DE1293877B - Schaltungsanordnung zur Umwandlung einer Eingangsfrequenz in eine Ausgangsfrequenz aehnlicher Groessenordnung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs- signal über einen Schalter S von der einen oder der anordnung zur Umwandlung einer Eingangsfrequenz anderen von zwei Signalquellen geliefert wird, welche in eine Ausgangsfrequenz ähnlicher Größenordnung, voneinander verschiedene festgelegte Frequenzen/1 die zur Eingangsfrequenz in einer durch Verände- bzw. /2 haben. Das Ausgangssignal des Gegentaktrung mindestens eines Parameters wählbaren Be- 5 modulators 11 wird über ein Bandfilter 12 über eine ziehung steht. Rückkopplungsschleife einem Modulationsfrequenz-Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer eingang des Modulators zugeführt. Die Rückkopp-Schaltungsanordnung der eingangs angegebenen Art, lungsschleife enthält einen einstellbaren digitalen welche mit sehr einfachen Mitteln die Umwandlung Frequenzteiler 13 und ein Bandfilter 14. Das Auseiner Eingangsfrequenz in eine Ausgangsfrequenz er- io gangssignal des Bandfilters 12 wird ferner über einen möglicht. einstellbaren digitalen Frequenzteiler 15 einem Band-Dies wird nach der Erfindung erreicht durch einen filter 16 zugeführt, dessen Ausgangssignal das AusModulator, an dessen ersten Eingang die Eingangs- gangssignal der ganzen Schaltungsanordnung darfrequenz und an dessen zweiten Eingang die Aus- stellt.

gangsfrequenz überfeinen Rückkopplungsweg zu- 15 Wie in Fig.2 dargestellt ist, ist die Frequenz/1

geführt wird, der einen einstellbaren Frequenzteiler größer als die Frequenz /2, und die Werte der beiden

enthält. ^ii;' ■ ' Frequenzen sind relativ zueinander so bemessen, daß

Die erfindungsgemäße Anordnung unterscheidet das untere Seitenband der Frequenz/1 mit dem sich demnach von dem bekannten Rückmischteiler oberen Seitenband der Frequenz/2 zusammenfällt, dadurch, daß im Rückkopplungsweg kein Frequenz- 20 Das Bandfilter 12 ist so ausgeführt, daß es das Frevervielfacher, sondern ein Frequenzteiler liegt. Mit quenzband durchläßt, in welchem diese sich deckeneinem Rückmischteiler wird zwar auch eine Fre- den oberen und unteren Seitenbänder liegen, wie in quenzumwandlung bewirkt, jedoch fällt bereits bei F i g. 2 mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Die kleinen Teilungsfaktoren die Ausgangsfrequenz in Bandbreite der Bandfilter 14 und 16 ist kleiner als einen Bereich, der so weitab von demjenigen der 25 eine Oktave. Diese Bandfilter dienen dazu, die Aus-Eingangsfrequenz liegt, daß der mit der Erfindung gangssignale der digitalen Frequenzteiler 13 und 15, angestrebte Zweck nicht erfüllt werden kann. die eine Rechteckform haben, in Sinusschwingungen

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist umzuformen,

der Modulator ein Gegentaktmodulator. Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung von

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung be- 30 F i g. 1 läßt sich an Hand von F i g. 3 und 4 erläutern,

steht darin, daß im Eingangskreis des Modulators Beim Einschalten ist es erforderlich, dem Eingang ST

eine Schaltvorrichtung so angeordnet ist, daß das ein Startsignal zuzuführen, das dem Modulations-

Eingangssignal des Modulators von der einen oder frequenzeingang des Gegentaktmodulators 11 zu-

der anderen von zwei Signalquellen geliefert werden geführt wird. Wenn sich der Schalter S in der in

kann, und daß am Ausgang des Modulators ein 35 Fig. 1 gezeigten Lage befindet (Frequenz/2) und

Bandfilter angebracht ist, das so ausgeführt ist, daß ein Startsignal an die Klemme ST angelegt wird, wer-

bei Lieferung von zwei bestimmten Frequenzen von den die dem oberen und dem unteren Seitenband der

den beiden Signalquellen das obere Seitenband der Frequenz /2 entsprechenden Modulationsprodukte

niedrigeren Frequenz und das untere Seitenband der von dem Gegentaktmodulator 11 zu dem Bandfilter

höheren Frequenz vom Bandfilter durchgelassen wird. 40 12 geliefert. Das im oberen Seitenband der Fre-

Eine weitere Frequenzteileranordnung, die aus quenz/2 liegende Signal geht durch das Bandfilter 12 einem einstellbaren Frequenzteiler bestehen kann, hindurch zu dem Frequenzteiler 13, in welchem seine kann entweder zwischen der Schaltanordnung und Frequenz durch eine ganze Zahl η geteilt wird. Die dem Modulator oder am Ausgang des Modulators durch die Teilung erhaltene Frequenz geht dann vorgesehen sein, wobei im letzten Fall das Ausgangs- 45 durch das Filter 14 zu dem Modulationsfrequenzsignal der Gesamtanordnung vom Ausgang der wei- eingang des Gegentaktmodulators 11. teren Frequenzteileranordnung abgenommen wird. Die am Ausgang des Bandfilters 12 erscheinende

Die beiden Frequenzteileranordnungen können Frequenz F ist durch folgenden Ausdruck gegeben:

digitale Frequenzteiler sein, die jeweils am Ausgang /0 F ρ

mit einem Bandfilter verbunden sind, durch welches so /² + — = ■*> im Betrieb die rechteckige Ausgangsspannung des

Frequenzteilers in eine Sinusschwingung umgewan- darin bedeutet η den Wert des Teilerfaktors im

delt wird. Frequenzteiler 13.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Aus dem vorstehenden Ausdruck läßt sich ab-

Zeichnung beispielshalber beschrieben. In dieser 55 leiten:

^zeigt _f2 = F - —

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Ausführungs- ^J η '

form der Erfindung,

Fig.2 ein Diagramm der Frequenzspektren für /2= Wl- — J,

zwei Eingangssignale, die bei der Schaltung von 60 \ ¹¹J

Fig. 1 anwendbar sind, ^2

F i g. 3 ein Diagramm von Signalfrequenzen, die F = —^-^—-y- ,

an einem Punkt der Schaltung von F i g. 1 erhalten π Lj

werden, und \ η J

F i g. 4 ein Diagramm eines Teils der Ausgangs- 65 ₁

frequenzen der Schaltung von Fig. 1. F = /2·

Die in Fig. 1 gezeigte Schaltungsanordnung ent- il — hält einen Gegentaktmodulator 11, dessen Eingangs-

Der letzte Ausdruck entspricht der Frequenz des im oberen Seitenband der Frequenz/2 liegenden Signals. Auf gleiche Weise läßt sich zeigen, daß die Frequenz des im unteren Seitenband der Frequenz/1 liegenden Modulationsprodukts durch den Ausdruck

ausgedrückt ist. Daraus ist zu ersehen, daß die Frequenz des am Ausgang des Bandfilters 12 erscheinenden Signals einerseits von der dem Eingang des Gegentaktmodulators 11 zugeführten Frequenz /1 oder /2 und andererseits von dem Wert des Teilerfaktors η abhängig ist.

Das Ausgangssignal des Bandfilters 12 geht ferner über den Frequenzteiler 15 und das Bandfilter 16 zum Ausgang der Schaltung. Der Wert der Frequenz am Ausgang der Schaltung entspricht bei Zuführung der Frequenz/2 zu dem Gegentaktmodulator dem Ausdruck

F = /2 · —

m\l-

und der Wert der Ausgangsfrequenz bei Zuführung der Frequenz/1 zu der Schaltung entspricht dem Ausdruck

' = /1 ■

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wl +

In beiden Fällen ist m der ganzzahlige Wert, durch den die Frequenz im Frequenzteiler 15 geteilt wird.

Die Diagramme von Fi g. 3 und 4 zeigen das Frequenzspektrum an verschiedenen Punkten der Schaltung bei verschiedenen Eingangssignalen. Im oberen Teil von Fig. 3 sind der Wert der Frequenz/1 und die darauf bezüglichen Werte der Frequenzen/1',/I" usw. des unteren Seitenbands dargestellt, von denen jede einer anderen Frequenz des unteren Seitenbands entspricht, die am Ausgang des Filters 12 mit einem anderen ganzzahligen Wert η im Frequenzteiler 13 erhalten wird. Der mittlere Abschnitt von F i g. 3 zeigt den Wert der Frequenz/2 und die diesbezüglichen Werte/2', /2" usw. der verschiedenen Frequenzen des oberen Seitenbands bei verschiedenen Werten von η im Frequenzteiler 13. Der untere Abschnitt von Fig. 3 zeigt die beiden Frequenzen/1 und /2 sowie die diesbezüglichen Frequenzen des oberen bzw. des unteren Seitenbands, die von oben nach unten übertragen sind. In dieser Darstellung ist zu erkennen, daß die Frequenzen des oberen Seitenbands und des unteren Seitenbands ineinander geschachtelt sind. Wie im unteren Teil von F i g. 3 erkennbar ist, liegen die beiden Frequenzgruppen in einem bestimmten Frequenzband, und ihre Frequenzen liegen in diesem Frequenzband in verhältnismäßig gleichmäßigen Abständen, obgleich die Frequenzen jeder Gruppe für sich ungleichmäßige Abstände haben. Die in F i g. 3 gezeigten Frequenzen sind die Frequenzwerte, die am Ausgang des Bandfilters 12 erscheinen.

In Fig.2 sind die beiden Frequenzwerte/2' und /2" jeweils nach Teilung durch die Werte ml, ml usw. dargestellt, wobei mit ml, m2 usw. verschiedene ganzzahlige Werte des Teilerfaktors m bezeichnet sind. Dadurch wird eine Anzahl von Untergruppen von Frequenzen erzeugt, und es ist zu erkennen, daß die Frequenzwerte der verschiedenen Untergruppen miteinander vermischt sind.

Bei der Schaltungsanordnung von F i g. 1 ist der Schalters ein elektronischer Schalter, und die digitalen Frequenzteiler 13 und 15 werden getrennt elektronisch so gesteuert, daß sie automatisch und zyklisch auf verschiedene Werte von η und m eingestellt werden, durch welche die entsprechenden zugeführten Frequenzen geteilt werden. Die erforderlichen Werte für die Frequenzen/1 und /2 und für die ganzzahligen Werte η und m sowie deren Anzahl wird unter Verwendung der zuvor angegebenen Funktionen so bestimmt, daß eine gewünschte Anzahl von verschiedenen Ausgangsfrequenzen innerhalb einer Ausgangsbandbreite bei einer gegebenen Eingangsfrequenz erhalten wird. Diese Werte werden so bemessen, daß die in F i g. 3 und 4 dargestellte Verschachtelung besteht. Dadurch wird ein Spektrum von verfügbaren Frequenzen mit annähernd gleichförmiger Dichte erhalten, in welchem die einzelnen Frequenzen keine ersichtliche Beziehung zueinander aufweisen, während sich die Abstände zwischen den Frequenzen in einem beträchtlichen Bereich (beispielsweise 1:1) ändern können.

Eine Schaltungsanordnung dieser Art kann beispielsweise in einem Nachrichtenübermittlungssystem verwendet werden, in welchem Informationen über eine sich schnell ändernde Trägerfrequenz übertragen werden, wobei sowohl die Sendefrequenzen als auch die Frequenzen im Empfänger durch gleichartige, synchronisierte, digitale Kodegeneratoren bestimmt werden, damit die Unverletzlichkeit und/oder Geheimhaltung der Nachrichtenverbindung aufrechterhalten wird.

Die beschriebene Schaltungsanordnung ermöglicht eine außerordentlich schnelle Umschaltung von einer Frequenz zu einer anderen, wobei die Schaltgeschwindigkeit praktisch nur durch die Kennlinien der verwendeten Filter bestimmt ist, wobei die Schaltungsanordnung nach dem Anlaufen frei weiterläuft.

In der Darstellung ist der Frequenzteiler 15 zwar am Ausgang der Schaltung angeordnet, doch ist offensichtlich, daß er auch am Eingang der Schaltung vor dem Gegentaktmodulator 11 angeordnet sein kann. Dies ergibt den gleichen Bereich von Ausgangsfrequenzen, jedoch werden Filterprobleme hervorgerufen, die bei der dargestellten Anordnung nicht bestehen.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Umwandlung einer Eingangsfrequenz in eine Ausgangsfrequenz ähnlicher Größenordnung, die zur Eingangsfrequenz in einer durch Veränderung mindestens eines Parameters wählbaren Beziehung steht, gekennzeichnet durch einen Modulator, an dessen ersten Eingang die Eingangsfrequenz und an dessen zweiten Eingang die Ausgangsfrequenz über einen Rückkopplungsweg zugeführt wird, der einen einstellbaren Frequenzteiler enthält.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Einspeisung einer entsprechenden Hilfsfrequenz auf den zweiten Modulatoreingang während des Startvorgangs.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator ein Gegentaktmodulator ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Eingangskreis des Modulators eine Schaltvorrichtung so angeordnet ist, daß das Eingangssignal des Modulators von der einen oder der anderen von zwei Signalquellen geliefert werden kann und daß am Ausgang des Modulators ein Bandfilter angebracht ist, das so ausgeführt ist, daß bei Lieferung von zwei bestimmten Frequenzen von den beiden Signalquellen das obere Seitenband der niedrigeren Frequenz und das untere Seitenband der höheren Frequenz vom Bandfilter durchgelassen wird.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Frequenzteileranordnung zwischen der Schaltvorrichtung und dem Modulator eingefügt ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des Modulators eine weitere Frequenzteileranordnung angeschlossen ist und daß das Ausgangssignal der Schaltung vom Ausgang der weiteren Frequenzteileranordnung abgenommen wird.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Frequenzteileranordnung ein einstellbarer Frequenzteiler ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzteileranordnungen digitale Frequenzteiler sind, an deren Ausgang jeweils ein Bandfilter angeschlossen ist, durch welches die rechteckige Ausgangsspannung des Frequenzteilers in eine Sinusschwingung umgewandelt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen