DE1274201B - In Kette schaltbare Quarzfrequenzdekade - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03b

Deutsche Kl.: 21 a4 - 8/02

Nummer: 1274201

Aktenzeichen: P 12 74 201.7-35 (W 40943)

Anmeldetag: 16. Februar 1966

Auslegetag: 1. August 1968

Die Erfindung betrifft eine in Kette schaltbare Quarzfrequenzdekade für dekadische Meßsender und Meßempfänger, mit einem Steuerfrequenzausgang (ζ. B. 5 bis 6 MHz), einem Steuerfrequenzeingang desselben Frequenzbereiches, wobei eine Variation der Eingangsfrequenz infolge interner Frequenzteilung eine lOmal geringere Variation der Ausgangsfrequenz verursacht, einem weiteren Eingang für die quarzstabile Normalfrequenz (z. B. 0,1 MHz) und einigen Eingängen externer Steuerleitungen, über die die Steuerausgangsfrequenz in vorzugsweise zehn Stufen mit der Genauigkeit der Normalfrequenz umgeschaltet werden kann.

Meßsender (Synthesizer) und Meßempfänger (Analyser), die nach dem Schwebungs- bzw. Überlagerungsprinzip mit hochliegender Festfrequenz bzw. ersten Zwischenfrequenz arbeiten, können durch ausschließliche Veränderung einer ebenfalls hochliegenden Steuerfrequenz abgestimmt werden. Bei Übereinstimmung von Senderfestfrequenz und erster Zwischenfrequenz ist dabei bekanntlich auch eine synchrone Abstimmung von Sender und Empfänger über nur eine Steuerfrequenzquelle möglich. Bei bekannten Anordnungen dieser Art dienen als Quelle der Steuerfrequenz mechanisch und elektronisch abstimmbare oder wobbelbare Oszillatoren oder auch quarzstabilisierte Anordnungen, die eine dekadische Frequenzeinstellung über Schalter oder Programmgeber ermöglichen.

Bekannte dekadische Steuerspannungsquellen sind aus einer Anzahl von Quarzfrequenzdekaden aufgebaut. Diese Dekaden besitzen im einfachsten Fall einen Steuerspannungsausgang, einen Normalfrequenzeingang, Umschaltmittel, die z. B. über einige Steuerleitungseingänge betätigtbar sind, über die die Ausgangsfrequenz in zehn Stufen mit der Genauigkeit der Normalfrequenz umgeschaltet werden kann, und einen Steuerfrequenzeingang, wobei die Variation der Ausgangsfrequenz zwischen den festen Stufen durch Variation der Eingangsfrequenz erfolgt.

Bei einem bekannten Verfahren zur Frequenzsynthese (deutsches Patent 1 000 060) wird eine Mehrzahl von identischen, nach bekannten Verfahren zur Aussiebung von Harmonischen einer Normalfrequenz und Addition einer Verschiebefrequenz auf die jeweils ausgesiebte Harmonische arbeitenden Stufen mit derselben Normalfrequenz gespeist und derart gekoppelt, daß die Ausgangsfrequenz der einer jeweils niedrigeren Stellenzahl zugeordneten Stufe der Stufe der nächsthöheren Stellenzahl über je einen Frequenzteiler mit vorgegebenem Teilverhältnis als Verschiebefrequenz zugeführt wird. Bei einer nach In Kette schaltbare Quarzfrequenzdekade

Anmelder:

Fa. Wandel u. Goltermann, 7410 Reutlingen

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Günther Hoffmann, 7412 Eningen

diesem bekannten Verfahren arbeitenden Frequenzdekadenkette entsprechen sich die Frequenzbereiche des Steuereingangs und Steuerausgangs jeder Dekade, und eine Variation der Steuereingangsfrequenz einer Dekade ergibt infolge eines eingebauten Frequenzteilers eine lOmal geringere Variation der Steuerausgangsfrequenz dieser Dekade. Der Vorteil derartiger Anordnungen liegt darin, daß sie aus identisch gleichen Dekaden zusammengesetzt sind. Beispielsweise sei angenommen, daß ein Meßfrequenzbereich von 0 bis 1 MHz reiche und einen Steuerfrequenzbereich von 5 bis 6 MHz erfordere. Bei einer Normalfrequenz von 0,1 MHz und einer Steuereingangsfrequenz von 5 MHz kann die Steuerausgangsfrequenz über die Steuerleitungen auf eine der zehn Stufen 5,0, 5,1, 5,2 bis 5,9 MHz eingestellt werden. Eine Variation der Steuereingangsfrequenz von 5 nach 6 MHz ergibt eine Variation der Steuerausgangsfrequenz von 5 nach 5,1 5,1 nach 5,2 bis 5,9 nach 6 MHz. Im Prinzip kann also die Steuerausgangsfrequenz (5 bis 6 MHz) gebildet werden, indem die Steuereingangsfrequenz (5 bis 6 MHz) durch 10 geteilt wird (0,5 bis 0,6 MHz) und je nach Betätigung der Steuerleitungen die 45. bis 54. Harmonische der Normalfrequenz (0,1 MHz) hinzuaddiert wird.

Bei derartigen Frequenzdekaden macht die Gewinnung der Steuerausgangsfrequenz (5 bis 6 MHz) als Summe aus der geteilten Steuereingangsfrequenz (Verschiebefrequenz) und einer der zehn Harmonischen der Normalfrequenz (4,5 bis 5,4 MHz) insofern Schwierigkeiten, als die Frequenzbereiche von Steuerausgangsfrequenz und Harmonischen sich teilweise überlappen, falls man nicht in einer wesentlich höheren Frequenzlage (z.B. 18 bis 18,0 + 2 bis 2,1 = 20 bis 21 MHz) arbeiten will.

Nach den synthetischen Verfahren muß deshalb zur Aussiebung der Steuerausgangsfrequenz ein mehrkreisiges Bandfilter vorgesehen werden, das entweder in Abhängigkeit von der gewählten Harmonischen abgestimmt oder umgeschaltet oder in der wesentlich höheren Frequenzlage eingesetzt wird, was meist zu-

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sätzliche Frequenzumsetzungen notwendig macht. F i g. 2 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausfiih-Beide Methoden haben den Nachteil, daß sie auf- rungsbeispieles, bei dem die gemeinsame Regelspanwendig sind. nung allein von einem Phasendiskriminator geliefert Nach dem analytischen Verfahren kann die Steuer- wird, der über einen vom zweiten Oszillator angeausgangsfrequenz in einem (ersten) Oszillator erzeugt 5 triebenen Frequenzteiler mit einstellbarem Teilungsund auf die Summe der gewählten Harmonischen und faktor gespeist wird, und

der geteilten Steuereingangsfrequenz nachgeregelt Fig.3 ein Blockschaltbild eines dritten Ausfühwerden. Dabei ist aber eine ungefähre Vorabstim- rungsbeispieles, bei dem der erste Oszillator wobbelmung des ersten Oszillators nach Maßgabe der ge- bar ist und Frequenzmarken erzeugt werden, wählten Harmonischen der Normalfrequenz notwen- io Beim ersten Ausführungsbeispiel speist ein über dig, damit eine richtige und zuverlässige Synchroni- einen Steuerfrequenzbereich elektronisch abstimmsierung eintritt. Auch diese Methode hat den Nach- barer erster Oszillator 1 einen Steuerfrequenzausteil, daß sie aufwendig ist. gang 2. Ein ebenfalls elektronisch abstimmbarer zwei-Die Erfindung vermeidet die Nachteile bekannter ter Oszillator 3 vermag einen Frequenzbereich zu bzw. zur Durchführung bekannter Verfahren nahe- 15 überstreichen, der um etwa ein Zehntel tiefer als der liegender Anordnungen dadurch, daß zwei mittels Steuerfrequenzbereich liegt. Den beiden Oszillatoeiner gemeinsamen Regelspannung mit etwa konstan- ren 1, 3 wird über eine Regelleitung 4 eine gemeinter Frequenzdifferenz abstimmbare Oszillatoren, von same Regelspannung zugeführt, die den zweiten denen ein erster Oszillator den Steuerfrequenzbereich Oszillator 3 exakt auf eine gewünschte Harmonische und von denen ein zweiter Oszillator einen um etwa ao einer quarzstabilen Normalfrequenz f_N synchronisiert ein Zehntel tiefer als der Steuerfrequenzbereich ge- und die den ersten Oszillator 1 ungefähr auf eine zu legenen Frequenzbereich überstreicht, Mittel zur der betreffenden Harmonischen gehörende Steuerfre-Erzeugung gemeinsamer Regelspannung, die den quenz vorabstimmt. Die gemeinsame Regelspannung zweiten Oszillator in Abhängigkeit von Schalt- setzt sich aus der Ausgangsspannung eines Phasenkriterien der externen Steuerleitungen auf eine 25 diskriminators 5, der einerseits von der Frequenz des gewünschte Harmonische der Normalfrequenz f_N zweiten Oszillators 3 und andererseits von der Norsynchronisieren, und ein Phasendiskriminator vor- malfrequenz f_N beaufschlagt wird, und aus einer zugesehen sind, der eine weitere Regelspannung zur sätzlichen Grundvorspannung U₂ zusammen, die eine genauen Abstimmung des ersten Oszillators liefert Spannungsquelle 6 liefert, die über externe Steuer- und dem einerseits die Differenz der Frequenzen des 30 leitungen 7 in Stufen in der Weise einstellbar ist, daß ersten Oszillators und des zweiten Oszillators und der zweite Oszillator 3 auf die jeweils gewünschte andererseits die geteilte Steuereingangsfrequenz züge- Harmonische einrastet. An den ersten Oszillator 1 führt ist. wird zur exakten Feinabstimmung auf die durch eine

Die Synchronisierung des zweiten Oszillators auf an einen Steuerfrequenzeingang 8 anzulegende Steuer-

die jeweils gewünschte Quarzharmonische kann in 35 eingangsfrequenz bedingte Steuerausgangsfrequenz

bekannter Weise dadurch erfolgen, daß einem Pha- als weitere Regelspannung die Ausgangsspannung

sendiskriminator die Frequenz des zweiten Oszilla- eines zweiten Phasendiskriminators 9 angelegt, der

tors und die Normalfrequenzimpulse zugeführt wer- einerseits mit einer Ausgangsspannung eines mit der

den und als gemeinsame Regelspannung die Aus- Steuereingangsfrequenz beaufschlagten Frequenztei-

gangsspannung des Phasendiskriminators zusammen 4° lers 10 mit dem Teilungsfaktor 10 und andererseits

mit einer Grundvorspanmmg verwendet wird, deren über einen Bandpaß 11 mit der Ausgangsfrequenz

Größe zur Wahl der richtigen Harmonischen über die eines Mischers 12 gespeist ist, der von den beiden

Steuerleitungen einstellbar ist. Dabei müßten für die Oszillatoren 1, 3 angesteuert wird,

einstellbare Grundvorspannung jedoch hohe ToIe- Beim ersten Ausführungsbeispiel müssen die Stu-

ranzanforderungen gestellt werden, damit der zweite 45 fenwerte der von der einstellbaren Spannungsquelle 6

Oszillator mit Sicherheit auf die jeweils gewünschte gelieferten Grundvorspannung U₂ gewisse Toleranzen

Harmonische der Normalfrequenz einrastet. einhalten, damit der zweite Oszillator 3 sicher auf die

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht daher vor, gewünschte Harmonische der Normalfrequenz ein-

daß einem zweiten Eingang des Phasendiskriminators rastet. Das zweite Ausführungsbeispiel, das im übri-

die Frequenz des zweiten Oszillators über einen Fre- 50 gen dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht, sieht

quenzteiler zugeführt ist, dessen Teilungsfaktor über für den zweiten Oszillator 13 eine abgewandelte Syn-

die Steuerleitungen auf verschiedene Werte (z. B. 45, chronisiervorrichtung vor, die das Einhalten strenger

46 bis 54) gebracht werden kann derart, daß eine Toleranzforderungen erübrigt. Hier speist ein zweiter

Synchronisierung des zweiten Oszillators nur auf der Oszillator 13 unter Zwischenschaltung eines Fre-

entsprechenden Harmonischen der Normalfrequenz 55 quenzteilers 14, dessen Teilerfaktor über Steuerlei-

stattfindet. Auf diese Weise brauchen die externen tungen 15 umschaltbar ist, einen auch mit der Nor-

Steuerleitungen nur unkritische Schaltkriterien zur malfrequenz f_N beaufschlagten Phasendiskriminator

Einstellung des jeweils gewünschten Teilungsfaktors 16, dessen Ausgangsspannung unmittelbar die auf

zu führen, und der Phasendiskrimanator des zweiten einer Regelleitung 17 an die beiden Oszillatoren 13,

Oszillators gibt unmittelbar die gemeinsame Regel- 60 18 gelangende gemeinsame Regelspannung darstellt,

spannung ab. Die Synchronisierung des zweiten Oszillators 13 auf

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand dreier eine gewünschte Harmonische erfolgt dabei durch

Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt. Hier- Einstellen eines einer Ordnungszahl der gewünschten

bei zeigt Harmonischen unmittelbar entsprechenden Teiler-

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausfüh- 65 faktors des Frequenzteilers 14, so daß an dessen Aus-

rungsbeispieles, bei dem die gemeinsame Regelspan- gang im Synchronisierungszustand eine Spannung er-

nung eine in Stufen einstellbare, über Steuerleitungen scheint, deren Frequenz der Normalfrequenz ent-

schaltbare Zusatzspannung enthält, spricht.

Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom zweiten Ausführungsbeispiel zunächst dadurch, daß zum sicheren Einrasten der Oszillatoren 13' und 18' dem mit der Regelleitung 17' für die gemeinsame Regelspannung verbundenen Phasendiskriminator 16' ein Frequenzdifferenzdiskriminator 19 und dem die Regelspannung zur Feinabstimmung des ersten Oszillators 18' liefernden Phasendiskriminator 9" ein Frequenzdifferenzdiskriminator 20 zugeordnet sind. Der einfachen Darstellung wegen sind die Ein- und Ausgänge der Frequenzdifferenzdiskriminatoren 19 und 20 mit den entsprechenden Ein- und Ausgängen der Phasendiskriminatoren 16' und 9" parallel geschaltet.

Weiterhin unterscheidet sich das dritte Ausführungsbeispiel vom zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, daß der erste Oszillator 18' gewobbelt werden kann. Hierzu ist der Regelspannungsausgang des Phasendiskriminators 9" mittels eines Schalters 21 von einem Synchronisiereingang des ersten Oszillators 18' abtrennbar, wobei ein Regelspannungsausgang des Frequenzdifferenzdiskriminators 20 mit dem Synchronisiereingang des ersten Oszillators 18' verbunden bleibt und diesem zusätzlich eine z. B. sägezahnförmige Spannung über eine Klemme 22 zugeführt wird. Beim Wobbein des ersten Oszillators 18' tritt am Ausgang des Phasendiskriminators 9" beim Durchgang durch die Sollfrequenz ein als Frequenzmarke auswertbares Signal auf. Der Schalter 21 ist als Umschalter ausgebildet, der den Ausgang des Phasendiskriminators 9" in Stellung »wobbeln« mit einer Klemme 23 verbindet, an der die Frequenzmarke abgenommen werden kann. Ein ganzes Spektrum von Frequenzmarken erhält man, wenn, wie es gestrichelt dargestellt ist, die Klemme 23 mit dem einen Eingang eines Mischers 24 verbunden ist, an dessen anderem Eingang 25 ein Frequenzspektrum, vorzugsweise ein Frequenzspektrum der Normalfrequenz f_N bzw. eines Bruchteiles davon, angelegt ist.

Claims (6)

Patentansprüche: 40

1. In Kette schaltbare Quarzfrequenzdekade für dekadische Meßsender und Meßempfänger, mit einem Steuerfrequenzausgang (z. B. 5 bis 6 MHz), einem Steuerfrequenzeingang desselben Frequenzbereichs, wobei eine Variation der Eingangsfrequenz infolge interner Frequenzteilung eine lOmal geringere Variation der Ausgangsfrequenz verursacht, einem weiteren Eingang für eine quarzstabile Normalfrequenz (z. B. 0,1 MHz) und einigen Eingängen externer Steuerleitungen, über die die Steuerausgangsfrequenz in vorzugsweise zehn Stufen der Normalfrequenz umgeschaltet werden kann, dadurch gekennkennzeichnet, daß zwei mittels einer gemeinsamen Regelspannung mit etwa konstanter Frequenzdifferenz abstimmbare Oszillatoren (1, 3), von denen ein erster Oszillator (1) den Steuerfrequenzbereich und von denen ein zweiter Oszillator (3) einen um etwa ein Zehntel tiefer als der Steuerfrequenzbereich gelegenen Frequenzbereich überstreicht, Mittel (5, 6) zur Erzeugung der gemeinsamen Regelspannung, die den zweiten Oszillator (3) in Abhängigkeit von Schaltkriterien der externen Steuerleitungen (7) auf eine gewünschte Harmonische der Normalfrequenz (f_N) synchronisiert, und ein Phasendiskriminator (9) vorgesehen sind, der eine weitere Regelspannung zur genauen Abstimmung des ersten Oszillators (1) liefert und dem einerseits die Differenz der Frequenzen des ersten Oszillators (1) und des zweiten Oszillators (3) und andererseits die geteilte Steuereingangsfrequenz zugeführt ist.

2. Quarzfrequenzdekade nach Anspruch 1, bei der zur Frequenzrastung des zweiten Oszillators (13) ein mit der Normalfrequenz (f_N) gespeister Phasendiskriminator (16) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß einem zweiten Eingang des Phasendiskriminators (16) die Frequenz des zweiten Oszillators (13) über einen Frequenzteiler (14) zugeführt ist, dessen Teilungsfaktor über die Steuerleitungen (15) auf verschiedene Werte (z. B. 45, 46 bis 54) gebracht werden kann derart, daß eine Synchronisierung des zweiten Oszillators (13) nur auf der entsprechenden Harmonischen der Normalfrequenz stattfindet.

3. Quarzfrequenzdekade nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einem Phasendiskriminator (16', 9) Suchoszillatoren oder Frequenzdifferenzdiskriminatoren (19, 20) zugeordnet sind, die ein Einrasten des jeweils zugehörigen Oszillators (13', 18') sicherstellen.

4. Quarzfrequenzdekade nach Anspruch 3, wobei dem Phasendiskriminator (9") des ersten Oszillators (18') ein Frequenzdifferenzdiskriminator(20) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Oszillator (18') dadurch gewobbelt werden kann, daß eine die weitere Regelspannung zuführende Regelleitung vom Phasendiskriminator (9") getrennt, mit dem Frequenzdifferenzdiskriminator (20) aber verbunden ist und daß dieser Regelleitung zusätzlich (bei 22) eine z. B. sägezahnförmige Spannung zugeführt wird.

5. Quarzfrequenzdekade nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Wobbeln am Phasendiskriminator (9") auftretende Schwebungslücke zur Erzeugung einer Frequenzmarke ausgenutzt wird, die der eingestellten Mittenfrequenz entspricht.

6. Quarzfrequenzdekade nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die an einem Ausgang (23) des Phasendiskriminators (9") auftretende Differenzfrequenz zur Erzeugung zusätzlicher Seitenfrequenzmarken ausgenützt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 921 700, 1 002 044; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 144 838;
schweizerische Patentschrift Nr. 374 760;
britische Patentschrift Nr. 823 819;
USA.-Patentschriften Nr. 2 957 144. 3 217 267;
»Nachrichtentechnik«, Juli 1963, S. 278 bis 280.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen-

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