METHOD AND ARRANGEMET FOR THE TUNING AND THE CONTROL OF THE FREQUENCY OF A SIGNAL GENERATOR

Abstract: 1. A method for the tuning and the control of the frequency of a signal generator having a voltage-controlled oscillator (VCO), a measuring stage (FM), at least one counter utilizing a micro-processor having a program memory (PROM) and a read/write memory (RAM), wherein by means of the measuring stage (FM), the frequency of the voltage-controlled oscillator (VCO) is counted during a constant gate time interval generated by the microprocessor, a binary pattern generated by the counting is compared with a set-point pattern stored in memory, and from that the algebraic sign (+ or -) and a binary pattern for the magnitude of the deviations are determined, and wherein, via a switching element, a voltage, the polarity of which is dependent on the algebraic sign of the deviation, is fed to a resistor-capacitor element (RC) and subsequently to the control element of the voltage-controlled oscillator (VCO), characterized in that on the basis of the binary pattern for the magnitude of the deviation, a deviation counter (FM) is pre-adjusted and subsequently reset to zero in increments wiht the aid of a periodic input signal, and that the switching element is closed at the beginning of this resetting and is opened at the end or the resetting.

Description: Verfahren und Anordnung zum Einstellen und Regeln der Frequenz eines Signalgenerators Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen und Regeln der Frequenz eines Signalgenerators mit einem spannungsgesteuerten Oszillator, einer Messstufe, mindestens einem Zähler unter Zuhilfenahme eines Mikroprozessors mit Programmspeicher (PROM) und Schreib-Lese-Speicher (RAM). Eine Anordnung zum Durchführen eines solchen Verfahrens ist bekannt aus der DE-OS 32 32 519. Dort wird die Zeitdauer mindestens einer Periode des Ist-Signals gemessen und daraus unter Zuhilfenahme eines Prozessors eine Stellgrösse errechnet, die über einen Digital-Analog-Wandler einen spannungsgesteuerten Oszillator auf die Sollfrequenz bringt. Dem Prozessor muss dabei die Regelkennlinie des spannungsgesteuerten Oszillators einprogrammiert sein. Weiter ist der Fangbereich der bekannten Anordnung stark eingeschränkt, was sich schon daraus ergibt, dass vor Einsetzen der Regelung zunächst der Oszillator auf ungefähr die gewünschte Frequenz voreingestellt werden muss. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem für die Erzeugung der Stellgrösse die Regelkennlinie des Oszillators keine Rolle spielt und der Fangbereich sehr stark erweitert ist. Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass durch die Messstufe die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators während einer vom Mikroprozessor erzeugten konstanten Torzeit gezählt wird, dass ein durch die Zänlung erzeugtes binäres Muster mit einem gespeicherten Sollwert-Muster verglichen und daraus Vorzeichen und ein binäres Muster für die Grösse der Abweichung bestimmt werden, dass mit dem binären Muster für die Grösse der Abweichung ein Abweichungs-Zähler voreingestellt und danach mit Hilfe eines periodischen Eingaganssignals schrittweise auf Null zurückgesetzt wird, dass bei Beginn dieses Rücksetzens ein Schaltglied geschlossen und bei Ende des Rücksetzens geöffnet wird, über das eine Spannung, deren Polarität abhängig ist vom Vorzeichen der Abweichung, auf ein RC-Glied und danach auf das Stellglied des spannungsgesteuerten Oszillators gegeben wird. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung soll jetzt anhand der Figur näher erläutert werden. Für die Eingabe, Steuerung und den Soll-/Ist-Vergleich wird ein Mikroprozessor eingesetzt. Die Messfrequenz wird durch einen Binärzähler (FM) ausgezählt, dessen Stufenzahl von der geforderten Genauigkeit bestimmt wird. Die Torzeit wird von dem Referenzoszillator des Mikroprozessors (RF) abgeleitet, der mit einem hochgenauen Quarz bestückt ist. Die Eingabe (E) kann in beliebiger Form als Frequenz, Kanalzahl oder ähnliches vom Prozessor direkt in einen binären Sollwert umgerechnet werden (SK), der dann mit dem Messwert verglichen werden kann (S/V). Der ermittelte Differenzbetrag und die Vorzeichenauswertung steuern einen Regelspannungskonverter (D/A-Konverter) (KS). Dieser Konverter regelt seinerseits den spannungsunabhängigen Oszillator (VCO) über das Schleifenfilter (RC) auf seine Sollfrequenz. Will man die Genauigkeit über den Faktor 103 treiben, benötigt man einen A/D-Wandler mit höherer als der üblichen Auflösung. Zum Beispiel ergibt ein 20-stufiger Zähler eine Genauigkeit von 220, d.h. angenähert 106. Es wurde deshalb ein anderer Weg beschritten, um aus dem Differenzbitmuster eine Regelspannung zu gewinnen. Das aus dem Soll-/Istwert-Vergleich gewonnene Bitmuster wird in einen Zähler geladen. Dieser Zähler wird dann mit dem periodischen Signal des Referenzoszillators (RF) zurückgezählt, bis jener bei Erreichen des Zählerstandes Null ein Signal abgibt. Die Zeitdifferenz vom Start des Rückzählvorganges bis zum Nulldurchgang des Zählers (FM) ist ein Mass für die Ablage der Ist-Frequenz von der Sollfrequenz. Zusammen mit der aus dem Soll-Istwert-Vergleich gewonnenen Vorzeicheninformation bestimmt sich Betrag und Richtung der Regelspannungskorrektur. Diese wird über einen Analogkanalschalter und nachfolgendem RC-Glied dem Oszillator zugeführt. Erst wenn durch Eigenentladung des RC-Gliedes, Temperaturschwankung oder Änderung der Versorgungsspannung die Frequenzen sich um mehr als 1 Bit ge ändert haben, wird nachgeregelt, d.h. die Istfrequenz schwankt mit t 1 Bit um die Sollfrequenz. Um den Schaltungsaufwand klein zu halten, wurde für die Frequenzzählung und Gewinnung der Zeitdifferenz der gleiche Zähler in aufeinanderfolgenden Vorgängen verwendet. Der Fangbereich der nach der Erfindung aufgebauten Frequenzregel-Schleifen ist überaus gross von der Frequenz Null bis zur maximalen Grenzfrequenz der Zählerbausteine, bei entsprechend gewählter Torzeit, so dass der Bereich im wesentlichen vom Durchstimmbereich des spannungsgesteuerten Oszillatores abhängt.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zum Einstellen und Regeln der Frequenz eines Si gnalgenerators mit einem spannungsgesteuerten Oszillator, einer Messstufe, mindestens einem Zähler unter Zuhilfenah me eines Mikroprozessors mit Programmspeicher (PROM) und Schreib-Lese-Speicher (RAM), dadurch gekennzeichnet, dass durch die Messstufe die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators während einer vom Mikroprozessor erzeugten konstanten Torzeit gezählt wird, dass ein durch die Zäh lung erzeugtes binäres Muster mit einem gespeicherten Sollwert-Muster verglichen und daraus Vorzeichen und ein binäres Muster für die Grösse der Abweichung bestimmt wer den, dass mit dem binären Muster für die Grösse der Abwei chung ein Abweichungs-Zähler voreingestellt und danach mit Hilfe eines periodischen Eingangssignals schrittweise auf Null zurückgesetzt wird, dass bei Beginn dieses Rück setzens ein Schaltglied geschlossen und bei Ende des Rücksetzens geöffnet wird, über das eine Spannung, deren Polarität abhängig ist vom Vorzeichen der Abweichung, auf ein RC-Glied und danach auf das Stellglied des spannungs gesteuerten Oszillators gegeben wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es über den Mikroprozessor gleichzeitig für die Frequenz regelung mehrerer spannungsgesteuerter Oszillatoren an gewendet wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sollwertmuster über ein Tastenfeld veränderbar ist. 4. Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zähler in der Messstufe zur Zählung der Frequenz des spannungsgesteuerten Oszil lators und der Abweichungszähler ein- und derselbe sind.

Inventors: MAGNUS, JURGEN, DIPL.-ING., Magnus, Jürgen, Dipl.-Ing.
Applicants: ANT NACHRICHTENTECHNIK GMBH
Application year: 1984
Main classification: H03L7
IPC codes: H03L7