NO140845B - Koplingsanordning for i etter hverandre foelgende like tidsintervaller aa frembringe samtidig signaler med oekende frekvens og signaler med avtagende frekvens - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en koplingsanordning for i etter-hverandre følgende like tidsintervaller å frembringe samtidig signaler med økende frekvens og signaler med avtagende frekvens på et par utgangsklemmer, hvilke signaler er komplementære til en bestemt frekvens, omfattende to spenningsstyrte oscillatorer som styres av styresignalet som utledes fra en ursynkronisert styregenerator.

En slik koplingsanordning er kjent og anvendes i dataoverføringssysterner, hvor bits 1 og 0 som skal overføres er re-presentert ved økende og avtagende frekvenssveip. Et slikt system er beskrevet i en artikkel av G. David, M. Duquenne and Cl. Olier: "<T>ransmission radio électrique au moyen d'une modulation linéaire en

fréquence", i tidsskriftet "L'onde électrique" for mars 1971.

For å tilfredsstille den komplementære betingelse for signalene med økende og avtagende frekvens, må karakteristikkene for de komponenter som danner oscillatorene og styregeneratoren være nøyaktig tilpasset hverandre, og dette leder til vanskeligheter ved fremstillingen, anvendelsen og vedlikeholdet av koplingsanordningen.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en koplingsanordning av den innledningsvis nevnte art, som er hoved-sakelig uavhengig av komponentenes karakteristikker, og som hoved-sakelig hindrer overgangsfenomener som kan opptre ved slutten av de ovenfor nevnte tidsintervaller.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at hver oscillator ligger i en tilhørende fasestyresløyfe som inneholder en frekvensdeler som er innstillbar i adskilte trinn, at styregeneratoren er av digitaltypen og leverer to par digitalsignaler, hvis verdi i hvert intervall varierer mellom en begynnelsesverdi og en sluttverdi, idet det ene par signaler tilføres frekvensdelerne og det andre par tilføres oscillatorene for å avstemme disse til en frekvens innenfor arbeidsområdet for deres fasestyresløyfe.

På denne måte oppnås at koplingsanordningen ifølge oppfinnelsen får en oppbygning og virkemåte som er tilfredsstillende og ikke lenger avhengig av omhyggelig tilpasning av komponentene som anvendes og at komplementærbetingelsen ikke lenger påvirkes av varia-sjoner i disse komponenters karakteristikk.

Ved hjelp av oppfinnelsen oppnås et relativt stort frekvenssveip som er fordelaktig for overføringskvaliteten og pålite-ligheten i de ovenfor nevnte dataoverføringssystemer.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av kravene 2 til 7.

Oppfinnelsen skal nedenfor beskrives nærmere under henvisning til tegningene. Fig. 1 viser et blokkskjerna for en koplingsanordning ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et blokkskjerna for en styresignal-generator for anvendelse i koplingsanordningen ifølge oppfinnelsen. Fig. 3a og 3b viser frekvensvariasjonen av signalene på utgangsklemmene i koplingsanordningen på fig. 1. Fig. 4 viser et blokkskjerna for en foretrukket ut-

førelsesform av en koplingsanordning ifølge oppfinnelsen.

Fig. 5a og 5b viser variasjonene av frekvensen for signalene på utgangsklemmene i koplingsanordningen som er vist på fig. 4.

Koplingsanordningen på fig. 1 har et par spenningsstyrte oscillatorer 1 og 1', hvis utgangssignal opptrer på klemmene 2 resp. 2'. Frekvensen for disse oscillatorer styres ved styrespen-ninger som frembringes på utgangsklemmene 4 og 4' i en styregenerator 3.

I løpet av en rekke like tidsintervaller T som be-stemmes av et ur 5, bringer styregeneratoren utgangssiqnalet som opptrer på en av klemmene 2 eller 2' å øke lineært i frekvens og det andre utganqssiqnal å minske lineært i frekvens oå

sådan måte at disse frekvensvarierende utgangssignaler er komplementære på ethvert tidspunkt av hvert intervall i forhold til en frekvens som er lik den dobbelte verdi av en bestemt middelfrekvens.

Hver oscillator 1 og 1<1> ligger i en tilhørende fasestyresløyfe 6 resp. 6', som er forsynt med en frekvensdeler 7 resp. 7' som er innstillbare i adskilte trinn, og styresignalgeneratoren 3 er av digitaltype og innrettet til å frembringe to par digitalsignaler på utgangene 4 og 4' for det ene par og på utgangene 8 og 8' for det andre par, idet verdiene av disse digitalsignaler i hvert av de nevnte intervaller varierer mellom en startverdi og en sluttverdi, og det ene par signaler tilføres frekvensdelene 7, 7'

og det andre par tilføres oscillatorene 1, 1' for avstemning av disse oscillatorer til en slik frekvens at de ligger innenfor arbeidsområdet for sin fasestyresløyfe.

I tillegg til de ovenfor nevnte elementer inneholder fasestyresløyfene 6 og 6<1> en fasesammenligningskrets 9 resp. 9' og lavpassfiltere 10 og 10', idet referansefrekvenskilden 11 er fel-les for de to sløyfer 6 og 6'.

Oscillatorene 1 og 1' omfatter en innstillbar krets i hvilken avstemningskapasiteten omfatter en variabel kapasitets-diode. Utgangssignalet fra fasesammenligningskretsen tilføres denne diode for å variere verdien av kapasiteten, mens digitalsignalene på utgangene 4 og 4' tjener til å kople inn forskjellige induktivi-teter i avstemningskretsen.

Fig. 2 viser styresignalgeneratoren 3 som inneholder en oppover- nedover teller 12, hvis inngang er forbundet med utgangen fra et ur 5, mens utgangene fra telleren 12 er forbundet med fire kodeomformere 13, 13', 14 og 15', hvis utganger danner de ovenfor nevnte utganger 8, 8<1> og 4, 4'.

Inngangskoden i disse omformere er innholdet av oppover- nedover telleren 12. Disse omformere er dannet av bare avlesbare (ROS)hukommelser, for hvilke innholdet av oppover- nedover telleren tjener som adresse. Utgangskoden kan velges av brukeren. Disse bare avlesbare hukommelser kan være av forskjellig art og kan være lett programmerbare. Oppover-nedover telleren er en modul-M-teller. Styrt av pulsene som leveres av uret 5 inntar denne teller tilstand-

er svarende til etter hverandre følgende tall: ..2,1,2,3, ..M-2,

M-l, M, M-l ... 2, 1,2 .... , d.v.s. når oppover-nedover telleren 12 når sin ytterste tilstand svarende til tallet 1, inntar den oppover-tellingstilstand og når den andre ytterste tilstand svarende til M

nås, inntar den nedovertellingstilstand.

For å forklare virkemåten av koplingsanordningen

på fig. 1 og 2 antas det at omformeren 13' ganske enkelt består av et nettverk som forbinder inngangen og utgangene av denne omformer med hverandre, d.v.s. frekvensdeleren 7' deler utgangsfrekvensen fra oscillatoren 1' med hvert tall M som kan være i oppover-nedover telleren 12. Omformeren 13 er innrettet slik at tallet som frekvensen fra oscillatoren 1 divideres med, er komplementet av m i forhold til M, d.v.s. frekvensen av oscillatoren 1 er dividert med M-m.

Frekvensen av signalet som leveres av uret 5 og

som er lik ^ er slik at fasestyresløyfen mellom to etter hverandre følgende pulser som leveres av uret 5, har akkurat nok tid til å nå stabil tilstand. Fasestyresløyfen leter kontinuerlig etter sin stabile tilstand, og så snart denne er nådd vil frekvensdeleren dele frekvensen fra oscillatoren med et tall som avviker med en enhet fra det foregående tall. Derfor vil frekvensen av oscillatorene 1 og 1' bli utjevnet av reaksjonstiden for sløyfene 6 og 6<*>. På denne måte min-skes frekvensovergangene og derved nivået av uønskede harmoniske.

Omformerne 14 og 14' er utformet slik at for ethvert tall m i oppover-nedover telleren 12 avstemmes oscillatoren auto-matisk til en slik frekvens at det er sikkert at fasestyresløyfen 6 eller 6' kan arbeide effektivt.

Når oppover-nedover telleren 12 befinner seg i oppover telletilstand og tallet m øker fra 0 til M, øker frekvensen f

fr

for oscillatoren 1 fra en verdi lik M— til en verdi fr (fr er frekvensen av det signal som leveres av referans.efrekvenskilden 11) ,

mens frekvensen f for oscillatoren 1' avtar fra en verdi lik fr til

fr

en verdi lik ^- . Frekvensvariasjonene for disse signaler som leveres av oscillatorene 1 og 1<1> er vist som funksjon av tiden på fig.

3a og 3b.

Disse kurver viser at på ethvert tidspunkt står

det til rådighet et signal med økende frekvens eller et signal med avtagende frekvens og disse signaler er alltid komplementære i forhold til (M + 1) fr.

Fig. 4 viser en annen foretrukket utførelsesform

av koplingsanordningen ifølge oppfinnelsen, hvor tilsvarende komponenter er forsynt med samme henvisningstall.

I koplingsanordningen på fig. 4 omfatter hver fase-styresløyf e 6 og 6' et blandetrinn 15, 15' hvis inngang er forbundet med utgangen av oscillatoren 1 resp. 1' og en andre inngang i blandetrinnet er forbundet med utgangen fra en lokal kilde 16 resp. 16' . Den lokale kilde 16 resp. 16' leverer hver et utgangssignal, den ene med en frekvens fm, og den andre med en frekvens fm. Oscillatorene 1 og 1' leverer signaler med en frekvens f resp. f. Et signal med frekvensen fM = f - fm oppnås i utgangen av blandetrinnet 15 og et signal hvis frekvens er lik f'M = fm - f oppnås i utgangen fra blandetrinnet 15'. Kodeomformererne 13 og 13', som danner en del av styresignalgeneratoren 3, er hver dannet av en summeringskrets 17 og 17'. Summeringskretsen 17 summerer til innholdet i oppover-nedover telleren 12 et tall Ni som er lagret i et register 18, mens summeringskretsen 17' adderer til innholdet av oppover-nedover telleren 12 et tall N2 som er lagret i et register 18'. Uret 5 er dannet av referansekilden 11, hvis utgang er forbundet med en frekvensdeler 19, som deler ur-frekvensen med to. Utgangen fra frekvensdeleren er forbundet med inngangen i telleren 12.

En fast frekvensdeler 20, 20' er lagt inn mellom utgangen fra oscillatoren 1 resp. 1' og utgangsklemmen 2, resp. 2'. Hver utgang fra disse frekvensdelere er forbundet med inngangene i en vender 21, hvis utganger er forbundet med klemmene 2 og 2'.

Ved denne utførelse omfatter oscillatorene 1 og 1<1 >digital-analog-omformere 22 og 22', hvis inngang er forbundet med utgangene 4 og 4' og hvis utgangsspenning påvirker de variable kapasitetsdioder som danner en del av avstemningskapasiteten i oscillator-kretsen, mens den andre del av avstemningskapasiteten likeledes er dannet av variable kapasitetsdioder som mottar styrespenningene i sløyfene 6 og 6'.

Hvis frekvensen som leveres av referansekilden 11 er fr og m er verdien i opp-ned telleren 12, er frekvensene f og f fra oscillatorene 1 og 1' lik :

Frekvensene F og F' for signalene i utgangen fra de faste frekvensdelere 20 og 20' som deler med P er lik :

Disse to frekvenser F og F' er komplementære i forhold til en frekvens Fc:

Disse tre uttrykk viser at kriteriet for komple-mentær forholdet er tilfredsstillet fordi Fc bare er avhengig av frekvensene fm, fm og fr som er heit stabile og av tallene N2,

Ni og P som er helt definerte.

På fig. 4 er frekvensen av det signal som opptrer i utgangen av frekvensdeleren 19 lik fr/2, d.v.s. tallet M som er det største tall som kan forekomme i oppover-nedover telleren 12, og i forbindelse hermed antallet trinn som er nødvendig for å oppnå fre-kvenssveipen A f som er lik med:

Hvis man går ut fra.uttrykkene 6 og 7, får man :

Det siste uttrykk viser at for en gitt frekvenssveip A. f kan antallet trinn økes som følge av frekvensdelerne 20

og 20'. Denne økning av antallet trinn minsker de suksessive over-ganger og dermed nivået av harmoniske av utgangssignalene som leveres av koplingsanordningen.

På den annen side oppnås ved frekvenstransponer-ingen av oscillatorfrekvensen i blandetrinnene 15 og 15', at frekvensdelerne 7 og 7' kan gjøres forholdsvis enkle.

For systematisk pr. tidsintervall T å ha til rådighet et signal med økende frekvens på den ene utgangsklemme og et signal med avtagende frekvens på den andre utgangsklemme, anvendes en vender 21 som er styrt av et signal som utledes fra oppover-nedover telleren, idet dette signal representerer øyeblikkstilstanden i telleren 12. Signalene som opptrer på klemmene <2>Qg 2<1> har frekvenser som varierer som funksjon av tiden i samme retning som vist på fig. 5a og 5b.

Innholdet i registrene 18 og 18' kan ha andre ver-dier enn NI og N2, hvis ønsket, for på enkel måte å variere frekvens-sveipet og/eller komplementærfrekvensen Fc.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til utførelses-eksempletie. For eksempel, kan frekvensen som leveres av lokalkildene 16 og 16' og signalene som opptrer på utgangen av blandetrinnene 15 og 15' være like, mens på den annen side en av summeringskretsene 17 eller 17' kan være erstattet med en subtraksjonskrets.

Selv om det ovenfor er angitt at de leverte signaler har lineær frekvensvariasjon, er det alternativt mulig å frembringe signaler fra en koplingsanordning ifølge oppfinnelsen hvis frekvens varierer i samsvar med en bestemt lov; for dette formål kan de forskjellige omformere være utformet på tilsvarende måte.

Claims (7)

1. Koplingsanordning for i etter hverandre følgende like tidsintervaller å frembringe samtidig signaler med økende frekvens og signaler med avtagende frekvens på et par utgangsklemmer, hvilke signaler er komplementære til en bestemt frekvens, omfattende to spenningsstyrte oscillatorer som styres av styresignaler som utledes fra en ursynkronisert styregenerator, karakterisert ved at hver oscillator (1,1') ligger i en tilhørende fasestyresløyfe (6,6') som inneholder en frekvensdeler (7,7') som er innstillbar i adskilte trinn, at styregeneratoren (3) er av digitaltypen og leverer to par digitalsignaler hvis verdi i hvert intervall varierer mellom en begynnelsesverdi og en sluttverdi, idet det ene Dar signaler til-føres frekvensdelerne og det andre par tilføres oscillatorene for å avstemme disse til en frekvens innenfor arbeidsområdet for deres fasestyresløyfe.

2. Koplingsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at styregeneratoren (3) omfatter en oppover-nedoverteller (12) for å telle pulser som leveres av uret, og fire kodeomformere (13,13',14,14') som er forbundet med telleren for å levere de nevnte par styresignaler.

3. Koplingsanordning ifølge krav 2, karakterisert ved at kodeomformerne (13,13',14,14') som leverer styresignalene for innstilling av de innstillbare frekvensdelere, består av en summeringskrets (17,17') i hvilken telleverdien i oppover-nedovertelleren summeres til et bestemt tall.

4. Koplingsanordning ifølge krav 3, karakterisert ved at hver fasestyresløyfe (6,6') inneholder et blandetrinn (15,15') hvis ene inngang er forbundet med utgangen fra vedkommende oscillator (1,1'), og hvis andre inngang er forbundet med en lokal referansesignalkilde (16,16') hvis utgang er forbundet med den innstillbare frekvensdeler (7,7').

5. Koplingsanordning ifølge krav 4, karakterisert ved at lokalreferansesignalkildene (16,16') leverer signaler med innbyrdes forskjellige frekvenser, og at signalenes komplementærforhold for de økende og avtagende frekvenser er tilfredsstillet ved at i blandetrinnet i den ene fasestyresløyfe transporteres utgangsfrekvensen fra oscillatoren i denne sløyfe ned med frekvensen for utgangssignalet fra lokalreferansesignal-kilden, og at i blandetrinnet i den andre fasestyresløyfe transponeres frekvensen av utgangssignalet fra den andre lokal-ref eransesignalkilden ned med frekvensen av utgangssignalet fra den andre oscillator.

6. Koplingsanordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at komplementærforholdet for de økende og avtagende frekvenser er tilfredsstillet ved at en av omformerne i omformerparet som leverer styresignalene for innstilling av de innstillbare frekvensdelere består av en subtraktor i hvilken telleverdien i oppover-nedovertelleren subtraheres fra et første bestemt tall, mens den andre omformer består av en summeringskrets i hvilken telleverdien i oppover-nedovertelleren summeres til et andre bestemt tall.

7. Koplingsanordning ifølge krav 1-6, karakterisert ved at hver oscillator (1,1') via en fast frekvensdeler (20,20') er forbundet med en utgangsklemme (2,2') hos koplingsanordningen.