DE1591270A1 - Frequenz-Synthesevorrichtung - Google Patents

Description

Frequenz-Synthe 8 evorrichtung

Die vorliegende. Erfindung betrifft Frequenz-Synthesevorrichtungen und insbesondere eine Frequenz-Synthesevorrichtung»die sich für eine modular© Bauweise eignet, wobei jede modulare Einheit zur Auswahl einer Stelle einer gewünschten, zu erzeugenden 7req.uenss aur ferfügung steht. Die Erfindung betrifft ferner Frequenz-Synthesevorriehtungen, in welchen die Anzahl der Steuerfrequenzen klein ist, in welcher die an die Filteranordnungen gestellten Anforderungen weitgehend erleichtert sind und in welcher eine Unterdrückung von Störkoraponenten von Signalen weitgehend durchgeführt wird, ohne dass im wesentlichen ein schnelles Schalten der Ausgangsfrequenz beeinträchtigt wird.

Bekannte,, digitale Frequenz-Ssfnthesevorrichtungera haben bisher viele Steuersignal benötigt, aus welchen das gewünschte Signal

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zusammengesetzt wurde. Beispielsweise wurden in einer dekadisch abgestuften Frequenz^Synthese-vorriohtung (d. h. mit einer Basis 10, wobei jede modular® Einheit eine Stelle oder Ziffer des gewünschten erzeugten Signals einstellte) 10 oder mehr harmonische Hilfesignale erzeugt und als Eingänge für die Stellenwahleinheiten ausgej- ^ wählt, um die Zusammensetzung der gewünschten Frequenzeignale zu ermöglichenoWeiterhin wird oft eine einzelne Mischstufe odei¹ ein pha senstarrer, geschlossener Kreis in jedem Dekadenraodul verwendet» um die gewünschten Stellen des resultierenden» erzeugten Signals zu Ha» fern« Die Anordnung einer einzigen Mischstufe bringt ein ernstes FIlterpröblem mit sich, da des EingäBgsfrequenisspektrumidfae einem init einer derartigen Mischstufe vorgesehenen Filter zugeführt wird, sehr eng an de? gewünschtem Auegefigefreqüene liegt» Die Vermeidung dieses

Problems erfordert den Gebrauch von komplizierten und teueren Filtern hoher Güte, um unerwünschte Seitenbandfrequenzen auszuschalten u. dgl. Im Fall© einer phasenstarren, geschlossenen Dekade wird die zur Schaltung der Ausgangsfrequenz erforderliche Zeit unzulässig gross und macht daher das System unvereinbar mit elektronischen Systemen, die mit extrem hohen Geschwindigkeiten arbeiten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine digitale Prequena-Synthesevorrichtung zu schaffen, weiche die Reinheit und Stabilität aufweist, die normalerweise bei kristallgesteuerten Frequenzgeheratoran vorhanden einö und welche alle Vorteile von bisher verwendeten Syntheaevorricktu-Agsn aufweist, jedoch nicht di« vorausgehend erwähnten Nachteile. Um dies zu erreichen, wird er-

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findungegemäss eine Vielzahl von im wesentlichen identischen elektronischen Kreisen verwendet, welche im wesentlichen aus elektronischen Signalmischstufenϊ Piltorn von verhältnismässig geringer Güte und Teilern bestehen. Diose Kreise bilden eine Vielzahl von in Folge angeordneten Stellenwähleinrichtungen, bo dass Signale mit einem weiten Frequenzbereich aus einer verhältnismässig kleinen Anaahl von wählbaren Steuersignalen nusammengesetzt werden können.

Diese Aufgebe wird erfincungegenäse durch die Anordnung einer Signalerzeuger schaltung gelöst, we?.che ein Grund-Steuersignal einer ausgewählten Frequenz und eine Anzahl von Hilfs-Steuersignalen unterschiedlicher Frequenzen erzeugt. Stellenwähler sind in Folge angeordnet und reach steigendem Stellenwert ausgehend von einem Wähler geringsten Stellenwerts bis zu einem Wähler höchsten Stellenwerts geordnet, aus welchem der zusammengesetzte Ausgang entnommen wird. Jeder dar Stellenwähler weist geeignete elektronische oder mechanische Schalter auf, durch welche er mit den Hilfe- ' Steuersignalen verbunden wird, wobei der Wähler geringsten Stellenwerts mit dem Grund-Steuersigna?, versorgt wird. Durch geeignete Wahl und durch Anschluss einer Kombination von Hilfs-Steuersignalen an die Steir.eiwählor wird etn Signal der gewünschten Frequenz zusammengesetzt uid erscheint an Ausgang d^e Stelleawählers mit höchstem Stellenwert..,-

Die Synthese den oigaale wird durch den elektronischen Schaltkreis der Stellenwähler durchgeführt, wobei dieser Schaltkreis vorzuge-

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weise swei Mischstufen einschliesslich der zugehörigen Filter und geeignete Frequenzteiler aufweist. Die Kombination der Steuersignale erfolgt durch die Mischstufen, während die Teiler eine Teilung der kombinierten Signale entsprechend der Basis des verwendeten Zahlensystems vornehmen. Es hat sich herausgestellt, dasa die Mischstufen und Teiler so angeordnet werden können, dass verhältnismäeeig wenige Steuersignale erforderlich sind und im wesentlichen eine Trennung der Seitenbandfrequensen aufrechterhalten wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigan:

Fig. 1 ein verallgemeinertes Blockschaltbild eines Schaltkreises der erfindungsgemässen Fraquenz-Synthesevorrichturig,

Fig. 2 ein Blockachaltbild des Schaltkreises zur Erzeugung der Steuersignale, welcher in einer dekadisch abgestuften Aus · führung gemäss vorliegender Erfindung verwendet wird,

Fig. 3 ein Blockschaltbild des S^mthese-Schaltkreises eines dekadisch abgestuften Ausführungsbeispiels gemäes vorliegender Erfindung, und

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer anderen Ausfuhrungsform eines Schaltkreise für die Wähler der Frequenz-Synthesevorrichtung*

Einleitend vird bemerkt, dass dl-» verschiedenen Mischstufen, Teiler, Vervielfacher, Filter u. dgl. Schaltkreiße der Synthese-

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vorrichtung nicht kritisch sind und in den verschiedenen, bekannten Arten ausgebildet sein können, line Einzelbeschreibung dieser Kreise wird daher nicht vorgenommen·

Fig« 1 zeigte eine, digitale Frequenz-Synthesevorrichtung 10, welche aus -zwei Einheiten Gesteht, nämlich einer Signalerzeüge'einheit 12 und.einer SignaisjntheaeeinMit 14. Bie Funktion der SignalergsaAgeg-@ira.heit 12 bestallt darin-, elektrische Signale bestimmter lr%qvLiiti%,en zu-erzeugen-und sie En die Signalsyntheseeinheit 14 abzugeben. Es ist dann Aufgab© ö.er Si,gnalsynth©seeinheit 14_Pge~ wisse Kombinationen dieser Sigas.le auszuwählen und sie zu verarbeiten,, .um 3in--^ut*amraeng@88tzt@g- Signal der gewünschten Frequenz zn liefern.

Anzahl der Frequenzen, welch.® erzeugt werden können, der Bereich dieser Frequenzen und die Grosse der einzelnen Stufen zwischen nebeneinanderliegenden Frequenzen hängt weitgehend von der Zahl übt Stellenwähler ab, dia j η der Syntlieseeinheit 14 verwea-■det werden und von der Auswahl der Steuereignale,- weiche von der S'igna-lerzeugereinheit 12 geliefert werden. Beispielsweise sind in der anschliessend beschriebenen dakadischen Ausführungsform der Erfindung sechs Wähler/vorgesehen, um 1 000 000 mögliche Fre~ quenzen zu erzeugen, welche im Bereich zwischen 2,0 und 2,0999999 MHe liegen, und zwar in Stufen von 0,1 Hz. Eine siebte, etwas unterschiedliche ISinlieit wird verwendet, um dia Stelle höchsten Stellenwerts der ausgewählten Frequenz zu lieferr und um den Be-

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reich zwischen O und 999 999,9 Hz zu verschieben«.

Die Signalerzeugereinheit 12 besteht im wesentlichen aus einem üblichen kristallgesteuerten Bezugssignalgenerator 16, welcher ein Frequenzsigna! einer festen Frequenz liefert» um einen Mehrbereiche= Bezugssignalgenerator 18 zu steuern. Bin Abschnitt 20 des Signalgenerators 18 liefert ein Grund~Steuersignal an die Zuleitung 22

und ein anderer Bereich 24 liefert eine Anzahl von festliegenden' Hilf8-SteuerSignalen unterschiedlicher Frequenz an eine Sammelleitung 26, während ein weiterer Bereich 27 eine dritte Bezugsfrequenz an die Zuleitung 28 abgibt. Die Signalerzeugereinheit 12 wird ansohliessend in Verbindung mit ^igo 2 näher beschriebeκο

Die Signalsjntheaeeinheit 14 der digitalen Frequenz-Synthesevorrichtung 10 besteht aus einer Ansah! von in Kaskade angeordneten Stellenwählern 30a, 30b, 30c, 30ä, 30e, 3Of und 30g, wobei jeda^ dieser Stellenwähler vorzugsweise modularen Aufbau aufweist und mit unmittelbar ablesbaren Vielfachschaltern 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 32f und 32g verbunden ist» Jeder der Vielfachschalter 32 wird so eingestellt, dass ein Signal bestimmter Frequenz am Ausgang 34 der Frequenz-Synthesevorrichtung erzeugt wird. Genauer ausgedrückt, weist das erzeugte Ausgangssignal eine Frequenz auf, deren Zahlenwert N aus einem ausgewählten Zahlensystem mit der Basis B. besteht, wobei sich die Zahl N in digitaler Weise durch die Einstellung der Vielfachschalter 32 herstellen läast. Die 30 sind in Kaakad« angeordnet, wobei der

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Wähler für denkleinsten Stellenwert mit 30a und der Wähler für den grössten Stellenwert mit 30g bezeichnetest und wobei die dazwischenliegenden Wähler 30b - f den dazwischenliegenden Ziffern der Zahl entsprechen, welcher des· herzustellenden Signalfrequenz entspricht.

Wird ein Dezimalsystem mit der Basis 10 verwendet, so würde für eine auegewählte Frequenz von. 723 644»1 Hz die Einstellung der Schalter 32g, 32f, 32e, 32d, 32c _t 32b und 32a in'der.Folge 7, 2, 3t 6, 4t 4 und 1 erfolgen. Ee ist offensichtlich, dass eine grössere Anzahl von Stellenwähleinheiten erforderlich ist, wenn die Basis R des ausgewählten Zahlensystems kleiner ist. Ist umgekehrt die Basis R gross, so sind weniger Stellenwähler notwendig, aber es können dabei mehr Hilfsfrequenzen erforderlich sein*

Jeder der Wähler weist drei Eingangsklemaen 36, 38 und 40 und eine Ausgangski eiome 42 auf. Ferner hat der Wähler 30g eine vierte Eingangsklemme 41, welche an die Zuleitung 2Θ angeschlossen ist. Die Eingangeklewme 36a des Wählers 30a ist mit der Zuleitung 22 verbunden und die Eingar-gelclemraen 36b- 36g der Wähler 50b - 30 g sind derart verbunden, uie das Ausgangasignal von der jeweiligen Ausgangsklemme 42 des vorausgehenden Wählers zu erhalten« Die Eingangsklemmen 38 und 40 eines jeden WäAlers sind mit der Sammelleitung verbunden, so dasß Eilf8-"Steuereignale vom Bereich 24 des Signalgeneretore 18 den Kontakteätzen 44 und 46 zugeführt werden, die an. Jedem Stellenwähler 30a - 30g vorhanden sind. Jeder Kontakt eines

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jeden Kontaktsatzes erhält ein verschiedenes Hilfseignal, wie anschllessend im einzelnen beschrieben wird.

Bewegliche Kontakte 43 und 50 arbeiten mit den einzelnen Kontakten der Sätze 44 und 46 zusammen. Diese beweglichen Kontakte 48 und 50 sind mechanisch miteinander und mit des Steuerknopf des Vielfachschalters 32 verbunden. Die mechanische Verbindung zwischen den beiden beweglichen Kontakten 48 und 50 eines jeden Stellenwählers 30 ist so ausgeführt, dass jede Einstellung der Vielfachsohalter 32a - 32g eine besondere Kombination Ton zwei Hilfs-Steuersignalen aus dem Signalgenerator 18 auswählt· Diese Einstellung bestimmt ihrerseits die Stellen einer digital dargestellten Zahl N, die der Frequenz des gewünschten Ausgangssignals entspricht. Die Einstellung des Vielfachsohalters 32 g bestimmt die Stelle mit höchstem Stellenwert des an der Auegangsklemme 34 erzeugten Signales, die Einstellung des Vielfaohschalters 32f bestimmt die Stelle mit zweithöchstem Stellenwert, dl· Einstellung des Vielfach-Schalters 32© bestimmt die Stelle des dritthöchsten Stellenwerts usw. .

Die Bezugnahme auf eine Stelle mit httohstea Stellenwert bedeutet nicht, dass dieser Wert nicht auch "0" sein kann. Jeder Wähler kann auf die Ziffer "0" eingestellt werden, in welchem Falle die Stellenzahl mit höchstem Stellenwert der zu erzeugenden Frequenz entsprechenden Zahl durch den am meisten links gelegenen Wähler bestimmt wird, der auf einen von 0 verschiedenen Wert eingestellt ist.

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Obgleich die dargeetellte AusfÜhrungsform der Erfindung mechanische Yielfachsehalter 32a 32g aufweist, ist es offensichtlich, dass elektronische'Schaltkreise bekannter Bauart zur Auswahl der geeigneten Steuersignale verwendet werden könnten. Für den Fall, dass die Synthesevorriohtung 10 ferngesteuert werden soll, sind derartige elektronische Schalter sehr erwünscht.

Zusätzlich zu den Yielfachschaltern 32a - 32g weist jeder Stellenwähler 30a - 50g .©lektronisehe Schaltungen zur Kombination der mi e®in@a Eingang eintreffenden Signale auf. Diese elektronischen Schaltungen stellen an jeden Wähler ein Signal mit einer Frequenz her, wovon mindestens eine Stelle eahlennässig einer der B vorgegebenen Kombinationen von Hilfssignalen entspricht, die wahlweise an den Eingsngsklemstn 38 und 40 eingegeben werden. Xm Falle der Stellenwähler 30a - 30t sind dia elektronischen Schaltungen im we» θentliehen identisch und bestehen aus zwei Frequenz-Misohstufen und 54 und zwei Frequenzteilern 56 und 58.

Jede Frequenz-Hisciiatuf· hat zwei Eingänge, wovon einer alt der Singangskleauae 36 des Stellenwähl er β und der andere nit dea beweglichen Kontakt.43 des Tielfachsclalters 32 verbunden ist. Jeder Frequenz-Misahstufe 52 kann ein Filterabschnitt zugeordnet sein, welcher einen bestimmten Frequenzbereich des aus der Frequenz-Mischstufe 52 kommenden Signals durchlässt. Der Frequenzteller 56 erhält seinen Eingang vom Ausgang des Filterabsohnitte der Frequenz-

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Mischstufe 52 und führt eine Frequenzteilung um den Betrag X durch_f wobei X ein rationaler Zahlenfaktor der Basis K darstellt. Der Frequenzteiler 56 kann mit einem Filterabeohnitt versehen sein, falls die Neigung zur Erzeugung von unerwünschten Harmonischen oder anderen Störsignalen besteht. Sie Eingangsklemmen der Frequenz-Mischstufe 54 sind mit dem Frequenzteiler 56 und dem beweglichen Kontakt 50 des gekoppelten Vielfachschalters 32 verbunden. Ein Filterabschnitt kann ferner am Ausgang der Frequenz-Miechstufe vorgesehen sein, so dass nur Signale eines bestimmten Frequenzbereichs zur Eingangsklemme des Frequenzteilers 58 gelangen. Der Frequenzteiler 58 führt eine Frequenzteilung entsprechend einem Wert Y durch, wobei Y ein rationaler Zahlenfaktor der Basis R ist, wel~ ohe der Gleichung

genügt.

Am Frequenzteiler 58 kann ferne? sin Filterabeohnitt vorgesehen sein, um das der Singangekleaae 35 dee folgenden Stellenwählere zugeführte Signal' zu reinigen.

Der Stellenwähler 50g dient als Ausgangsstufe der digitalen Fre~ quenz-Synthesevorrlchtung 10 und unterscheidet sich etwas von den in Folge geocHalteten St€llenwähl<arn 30a - 30f. Erweist eina Frtf-

60 auf, welche ixte s&wei Eingänge von den Ein-

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gangsklemmen 36 und dem beweglichen Kontakt 48g des Vielfachschalters 32g erhält. Sin Filter kann vorgesehen sein, um den Ausgang der Frequenz-Mischstufe 60 zu wählen und ausgewählte Signale an eine Eingangsklemme einer zweiten Frequene-MischstUfe 62 zu liefern. Der andere Eingang der Frequenz-Misehstufe 62 wird vom Ausgang eines Oberwellengenerators oder Frequenz-Vervielfachers 63 entnommen, dessen Eingang seinerseits mit dem beweglichen Kontakt 50g des Vielfachechaltere 32g verbunden ist. Die Ausgangsklemme der Frequenz-Mischetufe 62 ist mit einer Klemme der Auegangsfrequenz-Mischstufe 66 verbunden, deren andere Eingangeklemme mit der Eingangsklemme 41 dee Stellenwählers 30g verbunden ist. Die Ausgangsklemme 34 der Frequenz-Misohstufβ 66 dient als Ausgangsklemae für die Frequenz-Synthesevorrichtung 10.

Dae Zusammenwirken der Signalergeugereinheit 12 und der SignalsyntheBevorrichtung 14 sowie die Betriebsweise der digitalen Frequenz-Synthese vorrichtung 10 lassen sich am leichtesten unter Bezugnahme auf eine dekadisch ausgebildete Frequenz-Synthesevorrichtung verstehen, wie sie in der Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Ss wird jedoch darauf hingewiesen, dass Oktaven-Anordnungen oder andere geeignete Frequenz-Synthesevorrichtungen erfindungsgemäss arbeiten können.

Fig. 2 zeigt eine;i kristallgeetuuerten Schwingkreis 16 bekannter Bauart, welcher ein Stanäard-Aufigangssignel mit einer Frequenz von 1 MHz liefert. Da alle Steuersignale von dein kri B talige Steuer-

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ten Oszillator 16 abgeleitet werden» muss dessen Frequenz äusserst beständig sein, wobei Sorge getragen werden soll, um sie von nachteiligen Einflüssen, wie beispielsweise Temperatüränderungen, Altern de* Schaltkreisee u. dgl., freizuhalten. Das Standardsignal von 1 MHz wird über eine Leitung 70 an einem Frequenz-Vervielfacher 20 eingespeist, welcher eine zweite Harmonische von 2 MHz liefert. Dieses Steuersignal von 2 MHz erscheint an der Leitung 22 und wird über eine Leitung 72 en den Abschnitt 27 des Signaigenerators 18 übertragen. Bort, wird die zehnte Harmonische entsprechend 20 MHz mitteis einer Kaθjcadeti-Schaltung erzeugt, welche aus zwei Frequene-Vervie!fächern 74 und 76 besteht* Die Frequenz-Tervielfacher 74 und 76 multiplizieren das 2 KEz-Signal mit Faktoren von "5" und "2", um an der Leitung 28 das 20 MHz-Steuersignal zu liefern-

In Fig. 2 uaeehlieeet die gestrichelte Linie jenen Teil des Signaigenerators 18, welcher vier Hilfs-Steuersignale erzeugt (in der gezeigten Anordnung mit 6,0, 6,1, 6,2 und 6,3 MHz), welche eich rar Verwandung in einer dekadisch abgestuften digitalen Frequenz-Synthesevorrichtuag eignen. Wie aua Pig. 2 ersichtlich, wird das Hilfseignal von 6,0 MHz dadurch erhalten, dass das 2 MHis-Sigtial vom Ausgang des Frequenn-Vervielfachers 20 an einen Frequena-Vervielfacher 78 eingegeben wird, in welchem dessen dritte Harmonische durch einen mit dem Faktor 3 arbeitenden Vervielfacher erzeugt wird. Das 6,0 MHr. Signal wird darauf mittels der Leitung 80 an die Sammelleitung 26 geliefert«

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Das 6,0 MHz-Signal wird ferner als ein Eingang einem Einseitenband-Modulator 82 zugeführt, in welchem es mit einem 200 kHz-Signal kombiniert wird, welches durch Eingabe des 1 MHz-Signals vom kristallgesteuerten Oszillator 16 in einen mit dem Teilungsfaktor 5"arbeitende!* Frequenzteiler 84 erhalten wird. Der Einseitenband-Modulator 82 ist derart angeordnet, dass nur sein oberes Seitenband im Ausgang erscheint, welches als «sin Eingang einem üblichen Phasendetektor 86 zugeführt wird, um ein sehr reines 6,2 MHz oberes Seitenbandsignal zu erhalten. Der andere Eingang des Phasendetektors 86 wird einem apannungsgeeteuerten Oszillator 88 entnommen, dessen Eingang seinerseits aus dem gefilterten Ausgangssignal des Phasendetektors 86 besteht. Der Ausgang des spannungsgasteuerten Oscillators 83 ist ferner mit einem Leistungsverstärker 90 verbunden, welchem das Hilfpsteuersignal vom 6,2 MHz entnommen und an die Sammelleitung 26 geführt wird.

Ee wird darauf hingewiesen, dass die Verbindung des Phaaendetektors 86 und des apannungsgesteuerten Oszillators 88 gewährleistet» dasa ein äusserst reines 6,2 MEz-Signal von dem Binseitenband-Modulator 82 entnommen wird, ohne dass ein komplifsiertee Filttraetzwerk erforderlich ist» d\ fe.. der Phasendetektor 86 vergleicht das AUDgangssignal vom Einseitenband-Modulator 82 mit jenem vom spannungege-ateuerten Oszillator 88 und liefert ein Gleichstrom-..Fe hier signal baw. eine Spannung, durch welche wiederum der spannungBgesteuerte Oszillator 88 gesteuert wird. Ist der Ausgang des 88 ein oxaktes 6,2 MHz-Slgnal, so hat die ihm auge-

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führte ]?e liier spa Bimasä eins solche Glosse»dssa das Signal ©m ten 6,2 MH&=W®rt gehalten wird. Auf dies® Wsise werden jegliche Störsignale, die im Ausgang des Modulators 82 auftreten könnten, ausgeschaltet und nur das gewünschte 6,2 MHz-Signal erscheint am Ausgang des Verstärkers 90.

Die anderen Hilfs-Steuersignale (6,1 und 6,3 MHz), welche in der bevorengten, dekadisch abgestuften Psequenz-Synthese-tforrichtung verwendet werden» werden am Binsaitenband^Modulator 92 erhalten. Der Einseitenbani°Hodulator' 92 ist im wesentlichen mit dem Einseitenband-Modulator 82 identisch und unterscheidet sich nur dadurch, dass sowohl obere wie untere Seitenbänder an einem Aus·= gang yarfügMr sind. Der linsaitenband-Modulator 92 erhält an einem seiras· Eingänge tos rein-s 6,2 MHz~Signal, welches de ro Ausgang das spannungsgssteuerten Oszillators 88 entnommen wirdο Sein anderer Eingang besteht aus einem 100 kHz-Signal, welches durch Eingabe des 200 kEz~Signals vom frequenzteiler 84 an einem Frequenzteiler 94 srLaltea wird, der das Signal mit dem Teilungefaktor. 2 teilt» Die oberen und unseren 6,1 MHz und 6₉3 MHz-Signale aus deia Seiteabent-=Moäulato2?..9'2 warden in der gleichen Weise gereinigt, die zur Heiligung übb am Einseitenband-Modulator 82 entnofflmensYs. 6,2 HHz«Signals angsw-mdt wurde. Da die phasenstarren Schleifen, welche" in Fig_o2 durch einfach und doppalt gestrlohelte Besugsaiffern bezeichnet sind und die zur Reinigung der 6,1 und 6,3■ MH3-"Sig;aali3'verwendet werdan..,-- im wesentlichen mit jenen identisch sind, die sv.r Reinigung iea 6,2 MHz-Signals dienen, wird

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ihre Wirkungsweise nicht im Einzelnen besehrieben, lie gereinigten 6_ti- und 6,3-MHa Kilfssteuersignale werden jeweils von Ausgang der Verstärker 90' und 90" entnommen und über die Sammelleitung 26 der Signalsyntheseeinheit 14 zugeführt.

In Pig. 3 sind die erete» aweite und siebte in Kaskade angeordneten Dekaden der Signalsyntheseeinheit 14 der dekadisoh abgestuften digitalen Frequenz-Synthesevorrichtung 10 dargestellt. Die Steuersignale mit 6,0, 6,1, 6,2 MHz und das H;Llfssteuersignal mit 6,3 MHz werden über die Semmelleitung 26 den Kontäkts&tsen und 46 eines jeden der Stellenwähler 30 zugeführt. Das 2 MHa-Steuereignal wird als ein Eingang der Miechetufe 52a des ersten Pekadenwählers 30 a zugeführt. Der andere Eingang für die Mischstufe 52a wird von dem beweglichen Kontakt 48a des Vielfachschalters 32a abgenommen. Wie ersichtlich, kann der gefilterte Ausgang, welcher von der Mischstufe 52a zum Frequenzteiler 56a geführt wird, aus irgendeinem der vier oberen Seitenbandsignale mit 8,0, 8,1,8,2 oder 8,3 MHz bestehen, abhängig von der Stellung des beweglichen Kontakts 48a. Der Frequenzteiler 56a in der dekadiseh abgestuften Synthesevorrichtung 10 ist derart bemessen, dass sein Eingangssignal eine Teilung durch 2 erfährt. Dae der zweiten Mischstufe 54a des Wählerp JOa angeführte Signal kann daher irgendeines der vier Signale von 4,0, 4,05, 4,1 oder 4,15 MHz sein. Irgendeines dieser Signale kann mit irgendeinem der vier Hilfesteuereignale am Kontaktsatz 46 gemischt werden, d< h. abhängig von der Stellung des beweglichen Kontaktes 50a ist es BÖg-

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lieh, irgendeines der zehn oberen Seitenbandsignale mit 10,00, 10,05, 10,10_s 10,15,. 10,20, 10,25, 10,30, 10,35, 10,40 oder 10,45 MHz zu erhalten»

Ber Frequenzteiler 58a kann ®in@ Teilung durch 5 durchführen, so dass das an der Ausgangskieami® 42a des ersten Bekadenwählers 30a erscheinende - Siguel aus ©iraesi der zota Signale la..'Bereich zwischen 2„0 und 2₉09 DIHs₉ unterteilt Au Stufen von 0*01 UHz₉-bestehen kanne

Is wird darauf hingewiesen, dass-für die dekadische Synthesevorrichtung 10 die 'Hilfssigaale von 6,0 ~bis 6,3 MHa etwa dreimal grosser sind als das Grundsignal von 2,0 MHz. Allgemein ausgedrückt, w®nn des Grundsignal ©ine Frequenz von M aufweist, so lisgem die Hilfssigiiale im Bereich zwischen 3 M bis 3 M + r, wobei τ den nominellem Bereich der "Grunddekade darstellt« Für die gezeigte Ausführungsform besitzt das Griiindsteuersigxial eine Frequenz von 2 MH^ und jeder Grund-Wähler umfasst einen Bereich von 0,1 MHz? damit liegen.die- Hilf^signale innerhalb dea Bereichs von β Me "6,3 MHa. Se werden'lediglich vier Hilfseigsiale benötigt_s um alle der sehn zu erzeugenden Signale von 2,0, 2,01, 2,02 bis 2r09 am ersten Dekadenwähler'30a zu liefern. Dies wird durch die besondere--Bekadenanordnung erreicht, welche zwei "Mischer 52a und 54a verwendet, %fovon jeder eine α Eingang besitzt,' welcher umschaltbar ist, um. ©ines ier HilfsSignale von 6,0, 6,1, 6,2 oder 6,3-ΚΉζ zu -erhalten und dieses :ait dem anderen Eingang zu mischen. Pie beweglichen Kontakte 48a unf 50a sind miteinander

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so daes, wenn beispielsweise die Einstellung auf die Ziffer 8 erfolgt, der Kontakt 48a den β,,? MHz-Kontakt des Satzes 44a erfasst und der Kontakt 50a den 6,3 MHz~Kontakt des Satzes 46a. Bei einer derartigen Einstellung wird öle Ausgangskleiame 42a ein 2,08 MHz-Signal erhalten, wodurch die gewünschte Zahl "8" in die zusammengesetste Frequenz eingeführt wurde.

Es kann mathematisch gezeigt werden, dass im Palle der Anordnung zweier Mischstufen und bei Verwendung eines Zahlensystems mit einer willkürlichen Basis H die Teiler 56a und 58a gewählt werden können, um Teilungen entsprechend rationalen Zahlenfaktoren der Basis R vorzunehmen, wobei die Zahl der erforderlichen Hilfesignale P durch folgenden Ausdruck bestimmt lets'

2^P ^ R (wobei beispielsweise R= 10, P Minimum «= 4).

Eine Beschränkung bezUglioh der Hilfesignale liegt darin, dass ihr Zahlenwert, wenn er digital dargestellt wird, einen Zahlensatz an bestimmter Stelle enthalten muss, so dass ein Zahlensatz, welcher durch Multiplizieren jeder Ziffer mit dem Wert X (der Wert des ersten Frequenzteilers 56), und Addieren von Ziffern des resultierenden Produkt satees mit Ziffern des ursprünglichen Satzes erhalten wird, einen Zifferneatz aufweist, welcher den ganzen Zahlen von 0 bis R-1 entspricht, wobei R die Basis des gewählten Zahlensysteme darstellt. Im dargestellten AusfUhrungsbelepiel wurde ' der ursprüngliche Ziffernsatz aus den Ziffern 0, 1, 2 und 3 aus

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den 6,jO, 6,J., 6,£ und 6,"% MHz-Signalen bestehen. Wenn diese Ziffern mit 2 multipliziert werden (durch den ersten Teiler 56), so wird ein Satz von Ziffern O, 2, 4 und 6 erhalten. Sechzehn Summen können erhalten werden, indem jsde Ziffer dee ursprünglichen Ziffernsatzes (0, 1, 2 und 3) mit allen Ziffern dea Produktsatzes (0, 2, 4 und 6) addiert wird ο Zehn dieser Summen werden durch ganze Zahlen zwischen 0 und 9 dargestellt, und die verbleibenden sechs sind lediglich Doppel von bestimmten, anderen ganzen Zahlen.

Der zweite Dekadenwähler 30b weist elektrische Komponenten auf, welche jenen des ersten Dekadenwählers 30a entsprechen; jedoch erhält die erste Mischitufe 52b ihren Eingang anstelle von der 2 MHz-Bezugsquelle von der Ausgangsklemme 42a des ersten Dekadenwählers 30a. Der. Wähler 30b arbeitet im wesentlichen identisch mit dem Wähler 30a und fügt eine zusätzliche Ziffer rechts an der Stelle des Signals an, das an seine Eingangsklemme 36b vom Dekadenwähler 50a geliefert wird. Dar auf diese Weise hinzugefügte Ziffernwert kann wie der Wert der durch den Wähler 30a gelieferten Ziffer aus irgendeinem der sehn ganzen Zahlen zwischen 0 und bestellen und wird durch die Binntellung des Schalters 32b bestimmt* Damit kann das Aus&angssignal an der Klemme 42b aus Irgendeinem der 100 Signale 2,00O₈ 2,001, 2,002 ... 2,099 MHz bestehen.

Aus der vorausgehenden Beschreibung des ersten und zweiten Dekadenwählera ist oraiohtlloh, dase jader Wähler zu der Zahl, welcher dem zu erzeugenden Signal entspricht, rechte vom Dezimalkomma aine weitere Stelle hinzufügt,

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wobei.der Wert dsr Ziffer, welofoe diese Stelle ausfüllt, durch. Einstellung des Vielfaeh&ohaltere. 32 in jedem Wähler bestimmt wird. Das Ausgangssignal an der sechsten Dekade 5Of würde daher eines der 10⁶~Signale sein, die tischen 2,0000000 bis 2,0999999

KEs liegen. .

Falls erwünscht, kann das Ausgangs'signal von der sechsten Dekade 3Of mit einem 2 Mz-Signal gemischt und gefiltert werden, um den Ausgang der Synthese vorrichtung isu ergeben. Es wurde ;}edo©h fest-= gestellt, dass der verfügbare Bereich um eine Gröseenordnung erweitert weräsn kann_t wenn eine s:lebte Dekade 30g vorgesehen wird. Im G-egensatz . au den anderen Einheiten erfordert die Dekade 30g keine Frequenzteiler.. Sie*-benötigt für ihren Eingang eines der 10 -EiiHgangssignale aus der sechsten Dekade 30f und mischt dieses in einer Frequens-Misohstufe. 60 alt einem der vier Hilfsslgaale von 6,O₁, 6,1, 6,2 oder 6,3 MIIz, öle an ihrem anderen Eingang durch den beweglichen Kontakt.4Bg fies Schalters 32g zur Verfügung gestellt werden. Das obere Seitenb&nS^AvLSg-engssignal der Mischstufe 60 -ist eines aus 4 Millionen" Signalen-der Frequenzen zwischen* 8,0000000 und 8,?999999 MEe, wöbe i dag Ausgangssignal -ί'ΰ einar zweiten Frequenzstufe 6* mit einem der durch die sweitan Harmonischen 'gebildeten Signale c.er vier Hilfssignale 6,0,.o.. 6,3 -55Ha gemischt wird. Diese zweiten Harmonischen werden durch wahlweise Zuführung eines der fiilfssignale an einem Frequenz-Vervielfaahe? 63 erhalt en., dessen Ausgang mit einem Eingang der stufe 62 verbunden wird. Geraäss Fig. 3 besteht der Ausgang der

09ÖU/019S

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Misehstufe 62 aus einen der HQ'-Frecjuenzsignale im Bereich zwischen 20,0000000 bis 20,9999999 MHe»

Das 20 MHz=Signal vom Abschnitt 2? des Signalgeneratore 18 wird zur Ausgangs-Misohetufe 66 geleitet, wo ©s zur Überlagerung des..

von der Prequens-Misehstufe 62 kommenden gereinigten Signals vorwendet wird. Das untere Seiten!i>and~Au®gaiagsßignal aus der Mischstufe 66 stellt den Ausgang der eynthesevsffrichtung dar» Ee waist eiae wählbare Frequenz im Bereich■ ssw-i sehen 0 usid 999. 999_r9 MH»· auf UBd erscheint am der Ausgangskleimne 34ο

Ein® andere Ausfültrungeform eines Stellenwählers 106, welche anstelle der Dekadenwähler 30a - 3Of verwendet werden kann,'ist in Pig.4 dargeateilt. Hier sind "Wiederum zwei Mischstufen verwendet ϊ die jedoch nicht durch einen Frequenzteiler getrennt, sondern unmittelbar gekoppelt sind. Me Teilung erfolgt dabei, naciaaem sswei Kischvorgänge stattgefundsn habsnj, wobei die zvigite Misch=- stufe sin© modifizierte Bezugss«ignalquelle aufweist. Die Eingangs-Misehstufe 52 des Wählers 106 erhält ihr© Eingänge von der gleichen Quelle wie die Eingangssairachstufe 52 ier Stcllenwähler 30. Jedoch wird das obere Seitenband=--Auegangss"ignal von der Mischstufe 52 direkt als ein Eingang zu-der zweiten Mischetufe 54 zugeführt. •Ber andere Eingang der Mischstufe 54 wird von einem Frequenz-Vervielfacher 108 geliefert, welcher ein Signal erzeugt, das eine zweite Harmonische einer der Hilfeeignale.-darstellt entsprechend der Einstellung dcss beweglichen Kontakts 50.

' . 2 0 9 8 U / 0:1 9 5 ^BAD ORIGINAL

■RB-3227..' · -

Das.; von der Mischstufe 54 kommende Auegangssignal wird darauf dure.b einen Frequenzteilerkrele 110 geteilt, welcher in Falle einer dekadisch aufgebauten Iretuenz-Synthesevorrichtung eine Teilung um 10 vornimmt«

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Claims (9)

RE-3227 S7. Aprll 6 P at e η t a η s E r ü ο h e

1. Frequenz-Synthesevorrichtuug, mit einer wahlweisen Einstellung von Stellen einer Zahl H₁ die der zu zusammensetzenden Signalfrequenz entspricht und die von einem Zahlensystem mit der Baala R ausgewählt sind, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines Grund-Steuersignale mit einer festen vorgegebenen Frequenz, mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer· Anzahl von Hilfsslgnalen, deren Zahl wesentlich kleiner ist als die Basis R des ausgewählten Zahlensystems, wobei jedes Signal eine unterschiedliche feste vorgegebene Frequenz aufweist, und mit einer Anzahl von in Kaskade angeordneten Stellenwählern, wovon jeder derart elektrisch geschaltet ist, dass er wahlweise Signale von der Einrichtung zur Erzeugung der Hilfssignale aufnimmt, und welche nach steigendem Stellenwert,ausgehend von einem Wähler mit kleinstem Stellenwert bis zu einem Wähler mit höchstem Stellenwert angeordnet sind, wobei der Wähler mit geringstem Stellenwert farner derart angeordnet ist, um das Qrund-Steuersignal zu empfangen, wobei ferner jeder der Stellenwähler einen Schalt» kreis zur Kombination der Hilfssignale aufweist und zur Erzeugung eines zusammengesetzten Signale an einer Ausgangsklemmen wobei mindestens eine Stelle der Frequenz des Signale numerisch einer der R vorgegebenen Kombinationen der genann* ton, wahlweise eingegebenen Hilfssignale entspricht.

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2O«ÖU/0ti6 BAD OR!Gf_NAL

RE-3227

2. Frequenz-Synthesevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkreis des Wählers für die höchste Stellerizahl eine erste Mischstufe aufweist, in welcher wahlweise die Hilfssignale mit dem Ausgangssignal des vorausgehenden Stellenwählers gemischt werden, sowie eine Vervielfacher-Anordnung, die elektrisch derart geschaltet ist, dass sie wahlweise die genannten Hilfs-Steuersignale empfängt und ein AusgangSBignal erzeugt, dessen Frequenz ein Vielfaches der empfangenen Signale ist, mit einer zweiten Mischstufe zur Mischung des am Vervielfacher erhaltenen Ausgangseignale mit dem Auagangsignal der ersten Mieohetufe.

3. Frequenz-Syntheeevorriohtung nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet« dass die Vorrichtung zur Erzeugung des Grund-Steuersignals eine feste' Frequenz von HHz erzeugt und dass die Einrichtung sur Erzeugung der Hilfß-Steuersignale Signale erzeugt, deren Frequenzen in einem Bereich von angenähert ' 3 M¹ bis angenähert 3 M' + r liegen, wobei r den Nennfrequenzb«reich des Grund-Wählers darstellt.

4. Frequenz-Synthesevorrieht-ung nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, dass die Anzahl der Hilfe-Steuersignale gleich oder grosser ist els P und kleiner als R, wobei P durch den Ausdruck

bestimmt wird.

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x_H 159T270

RE 3227

5. Prequenz-Synthesevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stellenwähler einen ersten, zweiten und dritten Eingang und einen Ausgang aufweist, dass der erste Eingang des Wählers für die geringste Stellenzahl elektrisch derart geschaltet ist, dass er Signale von der Einrichtung zur Erzeugung des Grund-Steuersignals empfängt, und dass der zweite und dritte Eingang wahlweise mit den Signalen verbunden wird, die von der Einrichtung zur Erzeugung der Hilfs-

1 "β

signale kommen» wobei der erste Eingang der verbleibenden Wähler elektrisch mit dem Auegang des vorausgehenden Wählers verbunden ist und der zweite und dritte Eingang eines jeden verbleibenden- Wählers wahlweise an die Signale angeschlossen werden können, die you der Einrichtung zur Erzeugung der Hilfe· signale kommen. ■■·*".

6. frequenz-Syntaesevorfiuhiung naoh Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daee der Schaltkreis dee Stelleni&hlere eine Einrichtung zur Mischung der Htlfe-Steuerelgnale mit jenem Signal aufweist, des dem ersten Eingang des Stellenwählers zugeführt wird, um ein Ausgangesignal zu erzeugen, mit einer Einrichtung, die derart geschaltet ist, daes sie die Ausgänge-Signal© der Miβehetufe empfängt und filtert und mit einer Einrichtung, die in Reihe mit der Kieehstufe und der ?iltereinrlohtung liegt« um die genannten Auegangeeignale bezüglioli ihrer Frequenz zu teilen, wobei diese Einrichtung zur Frequenzteilung eine frequenzteilung der gemieehten Signale

ϊΰ § § 1.1 Ί 6 1 i β ^BAD ORIGINAL

entsprechend dem Wert der Basis R^vornimmt* und wobei der höchste Stellenwert der zus&mmengesetzten Auegangefrequenz eines jedes Wählers^lm weset-tlichen mit jenem des Grundsteuer^·

7*"" freqmenz-Si^itheseyorriohtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Misehstufe mindestens eine erste und zweite elektrische digitale Frsquer.z-Mischstufe aufweist und die erst® trequenis-Mieehstufe des Wählers für die geringste Stel- ■ l<sn®ähl derart geschaltet ict» dass er als Eingang das Srund-.Hteuereigna^'uttfl als weiterein Eingang die wählbaren Hilfs-' Steuersignale empfängt, und dass die erst® Mischstufe der verbleibenden Wihler.derart geschaltet ist, dass sie an einem ihrsr Einging® ias Auligangeeignal des vorausgehenden Wählers und an ihrem anderen lingang das wählbare Hilfs-Steuersignal empfängt«_v.dass ferner die Frequens-Teilereinriohtung minde» ©tens einen ersten und zweiten elektriachsn digitalen .frequenzteiler aufweisen und da«»' dc/bei der erste Teiler-eine Teilung um X und der zweite-Heile-?- cdLne- Teilung um Ί vornimmt, wobei Y rationale Zahlen sind, welche durch den Ausdruck

-verbunden sind, und dass eirier der digitalen Frequenzteiler so geschaltet Ist,- daea ©r sieinen Eingang /on der ersten Miechstuf® erhält und seinen Ausgang zur 'zweiten Hisohstufe liefert, und dass dif zweite 'Küi-schatii'fe' eloktrioch so geschaltet ist,

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. BB-322? '· .'■■■■■■ : ■■'■'■'■.'■ '■'■'■ ν "ν V-. V ■' ■"'." ; '. "; ".'ο ; > - ;-, :

dass sie ihren anderen Eingang τοη den wählbaren Hilfs-'Steuersignalen empfängt und ihren Auegang an den anderen digitalen Frequenzteiler liefert.

8. Frequenz-Syntheaevorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Zahlenwerte der Frequenz der Hilfs-Steuersignale derart gewählt sind, dass der Satz von Frequenzen, welche in der nachfolgend angeführten Weise erhalten wird, einen Satz von Frequenzen aufweist, die eine bestimmte Stelle aufweisen, welche die ganzea Zahlen yon O bis R-1 umfasst, wobei H die Basis darstellt, und wobei die genannte Weise darin besteht, daas jede Zahl eins? bestimmten Stelle der Frequenzen an einer bestimmten Stell® sines Satzes von Frequenzen hinzugefügt wird, die durch Multiplikation dieser Zahlen um einen Wort erhalten werden, welcher der Teilung entspricht, die durch den digitalen Frequenzteiler erfolgt, der zwischen der ersten und zweiten digitalen Frequenz-Misohstufe liegt.

9. Frequenz-Synthesevorriehtung nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, dass die Zahlenwert® von X und Y jeweils 2 und 5 betragen und dass R gleich 10 ist.

10, Frequenzteiler naah Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mieohei3irichtung mindestens eine erste und zweite elektrische digitale Frequenz-MiecliBtufe umfasst» und dass die erste Miachstufe für öan Wähler da? geringsten Stellensahl derart

eUAeiM- BADOR₁Q₁NAL

geschaltet ist, dass sie die genannten Grund-Stsuersignale an eines Eingang empfängt und die wählbaren Hilfs-Steuersignale .am anderen Eingang, und dass die erste Mischstufe der verbleibenden Wähler elektrisch derart geschaltet ist, dass er an einem seiner Eingänge das Auegstigssignal des vorangehenden Wählers erhält und an seinem anderen Eingang eines der wählbaren Hilfseteuersignale, desa die zweite digitale Frequenz-Misöhstuie elektrisch derart gesohaltet ist j um einen ihrer Eingänge am Ausgang der ersten digitalen Frequens-Mieohstufe zu erhalten« dass die Frequenz-Teiler-' vorrichtung aus einem digitalen Frequenzteiler besteht, welcher elektrisch a£t dem Ausgang der zweiten digitalen Frequenz· Misohstufe gekoppelt ist und eine Teilung entsprechend dem Wert der Basis B rornistmt und diePrequeiis-Vervielfacher-■:■ einriohtung derart gtaohaltet ist₉ dais ai@ als einem Eingang die ^enannteE wählbaren Hiifs^tQuersignale «Bpfängt, und ihren Auegang mit am anderen Eingang der zweiten digi~ talen Frequenz-Misehstufe verbunden bat»

It. Frequenz-SyntheseTOrriohtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet» dass der Zahlenwert der Basis gleich 10 ist und dass die Frequenz-Yervielfaohereinrichtung an ihrem Ausgang ein Signal liefert, dessen Frequenz das Doppelte der Singangefrequenz darstellt.

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