afgenanen dat aan een regelsignaalingang 89 van de oscillator 9 wordt toegevoerd en de freguentie daarvan bepaalt. Dit regelsignaal regelt de freguentie van de oscillator 9 20danig dat het freguentieverschil met het afstemgegeven nul wordt.

30 De alleen-OF-poort coribinatie 37 vormt samen met de modulatie- teller 39, de EN-poort 49, de min-een-detektor 45, de stroangenerator 57, de codeerschakeling 61, het arrplitudegeheugen 67 en het tekengeheugen 71 een modulatieschakeling 90 waarvan een deel dat de codeerschakeling 61 en de stroangenerator 57 bevat in fig. 2.in blokschema is weergegeven.

35 In fig. 2 zijn voor overeenkonstige delen dezelfde ver- wijzingscijfers gebruikt als in fig. 1.

De ingangsconbinatie 59 van de codeerschakeling 61 heeft veertien ingangen, a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, 1, m, n, waarvan 8104415 ___ EHN 10.161 6 de significantie afneemt van a naar n.

De codeerschakeling 61 heeft een drietal uitgangen 91, 93, 95 waaraan signalen ontstaan die een schakelaar 97 respektievelijk 99, 101 bedienen.

5 De schakelaars 97, 99 en 101 liggen enerzijds in serie met een schakelaar 103 die wardt bediend door het impulsduursignaal aan de ingang 55 van de stroomgenerator 57 en anderzijds met een stroombron-paar 105, 107 respektievelijk 109, 111 en 113, 115 die een stroom +41,-41 respektievelijk +21, -21 en +1, -I leveren aan een omschake- 10 laar 117, die door het tekensignaal aan de ingang 81 wardt bediend, en die anderzijds aan de uitgang 85 ligt. De amplitude- en tekengeheugen-schakelingen zijn duidelijkheidshalve niet getekend en slechts sym-bolisch aangegeven met 119. Ze warden door het signaal aan de aanslui-ting 44 bediend als aangegeven bij de beschrijving van fig. 1.

15 Qm de amplitude-modulatie als aangegeven met de karakteris- tiek 379 van fig. 3 te verkrijgen wardt aan de uitgang 91 van de codeerschakeling 61 een schakelsignaal , aan de uitgang 93 een schakelsignaal S2 en aan de uitgang 95 een schakelsignaal ppge-wekt, die voldoen aan de volgende logische formules.

20 = (a+b+c+d+e+f+g+h+i) +3 +k+l S2 = (a+b+c+d+e+f+g+h+i)+j+kl+k"m = (a+b+c+d+e+f+g+h+ij+j^k'n+j'km+jl waarin accenten een inversie aangeven.

25 In wardt de tern (a+b+c-td+e+f+g+h+i) verzorgd door een OF- poort 121, +j door een OF-pcort 123 en +k+l door een OF-pcort 125.

In wardt de teem (a+b+c+d+e+f+g+h+i) weer verzorgd door de OF-poort 121 en de termen +j+kl+k'm door EN-poorten 127, 129 en een OF-poort 131.

3Q In Sg wardt de term (a+b+c+d+e+f+g+h+i) weer verzorgd door de OF-poort 121 en de termen +j'k'n+j 'km+jl door EN-poorten 133, 135, 137 en een OF-poort 139.

Zoals uit de karakteristiek 385 van fig. 3 is te zien warden de stappen in de I'C’ waarden bij toenemend frequentieverschil groter 35 en treden bij grotere toenemingen van dat frequentieverschil op. Dit kan bij een digitaal-analoogomzetting van een frequentiesynthese-schakeling warden toegelaten ordat niet de werkelijke waarde van het uitgangssignaal van de digitaal-analoogonzetter maar het gedrag van de 8104415 H3N 10.161 7 regelsdhakeling van belang is.

In het uitvoeringsvoorbeeld is voor de gemiddelde impulsduur-modulatie een modulatie in de duur van een enkele impuls per periode toegepast, het zal duidelijk zijn dat desgewenst ook het aantal im-5 pulsen per periode door de modulatie veranderd kan warden.

Verder kunnen de aantallen bits voor enkel amplitude-respek-tievelijk gemiddelde impulsduurmadulatie en een combinatie daarvan naar wens warden gekozen. Het havens taande uitvoeringsvoorbeeld is bijzonder gunstig gebleken. De codeerschakeling 61 zou desgewenst 10 kunnen vervallen als A fmax = Afmin wordt gekozen en meet warden aangepast als het gebied met geccmbineerde inpulsduur- en amplitude-modulatie wardt veranderd. Het ontwerp ervan kan qp eenvoudige wijze gebeuren met behulp van een waarheidstabel.

Ofschoon in het bovenstaande een afstemschakeling in een 15 ontvanger ward beschreven, zal het duidelijk zijn dat een afstem- schakeling volgens de uitvinding ook bijvoorbeeld in een zender of in een meetinstrument kan warden toegepast.

20 25 30 35 8104415

Claims (2)

1. Afstemschakeling met een frequentiesyntheseschakeling bevat-tende een door een regelsignaal in frequentie regelbare oscillator , een . afstemgegevensignaalbron,. een digitale verschilbepalende schakeling voor het bepalen van de digitale waarde van het verschil tussen de frequentie 5 bepaald door de afstemgegevensignaalbron en die van de oscillator en een digitaalanaloogomzetter voor het omzetten van het digitale verschil in het regelsignaal, welke digitaal-analoogomzetter een modulatieschakeling bevat voor het opwekken van een periodiek optredend, van het digitale verschil afhankelijk inpulspatroon waaruit met een afvlakschakeling het 10 regelsignaal wordt verkregen met het kenmerk dat de modulatieschakeling (90) een schakeling (41, 45, 55) bevat. voor uitsluitend gemiddelde im-pulsduurmodulatie van het impulspatroon door de meest significante bits van het verschil bij een waarde van dit verschil groter dan een bepaalde minimum waarde ( Δ fmin) en eel schakeling (61, 67, 79) voor uitsluitend 15 amplitudemodulatie van het gehele impulspatroon door de minst significante bits van het verschil bij een waarde van dit verschil kleiner dan een bepaalde maximum waarde ( δ fmax).

2. Afstemschakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de genoemde maximumwaarde van het verschil kleiner is dan de genoemde mini- 20 mumwaarde terwijl de modulatieschakeling (90) verder is ingericht voor een combinatie van gemiddelde inpulsduur- en amplitudemodulatie bij een verschil gelegen tussen de maximum ( A fmax) en de minimum waarde ( A fmin.). 25 30 35 8104415 >