DE1908318A1 - Kammfiltervorrichtung fuer diskrete Frequenzen mit geringem Abstand - Google Patents

Description

DR. MÜLLER-BORE dipl.-ινθ. GRALFS ^I DIPL.-PHYS. DR. MANITZ DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL PATENTANWÄLTE

18. Februar 1969 Fi/Sv - O 2031

C.I.T.-COMPAGNIE DiDUSTRIEIiLE DES TELECOMMUNICATIONS 12, rue de la Baume, Paris 8, !Frankreich

Kammfiltervorrichtung für diskrete Frequenzen mit geringem Abstand

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die es ermöglicht, aus einem Frequenzband gegebener Breite, insbesondere einem Spektrum von eine arithmetische Reihe mit kleinem Verhältnis, z.B. kleiner als einem Tausendstel des Wertes der Frequenz, bildenden Frequenzen mi.t hoher Stabilität eine frei^ewählte Gruppe von mehreren Frequenzen zu entnehmen, die untereinander einen konstanten Abstand aufweisen, d.h. eine Kammfiltervorrichtung.

Es ist eine Vorrichtung bekannt, die es gestattet, aus einem komplexen Spektrum eine Frequenz zu gewinnen, und zwar mittels eines - durch eine externe Frequenz erregten ersten Modulators, auf den ein Schmalbandfilter folgt, und einen durch die gleiche externe Frequenz erregten zweiten Modulator, auf den ein breiteres Bandpassfilter folgt, an dessen Ausgang isoliert eine einzige der Frequenzen des Spektrums auftritt. Der erste Modulator führt eine erste Frequenzumsetzung durch, die zu der gewünschten Frequenz und allein zu der gewünschten Frequenz in dem Durchlaßband des ersten Filters führt. Diese um-

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gesetzte isolierte Frequenz wird durch eine zur ersten inverse zweite Umsetzung, die durch den zweiten Kodulator durchgeführt wird, an ihre ursprüngliche Stelle zurückgebracht. Am Ausgang des ζΐ/eiten Bandpassfilters tritt dann wieder die isolierte frequenz auf. Durch Änderung der externen Frequenz wird nach Wunsch die aus dem komplexen Spektrum ge^.ronnene isolierte itequenz gewählt. Auf diese Weise wird mit einem einzigen Schmalbandfilter eine Filtervorrichtung mit variabler Frequenz gebildet. Wenn das komplexe Spektrum sehr dicht ist, kann mit einem Filter mit sehr schmalem Brnd, z.B. mit einem zwar teueren, aber einzigen Quarzfilter, jede variable und von ihren nahe neben ihr liegenden Frequenzen isolierte Frequenz erhalten werden, während nach dem üblichen Verfahren pro Frequenz ein Quarzfilter erforderlich und der dadurch entstehende Aufwand nicht tragbar wäre.

Ziel der Erfindung ist es, aus einem Frequenzband, insbesondere einem dichten komplexen Spektrum, nicht eine, sondern mehrere Frequenzen auszuwählen, die untereinander einen vorgegebenen und festen Abstand besitzen, wobei die herausgegriffenen Frequenzgruppen in diesem Spektrum eine variable Lage haben können. Der Abstand zwischen zwei nebeneinander liegenden Frequenzen einer gleichen Gruppe 1st im allgemeinen gleichförmig, aber er kann gegebenenfalls auch ungleichförmig sein, d.h., daß die "Zähne" des Kammes voneinander verschiedene Abstände haben können.

Gemäß der Erfindung besitzt die Kammfiltervorrichtung zur Gewinnung von η Frequenzen, die sich ändern können und untereinander vorbestimate Abstände aufwei sen, aus einem Frequenzband η parallel mit einem dieses Band bedeckenden Spektrum gespeiste Ketten, von denen jede einen ersten Modulator mit zwei Eingängen, ein Schmalbandfilter, das aus dem Spektrum eine einzige, in einem ersten Sinne umgesetzte Frequenz herausholt, einen zweiten Modulator mit zwei Eingängen, der die umgesetzte Frequenz

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in ihre ursprüngliche Lage zurückführt, ein Breitbandfilter, das den Änderungsbereich einer zu entnehmenden Frequenz überdeckt, wobei ein Eingang eines jeden der zwei Modulatoren mit einem sum Ändern geeigneten externen Oszillator verbunden ist, der die gleichzeitige Gewinnung von η Frequenzen gewährleistet, die vom ursprünglichen Spektrum isoliert sind und die gleiche Stabilität wie .in dem ursprünglichen Spektrum besitzen.

In einem speziellen Fall, der praktisch von großer Wichtigkeit ist, besteht das dichte bzw. gedrängte komplexe Spektrum aus eine arithmetische Reihe vom Verhältnis q bildenden Frequenzen. Dabei ist es vorteilhaft, die externe Frequenz in Form einer Gruppe von individuell auswählbaren Frequenzen vorzusehen, die eine arithmetische Reihe vom gleichen Verhältnis q bilden.

Eine derartige Gruppe externer Frequenzen kann gemäß einem weiteren Kerkmal der Erfindung von einem elementaren Frequenzsyiithesator mit mittlerer Stabilität geliefert werden. Wenn das dichte komplexe Spektrum von einem Oszillator mit hoher

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Stabilität, z.B. 10 ', geliefert wird, werden ρ Gruppen von η Frequenzen mit hoher Stabilität erhalten, die unter Verwendung einer kleinen Anzahl von nicht temperaturgeregelten, eine mittlere Stabilität, z.B. in der Größenordnung von 10" , besitzenden Quarzen ausgewählt werden, was somit relativ preiswert ist. Wenn beispielsweise 50 Gruppen von η Frequenzen mit hoher Stabilität gewünscht werden, werden 15 Quarze mit mittlerer Stabilität genügen. Durch Kombination von 10 "Einer"-Quarzen mit 5 "Zehner"-Quarzen werden die 50 erforderlichen Erregerfrequenzen erhalten. Der Hinweis auf eine mittlere Stabilität wird im einzelnen noch erläutert werden.

Die Erfindung ermöglicht es somit, mittels einfachem Mittel einen Synthesator mehrerer gleichzeitiger Frequenzen mit hoher Stabilität aufzubauen, welche untereinander konstante arithmetische Beziehungen besitzen.

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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand eines speziellen Beispiels einer drei Frequenzen umfassenden entnommenen Gruppe erläutert. Zur Vereinfachung des Verständnisses wurden genau definierte ■numerische Frequenzwerte gewählt, aber es ist selbstverständlich, daß es sich dabei nur um ein Beispiel handelt.

,Figur 1 zeigt ein Schaltbild eines Kammfilters, das in einem Synthesator eingebaut ist, der Grugen von drei Frequenzen liefert, die von 50 zu 50 kHz gestaffelt sind und jeweils in den Bändern 140-144 MHz, 145-149 MHz₁ 150-154 MHz mit Abständen gleich 5 MHz liegen.

Figur 2 zeigt eine einer speziellen wichtigen Anwendung entsprechende Schaltung, die 50 Frequenzpaare liefert, welche gleichermaßen von 50 zu 50 kHz gestaffelt sind, und zwar mit einem Abstand, der ebenfalls gleich 5 MHz zwischen den zwei Frequenzen eines gleichen Paares ist,

FIGUR 1 - Nach Fig. 1 ist ein Generator 5, der mittels bekannter Einrichtungen ein FrequenzSpektrum mit hoher Stabilität (10"*') liefert, wobei die Frequenzen zwischen 140 und 154 MHz von 50 zu 50 kHz gestaffelt sind, parallel mit dem Eingang von drei Ketten 10, 20, 30 verbunden, welche Jeweils drei erste Modulatoren 11, 21, 3I, drei Schmalbandfilter 12, 22, 32* drei Modulatoren 13, 23, 33, drei Breitbandfilter 14, 24, 34 und drei Ausgangsklemmen 15, 25, 35 aufweisen* Die sechs Modula-. toren werden gemeinsam durch eine Frequenz erregt, die von einem Oszillator 6 geliefert wird, der den Bereich 120 bis 124 MHz gleichermaßen von 50 zu 50 kHz bedeckt.

Die Eingänge der mit dem Oszillator 6 verbundenen ersten Modulatoren sind mit a^, ap, a, und die Eingänge der zweiten Modulatoren mit b,,, ~b~i b,, bezeichnet.

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Me Mittenfrequenz des Filters 12 beträgt 20 MHz, die des Filters 22 beträgt 25 MHz und die des Filters 32 beträgt 30 MHz. Alle diese drei Filter besitzen eine Bandbreite, die es mit Sicherheit ermöglicht, eine ein Vielfaches von 50 kHz darstellende einzelne Komponente zu isolieren, z.B. 20 MHz + 15 kHz, 25 MHz + 15 kHz, 30 MHz + 15 kHz.

Alle drei Ausgangs filter 14, 24, 34- besitzen eine Bandbreite in der Größenordnung von 4 MHz : 140-144 MHz für 14, 14-5-149 MHz für 24, 150-154 MHz für 54.

Die Einrichtung arbeitet folgendermaßen:

Es wird angenommen, daß der Oszillator 6 beispielsweise auf f « 121,350 MHz eingeregelt ist. Die Frequenz f_s = 141,350 MHz, welche in dem EingangsSpektrum vorhanden ist, liefert mit der Erequenz f eine Differenzfrequenz von 20 MHz, die das Filter 12 durchläuft. Die aus dem Filter austretende Frequenz 20 MHz liefert in dem Modulator mit

der Frequenz f eine Summenfrequenz gleich f. Diese e s

einzige Frequenz, die durch das Breitbandfilter 14 ausgewählt wird, wird der Ausgangsklemme zugeführt.

Eine ähnliche Überlegung bezüglich der Kette 20 (Filter auf 25 MHz) und der Kette 30 (Filter 32 auf 30 MHz) zeigt, daß aus dem EingangsSpektrum bei 25 die Frequenz 146,350 MHz und an der Klemme 35 die Frequenz 151,350 MHz erhalten werden.

Die Ungenauigkeiten und Frequenzabweichungen des Oszillators 6 sind beseitigt. An den Ausgängen werden die Frequenzen mit hoher Stabilität wieder erhalten, die in dem EingangsSpektrum vorhanden sind. Die Toleranz bei der

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Frequenz des Oszillators 6 ist im Absolutwert die Bandbreite der Filter 12, 22, 35? nämlich + 15 kHz, d.h.

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im Relativwert etwa 10 und somit sehr mäßig.

FIGUR 2 - Fig. 2 entspricht einem speziellen Fall von großer praktischer Bedeutung, bei dem eine bestimmte Anzahl von Frequenzpaaren zu liefern ist, nämlich η = 2. Der Einheitsabstand beträgt auch hier 50 kHz. Dieser Fall entspricht der Sende-Empfangs-Anlage für Duplex-Funkfernsprechen mit Frequenzmodulation mit einer Trägerfrequenz für die Verbindung in einer Richtung und einer anderen Trägerfrequenz für die Verbindung in der anderen Richtung. Es sind 50 Verbindungen vorgesehen, d.h. 50 Frequenzpaare, wobei zv/ei Frequenzen eines gleichen Taares um 5 HHz, nämlich der Breite von ¹OO Einheibskanälen von 50 kHz-Breite voneinander entfernt sind.

Der Generator 5 zur Erzeugung des Spektrums ist hiea^durch die Anordnung 5'ϊ bis 58 ersetzt. Dabei isfc 51 ein auf 5 HHz

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arbeitender Quarzoszillator mit hoher Stabilität (10 '). Die Frequenz wird in 52 mit 4- und darm in 55 mit 7 multipliziert. Sie wird in 54 durch 10 und in z>z> nochmals durch 10 dividiert. Am Ausgang von 55 wird eine Frequenz von 50 kHz erhalten. Kit p6 ist ein Generator zur .erzeugung von Harmonischen von 50 kHz bezeichnet. Der Modulator 37 liefert die Schwebungeri von 140 MHz mit den Harmonischen von 50 kHz, und durch ein Bandfilter 58 wird das Spektrum 140-14-7,500 HHz herausgegriff_en.

Dieses Spektrum wird dem Eingang der zwei Ketten 10 und 20 zugeführt, welche ähnlich den mit den gleichen Bezugszeichen versehenen Ketten in Fig. 1 sind, jedoch mit dem Unterschied, daß die Breitband-Ausgar^filter 14 und 24 gemäß Fig. 1 hier die Bänder 140-142,450 MHz (Kette 10) und MHz (Kette 20) überdecken.

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Der Oszillator 6 der Fig. 1 ist durch die Anordnung 61, 62, 65, CA ersetzt. Mit 61 ist eine Anordnung von 10 Quarzoszillatoren "bezeichnet, die beispielsweise die Frequenzen 5p KHz, 50,050, ... 50,4-50 WHz liefern, welche von 50 zu 50 IcHz abgestuft sind. Hit 62 ist eine Anordnung von 5 Quarzoszillatoren bezeichnet, die beispielsweise die Frequenzen 70, 70,500, ... 72 HHz liefern, die von 500 zu 5OO kHz abgestuft sind.

Diese 15 Quarzoszillatoren können gegebenenfalls jeweils durch einen einzigen Oszillator©* mit 10 und 5 umschaltbaren Quarzen ersetzt werden.

Hit 65 ist ein Modulator bezeichnet, der nach Wunsch auf eine der 10 Ausgangsfrequenzen von 61 einerseits und auf eine der 5 Ausgangsfrequenzen von 62 andererseits umgeschaltet werden kann. Die durch das Bandpassfilter 64-ausgewählte Ausgangs frequenz 120-122,4-50 MHz wird den Ketten 10 und 20 wie in Fig. 1 an den Eingängen a^ , b,, (Kette 10) und a₂, b₂ (Kette 20) zugeführt.

Bei 15 "und 25 treten zwei einen Abstand von 5 MHz aufweisende Frequenzen auf, die Harmonische von 50 kHz sind und in den Bereichen der vorstehend erwähnten Breitbandfilter liegen.

Auf diese Weise werden 50 Frequenzpaare mit hoher Stabilität mit einem Quarz von hoher Stabilität und I5 Quarzen von mittlerer Stabilität erhalten.

Selbstverständlich stellen die angegebenen numerischen Werte nur Beispiele dar.

- Patentansprüche -

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   ί 1. J Kammfilter Vorrichtung zur Gewinnung von η !Frequenzen, die sich ändern können und untereinander vorgegebene Abstände aufweisen, aus einem Frequenzband, dadurch gekennz eichnet, daß η Ketten vorgesehen sind, die parallel mit einem dieses Band überdeckenden Spektrum gespeist sind und von denen jede gebildet wird von einem ersten Modulator mit zwei Eingängen, einem Schmalbandfilter, das aus dem Spektrum eine einzige in einera ersten Sinne umgesetzte Frequenz herausholt, einem zweiten Modulator mit zwei Eingängen, der die umgesetzte Frequenz in ihre ursprüngliche Lage wieder zurückführt, sowie einem Breitbandfilter, das den iinderungsbereich einer zu entnehmenden Frequenz überdeckt, wobei ein Eingang eines jeden der zwei Modulatoren mit einem veränderbaren externen Oszillator verbunden ist, der die gleichzeitige Gewinnung von η Frequenzen gewährleistet, die von dem ursprünglichen Spektrum isoliert sind und die gleiche Siäailität wie in dem ursprünglichen Sj;ektrum besitzen.
2. 2. Kammfiltervorrichtung nach Anspruch 1, da bei der das Spektrum aus eine arithmetische Reihe mit dem Verhältnis q bildenden Frequenzen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der externe Oszillator mit variabler Frequenz von einem Generator gebildet ist, der Frequenzen liefern kann, die eine arithmetische Reihe mit dem gleichen Verhältnis q bilden.

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