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Frequenzregelschaltung
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Generator derart einzuschalten, dass dessen Schwingungen bei Synchronisation durch Auftreten einer Frequenzregelspannung vom Ausgang des Phasendiskriminators aus gestoppt werden und dass die Frequenzregelspannung über den direkten Regelweg vom Phasendiskriminator und die Wobbelspannung über den Teil des Parallelzweiges, der den Ausgang des RC-Generators mit der Reaktanzschaltung verbindet, den entkoppelten Polen einer im frequenzbestimmenden Schwingkreis angeordneten, in an sich bekannter Weise als steuerbare Kapazität geschalteten Siliciumdiode getrennt zugeführt werden. Infolge des hohen Sperrwiderstandes der Silicium-Diode sind dadurch der Eingang und der Ausgang des Wobbelgenerators entkoppelt.
Da der Wobbeloszillator mit tiefer Frequenz schwingen muss und seine Frequenzkonstanz gering sein kann, ist hiefür ein RC-Generator mit Transistoren verwendbar, der den geringsten Aufwand erfordert.
Mit einer derartigenSchaltungwirdnichtnurein grosser Fangbereich erzielt, sie hat auch die vorteil- hafte Eigenschaft eines gleich grossen Fang-und Festhaltebereiches, wenn die Wobbelspannung so hoch gewählt wird, dass der entsprechende Wobbelhub grösser als der durch die maximale Regelspannung festgelegte Festhaltebereich ist. Dadurch wird es möglich, Änderungen der Wobbelspannung des einfachen Wobbelgenerators, durch Alterung oder sonstige Einflüsse bedingt, ohne Verschlechterung des Betriebes aufzufangen.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Fangschaltung ist in Fig. 2 im Prinzip und in Fig. 3 im einzelnen dargestellt.
Die vielseitige Verwendung dieser Schaltung soll an Hand von mehreren Anwendungsbeispielen näher erläutert werden (Fig. 4 - 6).
DieSchaltung nach Fig. 2 bzw. 3 ist unterteilt in Teil I mit dem in seiner Frequenz konstant zu haltenden Schwingungskreis und dem Nachstimmteil, dem Teil II zur Erzeugung der Wobbelspannung, und dem Teil III, einer Frequenzregelschaltung, z. B. Phasendiskriminator, der die Frequenzregelspannung liefert. Die vom Phasendiskriminator III gelieferte Frequenzregelspannung wird über den Widerstand R an
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unddenWiderstandR andenRC-Genera-besteht aus der Induktivität L und dem Drehkondensator C. Parallel hiezu liegt die Reihenschaltung aus dem Trimmerkondensator T, der Silicium-Diode Sd als steuerbare Kapazität und dem Kondensator C.
DerTrimmerTwirdmiidemDrehkondensatorC gemeinsam angetrieben, um einen annähernd konstanten Frequenzhub (Fang- und Festhaltebereich) über den ganzen Frequenzbereich des Schwingkreises C, L zu
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Diode Sd wird die Frequenzregelspannung des Diskriminators über den Widerstand R zugeführt, während dieWobbelspannung des RC-Generators G über den Kondensator C4 an den erstgenannten Pol der SiliciumDiode gelangt. Die Diode kann auch umgekehrt gepolt betrieben und die Sperrspannung in anderer Weise zugeführt werden. Die Diode muss sich nur immer im Sperrzustand befinden.
Solange der Phasendiskriminator keine Spannung liefert, schwingt der RC-Generator und liefert eine Wobbelspannung an die Silicium-Diode. Wird dabei der natürliche Fangbereich erreicht, so gelangt über den Entkopplungswiderstand R2 ein Teil der Frequenzregelspannung an den RC-Generator, die als Gegenkopplung wirkt und dadurch dessen Schwingungszustand stoppt. DieStoppspannungwird an derjenigen Stelle des RC-Generators eingespeist, an der die kleinste Wobbelspannung liegt bzw. dieser mit der kleinsten Leistung gestoppt werden kann. Wegen ihres hohen Sperrwiderstandes liegt die gesamte Wobbelspannung an der Silicium-Diode und kann daher nicht als unerwünschte Gegenkopplungsspannung über die Regelleitung auf den Eingang des RC-Generators wirken.
Ein wesentlicher Vorteil des selbständigen Wobbeloszillators gegenüber dem selbstschwingenden Gleichstromverstärker besteht darin, dass die zum Stoppen nötige Spannung klein gegenüber der maximalen Regelspannung ist, und dass die Wobbelspannung in ihrer Grösse unabhängig von der Regelspannung gewählt werden kann.
In Fig. 3 ist eine ausführliche Schaltung des RC-Generators angegeben. Der RC-Oszillator ist in Transistortechnik ausgeführt. Die frequenzbestimmenden Teile sind die RC-Kombinationen R, C und R, C7 zugleich mit den Ausgangs- und Eingangswiderständen der beiden Transistoren. Bei der gezeichneten Di- mensionierung schwingt die Schaltung mit zirka 20 Hz. Durch die abgegebene Spannung von z. B. 1, 5 V (Spitze) ist der Wobbelbereich festgelegt. Zum Stoppen des Schwingzustandes des RC-Generators genügt es, an der mit. A. bezeichneten Stelle an der Basis des ersten Transistors eine Spannung von zirka 0, 1 V zuzuführen. Die WiderständeRundR dienen zur Gegenkopplung der beiden Transistoren, um den Temperatureinfluss klein zu halten.
Mit dem Widerstand R wird die Rückkopplung eingestellt. Die Auskopplung der Wobbelspannung muss mit einer solchen Phase in bezug auf die Anschaltung der Stoppspannung erfol-
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gen, dass eine Änderung der Stoppspannung über den RC-Generator als Verstärker dieselbe Wirkung auf die Silicium-Diode ergäbe, wie die derStoppspannung direkt auf die Silicium-Diode.
An Stelle der gezeichneten Silicium-Diode kann auch eine der bekannten Reaktanzschaltungen mit Röhren benutzt werden, welche z. B. durch Ansteuern des Gitters bzw. der Kathode zwei entkoppelte Eingänge besitzt. Ähnliches gilt für eine Transistor-Rcaktanzschaltung. Es ist auch möglich, zwei getrennte Reaktanzglieder, z. B. zwei Silicium-Dioden, zu benutzen, wobei das eine nur zur Frequenzregelung, das andere nur zum Wobbeln benutzt wird. Im letzteren Fall kann durch geeignete Polung der Diode die Gegenkopplungsbedingung für dieWobbelspannung für jeden beliebigen Anschluss an den Oszillator sichergestellt werden, wodurch unter Umstanden eine hohere Wobbelspannung zur Verfugung steht.
Mit zwei Magnetvariometern, die ähnlich wie die zwei getrennten Silicium-Dioden eingeschaltet werden, kann ebenfalls eine Entkopplung der Wobbelspannung von der Regelspannung erfolgen.
Die beschriebenen Schaltungen können mit Vorteil z. B. in der in Fig. 1 angegebenen, an sich bekannten Frequenzregelschaltung an Stelle des Oszillators 0, der Reaktanzschaltung R und des Gleichstromverstärkers W verwendet werden. Durch den Begrenzer vor dem Diskriminator Ph ist die Regelspannung und damit der Festhaltebereich starr festgelegt. Der Fangbereich kann aber nie grösser als der Festhaltebereich werden ; man kann also den Wobbelhub grösser als den Festhaltebereich machen, dann ist der Fang- und Festhaltebereich immer gleich gross. Macht man den Festhaltebereich Im obigen Beispiel
50 kHz, so kann der Wobbelhub z. B. 70 kHz betragen. Der Oszillator fängt sich dann immer auf der nächstliegenden Rasterfrequenz.
Das gezeigteBeispiel der Fig. 1 ist vielseitig wandelbar. So kann z. B. an Stelle der Phasenbr1 ! cke Ph ein Frequenzdiskriminator hinter einem schmalen Filter angeordnet werden und die erfindungsgemässe Fangschaltung kann den Oszillator O2 so steuern. dass er in den Durchlassbereich des schmalen Filters und damit in den Fangbereich des Frequenzdi3kriminators kommt.
An Hand der Fig. 4 wird ein weiteres Beispiel für die Anwendung der erfindungsgemässen Fangschaltung erläutert. Der Oszillator O5 soll mit hoher Frequenz, z. B. 65-G5, 1 MHz, und grosser Konstanz schwingen und um einen n kleinen Betrag stetig veränderbar sein. Diese Frequenzänderung erfolgt in Abhängigkeit von
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Ein weiteres Anwendungsgebietist die Frequenzregelung von Funkempfängern, insbesondere Einseitenband-Empfängern. Hier ist es üblich, eine Steucrschwingung zur Frequenzregelung durch ein schmales Quarzfilter auszusieben. Der Fangbereich ist also durch die Bandbreite dieses schmalen t'ilters begrenzt.
Mit der angegebenen Fangschaltung kann der Fangbereich der Frequenztreffunsicherheit des Empfängers angepasst werden. Da bei Kurzwellenempfängern sehr kleine Regelgeschwindigkeiten üblich sind, damit bei Schwund und Störungen keine Fehlregelung entsteht, kann man hier den üblichen, durch einen Regelmotor verstellbaren Trimmer mit der Silicium-Diode kombinieren und die Wobbelfrequenz extrem tief, z. B. 0. 1 Hz, machen.
Bei UKW-Richtfunkempfängern dagegen ist die einfache Regelung (ohne Motor) und rasches Wobbeln mit der erfindungsgemässen Fangschaltung möglich. Hier ergibt sich durch eine zweckmässige Weiterbildung des Erfindungsgedankens noch ein weiterer Vorteil, der an Hand der Fig. 5 und 6 näher erläutert wird.
In Fig. 5 ist das Spektrum einer derartigen Richtfunkaussendung gezeichnet. Tr ist die Trägerschwingung, darüber in einem Abstand von z. B. 6 kHz beginnt das Übertragungsband. Darunter in z. B. 60 kHz Abstand liegt eine andere Signalschwingung D. Punktiert um den Träger Tr ist das schmale Filter angedeutet. Wenn der Frequenzfehler z. B. bis zu : ! : 30 kHz beträgt, muss der Oszillator um 1 30 kHz gewobbelt werden. Dabei kann es jedoch eintreten, dass sich der Empfänger auf eine Schwingung im Übertragungskanal stabilisiert, da dieser zum Teil überstrichen wird. Um das zu verhindern, muss der Wobbeloszillator zuerst in Richtung auf die andere Signalschwingung D ausgelenkt werden, und erst dann, wenn der Wobbeloszillator den Träger Tr dort nicht gefunden hat, kann in Richtung auf das Übertragungsband hin gesucht werden.
Sobald der Träger Tr erreicht ist, wird die Wobbelspannung unwirksam und die Frequenzregelung hält die Trägerschwingung fest. Das Anschwingen des Wobbeloszillators ist jedoch von ver- schiedenen Zufälligkeiten abhängig und kann nicht ohne weiteres in einer bestimmten Richtung festgelegt werden. In Fig. 6 ist eine. Schaltung wiedergegeben, welche die ersten Halbwellen des anschwingenden
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Oszillators in der unerwünschten Richtung von der Silicium-Diode Sd durch einen Kurzschluss, der von einem Gleichrichter Gr in Reihe mit einem Kondensator Co gebildet wird, fernhalten.
In dem Masse, wie der Kondensator Co aufgeladen wird, gelangt auch die andere Halbwelle der Wobbelspannung allmählich an die Silicium-Diode, so dass der Wobbelbereich nach wenigen Perioden auf beiden Seiten gleich gross ist. Sobald die Wobbelspannung abgeschaltet ist, entlädt sich der Kondensator Co über den Sperrwider- stand des Gleichrichters Gr, so dass die Schaltung für einen späteren Fangvorgang wieder vorbereitet ist.
Im übrigen entspricht die Fig. 6 im wesentlichen der Fig. 2 (soweit dargestellt). Am Eingang B wird die Frequenzregelspannung des Phasendiskriminators zugeführt, während der Eingang C mit dem Ausgang des RC-Generators verbunden ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Frequenzregelschaltung zur Synchronisierung der Frequenz eines zu stabilisierenden veränderbaren Oszillators auf die Frequenz eines andern Oszillators, gegebenenfalls nach ein-oder mehrfacher Umsetzung mitkonstanten Oszillatoren, unter Verwendung einer dem veränderbaren Oszillator zugeordneten Reaktanzschaltung, die durch eine aus einem Phasendiskriminator erhaltene Frequenzregelspannung in Verbindung mit einer Wobbelspannung gesteuert wird, wobei die Wobbelspannung in einem zum Regelweg zwischen dem Ausgang des Phasendiskriminators (1II) und der Reaktanzschaltung (Sd) parallelen Schaltungszweig er-
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quenzregelspannung am Asugang des Phasendiskriminators (II) gestoppt werden,
und dass die Frequenzregelspannung über den direkten Regelweg vom Phasendiskriminator und die Wobbelspannung über den Teil desParallelzwBiges, der denAusgang des RC-Generators (G) mit der Reaktanzschaltung (Sd) verbindet, den entkoppelten Polen einer im frequenzbestimmenden Schwingkreis angeordneten, in an sich bekannter Weise als steuerbare Kapazität geschalteten Siliciumdiode (Sd) getrennt zugeführt werden.