WO2012095230A1 - Hochfrequenzgenerator mit geringem phasenrauschen - Google Patents

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WO2012095230A1
WO2012095230A1 PCT/EP2011/072566 EP2011072566W WO2012095230A1 WO 2012095230 A1 WO2012095230 A1 WO 2012095230A1 EP 2011072566 W EP2011072566 W EP 2011072566W WO 2012095230 A1 WO2012095230 A1 WO 2012095230A1
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reference frequency
phase
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Alexander Roth
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Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg
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Definitions

  • the invention relates to a high frequency signal generator.
  • a frequency-variable reference signal is a frequency-variable reference signal
  • DE 41 05 566 AI shows a mixer which synchronizes an oscillator in the GHz range to a clean frequency. This mixer works with one
  • Multiplier diode which generates a short pulse from the reference frequency, with the line spectrum of which the signal of the oscillator is mixed.
  • a disadvantage of this method is the poor signal-to-noise ratio that can be achieved with this arrangement. Since the
  • High frequency generator which is a switchable
  • Phase locked loop includes.
  • the output signal of the oscillator is optionally fed to a frequency divider or a series connection of multiple mixers.
  • the signal of the frequency divider is used.
  • the signal of the series-connected mixer is switched over. Also with a signal generator according to this concept, only suboptimal phase noise can be achieved.
  • the invention is based on the object, a
  • the oscillator according to the invention preferably has two oscillators controlled by means of phase locked loops.
  • a first phase locked loop generates a
  • the comparison frequency is advantageously> 10 MHz, so that fast frequency changes are possible.
  • Passive doubling stages with subsequent filtering are preferably used to realize extremely low-noise operation.
  • the advantageous filters between the doubling stages suppress unwanted harmonics.
  • Frequency range can be further increased.
  • the resulting intermediate frequency is preferred with a digital
  • Phase detector synchronized to a fraction of the reference frequency.
  • the preferred use of the reference signal as an input signal to the divider ensures that no crossing mixing products are produced in the mixers.
  • the mixed products are advantageously on a grid which corresponds to the last intermediate frequency divided by the resolution of the divider. By suitable choice of the divider factors, these mixed products can be chosen so that these mixed products are suppressed by the loop filter and thus no secondary lines in the
  • the oscillator is advantageously pre-adjusted.
  • the vote is based on an individually measured
  • the high-frequency oscillator according to the invention has a reference frequency generator and a
  • the reference frequency generator generates a variable reference frequency and supplies it to the high frequency generator.
  • the high frequency generator has a phase locked loop and generates a high frequency signal from the variable reference frequency.
  • the Phase locked loop has at least a first mixer, a second mixer and several switches. The first mixer, the second mixer and the switches are connected in series. The mixers are individually selectively switched into the phase locked loop by means of the switches. It becomes such an adjustability of
  • Phase noise can be further reduced.
  • Fig. 1 is a first partial view of a
  • Fig. 2 is a second partial view of the
  • Fig. 1 and Fig. 2 is an embodiment of the invention in two different views High frequency oscillator shown.
  • Reference frequency generator 1 includes a fractional frequency divider 11, a phase detector 12, a
  • the fractional frequency divider 11 is a frequency-stable reference signal of e.g.
  • the fractional frequency divider 11 generates a signal having a frequency divided by N Fref and supplies it to the phase detector 12.
  • the phase detector 12 compares this signal with a signal generated by the mixer 10 and outputs a corresponding one
  • the reference frequency generator 1 further has a plurality of frequency doublers 15, 16, 17, 18, which double the frequency of an applied signal.
  • Frequency doubler 15 - 18 is a bandpass filter 20 - 23 connected downstream, which only pass each doubled frequency and other components of the
  • Bandpass filter 21 is a 4-fold reference frequency of 2.6-2.8 GHz. At the output of the bandpass filter 22 is an 8-fold reference frequency of 5.2-5.6 GHz. At the output of the bandpass filter 23 is a 16-fold
  • the 2-fold reference frequency of 1.3-1.4 GHz is supplied to a fractional frequency divider 30 of the high-frequency generator 2. This divides the frequency of the signal by a division factor of N Fma i n .
  • phase discriminator 31 which compares it with the signal of a phase locked loop 60 and forwards a corresponding output signal to a loop filter 32. This filters the signal and gives it to a voltage-controlled or current-controlled
  • Oscillator 33 advantageously an yttrium iron garnet (YIG) oscillator on.
  • YIG yttrium iron garnet
  • Loop filter 32 serves to finely adjust the frequency of controlled oscillator 33.
  • the controlled oscillator 33 is further supplied by a coarse control device 34, a signal for coarse adjustment of its output frequency.
  • the output signal of the voltage controlled oscillator 33 is supplied via a signal divider 35 of the phase locked loop 60. It first passes through a mixer 36, from which it is mixed with the 16-fold reference frequency. The output signal of the mixer becomes a
  • Low pass filter 41 supplied, which allows only the lower mixing product to pass.
  • the output signal is fed to a switch 46, which optionally supplies it to a further mixer 37 or this mixer 37
  • a further switch 47 is connected, which together with the switch 46, the connection of the mixer 37 or performs its bridging.
  • Bandpass filter 42 is supplied, which allows only the lower mixing product of the mixer 37 pass. If the mixer 37 has been bypassed, the low pass filter 42 is irrelevant to the applied signal.
  • the output signal is again supplied to a combination of two switches 48, 49 which, like the switches 46, 47, either feed the signal to another mixer 38 or bridge it. If the signal is supplied to the further mixer 38, it mixes it with four times
  • Output signal is again a low-pass filter 43
  • the further mixer 40 mixes with the unchanged reference frequency of
  • Example 650-700 MHz The resulting signal after the low-pass filter 45 becomes the phase discriminator 31
  • the signals with which the mixers 36-40 mix the signal of the phase locked loop 60 are the signals with which the mixers 36-40 mix the signal of the phase locked loop 60.
  • the first mixer 36 may be provided with switches. In this case, this mixer can be bridged. Alternatively, a higher or lower number of mixers can be used in the phase locked loop. The higher the tuning range of the oscillator should be, the more mixers are used.
  • Phase locked loop 60 thus includes mixers 36-40, bandpass filters 41-45, switches 46-53, phase discriminator 31, and loop filter 32.
  • the starting point is an output frequency of the
  • the parameter V which is the multiple of the Reference frequency f ref , with which to mix, corresponds, calculated.
  • V serve the minimum adjustable reference frequency of 650 MHz in the example and a favorable for the main loop intermediate frequency of 55 MHz, for example.
  • V INT (( fosz + 55 MHz) / 650 MHz)
  • the reference frequency f ref is calculated.
  • V is used. Since V is rounded off to integers, one results
  • Reference frequency which is slightly higher than 650 MHz.
  • Reference frequency generator calculated.
  • the partial factor N Fref of the reference frequency generator 1 is rounded so that no secondary lines occur within the loop bandwidth .
  • N Fref 640 MHz / ABS [(640 MHz - f ref )], with round to 1 / F with
  • the modulation is prevented by a decimal part of less than 8 MHz and thus can be attenuated by the phase locked loop. Subsequently, the intermediate frequency f zf in the
  • Phase locked loop 60 of the high frequency generator 2 calculated.
  • This calculated intermediate frequency f Zf is now rounded to an adjustable value.
  • N Fmain 2 * 640 MHz * (1 - 1 / N Fref ) / f zf with roundness of the fractional factor to 1 / F
  • the residual error caused by the rounding of the partial factors N Fref , N Fmain is less than 1 MHz and can be tolerated.
  • fractional divider 30 would be any fractional divider

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Abstract

Ein Hochfrequenzoszillator verfügt über einen Referenzfrequenzgenerator und einem Hochfrequenzgenerator (2). Der Referenzfrequenzgenerator erzeugt eine variable Referenzfrequenz und führt sie dem Hochfrequenzgenerator (2) zu. Der Hochfrequenzgenerator (2) verfügt über eine Phasenregelschleife (60) und erzeugt aus der variablen Referenzfrequenz ein Hochfrequenzsignal. Die Phasenregelschleife (60) verfügt über zumindest einen ersten Mischer (40), einen zweiten Mischer (39) und über mehrere Schalter (46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53). Der erste Mischer (40), der zweite Mischer (39) und die Schalter (46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53) sind in Serie geschaltet. Die Mischer (39, 40) sind mittels der Schalter (46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53) einzeln selektiv in die Phasenregelschleife (60) geschaltet.

Description

Hoch requenzgenerator mit geringem Phasenrauschen
Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenzsignalgenerator.
Bei herkömmlichen Signalgeneratoren wird ein in seiner Frequenz veränderliches Referenzsignal einem
phasengeregelten Oszillator zugeführt. Dieser wird
hierdurch zur Oszillation mit einer einstellbaren Frequenz angeregt.
So zeigt die DE 41 05 566 AI einen Mischer, welcher einen Oszillator im GHz-Bereich auf eine saubere Frequenz synchronisiert. Dieser Mischer arbeitet mit einer
Vervielfacherdiode, welche aus der Referenzfrequenz einen kurzen Puls erzeugt, mit dessen Linienspektrum das Signal des Oszillators abgemischt wird. Nachteilhaft bei diesem Verfahren ist der schlechte Signal-zu-Rausch-Abstand, der mit dieser Anordnung erreicht werden kann. Da der
Samplingmischer auf allen Oberwellen des Referenzsignals umsetzt, wird auch sehr viel Rauschen in die
Zwischenfrequenz gemischt. Dies schränkt die
Empfindlichkeit ein. Weiterhin zeigt die US 2009/0309665 AI einen
Hochfrequenzgenerator, welcher eine umschaltbare
Phasenregelschleife beinhaltet. So wird das Ausgangssignal des Oszillators wahlweise einem Frequenzteiler oder einer Hintereinanderschaltung mehrerer Mischer zugeführt. Um den Oszillator auf eine Grobfrequenz einzustellen, wird das Signal des Frequenzteilers herangezogen. Um anschließend die Feineinstellung durchzuführen, wird auf das Signal der hintereinandergeschalteten Mischer umgeschaltet. Auch mit einem Signalgenerator nach diesem Konzept kann lediglich suboptimales Phasenrauschen erreicht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Hochfrequenz-Signalgenerator zu schaffen, welcher bei geringem Phasenrauschen einen sehr guten
Nebenlinienabstand ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der hierauf rückbezogenen Unteransprüche .
Der erfindungsgemäße Oszillator verfügt vorzugsweise über zwei mittels Phasenregelschleifen geregelte Oszillatoren. Eine erste Phasenregelschleife erzeugt dabei eine
qualitativ hochwertige Referenzfrequenz, welche in kleinen diskreten Schritten über ca. 10% der Frequenz verstimmt werden kann. Durch den eingeschränkten Frequenzbereich lassen sich hierfür sehr gute spannungsgesteuerte
Oszillatoren konstruieren. Durch die bevorzugte Verwendung eines Frequenzteilers außerhalb der Phasenregelschleife bleibt das Phasenrauschen eines ursprünglichen
frequenzfesten Referenzsignals weitgehend erhalten. Die Vergleichsfrequenz liegt vorteilhafterweise bei > 10 MHz, sodass schnelle Frequenzwechsel möglich sind. Passive Verdopplerstufen mit anschließender Filterung werden bevorzugt eingesetzt, um einen extrem rauscharmen Betrieb zu realisieren. Durch die vorteilhaften Filter zwischen den Verdopplerstufen werden unerwünschte Oberwellen unterdrückt .
Um das Abmischen des spannungsgesteuerten Oszillators auf der Ausgangsfrequenz mit verschiedenen Oberwellen der Referenzfrequenz zu ermöglichen, werden in einer weiteren Schaltung in Kette geschaltete überbrückbare Mischer verwendet. Das Ausgangssignal des Oszillators kann je nach Stellung der Uberbrückungsschalter mit den verschiedenen Referenzsignalen abgemischt werden. Durch Verwendung des Spiegelsignals des ersten Mischers kann dieser
Frequenzbereich weiter erhöht werden. Die entstehende Zwischenfrequenz wird bevorzugt mit einem digitalen
Phasendetektor auf einen Bruchteil der Referenzfrequenz synchronisiert.
Durch die bevorzugte Verwendung des Referenzsignals als Eingangssignal für den Teiler wird erreicht, dass keine kreuzenden Mischprodukte in den Mischern entstehen. Die Mischprodukte liegen vorteilhafterweise auf einem Raster, welches der letzten Zwischenfrequenz geteilt durch die Auflösung des Teilers entspricht. Durch geeignete Wahl der Teilerfaktoren können diese Mischprodukte so gewählt werden, dass diese Mischprodukte durch das Schleifenfilter unterdrückt werden und somit keine Nebenlinien im
Synthesizer entstehen.
Um einen sehr schnellen Frequenzwechsel zu ermöglichen, wird vorteilhafterweise der Oszillator vorabgestimmt. Die Abstimmung beruht auf einer individuell gemessenen
Kennlinie des Oszillators.
Der erfindungsgemäße Hochfrequenzoszillator verfügt über einen Referenzfrequenzgenerator und einem
Hochfrequenzgenerator. Der Referenzfrequenzgenerator erzeugt eine variable Referenzfrequenz und führt sie dem Hochfrequenzgenerator zu. Der Hochfrequenzgenerator verfügt über eine Phasenregelschleife und erzeugt aus der variablen Referenzfrequenz ein Hochfrequenzsignal. Die Phasenregelschleife verfügt über zumindest einen ersten Mischer, einen zweiten Mischer und über mehrere Schalter. Der erste Mischer, der zweite Mischer und die Schalter sind in Serie geschaltet. Die Mischer sind mittels der Schalter einzeln selektiv in die Phasenregelschleife geschaltet. Es wird so eine Einstellbarkeit der
Ausgangsfrequenz bei sehr geringem Phasenrauschen
erreicht . Durch Tiefpassfilter nach jedem Mischer kann das
Phasenrauschen weiter verringert werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, beispielhaft beschrieben. In der
Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine erste Teilansicht eines
Blockschaltbilds eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Oszillators, und
Fig. 2 eine zweite Teilansicht des
Blockschaltbilds des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Oszillators.
Zunächst wird anhand der Fig. 1 der Aufbau und die
Funktionsweise eines Referenzfrequenzgenerators erläutert. Anschließend wird anhand von Fig. 2 die Funktion eines Hochfrequenzgenerators gezeigt. Identische Elemente wurden in ähnlichen Abbildungen zum Teil nicht wiederholt
dargestellt und beschrieben.
In Fig. 1 und Fig. 2 ist in zwei verschiedenen Ansichten ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hochfrequenzoszillators dargestellt. Ein
Referenzfrequenzgenerator 1 beinhaltet einen fraktionalen Frequenzteiler 11, einen Phasendetektor 12, ein
Schleifenfilter 13, einen spannungsgesteuerten Oszillator 14 und einen Mischer 10. Dem fraktionalen Frequenzteiler 11 wird ein frequenzstabiles Referenzsignal von z.B.
640MHz zugeführt. Der fraktionale Frequenzteiler 11 erzeugt ein Signal mit einer durch NFref geteilten Frequenz und führt es dem Phasendetektor 12 zu. Der Phasendetektor 12 vergleicht dieses Signal mit einem von dem Mischer 10 erzeugten Signal und gibt ein entsprechendes
Ausgangssignal an das Schleifenfilter 13 aus. Dieses filtert das Signal und überträgt es an den
spannungsgesteuerten Oszillator 14. Dieser erzeugt ein Ausgangssignal von beispielsweise 650MHz-700MHz und führt es erneut dem Mischer 10 zu. Dieser mischt dieses
Ausgangssignal mit dem frequenzstabilen Referenzsignal.
Bei einem Referenzsignal von beispielsweise 640 MHz ergibt sich ein Ausgangssignal des Mischers von 10MHz-60MHz. Die Frequenz des Ausgangssignals des spannungsgesteuerten Oszillators 14 wird somit durch Einstellung des
Teilungsfaktors NFref des fraktionalen Teilers 11
eingestellt .
Der Referenzfrequenzgenerator 1 verfügt weiterhin über mehrere Frequenzverdoppler 15, 16, 17, 18, welche die Frequenz eines angelegten Signals verdoppeln. Jedem
Frequenzverdoppler 15 - 18 ist ein Bandpassfilter 20 - 23 nachgeschaltet, welche lediglich jeweils die verdoppelte Frequenz passieren lassen und übrige Komponenten der
Signale herausfiltern. Am Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators 14 liegt somit ein Referenzfrequenzsignal von im Beispiel 650MHz-700MHz an. Am Ausgang des Bandpassfilters 20 liegt somit eine doppelte
Referenzfrequenz von 1,3-1,4 GHz an. Am Ausgang des
Bandpassfilters 21 liegt eine 4-fache Referenzfrequenz von 2,6-2,8 GHz an. Am Ausgang des Bandfilters 22 liegt eine 8-fache Referenzfrequenz von 5,2-5,6 GHz an. Am Ausgang des Bandpassfilters 23 liegt eine 16-fache
Referenzfrequenz von 10,4-11,2 GHz an.
Die 2-fache Referenzfrequenz von 1,3-1,4 GHz wird einem fraktionalen Frequenzteiler 30 des Hochfrequenzgenerators 2 zugeführt. Dieser teilt die Frequenz des Signals durch einen Teilungsfaktor von NFmain. Durch die niedrige
Zwischenfrequenz zur Synchronisation wird eine hohe
Qualität, d.h. ein sehr geringes Phasenrauschen erreicht. Durch ein Vervielfachen der Frequenz des Referenzsignals in kleinen Schritten und jeweils anschließender Filterung, wird ein sehr geringes Phasenrauschen der Referenzfrequenz erreicht . Das Ausgangssignal des fraktionalen Frequenzteilers 30 wird einem Phasendiskriminator 31 zugeführt, welcher es mit dem Signal einer Phasenregelschleife 60 vergleicht und ein entsprechendes Ausgangssignal an einen Schleifenfilter 32 weiterleitet. Dieser filtert das Signal und gibt es an einen spannungsgesteuerten oder stromgesteuerten
Oszillator 33, vorteilhafterweise einen Yttrium-Eisen- Granat (YIG) -Oszillator weiter. Das Signal des
Schleifenfilters 32 dient zur Feineinstellung der Frequenz des gesteuerten Oszillators 33.
Dem gesteuerten Oszillator 33 wird weiterhin von einer Grob-Steuereinrichtung 34 ein Signal zur Grobeinstellung seiner Ausgangsfrequenz zugeführt. Das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 33 wird über einen Signalteiler 35 der Phasenregelschleife 60 zugeführt. Es durchläuft zunächst einen Mischer 36, von welchem es mit der 16-fachen Referenzfrequenz gemischt wird. Das Ausgangssignal des Mischers wird einem
Tiefpassfilter 41 zugeführt, welcher lediglich das untere Mischprodukt passieren lässt. Das Ausgangssignal wird einem Schalter 46 zugeführt, welcher es wahlweise einem weiteren Mischer 37 zuführt oder diesen Mischer 37
überbrückt. Wird das Signal dem Mischer 37 zugeführt, wird es mit der 8-fachen Referenzfrequenz von im Beispiel 5,2- 5, 6GHz gemischt. Mit dem Ausgang des Mischers 37 ist ein weiterer Schalter 47 verbunden, welcher zusammen mit dem Schalter 46 die Aufschaltung des Mischers 37 oder seine Überbrückung durchführt.
Das resultierende Signal wird einem weiteren
Bandpassfilter 42 zugeführt, welcher lediglich das untere Mischprodukt des Mischers 37 passieren lässt. Falls der Mischer 37 überbrückt wurde, spielt der Tiefpassfilter 42 für das anliegende Signal keine Rolle. Das Ausgangssignal wird erneut einer Kombination von zwei Schaltern 48, 49 zugeführt, welche wie auch die Schalter 46, 47 das Signal entweder einen weiteren Mischer 38 zuführen oder diesen überbrücken. Wird das Signal dem weiteren Mischer 38 zugeführt, so mischt dieser es mit der vierfachen
Referenzfrequenz von im Beispiel 2,6-2,8 GHz. Das
Ausgangssignal wird erneut einem Tiefpassfilter 43
zugeführt, welcher ebenfalls lediglich das untere
Mischprodukt passieren lässt. Auch hier spielt der Filter 43 keine Rolle, falls der Mischer 38 überbrückt wurde.
Weitere Schalter 50, 51, ein weiterer Mischer 39 und ein weiterer Tiefpassfilter 44 bilden eine weitere entsprechende Funktionseinheit. Der weitere Mischer 39 mischt mit der doppelten Referenzfrequenz von im Beispiel 1,3-1,4 GHz. Weitere Schalter 52, 53, ein weiterer Mischer 40 und ein weiterer Tiefpassfilter 45 bilden eine erneute
entsprechende Funktionseinheit. Der weitere Mischer 40 mischt mit der unveränderten Referenzfrequenz von im
Beispiel 650-700 MHz. Das resultierende Signal nach dem Tiefpassfilter 45 wird dem Phasendiskriminator 31
zugeführt .
Die Signale, mit welchen die Mischer 36 - 40 das Signal der Phasenregelschleife 60 mischen, werden dem
Referenzfrequenzgenerator 1 entnommen. Vorteilhafterweise kann auch der ersten Mischer 36 mit Schaltern versehen sein. In diesem Fall kann auch dieser Mischer überbrückt werden. Alternativ kann auch eine höhere oder geringere Anzahl von Mischern in der Phasenregelschleife eingesetzt werden. Je höher der Abstimmbereich des Oszillators sein soll, desto mehr Mischer werden eingesetzt.
Die Phasenregelschleife 60 beinhaltet somit die Mischer 36 - 40, die Bandpassfilter 41 - 45, die Schalter 46 - 53, den Phasendiskriminator 31 und den Schleifenfilter 32.
Im Folgenden wird erläutert, wie die Teilungsfaktoren NFref und NFmain der fraktionalen Teiler 11, 30, eingestellt werden, um eine gewünschte Ausgangsfrequenz des
Oszillators zu erreichen.
Ausgegangen wird von einer Ausgangsfrequenz des
Oszillators von beispielsweise 10000 MHz bis 18000 MHz. Zunächst wird der Parameter V, welcher dem Vielfachen der Referenzfrequenz fref, mit der abgemischt werden soll, entspricht, berechnet. Als Grundlage dienen die minimal einstellbare Referenzfrequenz von im Beispiel 650 MHz und eine für die Hauptschleife günstige Zwischenfrequenz von z.B. 55 MHz.
V = INT ( (fosz + 55 MHz)/ 650 MHz)
Anschließend wird die Referenzfrequenz fref berechnet. Hierzu wird das zuvor bestimmte V herangezogen. Da V auf ganze Zahlen abgerundet wird, ergibt sich eine
Referenzfrequenz, welche etwas höher als 650 MHz liegt.
Figure imgf000011_0001
Nun wird der Wert des Teilers 11 des
Referenzfrequenzgenerators berechnet. Der Teilfaktor NFref des Referenzfrequenzgenerators 1 wird so gerundet, dass keine Nebenlinien innerhalb der Schleifenbandbreite auftreten.
NFref = 640 MHz / ABS[ (640 MHz - fref) ] , mit runden auf 1/F mit
F = 8 für N < 20
F = 4 für 20 <= N < 40
F = 2 für 40 <= N < 80
F = 1 für 80 <= N
Durch das Runden auf verschiedene 1/F wird verhindert, dass die Modulation durch einen Nachkommaanteil niedriger als 8 MHz wird und damit von der Phasenregelschleife gedämpft werden kann. Anschließend wird die Zwischenfrequenz fzf in der
Phasenregelschleife 60 des Hochfrequenzgenerators 2 berechnet. Durch das Runden des Teilers 30 bei der
Erzeugung der Referenzfrequenz fref ergibt sich eine Zwischenfrequenz Fzf, welche von dem Sollwert abweicht. fZ f = V * 640 MHz * (1 - 1 / NFref ) - fosz
Diese errechnete Zwischenfrequenz fZf wird nun auf einen einstellbaren Wert gerundet.
NFmain = 2 * 640 MHz * (1 - 1 / NFref ) / fzf mit runden des Teilfaktors auf 1/F mit
F = 16 für N < 10
F = 8 für 10 <= N < 20
F = 4 für 20 <= N < 40
F = 2 für 40 <= N < 80
F = 1 für 80 <= N
Durch das Runden auf verschiedene 1/F wird verhindert, dass die Modulation durch den Nachkommaanteil niedriger als etwa 8 MHz wird. Die dadurch entstehenden Nebenlinien werden dadurch von Phasenregelschleife 60 des
Hochfrequenzgenerators 1 unterdrückt.
Abschließend wird die tatsächliche Frequenz fosz des spannungsgesteuerten Oszillators 33 des
Hochfrequenzgenerators 2 berechnet. fosz = V * 640 MHz * (1 - 1 / NFref) - (2 * 640 MHz * (1 - 1/Npref ) / NFmain ) Der Restfehler, der durch das Runden der Teilfaktoren NFref, NFmain entsteht, ist kleiner als 1 MHz und kann toleriert werden. Durch den vorteilhaften Einsatz eines direkten digitalen Synthesizers in der Phasenregelschleife 60 des Hochfrequenz-Oszillators 2 anstelle des
fraktionalen Teilers 30 wäre eine beliebige
Frequenzauflösung möglich. Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte
Ausführungsbeispiel beschränkt. Alle vorstehend
beschriebenen Merkmale oder in den Figuren gezeigten
Merkmale sind im Rahmen der Erfindung beliebig vorteilhaft miteinander kombinierbar.

Claims

Ansprüche
1. Hochfrequenzoszillator mit einem
Referenzfrequenzgenerator (1) und einem
Hochfrequenzgenerator (2),
wobei der Referenzfrequenzgenerator (1) eine variable Referenzfrequenz (fref) erzeugt und zumindest mittelbar dem Hochfrequenzgenerator (2) zuführt,
wobei der Hochfrequenzgenerator (2) über eine
Phasenregelschleife (60) verfügt,
wobei der Hochfrequenzgenerator (2) zumindest mittelbar aus der variablen Referenzfrequenz (fref) ein
Hochfrequenzsignal (fOSz) erzeugt,
wobei die Phasenregelschleife (60) über zumindest einen ersten Mischer (40) und einen zweiten Mischer (39) verfügt,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Phasenregelschleife (60) weiterhin über Schalter (46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53) verfügt,
dass der erste Mischer (40), der zweite Mischer (39) und die Schalter (46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53) in Serie geschaltet sind, und
dass die Mischer (39, 40) mittels der Schalter (46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53) einzeln selektiv in die
Phasenregelschleife (60) schaltbar sind.
2. Hochfrequenzoszillator nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Phasenregelschleife (60) über ein Tiefpassfilter (41, 42, 43, 44, 45) nach jedem Mischer (36, 37, 38, 39, 40) verfügt.
3. Hochfrequenzoszillator nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenregelschleife (60) über genau zwei Schalter (46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53) pro Mischer (37, 38, 39, 40) außer bei einem Mischer (36) verfügt,
dass die Schalter (46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53) in einer ersten Schalterstellung den jeweiligen Mischer (37, 38, 39, 40) in die Phasenregelschleife (60) schalten, und dass die Schalter (46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53) in einer zweiten Schalterstellung den jeweiligen Mischer (37,
38, 39, 40) überbrücken.
4. Hochfrequenzoszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Referenzfrequenzgenerator (1) den Mischern (36, 37, 38, 39, 40) die variable Referenzfrequenz (fref) oder ein ganzzahliges Vielfaches der variablen Referenzfrequenz (fref) zuführt.
5. Hochfrequenzoszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Referenzfrequenzgenerator (1) dem ersten Mischer (40) die variable Referenzfrequenz (fref) und dem zweiten Mischer (39) die doppelte variable Referenzfrequenz (fref) zuführt.
6. Hochfrequenzoszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Phasenregelschleife (60) N Mischer (36, 37, 38,
39, 40) aufweist, und
dass der Referenzfrequenzgenerator (1) den N Mischern (36, 37, 38, 39, 40) jeweils die N2-fache variable
Referenzfrequenz (fref) zuführt.
7. Hochfrequenzoszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Phasenregelschleife (60) N Mischer (36, 37, 38, 39, 40) aufweist,
dass die Phasenregelschleife (60) für jeden der N Mischer (36, 37, 38, 39, 40) über einen Frequenzvervielfacher verfügt,
dass der jeweilige Frequenzvervielfacher die variable Referenzfrequenz (fref) zu der N2-fachen variablen
Referenzfrequenz (fref) umsetzt und dem N-ten Mischer (36, 37, 38, 39, 40) zuführt.
8. Hochfrequenzoszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schalter (46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53) der Phasenregelschleife (60) derart ausgestaltet sind, dass stets zumindest ein Mischer (36, 37, 38, 39, 40),
bevorzugt zumindest zwei Mischer (36, 37, 38, 39, 40), in die Phasenregelschleife (60) geschaltet sind.
9. Hochfrequenzoszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Phasenregelschleife (60) weiterhin über einen Phasendiskriminator (31) verfügt, und
dass der Phasendiskriminator (31) ein von der
Phasenregelschleife (60) erzeugtes Signal mit einem von der variablen Referenzfrequenz (fref) abgeleiteten Signal vergleicht .
10. Hochfrequenzoszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Hochfrequenzgenerator (2) weiterhin über einen spannungsgesteuerten oder stromgesteuerten Oszillator (33), bevorzugt einen Yttrium-Eisen-Granat (YIG) - Oszillator verfügt,
dass die Phasenregelschleife (60) dem gesteuerten
Oszillator (33) ein Fein-Steuersignal zuführt,
dass der Hochfrequenzgenerator (2) weiterhin über eine Grob-Steuereinrichtung (34) verfügt, und
dass die Grob-Steuereinrichtung (34) dem gesteuerten
Oszillator (33) ein Grob-Steuersignal zuführt.
11. Hochfrequenzoszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Hochfrequenzgenerator (2) weiterhin über einen fraktionalen Teiler (30) verfügt, und
dass der fraktionale Teiler (30) die Frequenz des Signals, das von der von dem, von dem Referenzfrequenzgenerator (1) erzeugten variablen Referenzfrequenz (fref) abgeleitet ist, mit einem Teilerfaktor (NFmain) teilt.
12. Hochfrequenzoszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Hochfrequenzgenerator (2) weiterhin über einen Leistungsteiler (35) verfügt, und
dass der Leistungsteiler (35) ein Teil des
Hochfrequenzsignals (fosz) des spannungsgesteuerten
Oszillators (33) der Phasenregelschleife (60) zuführt.
13. Hochfrequenzoszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Referenzfrequenzgenerator (1) über einen mittels einer Phasenregelschleife (61) geregelten Oszillator (14) und einen Frequenzteiler (11) verfügt,
dass der Frequenzteiler (11) ein Referenzsignal fester Frequenz mit einem variablen Teilungsfaktor (NFref) teilt und der Phasenregelschleife (61) zuführt, und
dass die Frequenz des Hochfrequenzsignals (fref) des geregelten Oszillators (11) mittels des variablen
Teilungsfaktors (NFref) einstellbar ist.
14. Hochfrequenzoszillator nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Referenzfrequenzgenerator (1) über zumindest zwei Frequenzverdoppler (15, 16, 17, 18) und zumindest zwei Bandpassfilter (20, 21, 22, 23) verfügt,
dass der geregelte Oszillator (14) mit einem ersten
Frequenzverdoppler (15) verbunden ist,
dass ein erster Bandpassfilter (20) mit dem ersten
Frequenzverdoppler (15) verbunden ist,
dass der erster Bandpassfilter (20) weiterhin mit einem zweiten Frequenzverdoppler (16) verbunden ist,
dass der zweite Frequenzverdoppler (16) mit einem zweiten Bandpassfilter (21) verbunden ist,
dass der erste Bandpassfilter (20) eine doppelte
Referenzfrequenz (2*fref) ausgibt, und
dass der zweite Bandpassfilter (21) eine vierfache
Referenzfrequenz (4*fref) ausgibt.
15. Hochfrequenzoszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass Referenzfrequenzgenerator (1) über N in Serie
geschaltete Frequenzverdoppler (15, 16, 17, 18) und N zugehörige Bandpassfilter (20, 21, 22, 23) verfügt, und dass die N Bandpassfilter (20, 21, 22, 23) jeweils eine N- fache Referenzfrequenz (N*fref) ausgeben.
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