DE1020067B

DE1020067B - Verfahren zur Synchronisierung zweier von raeumlich getrennten Stationen ausgestrahlten, Hochfrequenztraegern aufmodulierten Impulsfolgen

Info

Publication number: DE1020067B
Application number: DEK23819A
Authority: DE
Inventors: Dr Paul Kotowski
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1954-10-22
Filing date: 1954-10-22
Publication date: 1957-11-28
Also published as: DE1020067C2

Description

Verfahren zur Synchronisierung zweier von räumlich getrennten Stationen ausgestrahlten, Hochfrequenzträgern aufmodulierten Impulsfolgen In vielen Fällen, z.B. bei der Impuls-Hyberbelnavigation, besteht die Aufgabe, die von einer Mutterstation und die von einer oder mehreren Tochterstationen auf einen Hochfreqnenzträger aufmodulierten Impulsiolgen. miteinander zu synchronisieren.
Mutter- un;d Tochterstationen sind räumlich getrennt.
Die Impulse der Impulsfolgen sind um einen meist eins tel lharen Betrag gegeneinander versetzt. Die Impulse von Mutter- und Tochtefstatiion brauchen also nicht gleichzeitig aufzutreten, befinden sich jedoch in strengem Gleichtalit, so daß die Impulse an der Tochterstation stets im gleichen Zeitabstand von den in der Mutterstation erzeugten Impulsen auftreten.
Die Impulsfolgefrequenzen werden von Quarzoszillatoren abgeleitet. Die Synchronisierung der Impulsfolge der Tochterstation erfolgt dadurch, daß der Quarzosziliator der Tochterstation von den auf einen Hoc.hfrequenzträger aufmodulierten Impulsen von der Mutterstation her synchronisiert wird.
Am einfachsten läßt sich diese Synchronisierung zwischen den Impulsen der Mutter- und der Tochterstation dadurch realisieren, daß man die von der WIwtterstation. empfangenen hochfrequenten Impulse am Ausgang des Empfängers der Tochterstation gleichrichtet und mit den niederfrequenten Impulsen der Tochterstation vergleicht. Aus dem Abstand der Impulse von Mutter- und Tochterstation läßt sich dann eine Spannung ab leiten, welche zur Nachstimmung des Quarzes der Tochter station ans genutzt wird.
Dieses sehr einfache Verfahren hat den Nachteil, daß.
Störimpulse, die zusammen mit den Impulsen von der Mutterstation von der Tochterstation empfangen werden, zu erheblichen Fehlsynchron.is,iefungen führen können, besonders deshalb, weil für die Synchronilsierung im allgemeinen lediglich die Vorderfianke der Impulse ausgenutzt wird.
Es wurde bereits ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem mittels eines Differentialgleichrichters in der Tochterstation die von der Mutterstation empfangenen und die eigenen Sendeimpulse hochfrequenzmäßig miteinander verglichen werden. Durch die Ausgangsspannung des Differentialgleichrichters wird der Quarzoszillator der Tochterstation nachgeregelt.
Dieser Quarzoszillator liefert eine Frequenz, aus der durch Vervielfachung die Trägerfrequenz und durch Teilung die Impulsfolgefrequenz abgeleitet wird. Der hochfrequente Vergleich der von der Mutterstation empfangenen Impulse und der Sendeimpulse von der Tochterstation ist nur dann möglich, wenn die Hochfrequenz und die Impulsfolgefrequenz miteinander kohärent sind, da nur in diesem Fall gewährleistet ist, daß der Impulsanfang immer mit der gleichen Phase der Hochfrequenzschwingung zusammentrifft. Nur dann arbeitet dieses Synchronisierungsverfahren fehlerfrei. Diese phasenmäßige Übereinstimmung zwischen Impulsanfang und - Hochfrequenzschwingung ist in Abb. 1 schematisch dargestellt. Die Abb. 2 zeigt einen Differentialgleichrichter, wie er in der bereits vorgeschlagenen Anordnung benutzt wird, um aus einer positiven oder negativen Phasenverschiebung der Impulse positive oder negative Gleichspannungen abzuleiten, die zur Nachregelung des Quarzoszillators ausgenutzt werden.
Dieses vorgeschlagene Verfahren ist nicht anwendbar, wenn Hochfrequenz und Impulsfolgefrequenz ein willkürliches, z.B. stetig veränderliches Verhältnis zueinander haben.
Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Synchronisierung zweier von räumlich getrennten Stationen ausgestrahlten, Hochfrequenzträgern aufmodulierten Impulsfolgen anzugeben, welches auch dann noch ohne Fehler arbeitet, wenn das Verhältnis der Hochfrequenz zur Impulsfolgefrequenz nicht kohärent, also beliebig gewählt ist.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Synchronisierung zweier von räumlich getrennten Stationen ausgestrahlten, Hochfrequenzträgern aufmodulierten Impulsfolgen vorgeschlagen, bei welchem in der einen Station (Tochterstation) eine aus einem Ouarzoszillator abgeleitete Impulsfolge erzeugt und die von der Tochterstation ausgesandte, einem Hochfrequenzträger aufmodulierte Impulsfolge zusammen mit der von der zweiten Station (Mutterstation) empfangenen, einem Hochfrequenzträger aufmodulierten Impulsfolge aus jeweils mit derselben Hochfrequenzphase- einsetzenden Einzelimpulsen einem Differentialgleichrichter zugeführt wird und bei welcher ferner die am Ausgang des Differentialgleichrichters erhaltende Steuerspannung zur Nachstimmung des Quarzoszillators der Tochterstation ausgenutzt wird.
Gekennzeichnet ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch, daß in der Tochterstation ein Hochfrequenzoszillator vorgesehen ist, dessen Frequenz wenigstens angenähert mit der Hochfrequenz der Mutterstation übereinstimmt, und daß die von dem Quarzoszillator abgeleitete Impulsfolge zur Tastung des Hochfrequenzoszillators dient, derart, daß der Hochfrequenzoszillator mit Eintreffen eines jeden Impulses jeweils neu anschwingt.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Tochterstation ein Quarzoszillator vorgesehen, von dessen Schwingungsfrequenz eine Folge rechtecktiger Tastimpulse abgeleitet wird, deren Folgefrequenz wenigstens angenähert mit der Impulsfolgefrequenz der von der Mutterstation stammenden Impulse übereinstimmt. Mit dieser Impulsfolge wird ein ebenfalls in der Tochterstation vorgesehener Oszillator, dessen Frequenz wenigstens annähernd gleich der Hochfrequenz der empfangenen Impulse von der Mutterstation ist, aufgetastet, derart, daß der Oszillator mit dem Beginn des Tastimpulses jeweils neu anschwingt. Dieser Hochfrequenzoszillator (s. O in Abb. 3), springt mit einer Genauigkeit an, die durch die Steilheit des Tastimpulses bestimmt wird, so daß die Zeitungenauigkeit des Anschwingens nur ein Bruchteil jener Zeit sein kann, in der die Oszillatorröhre vom Sperrzustand zum Gitterstromeinsatz umgetastet wird. Im allgemeinen ist der Zeitfehler des erzeugten Hochfrequenzimpulses gleich dem Zeitfehler des Tastimpulses plus der Zeit, die der Tastimpuls zum Durchfahren der Rauschspannung benötigt. In einem Differentialgleichrichter, wie er beispielsweise in Abb. 4 dargestellt ist, können dann die hochfrequenten, von der Mutterstation stammenden Impulse mit den hochfrequenten Sendeimpulsen der Tochterstation verglichen werden.
Eine Schaltung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Abb. 3 dargestellt. Ein kurzer negativer Impuls J wird durch einen Multivibrator in einen positiven Tastimpuls T regelbarer Länge verwandelt, der eine Amplitude von etwa 80°/o der benutzten Anodengleichspannung hat. Die am Ausgang des Multivibrators M erscheinenden Tastimpulse werden über einen Kathodenverstärker K der Anode eines Hochfrequenzoszillators 0 zugeführt.
Durch die Einschaltung des Kathodenverstärkers erreicht man, daß der Multivibrator M durch den Oszillator 0 nur unwesentlich belastet wird. Der Oszillator 0 springt, wie eingehende Kontrollmessungen über lange Zeit gezeigt haben, beispielsweise bei einer Eigenfrequenz von 100 kHz mit einem Zeitfehler an, der so klein ist, daß er bei der erreichten Meßgenauigkeit von etwa + 0,1 sec nicht festgestellt werden konnte. Die vom Oszillator 0 abgenommenen Impulse H werden einerseits dem Sendeverstärker der Tochterstation zugeführt, andererseits den Klemmen Al, 2 des in Abb. 4 dargestellten Differentialgleichrichters. Die bochfrequenten, von der Mutterstation stammenden Impulse erhält der Differentialgleichrichter über die Klemmen B1, B2. Die an den Klemmen Ci, C2 abgegriffene Regelspannung des Differentialgleichrichters wird zur Nachregelung des Oszillators O in der Tochterstation benutzt, um die Impulsfolgefrequenz der Tochterstation mit der der Mutterstation in Übereinstimmung zu bringen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren können Hochfrequenz und Impulsfrequenz im gegenseitigen Verhältnis beliebig, also auch nicht kohärent, gewählt sein, da der hochfrequente Sendeimpuls unabhängig von der Größe der Hochfrequenz stets mit der gleichen Phase anschwingt und daher der Impulsanfang immer genau definiert ist.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden zwar die Impulse selbst mit höchster Genauigkeit synchronisiert, die Hochfrequenz jedoch kann mit erheblichen Fehlern behaftet sein, ohne daß der von dem Differentialgleichrichter gelieferte Strom davon beeinflußt wird. Hat z. B. ein Impuls eine Länge von vier Perioden der Hochfrequenz, so liefert eine Frequenzabweichung von 103 am Ende des Impulses erst einen Phasenfehler von 10-3 zu 4- .4.3600 = 1,440, der den Ausgangsstrom des Differentialgleichrichters um weniger als 10/a verändert.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, die Enden der vom Oszillator erzeugten Impulse und der Empfangsimpulse dadurch unschädlich zu machen, daß der Differentialgleichrichter durch einen Steuerimpuls S (s. Abb. 4) nur für kurze Zeit in den Arbeitsbereich getastet wird.
Eine solche Schaltung hat sich vor allem bewährt, wenn Ionosphärenechos oder andere Erscheinungen den Empfangsimpuls schon dicht am Anfang so verändern, daß die veränderten Teile ausgeschieden werden müssen. Dies ist zwar auch durch Beeinflussung der Länge der Impulse vom Hochfrequenzoszillator möglich, führt aber zu großen Schwierigkeiten, wenn die Impulse dadurch wesentlich kürzer werden als zehn Schwingungen. Die Regelung der Empfindlichkeit des Differentialgleichrichters ergibt dann die besseren Resultate, da sie weder die Frequenz noch die Amplituden verändert.
Besonders einfach läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren anwenden, wenn als Empfänger Geradeausempfänger benutzt werden, so daß der verstärkte Empfangsimpuls ein getreues Abbild der Vorgänge im Äther ist.

Claims

PATENTANSPRUCHE: 1. Verfahren zur Synchronisierung zweier von räumlich getrennten Stationen ausgestrahlten, Hochfrequenzträgern aufmodulierten Impulsfolgen, bei welchem in der einen Station (Tochterstation) eine aus einem Quarzoszillator abgeleitete Impulsfolge erzeugt und die von der Tochterstation ausgesandte, einem Hochfrequenzträger aufmodulierte Impulsfolge zusammen mit der von der zweiten Station (Mutterstation) empfangenen. einem Hochfrequenzträger aufmodulierten Impulsfolge aus jeweils mit derselben Hochfrequenzphase einsetzenden Einzelimpulsen einem Differentialgleichrichter zugeführt wird und bei welcher ferner die am Ausgang des Differentialgleichrichters erhaltene Steuerspannung zur Nachstimmung des Quarzoszillators der Tochterstation ausgenutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Tochterstation ein Hochfrequenzoszillator vorgesehen ist, dessen Frequenz wenigstens angenähert mit der Hochfrequenz der Mutterstation übereinstimmt, und daß die von dem Quarzoszillator abgeleitete Impulsfolge zur Tastung des Hocbfrequenzoszillators dient, derart. daß der Hochfrequenzoszillator mit Eintreffen eines jeden Impulses jeweils neu anschwingt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der D ifferentialgleichrichter, der normalerweise durch eine hohe Sperrspannung vollständig gesperrt ist, durch einen Steuerimpuls regelbarer Länge, der mit dem Modulationsimpuls beginnt, aber kürzer als dieser ist, geöffnet wird.
3. Empfangs anordnung für eine Tochterstation zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ihre Ausbildung als Geradeausempfänger.