-
Verfahren zur gleichzeitigen Ermittlung der Einzelfrequenzen eines
Frequenzgemisches Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur gleichzeitigen
Ermittlung der Einzelfrequenzen eines Frequenzgemisches, z. B. der Lage der jeweils
momentan vorhandenen Seitenfrequenzen im Empfangsbereich eines Funkempfängers, bei
dem das Frequenzgemisch mindestens in einer Untersetzerstufe in einen niedrigeren
Frequenzbereich transformiert wird.
-
Die Erfindung stellt sich also die Aufgabe, die Einzelfrequenzen
eines Frequenzgemisches gleichzeitig zu ermitteln. Die Anordnung nach der Erfindung
soll insbesondere für die Zwecke der Funküberwachung eingesetzt werden. Hier kommt
es darauf an, den relativen Abstand von frequenzmäßig dicht benachbarten Ausstrahlungen,
z. B. bei frequenzumgetasteten Sendern, laufend zu beobachten und zu messen. Für
diesen Zweck muß ein Auflösungsvermögen der Anzeige in der Größenordnung von etwa
30 Hz gefordert werden. Dabei soll eine eindeutige Anzeige auch bei Ausstrahlungen
möglich sein, die nur für Bruchteile einer Sekunde andauern und sich nicht periodisch
wiederholen.
-
Allgemein sind bisher zwei im Prinzip verschiedene Anordnungen zur
Sichtbarmachung und Messung von Frequenzspektren bekanntgeworden. Bei der einen
Art wird das Frequenzband periodisch auf einen anderen Bereich umgesetzt und jede
Teilfrequenz innerhalb des Bandes nacheinander einzeln einem Filter zugeführt.
-
Nach diesem Prinzip arbeiten das Suchton- und auch das Wobbelverfahren.
In diesen Fällen bestehen physikalisch feste Beziehungen zwischen der Breite des
zu untersuchenden Frequenzbandes (Bandbreite), dem Auflösungsvermögen und der Abtastperiode
(Wobbelfrequenz) Um z. B. ein für die Aufgabenstellung gefordertes Auflösungsvermögen
von etwa 30 Hz bei einer Bandbreite von etwa 5000 Hz zu erhalten, wäre eine Ablenkfrequenz
von 0,1 Hz, d. h. eine Zeit von 10 Sekunden, erforderlich, bis ein Signal an der
gleichen Stelle des Spektrums erneut zur Anzeige gelangt. Es bedarf keiner weiteren
Erwähnung, daß damit eine kontinuierliche Beobachtung eines Frequenzbandes nicht
möglich ist und das Erscheinungsbild der Anzeige zu Mißdeutungen verleitet.
-
Man hat bereits versucht, die zwangläufige Verknüpfung von Bandbreite,
Auflösungsvermögen und Abtastperiode dadurch zu umgehen, daß man für die Beobachtung
sehr breiter Bänder in der Größenordnung mehrerer 100 kHz den Frequenzhub der periodischen
Frequenzänderungen kleiner als den zu untersuchenden Wellenbereich machte und die
durch den kleineren Frequenzhub überstrichenen Teilbereiche aneinandergereiht über
je ein Filter und eine Kathodenstrahlröhre zur Anzeige brachte. Abgesehen von dem
großen Aufwand dieser Anordnung ist mit ihr der grundsätzliche Nachteil des Wobbelverfahrens,
nämlich, daß das zu überwachende Frequenzband nicht gleichzeitig angezeigt wird,
nicht behoben.
-
Bei der anderen Art von Anordnungen zur Untersuchung eines Frequenzbandes
wird das Frequenzgemisch - meist nach Umsetzung in einen anderen Bereich - gleichzeitig
mehreren elektrischen Filtern zugeführt. Auf diese Weise wird erreicht, daß Bandbreite
und Auflösungsvermögen nur noch von der Anzahl und den Eigenschaften der Filter
abhängig sind. Um bei gegebener Bandbreite ein hinreichendes Auflösungsvermögen
zu erhalten, muß man die Zahl der Filter erhöhen.
-
Dieser Weg ist auch beschritten worden; bei höheren Anforderungen
an das Auflösungsvermögen kommt man jedoch bald zu einer untragbar großen Anzahl
von Filtern, so daß diese Lösung der hier vorliegenden Aufgabenstellung zunächst
wenig erfolgversprechend erscheint.
-
Die Erfindung bedient sich im Prinzip des letztgenannten Verfahrens,
ohne jedoch dessen großen Aufwand zu benötigen, indem erfindungsgemäß das transformierte
Frequenzgemisch mit Hilfe eines an sich bekannten, nach der stroboskopischen Methode
arbeitenden Vielfrequenzspektrometers in seine Teilfrequenzen zerlegt wird. Dieses
auf den ersten Blick wegen seiner bewegten Teile aufwendig und veraltet erscheinende
Verfahren zur Auflösung und Darsiellung eines Spektrums ist in der Niederfrequenztechnik
und Akustik seit langem bekannt. Für den erstrebten Verwendungszweck, bei dem es
auf die Möglichkeit einer gleichzeitigen Messung und laufenden Beobachtung mehrerer
dicht benachbarter Frequenzen eines hochfrequenten Bandes bei optimalem Auflösungsvermögen
der Anzeige ankommt, bietet gerade die zunächst für Betriebsmessungen ungeeignet
erscheinende stroboskopische Scheibe erhebliche Vorteile, weil sich mit einer einzigen
Scheibe das gleiche Auflösungsvermögen
bei einer gegebenen Bandbreite
erzielen läßt wie mit einem ungeheuren Aufwand von Filtern.
-
Es ist an sich bekannt, durch mehrfache Unterteilung einer stroboskopischen
Scheibe eine gleichzeitige Ablesung mehrerer Frequenzen zu ermöglichen. Es ist weiter
bekannt, eine einzelne höhere Frequenz, die an sich mit einer stroboskopischen Anzeige
nicht mehr zu erfassen ist, durch Frequenzumsetzung in den Meßbereich einer stroboskopischen
Scheibe zu verlagern.
-
Endlich ist es bekannt, die Drehzahl einer oder mehrerer stroboskopischer
Scheiben, die untereinander durch Getriebe in einem festen Drehzahlverhältnis stehen
können, von einer Normalfrequenz abhängig zu machen.
-
Nicht erkannt wurden bei diesen Verfahren die Vorzüge, die die stroboskopische
Scheibe als spektrumauflösen des Element für die gleichzeitige genaue Messung dicht
benachbarter Frequenzen bietet. Da nämlich die Frequenzauflösung der gesamten Meßanordnung
unmittelbar der der stroboskopischen Scheibe entspricht, lassen sich die Einzelfrequenzen
bis auf wenige Hertz genau bestimmen.
-
Das zu untersuchende Frequenzband läßt sich bekannter Weise durch
Empfang hochfrequenter Schwingungen mittels Umsetzung aus einem Geradeausempfänger
oder aus der Zwischenfrequenz eines Überlagerungsempfängers gewinnen. Zweckmäßigerweise
wird die Frequenz in zwei Stufen umgesetzt, wobei zwischen beiden Stufen ein Filter
vorgesehen wird und die Frequenz des Oszillators wenigstens einer Umsetzerstufe
fein veränderbar ist. Weiterhin ist es vorteilhaft, die Frequenz des Oszillators
der zweiten Umsetzerstufe derart zu wählen, daß eine bestimmte vom Filter durchgelassene
Frequenz nach der Umsetzung auch einer bestimmten, auf der stroboskopischen Scheibe
angezeigten Frequenz entspricht.
-
Zur Bestimmung der Bandbreite eines Hochfrequenzsenders oder zur
Messung der Amplitude einer Teilfrequenz kann ein Meßfilter verwendet werden, in
das die zu messende Frequenz durch die vorbeschriebene Anordnung gegeben wird.
-
Die Amplitude der Einzelfrequenzen läßt sich unter Verwendung eines
Graukeiles feststellen. Es ist aber auch möglich, zur Amplitudenbestimmung photoelektrische
Anzeigeorgane zu verwenden.
-
Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung an einem schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiel zur Frequenzanalyse der Zwischenfrequenz eines
Empfängers näher erläutert.
-
Die Zwischenfrequenz ZF = Zfl eines Empfängers E wird in der Mischstufe
MI mit der Frequenz f eines Oszillators O I gemischt, dessen Schwingungsbereich
im Bereich d f2 veränderbar ist, wodurch das transponierte Frequenzgemisch £3 =
zfi i F entsteht. Über das Hochpaßfilter Fi 1 mit steiler Flanke bei der Grenzfrequenz
f, gelangt von dem Spektrum nur ein Teil, nämlich nur das durchgelassene Frequenzgemisch
f4 zur Mischstufe MII, wo es mit der Frequenz f5 des Oszillators OII gemischt wird.
Der Dämpfungsverlauf des Filters Fi 1 ist im Blockschaltbild unterhalb des Filters
dargestellt. Das so entstandene Frequenzgemisch 6 wird sodann auf eine stroboskopische
Scheibe S mit einem das Frequenzgemisch f6 umfassenden Meß-
bereich gegeben. Zur
Erhöhung der Genauigkeit wird als Antriebsquelle der Scheibe S ein mit Normalfrequenz
betriebener Synchronmotor venvendet. Zugleich speist die Mischstufe MII ein aus
dem Filter Filz, dem Gleichrichter G und dem Anzeigeinstrument J bestehendes selektives
Röhrenvoltmeter. Der Dämpfungsverlauf des Filters Fi II ist im Blockschaltbild neben
dem Filter Fi II angedeutet. Die Arbeitsfrequenz f7 des Röhrenvoltmeters entspricht
z. B. einer bestimmten Stelle im Meßbereich der stroboskopischen Scheibe, wodurch
eine punktweise Amplitudenmessung möglich ist. Die stroboskopische Scheibe besteht
beispielsweise aus einer Kombination von vielen Sektorenscheiben mit schwarzen und
weißen Sektoren, die von hinten durch eine modulierbare Lichtquelle beleuchtet werden,
welche beispielsweise aus einer Reihe von parallel geschalteten Flächenglimmlampen
besteht.
-
Die Frequenzdaten bei einem Ausführungsbeispiel, wie es in der Abbildung
dargestellt ist, sind etwa die folgenden: ZF = Zfl = 540 ilffixkHz f2 = 643,5 kHz
df, = f5 kHz f0 = 101 kHz =103,5 ix kHz zfo > 101 kliz f5 = 100 kHz zfs = 1 bis
6 kHz f7 = 3,5 kHz PATENTANSPRCHE: 1. Verfahren zur gleichzeitigen Ermittlung der
Einzelfrequenzen eines Frequenzgemisches, z. B. der Lage der jeweils momentan vorhandenen
Seitenfrequenzen im Empfangsband eines Funkempfängers, bei dem das Frequenzgemisch
mindestens in einer Untersetzerstufe in einen niedrigeren Frequenzbereich transformiert
wird, dadurch gekennzeichnet, daß das transformierte Frequenzgemisch mit Hilfe eines
an sich bekannten, nach der stroboskopischen Methode a-rbeitenden Vielfrequenzspektrometers
in seine Teilfrequenzen zerlegt wird.