176851. lajstromszámú szabadalom • Nagy frekvencia pontosságú, kis frekvencia lépcsőzésű oszcillátor
3 176851 4 A frekvenciaszintetizálás elvén működő jelforrások egy része frekvenciamodulálható. Ezen készüléknél FM üzemmódban kétféle hátrány mutatkozik: — ha a közepes frekvenciát kvarc-pontossággal tartják, korlátok lépnek fel a moduláló frekvenciatartománynál és a löket nagyságánál, — ha széles moduláló frekvenciatartományt és egyidejűleg nagy löketet valósítanak meg (az egész nagyfrekvenciás tartományban), akkor a közepes frekvencia nem lehet kvarc-pontosságú, tehát a frekvenciaszintetizálók legfőbb előnye elvész. A hagyományos szignálgenerátorok kategóriájába sorolhatók a szinkronizált szignálgenerátorok. Ezeknél a vivőfrekvencia kvarcpontosságú frekvenciaraszterhez szinkronozható. A szinkronozás általában kézi műveletekkel végrehajtható folyamat. A frekvenciaraszter sűrűsége többnyire nagyságrenddel (rendekkel) alatta marad a hasonló frekvenciatartományú frekvenciaszintetizálók legkisebb megvalósítható frekvencialépcsőinek. A szinkronizálható szignálgenerátorok viszonylag költséges készülékek, áruk a frekvencia-szintetizálókéhoz áll közelebb. A találmány szerinti berendezés az „olcsó” kategóriájú frekvenciaszintetizálók közé sorolható és azok hátrányos tulajdonságait küszöböli ki: tehát viszonylag egyszerű felépítés és bemérhetőség (olcsó kivitel) mellett kisebb frekvencialépcsőket biztosít, a jelében gyakorlatilag nincs nemharmonikus tartalom, széles frekvenciasávban, nagy lökettel frekvenciamodulálható, miközben a közepes frekvencia stabilitása a CW jel stabilitásával azonos. A találmány alapelve az, hogy egy LC (vagy RC) oszcillátor oszcillációs frekvenciáját integráló digitális frekvenciamérő méri és a „mért” frekvencia (digitális) számértékét minden periódusban összehasonlítja egy előre beállított „kívánt” frekvencia (digitális) számértékével, képezi a különbséget, ezt analóg (egyenfeszültségű) jellé alakítja és ezzel minden mérési periódus utáni szünetben úgy szabályozza az oszcillátor frekvenciáját, hogy az a kívánt frekvenciát egyre inkább megközelíti. Három-négy mérési periódus után — gyakorlatban — az oszcillátor frekvencia és a kívánt frekvencia eltérése 10nagyságrendű. A találmány szerinti berendezést példa szerinti kiviteli alak kapcsán, a rajz alapján ismertetjük részletesebben. Az 1. ábra a berendezés elvi kapcsolását mutatja. A 2. ábra a berendezés digitális jeleinek idődiagramját ábrázolja. A 3. ábra a kívánt frekvenciát beállító áramkör egy példaképpeni kapcsolási megoldása. A 4. ábra a berendezés frekvenciájának változásait mutatja a szabályozási periódusok alatt. Az 5. ábra a durva frekvenciaállítás számítógépes megoldását mutatja. A 6. ábra a frekvenciamodulációt megvalósító kapcsolást mutatja. A találmány szerinti berendezés elvi kapcsolása az 1. ábrán látható. (Itt kell megjegyezni, hogy az ábrán szereplő oszcillátor elvben RC és LC rendszerű is lehet és a frekvenciaszabályozó elemnél csak az a kikötés, hogy impedanciája egyenfeszültség változtatásával — kézzel vagy távvezérléssel — szabályozható legyen.) A kapcsolás működése az alábbi: Az LC rendszerű 1. oszcillátor frekvenciája — a rezgőkörében levő durva frekvenciaszabályozó elemre, cél- 5 szerűen 2 varicap diódára kapcsolt U0 hangoló (egyen) feszültséggel — közelítően a kívánt oszcillátor frekvenciára van beállítva. Az oszcillátor frekvenciája a kívánt f0 frekvenciától 10 eltér; a tényleges f0+Af, frekvenciáját integráló elven működő, digitális kimenetű, a célnak megfelelően egyszerűsített 3 frekvenciamérő méri. (Af, frekvenciaeltérés pozitív és negatív érték is lehet !) A mérés időbeni lefolyása a 2. ábrán látható. A mé- 15 rés a mérésidő feliratú időtartam alatt történik, a mérési eredmény kiértékelése pedig a szünetidő alatt. (Integráló típusú frekvenciamérőknél a mérésidőt, az ún. kapuidő hosszát a mérendő frekvencia és a kívánt mérési pontosság függvényében határozzák meg. 20 1 MHz-es frekvenciájú jel 1 másodperces kapuidő esetén 10 pontossággal számlálható le, figyelembe véve a számlálás egy periódusnyi bizonytalanságát. A szünet ideje elvben tetszőleges lehet.) Az f0+Af, oszcillátorfrekvenciát a 3 frekvenciamérő 25 felépítéstől függően bináris vagy BCD kódolású (valamilyen, pl. TTL-szintű) digitális számként szolgáltatja. Ezen digitális számértékeket megkülönböztetésképpen felülvonással jelöljük a továbbiakban. Az f0 kívánt frekvencia digitális megfelelőjét f0-t (bi- 30 náris vagy BCD kódolásban, megegyezően a 3 frekvenciamérő kijelzési rendszerével) a 4 frekvenciabeállító áramkör szolgáltatja. A működés megindulása előtt a digitális 4 frekvenciabeállító áramkörön az f0 kívánt frekvencia f0 digitális 35 számértékét és a durva hangoló 2 varicap dióda U hangoló feszültségét be kell állítani. A frekvenciabeállító áramkör megvalósítása legegyszerűbb esetben kapcsolósorral történik, mellyel beállítható a bináris számnak megfelelő bitkombináció 40 (mint az a 3. ábra f0= 1100—0 példáján látható). BCD működés esetén 4 frekvenciabeállító áramkör megvalósítása célszerűen kódtárcsák segítségével történik. (Ez is és az előző megoldás is kézi üzemben alkalmazható.) 45 A3 frekvenciamérő által mért f0+Af, oszcillátor frekvencia és a 4 frekvenciabeállító áramkörön beállított f0 kívánt frekvencia különbségét az 5 kivonóáramkör képezi. Ennek kimenetén — előjelhelyesen — fellép a Af, frekvenciaeltérés (digitálisan kódolt értéke). 50 A fenti Af, frekvenciaeltérésnek megfelelő digitális szám bejut a 6 összegező áramkörbe (szerepét lásd később), utána a 7 tároló áramkörbe, azután pedig a korrekciós 8 D/A konverterbe. A 8 D/A konverter kimenetére csatlakozó korrekciós 55 9 egyenfeszültség erősítő olyan AU, hibajel (egyen)feszültséget állít elő, mely — a finomhangoló 10 varicap dióda szabályozásával — az 1 oszcillátor frekvenciáját közelebb hozza az f0 kívánt frekvenciához. Korrekció után f0+Af2 oszcillátorfrekvencia áll elő, aho 60 |f2| < |f,j. Ez a hatás a korrekciós 9 egyenfeszültség erősítő’erősítésértékének megfelelő választásával elérhető. A fent leírt első frekvenciakorrekció a 2. ábra szerinti idődiagram „szünet” periódusában zajlik le. Az egyes elemek — 5 kivonó áramkör, 6 összegező áram- 65 kör, 7 tároló áramkör, 8 D/A konverter, 9 egyenfeszült-2
