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DE19939036C2 - Anordnung zum Wobbeln (Sweepen) eines Frequenzsynthesesizers - Google Patents

Anordnung zum Wobbeln (Sweepen) eines Frequenzsynthesesizers

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DE19939036C2 DE19939036A DE19939036A DE19939036C2 DE 19939036 C2 DE19939036 C2 DE 19939036C2 DE 19939036 A DE19939036 A DE 19939036A DE 19939036 A DE19939036 A DE 19939036A DE 19939036 C2 DE19939036 C2 DE 19939036C2
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Abstract

Zum Wobbeln eines digital in kleinen Schritten in der Frequenz abstimmbaren Frequenzsynthesizers mit einem vorbestimmten Verlauf der Frequenz über der Zeit wird die Taktfrequenz des den digitalen Einstellwert für die Frequenz erzeugenden Akkumulators über eine dem gewünschten Frequenzverlauf entsprechend programmierte Steuerschaltung gesteuert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Wobbeln (Sweepen) eines Frequenzsynthesizers laut Oberbegriff des Hauptanspruches.
Bei digital in kleinen Schritten in der Frequenz abstimmbaren Frequenzsynthesizern, die beispielsweise nach dem Prinzip der sogenannten direkten digitalen Synthese (DDS) oder mit fraktionalen N-Teilern arbeiten, besteht oftmals die Aufgabe, die Ausgangsfrequenz mit einem vorbestimmten Verlauf über die Zeit zwischen einer Start- und Stoppfrequenz kontinuierlich abzustimmen, d. h. zu Wobbeln oder zu Sweepen. Bei einem Synthesizer mit einem fraktionalen N-Teiler im Referenzzweig (beispielsweise nach Offenlegungsschrift DE 196 47 474 A1) ändert sich beispielsweise die Ausgangsfrequenz mit dem Kehrwert des Teilungsfaktors des über den digitalen Einstellwert gesteuerten Frequenzteilers, die Sweepgeschwindigkeit, die der Ableitung der Frequenz nach der Zeit entspricht, ändert sich damit mit dem Kehrwert im Quadrat. Wenn ein solcher Synthesizer beispielsweise in einem Spektrumanalysator eingesetzt wird, bei dem in äquidistanten Frequenzabständen Meßwerte erfaßt bzw. zur Anzeige gebracht werden sollen, ist dies bei einer solchen Kennlinie schwierig. Es ist daher wünschenswert, daß auch bei einem solchen Synthesizer eine konstante Sweepgeschwindigkeit eingehalten wird. Auch in anderen Anwendungsfällen solcher Synthesizer ist es oftmals wünschenswert, einen vorbestimmten beliebigen Kennlinienverlauf zwischen der Frequenz über der Zeit zu erzeugen, beispielsweise einen logarithmischen Verlauf.
Bei einem DDS-Synthesizer ist es auch schon bekannt, zum Wobbeln der Ausgangsfrequenz zwischen Referenzfrequenzquelle und DDS-Synthesizer einen einstellbaren Frequenzteiler anzuordnen, und diesen über ein Frequenzteiler-Register sowie eine die Wobbelfrequenz bestimmende Steuerschaltung zu steuern (JP 7-209351 A).
Bei dieser bekannten digitalen Wobbelanordnung eines DDS- Synthesizers muß der gesamte Wobbelverlauf in der digitalen Steuerschaltung (Prozessor) vorprogrammiert und eingespeichert sein, eine Änderung ist daher relativ schwierig und zeitaufwendig, die bekannte Wobbelanordnung ist außerdem relativ langsam und erlaubt keine schnellen Wobbelvorgänge.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine einfache Schaltungsanordnung aufzuzeigen, die es ermöglicht, beliebige Verläufe der Ausgangsfrequenz eines Synthesizers über der Zeit einzustellen.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Anordnung laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Mit einer erfindungsgemäßen Wobbelanordnung können beliebige Kennlinienverläufe der Ausgangsfrequenz des Synthesizers über der Zeit eingestellt werden, der Wobbelverlauf wird automatisch erzeugt durch die Verknüpfung des zusätzlichen Akkumulators mit der digitalen Steuerschaltung (look up table), durch welche der Frequenzteiler der Taktfrequenz gesteuert ist. Damit ist eine erfindungsgemäße Wobbelanordnung auch wesentlich schneller als eine bekannte Anordnung mit direkter Ansteuerung über einen Prozessor.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist für alle bekannten Synthesizersysteme geeignet, sowohl für solche, die nach dem Prinzip der DDS arbeiten oder mit fraktionalen N- Teilern, wobei im letzteren Fall der N-Teiler entweder in der Regelschleife oder im Referenzzweig angeordnet sein kann. Bei Verwendung eines solchen erfindungsgemäßen Synthesizers in einem Spektrumanalysator kann an beliebigen vorbestimmten Frequenzpunkten ein entsprechender Meßwert bestimmt werden, außerdem ist es möglich, gleichzeitig noch analoge Abstimmspannungen an vorbestimmten Frequenzpunkten der Kennlinie zu erzeugen, die zur Frequenzgangkorrektur des Spektrumanalysators, zum Abstimmen von Filtern od. dgl. benutzt werden können.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Die Figur zeigt das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Wobbelanordnung in Verbindung mit einem nach dem Prinzip der fraktionalen Frequenzteilung arbeitenden Synthesizer, von welchem nur schematisch der in Teilungsverhältnissen N, F einstellbare Frequenzteiler 7 und der zugehörige Referenzfrequenzzweig 8 schematisch angedeutet ist. In dem gezeigten Beispiel ist der Frequenzteiler 7 also im Referenzzweig angeordnet und teilt die Referenzfrequenz, genausogut könnte der Frequenzteiler aber auch in bekannter Weise in der Phasenregelschleife angeordnet sein.
Der digitale Einstellwert N, F für den Teilungsfaktor des Frequenzteilers 7 wird in einem Akkumulator 1 bestehend aus einem über ein Register 3 rückgekoppelten Addierer 2 erzeugt. Im Addierer 2 werden die in einem Incrementregister 16 abgespeicherten, die Sweepgeschwindigkeit bestimmenden Zahlenincremente aufaddiert und im Register 3 akkumuliert. Die Taktfrequenz cl für die Addition der Incremente im Akkumulator 1 wird über einen Frequenzteiler 5 mit einem Teilungsverhältnis 1/M aus einer relativ hohen Referenzfrequenz aus einer Taktfrequenzquelle 6 abgeleitet. Die Referenzfrequenz wird vorzugsweise etwa 20 bis 100 mal größer als die gewünscht Taktfrequenz cl des Akkumulators gewählt, sie beträgt beispielsweise 100 MHz.
Der Teilungsfaktor M im Frequenzteiler 5 wird über eine Steuerschaltung 4 (Look up table) eingestellt. Im vorliegenden Anwendungsfall soll bei einem Synthesizer mit den Frequenzteiler 7 im Referenzzweig 8 eine konstante Sweepgeschwindigkeit erreicht werden. Die Genauigkeit, mit der dies erreichbar ist, wird durch die Größe der D Teilungsfaktors M bestimmt. Bei einem Teilungsfaktor von beispielsweise 20 ist die Genauigkeit besser als 5%, was für die Praxis ausreichend ist.
Die Steuerschaltung 4 weist einen Speicher auf, in welchem unter den jeweilige Speicheradressen die vorbestimmten und vorher in den Speicher eingegebenen Wert für den Teilungsfaktor M abgespeichert, sind. Die Adressen dieses Speicherbereiche werden über die Momentanwerte am Ausgang des Akkumulators 1 abgefragt. In erwähnten Anwendungsfall muß die Frequenz in Abhängigkeit vom Kehrwert der Teilungsfaktors N, F des Frequenzteilers geändert werden, es gilt also die Beziehung:
Teilungsfaktor M = K/(N, F)2
Der Wert der Konstanten K wird durch die gewünschte Taktfrequenz cl bestimmt, für K = 10000 ergibt sich beispielsweise bei einem Akkumulatorwert N, F = 10 ein Wert M für den Frequenzteiler 5 von 100, dies entspricht dann einer Taktfrequenz von 5 MHz, die von der Regelschleife des Synthesizers sehr gut unterdrückt werden kann.
Um über einen genau definierten Frequenzbereich zu Sweepen, wird der Teilungsfaktor N, F für die Startfrequenz im Register des Akkumulators 1 eingespeichert. Der Teilungsfaktor für die Stoppfrequenz wird in ein zusätzliches Haltepunkt-Register 9 eingespeichert, das mit einem Komparator 10 verbunden ist, in welchem der momentane Ausgangswert des Akkumulators 1 mit diesem Stoppfrequenzwert verglichen wird. Wenn der Akkumulatorwert diesen Stoppfrequenzwert erreicht, wird über ein Steuerglied 17 die Taktfrequenzzufuhr zum Teiler 5 unterbrochen.
Bei Meßgeräten besteht oftmals die Forderung, an genau definierten Frequenzpunkten des Sweeps Meßwerte aufzunehmen. Zu diesem Zweck ist ein Speicher 11 (RAM) vorgesehen, in welchem diese gewünschten Frequenzpunkte gespeichert sind. Die Adressierung dieses Speichers 11 erfolgt über einen Zähler 13, der durch die Meßwertanforderungen incrementiert ist. Am Anfang des Sweeps wird dieser Zähler 13 auf die Adresse der Speicherzelle für den ersten Frequenzpunkt über den Prozessor eingestellt. Wenn der Ausgangswert des Akkumulators 1 den Digitalwert erreicht, der in dieser Speicherzelle abgespeichert ist, liefert der zugehörige Komparator 12 an seinem Ausgang eine 1 und zeigt damit an, daß die gewünschte Frequenz erreicht ist. Parallel dazu incrementiert der Übergang des Komparators von Null zu 1 den Zähler 13, der dann die nächste Adresse für den Speicher 11 liefert. Die 1 am Ausgang des Komparators 12 wird damit wieder zurückgesetzt, bis der nächste Frequenzpunkt erreicht ist.
Parallel zu dem Speicher 11 für die Meßwert-Generierung kann noch ein weiterer Speicher 14 vorgesehen sein, dessen Daten über einen Digital/Analog/Wandler 15 Abstimmspannungen bei über den Speicher 11 ausgewählten Frequenzpunkten liefert. Die Fortschaltung der Daten dieses zusätzlichen Speichers 14 erfolgt synchron mit der Meßwertaufnahme wieder über den Zähler 13. Diese so bei vorbestimmten Frequenzwerten erzeugten Spannungen können vom Prozessor frei programmiert werden und zur Frequenzgangkorrektur u. dgl. benutzt werden.
Die Größe des Increments im Incrementregister 16 bestimmt die Sweepgeschwindigkeit, die Start- und Stopp-Frequenzen werden durch die entsprechenden Registerwerte bestimmt.

Claims (7)

1. Wobbelanordnung für einen Frequenzsynthesizer, dessen Ausgangsfrequenz digital in kleinen Schritten einstellbar ist, gekennzeichnet durch
eine Steuerschaltung (4) mit einem Speicher, in welchem der gewünschte Verlauf der Wobbelfrequenz über der Zeit digital gespeichert ist,
einen Akkumulator (1), der über eine Taktfrequenzquelle (6) gesteuert ist und in welchem die Wobbelgeschwindigkeit bestimmende Zahleninkremente in einem Addierer aufaddiert und in einem Register (3) akkumuliert werden,
wobei den Adressen des Speichers der Steuerschaltung (4) der momentane Wert des Akkumulators (1) zugeführt wird und über die unter diesen Adressen jeweils gespeicherten Wobbelfrequenz-Daten mittels eines zwischen Taktfrequenzquelle (6) und Akkumulator (1) angeordneten einstellbaren Taktfrequenz-Teilers (5) die Taktfrequenz (cl) des Akkumulators (1) entsprechend der gewünschten Wobbelfrequenz eingestellt wird.
2. Wobbelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalwert für die Startfrequenz im Akkumulator (1) eingeschrieben ist.
3. Wobbelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalwert der Stoppfrequenz in einem Haltepunkt- Register (9) eingegeben ist, das mit einem Komparator (10) verbunden ist, über welchen die Taktfrequenz (cl) des Akkumulators (1) unterbrochen wird, wenn dessen Ausgangswert den gespeicherten Wert im Haltepunkt-Register (9) erreicht.
4. Wobbelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für ein elektronisches Meßgerät, insbesondere einen Spektrumanalysator, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Speicher (11) die Digitalwerte für vorbestimmte Frequenzpunkte gespeichert sind, der mit einem weiteren Komparator (12) verbunden ist, welcher bei Übereinstimmung zwischen dem Ausgangswert des Akkumulators (1) mit einem dieser gespeicherten Digitalwerte eine gesonderte Meßwertbestimmung im Meßgerät und/oder die Erzeugung einer gesonderten Abstimmspannung auslöst.
5. Wobbelanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Speicher (11) ein Zähler (13) zugeordnet ist, der nach Auslösung einer Meßwertbestimmung und/oder einer Abstimmspannung bei einem der gespeicherten Frequenzpunkte den Speicher (11) zum nächstgespeicherten Frequenzwert weiterschaltet.
6. Wobbelanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zu vorbestimmten Frequenzwerten zugehörigen Abstimmspannungswerte in einem weiteren Speicher (14) gespeichert sind.
7. Wobbelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für einen nach dem Prinzip der fraktionalen Frequenzsynthese arbeitenden Frequenzsynthesizer mit einem auf ganzzahlige Teilungsverhältnisse einstellbaren Frequenzteiler (7) im Referenzzweig (8), der durch einen im einem Akkumulator erzeugten digitalen Einstellwert eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktfrequenz (cl) des Akkumulators (1) der Wobbelfrequenz-Steuerschaltung (4) so gesteuert ist, daß diese sich mit dem Kehrwert (1/N2) des Einstellwertes (N, F) des Frequenzteilers (7) ändert.
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