DE1002818B - Automatische Nachstimmschaltung fuer Telegrafie-Empfang - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf die automatische Nachstimmung eines Empfängers für solche Hochfrequenzsignale, deren Modulationsspektrum vorzugsweise zwei hervortretende, dauernd vorhandene oder häufig wiederkehrende Einzelfrequenzen aufweist, wie dies bei TeIegrafie-Signalen der Fall ist, die nach einem Frequenzumtastverfahren gesendet werden.

Einem derartigen Nachrichtensignal fehlt also ein der Mittenfrequenz entsprechender Frequenzwert, so daß als Nachstimmkriterium lediglich die Symmetrie der Einzelfrequenzen geprüft werden kann.

Hierzu kann man bekanntlich bei frequenzmodulierten Signalen allgemein und bei Telegrafie-Signalen im besonderen einen Frequenzdiskriminator verwenden, der eine breitbandige Kennlinie besitzt. Eine Diskriminatorschaltung ergibt zwar bei ausreichender Bandbreite für jeden Hub eine Nachstimmspannung, hat aber eine Reihe von Nachteilen in bezug auf die Nachstimmgenauigkeit. Da die Nachstimmspannung nämlich einen Differenzwert darstellt, der aus dem Vergleich von zwei über den positiven bzw. negativen Ast einer Umwandlerkennlinie integrierten Gleichspannungen hervorgeht, so gehen zwangläufig die Nichtlinearitäten dieser Kennlinie in die Nachstimmung ein. Dieser Nachteil macht sich bekanntlich um so störender bemerkbar, je weiter die betreffende Kennlinie ausgesteuert wird, also je größer der Hub der eintreffenden Signale ist. Aus diesem Grunde muß bekanntlich eine solche Nachstimmung verhältnismäßig unempfindlich gemacht werden.

Ein weiterer, grundsätzlicher Nachteil, der bei allen mit einem Diskriminator arbeitenden Nachstimmschaltungen zwangläufig auftritt, ist der, daß andere im betreffenden Frequenzbereich arbeitende Sender, die im allgemeinen unsymmetrisch zur Mittenfrequenz liegen, in die Nachstimmung eingreifen können. Ein Diskriminator wirkt bekanntlich als ein Breitbandfilter, das praktisch nicht zur Selektion, sondern nur zur Frequenzumwandlung dient. Andererseits haben sich zur Lösung der vorliegenden Aufgabe selektive Nachstimmverfahren, die beispielsweise unter Verwendung einer besonderen Pilotfrequenz arbeiten, wegen des schon auf der Sendeseite erforderlichen Aufwandes nicht durchsetzen können.

Die Erfindung geht nun von dem Gedanken aus, eine möglichst selektiv wirkende Schaltung zu schaffen, die im wesentlichen mit dem vergleichbaren Aufwand auskommt, wie man ihn etwa für zwei getrennte Umwandler, und zwar für je eine Signalfrequenz zu beiden Seiten der Frequenzmitte benötigt. Solche Schaltungen sind zwar bereits bekannt, sie haben aber den Nachteil, daß man der eigentlichen stets breitbandigen Diskriminatorschaltung besonders selektive Durchlaßfilter vorausschalten muß. Neben diesem zusätzlichen Aufwand hat aber eine derartige Schaltung den weiteren Nachteil, daß die Anpassung der Durchlaßfilter für die Signalfrequenzen an

Automatische Nachstimmschaltung
für Telegrafie-Empfang

Anmelder:

C. Lorenz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Zuffenhausen,
Hellmuth-Hirth-Str. 42

Hermann Pletscher, Pforzheim,
ist als Erfinder genannt worden

einen anderen Hub erhebliche Schwierigkeiten macht, da nicht nur beide Filter ihre amplitudengleiche Übertragungseigenschaft beibehalten müssen, sondern auch der nachgeschaltete Umwandler auf seinen angezeigten Mittenwert zu kontrollieren ist.

Um diese Nachteile zu beseitigen, hat sich die vorliegende Erfindung zum Ziel gesetzt, das Umwandlerprinzip, gleichgültig, ob es sich nunumdenDifferenzdiskriminator, den Verhältnisdetektor oder den Phasendiskriminator handelt, wegen seiner Breitbandigkeit überhaupt zu verlassen und statt dessen ein Nachstimmverfahren vorzuschlagen, das von sich aus bereits selektiv arbeitet. Die Erfindung geht dazu von der Überlegung aus, daß man mit voneinander unabhängigen Einzelkreisen arbeiten muß, um eine größtmögliche Selektion zu erhalten. Ferner sollen hierzu, im Gegensatz zu solchen früher benutzten Schaltungen, nicht die Resonanzfrequenzen dieser Kreise, sondern die sehr viel frequenzabhängiger wirkenden Flanken der Resonanzkurven als Nachstimmkriterium verwendet werden.

Die Erfindung richtet sich also darauf, die bekannten Schaltelemente so auszunutzen, daß sie die Vorteile selektiver Kreise mit den Vorteilen eines Umwandlers vereinigen. Insbesondere soll eine selektive, aber gleichzeitig an einem engen Teilbereich nach Größe und Richtung von der Frequenzänderung abhängige Regelgröße erzeugt werden, während die bekannten Nachteile, nämlich die Breitbandigkeit von Umwandlern und das nichtlineare Verhalten von Parallelkreisen in Resonanznähe nicht auftreten sollen.

Für ein Verfahren zur automatischen Nachstimmung von Signalen der vorliegenden Art, insbesondere also für Telegrafie-Signale mit Frequenzumtastung und mit einem vor der Nachstimmschaltung angeordneten Begrenzer wird als neuartiges Funktionsprinzip vorgeschlagen, daß

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für je eine symmetrisch zur Mittenfrequenz liegende frequenz auf den Wert 200 bzw. 600 Hz beiderseits der

Signalfrequenz zwei voneinander unabhängige selektive Mitte einer Frequenzvariation von = 200 Hz, also von

Resonanzkreise vorgesehen und in der Weise abgestimmt etwa = 1 % für jeden Einzelkreis, bei der die entspre-

werden, daß von jeder der beiden Signalfrequenen an den chenden Durchlaßkurven mit ausreichender Genauigkeit

Flanken der ihr zugeordneten Resonanzkreise zwei ver- 5 konform bleiben.

schiedene Spannungswerte erzeugt, und erst nach ge- Diese Durchlaßkurven unterschieden sich nun bezügtrennter Verstärkung und Gleichrichtung einer Nach- Hch ihrer Selektivität grundsätzlich von der etwa eines Stimmeinrichtung zugeführt werden, die zur Auswertung überkritisch gekoppelten Bandfilters, die bekanntlich der vier frequenzabhängigen Gleichstromgrößen dient. gerade zwischen den beiden Höckern völlig breitbandig Ferner wird als besonders vorteilhafte Schaltungsan- io ist, während bei der vorgeschlagenen Schaltung gerade Ordnung zur Durchführung dieses Verfahrens vorge- an dieser Stelle die maximale Frequenzempfindlichkeit schlagen, daß jedem der vier unabhängigen Einzelkreise herrscht. Ferner ist die Frequenzabhängigkeit der an den eine als Anodengleichrichter arbeitende Röhre nachge- Flanken ihrer Resonanzkurven arbeitenden Kreise im schaltet ist, die den hochohmigen Gitterspannungswert Vergleich mit der bekannten J !»-Bandbreite derselben unter Verstärkung in einen gleichgerichteten Stromwert 15 Kreise etwa viermal so groß. Hinzu kommt, daß die zu umwandelt, und daß diese Ströme paarweise gegensinnig jeder Signalfrequenz gehörenden Kreise, die im Schnittdurch die beiden Erregerwicklungen eines polarisierten punkt der Flanken arbeiten, auch noch einander entRelais fließen, das beispielsweise einen Nachstimmotor im gegenwirken.

erwünschten Drehsinn betätigt. Die grundsätzliche Überlegenheit dieser Anordnung zur Obwohl die Abstimmung normalerweise so vorge- 20 Durchführung des vorgeschlagenen Nachstimmverfahrens nommen wird, daß die an den Flanken sämtlicher Einzel- geht aber aus folgendem Vergleich hervor:
kreise erzeugten Steuerspannungen dieselbe Größe haben, Unter Selektion versteht man normalerweise die Ändehat diese Schaltung den besonderen Vorteil, daß die rung einer Spannung mit der Frequenz gegenüber einem Nachstimmung stets symmetrierend arbeitet, auch wenn Bezugs- oder Maximalwert, also eine Verhältnisgröße, die der durch die Schnittpunkte der Kreisflanken des einen 25 praktisch vom nachfolgenden Verstärkungsgrad unabwie des anderen Kreispaares definierte Frequenzabstand hängig ist. Bei der vorgeschlagenen Anordnung werden etwa nicht mit dem wirklichen Abstand der beiden Emp- dagegen im Schnittpunkt zweier Kreisflanken zwei gefangsfrequenzen übereinstimmt. . trennte und gegeneinanderwirkende Ströme ausgelöst, In einem solchen Falle wird nämlich beispielsweise der und zwar mit der Summenwirkung Null. Das Fehlen eines von einer zu tiefen unteren Signalfrequenz durch die 30 Bezugswertes gestattet aber bei nachfolgender Verstär-Flanke des untersten Resonanzkreises erzeugte Nach- kung jede beliebig hohe Selektion. Die gleiche Wirkung stimmstrom so lange auf die Nachstimmung einwirken, hat zwar auch ein Diskriminator, jedoch mit dem grundbis er mit dem entsprechenden, von der anderen Signal- sätzlichen Unterschied, daß dieser alle Frequenzen seines frequenz am obersten Resonanzkreis erzeugten Nach- durch ein gedämpftes Zweikreisfilter festgelegten Bereistimmstrom übereinstimmt. Diese Wirkungsweise ge- 35 ches verarbeiten muß einschließlich des Rauschens bei währleistet also stets eine Symmetrierung des Empfängers Verkehrsstille. Die vorgeschlagene Schaltung läßt sich auf den von den Empfangssignalen angebotenen Frequenz- aber durch Aneinanderschieben der beiden Resonanzmittenwert. Entsprechendes gilt für eine zu hohe untere frequenzen fast beliebig schmalbandig machen und Signalfrequenz bzw. für die Abweichungen der oberen braucht dabei nur auf solche Spannungen anzusprechen, die Signalfrequenz, solange nur beide Signalfrequenzen inner- 40 sich aus dem Rauschpegel über einen Schwellwert hinaus halb der Haltebereiche liegen, deren Größe durch die erheben.

Resonanzabstände der zugeordneten Einzelkreise wähl- In Weiterbildung der Erfindung wird nämlich der Vorbar ist. schlag gemacht, daß die Gittervorspannung der Anoden-Da die Schaltung symmetrisch zur Mitte arbeitet, bleibt gleichrichterröhren derart auf einen dem C-Betrieb entalso auch die Symmetriewirkung der Nachstimmung bei 45 sprechenden Wert eingestellt ist, daß die aus den vier einer Veränderung des Hubes vollständig erhalten. Selbst Einzelkreisen bestehende und bei normalen Empfangswenn im Grenzfall zwei der Kreise in Resonanznähe statt bedingungen unabhängig vom genauen Abstand beider mit ihren Flanken arbeiten, kann höchstens die Empfind- Signalfrequenzen arbeitende Kontrollschaltung bei unterlichkeit der Nachstimmung geringfügig beeinflußt werden. halb des eingestellten Wertes liegender Signalspannung In Weiterbildung der Erfindung wird für eine solche An- 50 oder bei Unterbrechung des Empfanges ohne Einfluß auf Ordnung zur Einstellung auf einen geänderten Senderhub die Nachstimmung bleibt.

vorgeschlagen, daß je ein Resonanzkreis für die tiefere Schließlich wird in Verfolg der Erfindung noch vorge-

Signalfrequenz und ein Resonanzkreis für die höhere schlagen, daß in den gemeinsamen Anodenstromweg aller

Signalfrequenz gemeinsam durch einen Differentialdreh- vier Röhren ein Gleichstrominstrument eingeschaltet ist,

kondensator im entgegengesetzten Sinne abstimmbar sind 55 das die Übereinstimmung der Kontrollschaltung mit dem

und daß insbesondere ein Zweifach-Differentialdrehkon- jeweiligen Sendehub direkt überwacht,

densator vorgesehen und so angeschaltet ist, daß sich mit Wegen der genannten Symmetrieeigenschaften beider

einem Griff die Resonanzfrequenzen aller vier Einzelkreise Kreispaare kann diese Einstellung auf den Hub jederzeit

gleichzeitig der Mittenfrequenz nähern bzw. von dieser unmittelbar, also ohne Störung des laufenden Betriebes

entfernen. 60 und ohne Abschaltung der Nachstimmung vorgenommen

Da die Kreise aber elektrisch voneinander unabhängig werden. Sie ist dabei durch eine scharfe Minimumanzeige

sind, bedeutet das, daß man für jede der beiden Signal- des Gleichstrominstrumentes direkt kontrollierbar. Dies ge-

frequenzen eine Art Durchlaßkurve erhält, die zwei sehr schieht dadurch, daß die als Anodengleichrichter arbei-

spitze Hocker aufweist und daß man diese Durchlaß- tenden Röhren unterhalb des eingestellten Schwellwertes

kurven gleichzeitig symmetrisch gegen die Mittenfrequenz 65 keinen Strom, oberhalb dieses Wertes aber einen exponen-

verschieben kann, ohne ihre charakteristische Form zu tiell ansteigenden Strom führen. Wenn nun diese vier

ändern. Ströme in diesem Instrument addiert zur Wirkung

Benutzt man als Mittenfrequenz beispielsweise 18 kHz kommen, so ergibt diese Summe dann ein scharfes Mini-

und Kreise der Güte 200, so entspricht die Änderung mum, wenn beide Signalfrequenzen mit dem Schnittpunkt

einer Hubeinstellung von 400 Hz beiderseits der Mitten- 70 der ihnen zugeordneten Kreisflanken übereinstimmen.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt die grundsätzliche Frequenzverteilung der selektiven Schwingkreise in der Kontrollschaltung bei der Betriebsart JFl; in

Fig. 2 ist die Wirkungsweise der Erfindung bei der als »Duoplex« bekannten Betriebsart dargestellt;

Fig. 3 gibt schematisch den Ausschlag des Gleichstromkontrollinstrumentes wieder; in

Fig. 4 ist ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Gemäß Fig. 1 sind vier verschiedene Schwingkreise derart abgestimmt, daß die Resonanzfrequenzen symmetrisch zur Bandmitte /Ό liegen. Beim Fl-Betrieb werden

diese Kreise paarweise von den im Abstand -^- abwechselnd auftretenden Signalfrequenzen erregt, wobei jedem Kreis eine Verstärkerstufe mit Gleichrichterwirkung nachgeschaltet ist. Die hierdurch ausgelösten Ströme werden über die für den Zeichenwechsel benötigte Zeit hinweg integriert und einer gemeinsamen Relaisschaltung zugeführt. Die Nachstimmung selbst erfolgt durch einen motorgekuppelten Drehkondensator, der beispielsweise den Schwingkreis des Überlagerers nachzustimmen hat. Dabei lösen die Kreise I und II eine Rechtsdrehung, die Kreise III und IV eine entsprechende Linksdrehung des Nachstimmotors aus.

In der gezeichneten Stellung, in der die beiden Betriebsfrequenzen bei sämtlichen Resonanzkreisen auf gleicher Flankenhöhe liegen, herrscht Gleichgewicht, der Motor bleibt in Ruhe. Falls sich aber z. B. das Frequenzspektrum nach links verschiebt, so überwiegen die von den Kreisen I und II ausgesteuerten Ströme und bewirken eine Rechtsdrehung. Die entgegengesetzte Frequenzabweichung würde die entsprechende Gegenwirkung der Kreise III und IV auslösen. Die Stabilität dieser Anordnung, die ausschließlich auf die Unsymmetrie beider Kreispaare gegenüber der Mitte der übertragenen Frequenzen anspricht, wird durch eine ungenaue Einstellung des Abstandes überhaupt nicht gestört. Es zeigt sich nämlich bei einem vergrößerten Abstand der beiden Signalfrequenzen, daß auch dann von der Nachstimmschaltung stets die Symmetrielage eingeregelt wird (falls also beide Frequenzen seitlich abwandern würden). In diesem Falle trägt lediglich der Kreis I mehr zum Steuerstrom bei als der Kreis II, während der Kreis IV entsprechend mehr Steuerstrom als der Kreis III liefert. Das Gleichgewicht der Summenwirkungen I + II und III + IV bleibt demnach erhalten. Infolgedessen kann auch die dem jeweiligen Betrieb anzupassende Einstellung der Nachstimmkreise auf einen geänderten Frequenzabstand ohne besondere Genauigkeit erfolgen. In der schematischen Darstellung gemäß Fig. 3 ist die Empfindlichkeitsschwelle gerade in den Schnittpunkt beider Kreisflanken gelegt.

In Fig. 2 ist die Wirkungsweise der automatischen Nach-Stimmung beim Duoplexverfahren gezeigt, bei dem die Kreise I bis IV sinngemäß auf die Frequenzen fl und /"4 eingestellt sind. In diesem Fall wird während der Tastung jeweils eine dieser vier Frequenzen ausgesendet. Die Nachstimmung wird dabei durch die Frequenzen fi und /"3 nicht beeinflußt. Wenn beide Kanäle gleichzeitig mit Morse- oder Printertext getastet werden, so ist die statistische Häufigkeit für das Auftreten der Frequenzen fl und /"4 ausreichend für die Steuerung der Nachstimmung. Für den Fall, daß die Kanäle aber mit verschiedenem Text (Morse und Printer) getastet werden, kann je Polung der Sendertastung die andere Gruppierung mit den Frequenzen /"2 und /"3 erforderlich werden.

Besonders zweckmäßig wird die Einstellung sämtlicher Schwingkreise durch einen Zweifach-Differentialdrehkondensator gleichzeitig vorgenommen, wobei die Übertragungskurve jedes Kreispaares praktisch erhalten bleibt.

Die Kreise werden also durch den Differentialdrehkondensator lediglich paarweise gegen die Mitte verschoben. Die Wirkungsweise der Nachstimmung ist die gleiche wie bei Fig. 1.

Fig. 3 zeigt die Kontrolle der Hubeinstellung, die den gewünschten Abstand beider Kreispaare festlegt. Zu diesem Zweck durchfließen sämtliche zugeordneten Ströme gemeinsam ein Gleichstrominstrument. Ausgehend von einem Zustand größter gegenseitiger Verstimmung beider Kreispaare wird deren Abstimmung der Mittenfrequenz genähert, wobei zunächst die Einzelkreise II und III und schließlich die Einzelkreise I und IV maximale Steuerspannung hervorrufen. Die Aussteuerung der Verstärkerstufen bewirkt dabei jeweils ein Maximum der Stromanzeige. Die dargestellte Kurve zeigt, daß dazwischen die für das N achstimm verfahr en geforderte Einstellung, die dem in der Fig. 1 gezeichneten Zustand entspricht, durch ein scharfes Minimum kenntlich ist.

In Fig. 4 wird ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Schaltung wird vom Begrenzer mit der umgetasteten Frequenz 18 kHz ± Δ f gespeist. Jeder der Kreise I bis IV ist über 1 ΜΩ hochohmig angekoppelt und mit den Steuergittern der beiden Doppeltrioden ECC 82 verbunden. Die Anodenströme werden durch zwei 50^F-Kondensatoren geglättet und erregen gegensinnig das gepolte Relais Al. Durch rl werden die Relais R2 bzw. R3 angeschaltet, deren zugeordnete Kontakte r2₁ und r2₂ bzw. rZ_x und r3₂ den Regelmotor schalten. Dieser betätigt einen Drehkondensator C, der den Schwingkreis des Überlagerers nachstimmt. Die erforderlichen Betriebsspannungen sowie die Kapazitätswerke des Zweifach-Drehkondensators sind aus dem Schaltbild zu erkennen. Ferner ist das Kontrollinstrument I und ein Ausschalter eingezeichnet. Er dient dazu, für Kontrollzwecke die Nachstimmung gegebenenfalls abzuschalten. Bei einem Frequenzhub von ±150 bis ± 600 Hz (F 1-Betrieb) wurde mit dieser Schaltung eine Nachstimmgenauigkeit von ±10 Hz erreicht.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur automatischen Nachstimmung von Empfängern für Signale mit symmetrisch zu einem Frequenzmittenwert auftretenden Einzelfrequenzen, insbesondere für Telegrafie-Signale mit Frequenzumtastung und mit einem vor der Nachstimmschaltung angeordneten Begrenzer, dadurch gekennzeichnet, daß für je eine symmetrisch zur Mittenfrequenz liegende Signalfrequenz zwei voneinander unabhängige selektive Resonanzkreise vorgesehen und in der Weise abgestimmt werden, daß von jeder der beiden Signalfrequenzen an den Flanken der ihr zugeordneten Resonanzkreise zwei verschiedene Spannungswerte erzeugt, und erst nach getrennter Verstärkung und Gleichrichtung einer Nachstimmeinrichtung zugeführt werden, die zur Auswertung der vier frequenzabhängigen Gleichstromgrößen dient.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der vier unabhängigen Einzelkreise eine als Anodengleichrichter arbeitende Röhre nachgeschaltet ist, die den hochohmigen Gitterspannungswert unter Verstärkung in einen gleichgerichteten Stromwert umwandelt, und daß diese Ströme paarweise gegensinnig durch die beiden Erregerwicklungen eines polarisierten Relais fließen, das beispielsweise einen Nachstimmmotor im erwünschten Drehsinn betätigt.

3. Anordnung nach Anspruch 2 zur Einstellung auf einen geänderten Senderhub, dadurch gekennzeichnet,

daß je ein Resonanzkreis für die tiefere Signalfrequenz und ein Resonanzkreis für die höhere Signalfrequenz gerneinsam durch einen Differentialdrehkondensator im entgegengesetzten Sinne abstimmbar sind und daß insbesondere ein Zweifach J)ifferentialdrehkondensator vorgesehen und so angeschaltet ist, daß sich mit einem Griff die Resonanzfrequenzen aller vier Einzelkreise gleichzeitig der Mittenfrequenz nähern bzw. von dieser entfernen lassen.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gittervorspannung der Anodengleichrichterröhren derart auf einen dem C-Betrieb entsprechenden Wert eingestellt ist, daß die aus den vier Einzelkreisen bestehende und bei normalen Empfangsbedingungen unabhängig vom genauen Abstand beider Signalfrequenzen arbeitende

Kontrollschaltung bei unterhalb des eingestellten Wertes liegender Signalspannung oder bei Unterbrechung des Empfanges ohne Einfluß auf die Nachstimmung bleibt.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den gemeinsamen Anodenstromweg der vier Röhren ein Gleichstrominstrument eingeschaltet ist, das die Übereinstimmung der Kontrollschaltung mit dem jeweiligen Sendehub direkt überwacht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 671792, 897 433;
USA.-Patentschriften Nr. 2 354 827, 2 423 229,
626 724.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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