Vorrichtung zur selbsttätigen Frequenzkorrektion eines Oszillators auf eine Steuerfrequenz. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur selbsttätigen Frequenzkor- rektion eines Oszillators auf eine Steuerfre quenz.
Zur automatischen Frequenzkorrektion (AFC) eines Oszillators ist es bekannt, mit dem Frequenzbestimmungskreis des Oszilla- tors zwei Frequenzkorrektoren zu koppeln, von denen einer als elektronischer Frequenz korrektor, z.
B. als Reaktanzröhrenschaltung ausgebildet ist und zur schnellen Korrektion kleinerer Freduenzabweiehungen dient., wäh rend der andere Frequenzkorrektor ein mecha nisch bewegliches Regelorgan besitzt und zur langsamen Korrektion grösserer Frequenzab- weichungen dient, aber infolge seiner mecha nischen Trägheit bei schnellen Frequenzände- rungen nicht wirksam ist.
Zur Erzeugung der für die beiden Fre- quenzkorrektoren erforderlichen AFC-Span- nungen sind Diskriminatoren mit verschiede nen, < len Regelbereichen der zu steuernden Frequenzkorrektoren angepassten Bereichen erforderlich, das heisst die Maximaländerung der AFC-Spannung erfolgt beim Diskrimina- tor .für den elektronischen Frequenzkorrektor nur innerhalb eines Frequenzbereiches, der klein ist (z.
B. Vio) im Vergleich zum entspre- < #henden Bereich des andern Diskriminators.
Bei normaler Ausbildung der beiden AFC- Kreise ist den stark verschiedenen Regelbe reichen ein grosser Unterschied in der Regel- einpfindliehkeit inhärent. Der AFC-Kreis mit dem elektronischen Frequenzkorrektor hat einen verhältnismässig kleinen Regelbereich, aber eine grössere Regelempfindlichkeit, was zur endgültigen Stabilisierung beiträgt.
Es ist bekannt, die für schnelle Frequenz- korrektoren innerhalb eines sehr schmalen Frequenzbereiches erforderliche AFC-Span- nung in einem sog. Seliwebungsdiskriminator, nämlich durch Mischung der Steuer- und Os- zillatorspannungen 'zu erhalten. Die andere AFC-Spannung kann einem Frequenzdetektor an sich bekannter Art mit gekoppelten, ab gestimmten Schwingungskreisen (einem sog. abgestimmten Diskriminator) oder z.
B. einem sog. Drelifelddiskriminator der z. B. in der amerikanischen Patentschrift Nr. 2044749 oder der französischen Patentschrift Nr. 920599 beschriebenen Art entnommen werden.
Die Erfindung bezweckt, einen neuen Auf bau einer Vorrichtung der umschriebenen Art. mit zwei für verschiedene Regelbereiche ein gerichteten Frequenzkorrektoren zu schaffen, wodurch unter Beibehaltung der Regelemp findlichkeit eine technisch vorteilhaftere Schaltung erhalten wird, die schliesslich billi ger als die vorerwähnten Schaltungen ausge bildet werden kann.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist mit einem ersten, elektronischen Frequenz korrektor und einem zweiten Frequenzkor- rektor versehen, der mit einem in Abhängig keit von einer Regelspannung beweglichen Regelorgan. versehen ist, wobei der Regelbe- reich des zweiten Frequenzkorrektors grösser ist als derjenige des ersten Frequenzkorrek- tors, und mit Mittel zur Erzeugung einer AFC-Regelspannung,
die bei Stabilisierung der Oszillatorfrequenz auf der Steuerfre quenz vorwiegend aus einer Gleichspannung besteht und bei stark verschiedenen Oszilla- tor- und Steuerfrequenzen eine der Differenz frequenz entsprechende Wechselspannung ist.
Erfindungsgemäss sind Mittel vorgesehen, die bei Ausbleiben der gewünschten Stabilisie rung, insbesondere Ausbleiben einer AFC- Gleichspannung, in Wirkung treten und so dann durch Wirkpunktverschiebung des zwei ten Frequenzkorrektors ein Abtasten dessen Regelbereiehes bewirken.
Bemerkt wird, dass AFC-Kreise (siehe die franz. Patentschrift Nr. 919986) mit einem Schwebungsdiskriminator und mit einem als Reaktanzröhre ausgebildeten elektronischen Frequenzkorrektor bekannt sind, bei denen, um ein Eingreifen der AFC-Regelung zu ge währleisten, bei Einschaltung des AFC-Krei- ses dem Steuergitter der Reaktanzröhre ein Spannungsimpuls zugeführt wird, dies, um ein Abtasten des Regelbereiches des Fre- quenzkorrektors zu bewirken.
Dabei wird naturgemäss normalerweise nur ein Teil des Steuerbereiches der Reaktanzröhre von der Diskriminatorausgangsspannung ausgesteuert.
Die Mittel zur Wirkpunktverschiebung des zweiten Frequenzkorrektors können aus einem Hilfsgenerator bestehen, der einen Hilfs- vvechselstrom mit einer Frequenz liefert, von dem eine Halbwelle grösser ist als die zum Durchlaufen des Regelbereiches des zweiten Frequenzkorrektors erforderliche Zeitdauer.
Als Hilfsgeneratorröhre kann die im ersten Frequenzkorrektor vorhandene Reaktanzröhre benutzt werden.
Bei einer besonders günstigen Ausfüh rungsform kann als Hilfsgeneratorröhre eine in der Zuleitung zu einer Steuerelektrode der Oszillatorröhre liegende Entladungsröhre verwendet werden, die gleichzeitig als erster Frequenzkorrektor dient wegen ihrer Be nutzung als veränderlicher Ableitungswider stand, An dieser Stelle wird noch bemerkt, dass es an sich bekannt ist, die Frequenz von durch einen Oszillator erzeugten Schwingungen mit tels einer von einer Regelspannung gesteuer ten Entladungsröhre zu regeln,
welche als veränderlicher Ableitungswiderstand in der Gitterzuleitung des Oszillators liegt (siehe die belgische Patentschrift Nr.456146).
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der beiliegen den Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung mit einem als Reaktanzröhre ausgebildeten elektroni schen Frequenzkorrektor, der bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform als elektronischer Frequenzkorrektor und als ver änderlicher Ableitungswiderstand geschaltete Entladungsröhre verwendet wird.
In der Fig. 1 ist mit 1 eine als Oszillator- röhre verwendete Triode bezeichnet, deren Anode und Steuergitter durch Kopplungs kondensatoren 41, 42 mit den Enden eines frequenzbestimmenden Schwingungskreises 2 mit einem Abstimmkondensator 3 und einer Spule 4 verbunden sind. Die Kathode ist über einen von einem Kondensator 5 überbrückten Kathodenwiderstand 6 geerdet, während eine Mittelanzapfung der Spule 4 gleichfalls an Erde gelegt ist.
Die Anode der Triode ist über eine Drosselspule 7 und einen zur Ab flachung dienenden Widerstand-Kondensator- kreis 8 mit der positiven Klemme 9 einer Anodenspannungsquelle verbunden, deren negative Klemme 10 geerdet ist.
Mit dem frequenzbestimmenden Schwin gungskreis 2 des Oszillators 1 bis 4 sind zwei Frequenzkorrektoren gekoppelt, von denen einer als Reaktanzröhrenschaltung ausgebildet ist und zur schnellen Korrektion kleinerer Frequenzabweichungen dient, während der andere Frequenzkorrektor ein mechanisch be wegliches Regelorgan besitzt und zur Korrek- tion grösserer Frequenzabweichungen dient.
Die Anode der als veränderliche Reaktanz verwendeten Pentode 11 ist über einen Kopp lungskondensator 12 mit einem Ende des frequenzbestimmenden Schwingungskreises 2 des Oszillators 1. bis 4 gekoppelt, während die Kathode zur Erhaltung einer geeigneten negativen Gittervorspannung über einen von einem Kondensator 1.3 überbrückten Katho denwiderstand 14 geerdet ist.
Dem Steuer gitter der Reaktanzröhre 11 wird eine dem frequenzbestimmenden Schwingungskreis 2 des Oszillators 1 bis 4 entnommene Wechsel spannung über ein ans einem Kondensator 15 und einem Widerstand 16 bestehendes Plia- sendrehungsnetzwerk zugeführt. Die Anzap- fung dieses Netzwerkes ist kapazitiv mit dem Steuergitter der Reaktanzröhre 11 gekoppelt.
Eine solche Reaktanzröhrenschaltung ist wie eine Reaktanz wirksam, deren Wert durch eine Regelspannung regelbar ist.
Die Reaktanzröhrenschaltung ist derart ausgebildet, dass eine Maximalregelempfind- lichkeit erhalten wird, aber es kann dann nur ein kleinerer Regelbereich verwirklicht werden.
Der zur Korrektion grösserer Frequenz abweichungen verwendete zweite Frequenz korrektor besitzt ein in einer mit Flüssigkeit gefüllten Glasröhre 17 in der Axialriehtung bewegliches, als Hohlkolben ausgebildetes, metallenes Regelorgan 18, welches einen zen tralen, ringförmigen Weicheisenkern 19 ent hält.. Die Glasröhre ist von zwei Erreger spulen 20, 21 umgeben, wobei die Spule 21 über die Reihenschaltung zweier Widerstände 22, 23 an die Anodenspannungsklemmen 9, 10 gelegt ist, während die Spule 20 durch einen von der AFC-Regelspannung abhängigen Erregungsstrom durchlaufen wird.
In Ab hängigkeit von den _Verten der durch die Erregerspulen 20, 21 fliessenden Ströme wird sich das Regelorgan 18 nach links oder nach rechts bewegen. Die Bewegung des rechten Endes des Regelorgans 18 bewirkt eine Ände rung der Induktivität einer um die Röhre gewickelten, parallel. zur Oszillatorkreisspule 4 oder einem Teil. derselben geschalteten Regelspule 24, indem das Regelorgan 18 den magnetischen Widerstand des Spulenfeldes > beeinflusst.
Die Regelspule 24 wird vorzugs weise gegenüber den zur Bewegung des Regel organs 18 vorhandenen Erregerspulen 20, 2? magnetisch entkoppelt, um bei -Änderungen der die Spulen 20, 21 durchfliessenden Ströme folglich in der Regelspule 24 induzierte Stör- i ströme zu vermeiden.
Bei der dargestellten Schaltung genügt ein dein schmalen Regelbereich des elektroni schen Frequenzkorrektors angepasster Diskri- mina.tor, ohne dass der Fangbereich der ; Schaltung in störender Weise beeinflusst wird.
Es wird eine Diskriminatorsehaltung verwen det, die bei Stabilisierung der Oszillatorfre- quenz auf die Steuerfrequenz vorwiegend eine Gleichspannung und bei verschiedenen Oszil-, lator- und Steuerspannungsfrequenzen eine Wechselspannung der Differenzfrequenz lie fert und als eine als Schwebungsdiskrimina- tor verwendete Gegentaktmischschaltung aus gebildet ist.
Die Gegentaktmischsehaltung enthält zwei Gleichrichter 25, 26, die einerseits mit den Enden der Sekundärwicklung eines Gegentakt transformators 27 und anderseits über die Rei henschaltung zweier gleicher, durch Konden satoren überbrückter Ausgangswiderstände 28 und 29 miteinander verbunden sind. Die Oszillatorspannung wird über einen Kopp lungskondensator 30 dem Verbindungspunkt der Widerstände 28, 29, der mit der Mittel anzapfung der Sekundärwicklung des Trans formators 27 verbunden ist, zugeführt.
Bei der Zuführung einer Steuerschwingung zur Primärwicklung des Transformators 27 ent steht über die Ausgangsimpedanz 28, 29 der Gegentaktmischschaltung eine AFC-Snan- nung, die über ein Tiefpassfilter 31 und einen Widerstand 32 dem Steuergitter der als ver änderliche Reaktanz geschalteten Pentode 11 zugeführt wird.
Am Tiefpassfilter 31 entsteht bei Gleich lauf zwischen der Steuerspannung und der Oszillatorspannung eine AFC-Gleiehsnan- nung, deren Wert und Vorzeichen von dem Wert und Vorzeichen des zwischen den beiden Schwingungen auftretenden Phasenunter schiedes abhängig sind.
Um bei Ausbleiben der gewünschten Sta bilisierung, das heisst bei Ausbleiben einer AFC-Gleiehspannung, ein Einreifen des AFC-Kreises zu bewirken, sind Mittel vorge. sehen, die sodann durch Wirkpunktverschie- hutng des zweiten Frequenzkorrektors ein Ab tasten dessen Regelbereiches bewirken.
Die Mittel zur Wirkpunktverschiebung des zweiten Frequenzkorrektors \ bestehen aus einem Hilfsgenerator, der einen Hilfswechsel strom mit einer Frequenz liefert, von dem eine Halbwelle grösser ist als die zum Durch laufen des Regelbereiches des zweiten Fre- quenzkorrektors erforderliche Zeitdauer.
Zur Erzeugung eines Hilfaweehselstromes wird die als veränderliche Reaktanz geschal tete Pentode 11 verwendet. Zu diesem Zweck liegt in Reihe mit dem Glühstromkreis ein Ruhekontakt 33 eines Maximalrelais 34, des sen Erregungswicklung im Anodenkreis der Pentode 11 liegt.
Die Anode der Pentode 11 ist über eine Drosselspule 35, die Erregungs wicklung des Relais 34, die Erregungsspule 20 des zweiten Frequenzkorrektors, und ein Abflachfilter 36 an die positive Klemme 9 der Anodenspannungsquelle gelegt.
Bei einem gewissen Wert des Anoden stromes der Pentode 11 spricht das Maximal relais 34 an, und der Ruhekontakt 33 wird unterbrochen, was eine Abkühlung des Glüh fadens bewirkt. Das Maximalrelais 34 fällt mit Verzögerung ab, und der Ruhekontakt 33 wird wieder geschlossen, worauf der Anoden strom wieder langsam zu wachsen anfängt, bis der Ruhekontakt 33 von neuem unterbrochen wird usw. Mit der dargestellten Schaltung wird daher, unter Benutzung thermischer Trägheiten, ein Wechselstrom sehr niedriger Frequenz erzeugt (z.
B. i/5 bis 1/io Hz), von dem eine Halbwelle grösser ist als die zum Durchlaufen des Regelbereiches des zweiten Frequenzkorrektors erforderliche Zeitdauer von z. B. 5 Sekunden. An die Unveränder lichkeit der Frequenz des erzeugten Wechsel stromes werden keine Anforderungen gestellt, wenn nur die oben angegebene Bedingung er füllt wird.
Bei eingeschalteter Entlad=ungsröhre 11 ist der durch die Erregerspule 20 fliessende Strom grösser als der Erregerstrom der Spule 21 und wird sodann eine Bewegung des Regelorgans 18 nach links bewirken. Wird die Entladungsröhre 11 ausgeschaltet, so nimmt der durch die Spule 20 fliessende Strom ab, und der grössere Erregungsstrom der Spule 21. wird eine Bewegung des Regelorgans nach rechts und ein vollständiges Durchlaufen des Regelbereiches des zweiten Frequenzkorrek- tors bewirken. Um diese Rücklaufzeit ab zukürzen, ist der Widerstand 23 von einem Arbeitskontakt 37 der Relais 34 überbrückt.
Die negative Gittervorspannung der Pent- ode 11 ist derart gewählt, dass bei ver schiedenen Oszillator- und Steuerspannungs- frequenzen der durch die Erregerspule 20 fliessende Strom nahezu unabhängig von der sodann der Röhre zugeführten AFC-Wech- selspannung ist, während bei Gleichlauf der beiden Schwingungen der Anodenstrom in folge einer AFC-Gleichspannung negativen Zeichens in wesentlichem Masse abnehmen und praktisch bis auf Null herabsinken kann.
Wenn von dem Zustand ausgegangen wird, bei dem die Schaltung eingeschaltet wird, so wirkt die Schaltung wie folgt: Der Ruhekon takt 33 und der Arbeitskontakt 37 des Relais 34 sind bei ausgeschaltetem Zustand geschlos sen bzw. geöffnet, während die Oszillator- und Steuerschwingungsfr equenzen versehie- den sind. Angenommen wird, da.ss das Regel organ 18 bei der Einschaltung etwa die Mit tellage einnimmt. Durch die Einschaltung der Entladungsröhre 11 bewegt sich das Regel organ 18 ganz nach links.
Tritt inzwischen kein Gleichlauf zwischen der Oszillatorspan- nung und der Steuerspannung auf, so spricht das Relais 34 an, wodurch der Ruhekontakt 33 geöffnet und der Arbeitskontakt 37 ge schlossen wird. Eine etwa auftretende positive AFC-Spannung bewirkt ein beschleunigtes Ansprechen des Relais 34. Das Regelorgan 18 bewegt sich darauf rasch ganz nach rechts, wobei der ganze Regelbereich durchlaufen wird, bevor infolge des Abfallens des Maxi malrelais das Regelorgan 18 sich von neuem nach links zu bewegen anfängt.
Wenn wäh rend der Bewegung nach rechts infolge des kurzzeitigen Auftretens von Gleichlauf zwi schen der Oszil.latorspannung und der Steuer spannung eine AFC-Spannung der Röhre 11 zugeführt wird, ist dies ohne Einfluss infolge des ausgeschalteten Zustandes der Röhre.
Tritt während der Bewegung des Regelorgans nach links ein Gleichlauf zwi schen der Oszillatorspannung und der Steuer spannung auf, so ergibt der Schwebungsdis- kriminator eine solche AFC-Gleichspanniulg negativen Zeichens, dass der durch die Erre gerspule 20 fliessende Strom abnimmt und das Regelorgan in der für Gleichlauf ge wünschten Lage stehenbleibt, wobei der so dann von der AFC-Spannung beschränkte Anodenstrom der Röhre 11 für ein Anspre chen des Maximalrelais 34 unzureichend ist. Der eingetretene Zustand ist somit stabil.
Die beiden Frequenzkorrektoren werden sodann langsamen Frequenzänderungen der Oszilla- torspannung gegenüber der Steuerschwingung und die Reaktanzröhrenschaltung nur den schnellen Frequenzänderungen weiter folgen.
Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung ist von der Schaltanordnung nach Fig. 1 in der Ausbildung des elektronischen Frequenzkor- rektors verschieden. Entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen angedeutet.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausfüh rungsform liegt in der Zuleitung zum Steuer gitter der Röhre 1 eine als elektronischer Frequenzkorrektor verwendete Triode 38 mit einem Kathodenwiderstand 39 und einer Drosselspule 40. Diese Triode 38 bildet einen Gitterableitungswiderstand für die Röhre 1.
Die Frequenz der von der Röhre 1 erzeug ten Schwingungen ist regelbar durch eine Änderung des innern Widerstandes der Röhre 38 in Abhängigkeit von einer über das Tief passfilter 31 dem über einen Ableitungswider stand 32 mit der Kathode verbundenen Steuergitter der Triode 38 zugeführten Regelspannung.
Der Einfluss des Gittergleichstromes auf die erzeugte Oszillatorfrequenz wird durch Verwendung eines kleinen Gitterkondensators 42 bei der Oszillatorröhre 1 begünstigt.
Die Röhre 38 ist derart eingestellt, dass eine Maximalregelempfindlichkeit erhalten wird, aber es kann dabei nur ein kleinerer Regelbereieh verwirklicht werden. Zur Erzeugung des Hilfswechselstromes, der bei Ausbleiben der gewünschten Stabili sierung durch Wirkpunktverschiebung des zweiten Frequenzkorrektors ein Abtasten dessen Regelbereiches bewirkt, liegt in Reihe mit dem Glühstromkreis der Röhre 38 ein Ruhekontakt 33 eines Maximalrelais 34, des sen Erregerwicklung im Anodenkreis der Röhre 38 eingeschaltet ist.
Die Anode der Röhre 38 ist über die Er regerwicklung des Relais 34, eine Erreger spule 20 des zweiten Frequenzkorrektors und ein Abflachfilter 36 an die positive Klemme 9 der Anodenspannungsquelle gelegt.
An dieser Stelle wird noch bemerkt, dass die Erregerspulen 20, 21. gegenüber der Aus führungsform nach Fig. 1 ihre Stellen umge tauscht haben. Bei ausgeschalteter Röhre 38 wird der durch die Spule 21 auftretende Er- regungsstrom eine Bewegung des Regelorgans nach links bewirken.
Die Wirkungsweise der in Fig. 2 darge stellten Schaltanordnung entspricht ferner im wesentlichen der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung.
Nebst dem bei den beschriebenen Schalt anordnungen verwendeten Verfahren zum Abtasten des Regelbereiches sind noch weitere möglich. So können an den Enden der Glas röhre Wechselkontakte vorgesehen werden, die vom Regelorgan des zweiten Frequenz korrektors umgelegt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Anwendung einer Multivibratorschaltung zur Erzeugung des Wechselstromes niedriger Frequenz.