DE1023797B - Schaltung zur elektrischen Einrastung eines abstimmbaren Oszillators - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Mit zunehmender Dichte des Funkverkehrs tritt immer dringender die Forderung auf, Funksender und Funkempfänger mit einer absoluten Frequenzeichung zu versehen. Dazu hat man unter anderem die Einrastung eines durchstimmbaren Oszillators auf die Oberwellen eines Ouarzgenerators vorgeschlagen.

Für die Einrastung auf die Harmonischen einer Quarzgrundfrequenz hat man, bei einem bekannten Verfahren die Phasenvergleichsmethode in Verbindung mit einer Nachstimmvorrichtung angewandt. Eine dafür bekannte Schaltung sieht vor, daß einer normalerweise gesperrten Mischstufe sowohl die Frequenz des einzurastenden Oszillators als auch die Oberwellen der Ouarzgrundfrequenz in Form von Impulsen solcher Größe zugeleitet werden, daß die Mischstufe kurzzeitig geöffnet wird.

Damit sind aber Nachteile verbunden: Die für die Öffnung der Mischstufe notwendige Amplitude der Oberwellenimpulse muß relativ groß sein. Dies bedingt einerseits einen verhältnismäßig großen Aufwand. Da andererseits stets die Forderung nach einem Oszillator für Empfänger oder Sender mit kleinem Nebenwellenspektrum vorliegt, so ist eine gute Abschirmung der Stufe, in der die großen Amplituden gebildet werden, notwendig. Ein grundsätzlicher Nachteil des Impulsbetriebes der Mischröhre besteht unter anderem auch darin, daß die Einrastung nur bis zu einer solchen höchsten Frequenz wirksam werden kann, für welche die Halbwellen der Schwingung ebenso breit sind wie der Öfrnungsimpuls.

Es sind Frequenznachziehschaltungen bekanntgeworden, bei denen einer Mischstufe außer der Oszillatorspannung eine einzelne Normalfrequenz zugeführt wird, die z. B. eine mittels eines bedienbaren Siebgliedes aus einem Oberwellenspektrum herausgesiebte Oberwelle sein kann und bei der die Ausgangsspannung — z. B. über bedienbare Filter — einem Frequenzdiskriminator zugeführt wird, dessen Ausgangs spannung einer Einrichtung zum Nachstimmen des Oszillators zugeführt wird. Bei diesen bekannten Schaltungen handelt es sich aber nicht um exakte Einrastung auf Oberwellen einer Normalfrequenz, sondern um die Nachregelung eines Oszillators in die Nähe einer einzelnen Normalfrequenz. Die Benutzung eines Frequenzdiskriminators bewirkt eine Frequenzannäherung bis zu einem Frequenzrestfehler des Diskriminators, während sich die Erfindung eine wirkliche Synchronisierung mit Phasenvergleich zur Aufgabe gestellt hat.

Weiterhin ist eine Schaltung bekanntgeworden, bei der der Mischstufe außer der Oszillatorfrequenz das ganze Oberwellenspektrum der zu stabilisierenden Schwingung zugeführt wird und die gleichgerichtete Ausgangsspannung über einen Tiefpaß die Nach-Schaltung zur elektrischen Einrastung
eines abstimmbaren Oszillators

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Karl Laubner und Dr.-Ing. Gerhard Pilz,

München,
sind als Erfinder genannt worden

stimmeinrichtung speist. Diese bekannte Schaltung nutzt den Gleichspannungsanteil im Ausgang der Mischstufe aus, um damit nach erfolgter Siebung eine Frequenznachregelung durchzuführen. Es hat sich aber herausgestellt, daß mit dieser Schaltung eine exakte Einrastung, insbesondere auf hohe Oberwellen, nicht erzielt werden kann.

Die Erfindung, welche sich die Vermeidung der Nachteile dieser bekannten Schaltungen zur Aufgabe gestellt hat, betrifft eine Schaltung zur Einrastung eines abstimmbaren Oszillators auf die Oberwellen eines Quarzoszillators, wobei einer Mischstufe außer der Oszillatorfrequenz das Oberwellenspektrum des Quarzoszillators zugeführt wird und die Ausgangsspannung der Mischstufe über einen Tiefpaß die Nachstimmeinrichtung des abstimmbaren Oszillators speist. Die Erfindung ist durch die gleichzeitige Anwendung der folgenden Merkmale gekennzeichnet:

a.) Die Amplitude des Oberwellenspektrums ist se klein, daß keine zeitweilige Sperrung der Mischröhre eintritt;

b) zwischen Mischröhre und Tiefpaß sind ein Wechselspannungsverstärker und ein Amplitudengleichrichter geschaltet, wobei der breitbandige Verstärker so dimensioniert ist, daß die Frequenzen oberhalb' der ersten Harmonischen der Ouarzgrundfrequenz unterdrückt werden;

c) die Grenzfrequenz des Tiefpasses liegt bei etwa 6O°/o der Ouarzgrundfrequenz.

Vorteilhaft ist eine derartige Ausbildung des Tiefpasses, daß dieser einen Dämpfungspol für die Ouarzgrundfrequenz besitzt.

Die erfindungsgemäße Schaltung zeichnet sich durch geringen Aufwand aus. Wegen der kleinen

709 878/200

Amplituden der verwendeten Oberwellen bestehen keine besonderen Anforderungen an die Abschirmung der Stufe, in der das Quarzraster gebildet wird. Die Verstärkung erfolgt erst hinter der Mischröhre, was sich hinsichtlich der Größe der erzielbaren Regelspannung vorteilhaft auswirkt.

Bei der praktischen Durchbildung der Schaltung gemäß der Erfindung hat es sich gezeigt, daß auch bei kleiner Amplitude der gewünschten Oberwelle eine

rastet auf die nächstliegeiide Oberwelle der Quarzgrundfrequenz ein.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung besteht darin, daß man durch geeignete 5 Dimensionierung des Verstärkungsgrades der Verstärkerstufe 4 in der Lage ist, die Einrastung betriebsmäßig sehr sicher zu machen. Außerdem ist natürlich die Sicherheit der Einrastung bzw. die Breite des Frequenzhaltebereichs durch die Hubsteil-

Einrastung auf jede Quarzoberwelle bis zur etwa io heit der Kachstimmstufe 6 bestimmt, tausendsten Oberwelle möglich ist. Fig. 2 zeigt in einem Schaltbild die wesentlichen

Die erfindungsgemäße Schaltung wird an. Hand der Einzelheiten der erfindungsgcmäßen Schaltung. Dabei

sind die gleichen Baugruppen wie in Fig. 1 mit den gleichen Ziffern bezeichnet. Der durchstimmbare

Fig. 1 den. grundsätzlichen Aufbau der Schaltung 15 Oszillator 1, der im wesentlichen aus der Schwinggemäß der Erfindung an .Hand eines Blockschaltbildes röhre 11 und dem Schwingkreis 12 besteht, liefert

seine Schwingspannung" über die Trennstufe 8 mit der Verstärkerröhre 13 an den Kathodenwiderstand der

in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert, wobei

Röhre 14 der Mischstufe 3. Dem Gitter der Ver

zeigt, während

Fig. 2 das Ausführungsbeispiel einer Schaltung gemäß der Erfindung darstellt und alle zur Erläuterung
der Erfindung nicht notwendigen Schaltelemente fort- 20 stärkerröhre 14 wird außerdem das Quarzoberwellengelassen, sind. spektrum von der Anordnung 2 zugeführt, die im Der durchstimmbare Oszillator 1 in Fig. 1, der auf wesentlichen aus dem Schwingquarz 15, der Schwingdie in der Quarzgeneratoranoi-dnung 2 durch Ver- röhre 16 und einer Verzerrer- und Verstärkerzerrung gebildeten Oberwellen, der Quarzgrund- anordnung mit den Verstärker röhren 17 und 18 befrequenz einrasten soll, liefert seine Spannung über 25 steht. Über den RC-Verstärker 4 mit der Verstärkereine (nicht gezeichnete) Trennstufe der Mischstufe 3, röhre 19 wird die Ausgangsspannung der Mischan deren zweitem Eingang das »Quarzraster« (d.h. stufe3 der Gleichrichterstufe5 zugeleitet, die über die Oberwellen der Quarzgrundfrequenz) liegt. Der den Tiefpaß 7 die Nachstimmeinrichtung 6 speist. In Ausgang der Mischstufe liegt über den breitbandigen dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Fig. 2 ist (z. B. RC-) Verstärker 4 an der Gleichrichterstufe 5, 30 als Nachstimmeinrichtung eine Siliziumdiode 20 vorweiche die Nachstimmstufe 6 zur Frequenznach- gesehen, die im Sperrbereich als von der Größe der Stimmung des Oszillators 1 über den Tiefpaß 7 speist. Sperrspannung abhängige Kapazität arbeitet. In Der Verstärker 4 ist zweckmäßig so- dimensioniert, gleicher Weise lassen sich auch andere Nachstimmdaß er die Frequenz oberhalb der Quarzgrundfrequenz einrichtungen anwenden, z.B. ein Reaktanzrohr oder unterdrückt, während andererseits die Grenzfrequenz 35 ein Magnetvariometer.

des Tiefpasses 7 zweckmäßig etwa bei 6O°/o der Innerhalb jeder Rasterstelle ist hinter der Ver-

Ouarzgrundfrequenz liegt. stärkerstufe 5 nur noch die Quarzgrundfrequenz vor-

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schal- handen. Sie muß vom Reaktanzglied ferngehalten

tung kann in folgender Weise erklärt werden: werden, um die Bildung von Nebenwellen im Abstand

Wenn die Frequenz des durchstimmbaren Oszil- 40 der Quarzgrundfrequenz im Oszillator 1 zu ver-

lators 1 sehr nahe (innerhalb von 1 Hz) an die Fre- meiden. Dazu dient der Resonanzkreis 21 im Tiefquenz einer Quarzoberwelle (d. h. einer Rasterwelle) paß 7. der für die Quarzgrundfrequenz einen herankommt, so entsteht in der Mischstufe 3 einmal Dämpfuugspol darstellt.

ein Spannungsvektor der Ouarzgrundfrequenz (aus Die Stufe 9 stellt einen Anizeigeverstärkeir dar,

mehreren Komponenten, gebildet) mit feststehender 45 dessen Glühlampe 25 jede Rasterstellung durch AufPhase und — als Differenz zwischen der Oszillator- leuchten anzeigt. Außerhalb jeder Rasterstelle sind frequenz und den benachbarten Rasterstellen — ein zahlreiche Mischfrequenzen am Eingang von 9 vorweiterer Spannungsvektor der Ouarzgrundfrequenz, handen. Sie werden gleichgerichtet im Gleichrichter wobei die Phasendifferenz zwischen diesen beiden 22 und in der Verstärkerröhre 23 so verstärkt, daß Vektoren ein, sehr genaues Kriterium für die Überein- 5° jeweils das Relais 24 anzieht und den Glühlampenstimmung der Oszillatorfrequenz mit der gewünschten kreis unterbricht. Wird der Oszillator 1 so weit nach-Rasterfrequenz bildet. Am Ausgang der Mischstufe gestimmt, daß Rastung stattfindet, dann liegt wegen entsteht resultierend eine Spannung mit der Quarz- des durch den Kreis 21 gebildeten Dämpfungspols für grundfrequenz, deren Amplitude von der Phasenlage die Ouarzgrundfrequenz nur Gleichspannung am Einder beiden erwähnten Vektoren abhängt. Die in dem 55 gang von Stufe 9, und das Relais 24 fällt ab, d. h., die geschilderten Fall am Ausgang der Mischstufe auf- Glühlampe 25 leuchtet auf. Diese Art der Kennzeichnung des Rasterzustandes enthält noch einen weiteren sehr wesentlichen Vorzug:

Die Einrastung ist grundsätzlich außer bei den 60 Ouarzfrequenzharmonischeu 1>ei allen mit Phasenvergleich arbeitenden Rasterschaltungen auch noch bei Frequenzabständen von i/n der Quarzgrundfrequenz (« = ganze Zahl) möglich. Dies läßt sich je nach der Auslegung der Schaltung noch bis zu 11 = 5 nachstuf e eine Wechselspannung dieser und anderer Fre- 65 weisen. Zur Erklärung sei z. B. angenommen, der quenzen, die über die Nachstimmeinrichtung 6 den Oszillator 1 stehe 25 kHz von einer Harmonischen durchstimmbaren Oszillator in der Frequenz modu- der Ouarzgrundfrequenz von z. B. 100 kHz ab. Die liert (»durchwobbelt«). Sobald dabei die Frequenz des nichtlineare Mischstufe vervierfacht unter anderem Oszillators 1 genügend nahe an die Rasterstelle heran- auch die 25-kHz-Schwebung und läßt somit wieder kommt, wird der Oszillator 1 »festgehalten«, d.h., er 70 einen Phasenvergleich mit einem festen 100-kHz-Vek-

tretende Spannung mit der Ouarzgrundfrequenz kann also gleichgerichtet und zur sehr exakten Nachstimmung der Frequenz des Oszillators 1 benutzt werden.

Besteht zwischen, der Frequenz des durchstimmbaren Oszillators 1 und der Frequenz der nächstliegenden Rasterstelle eine mehr oder weniger große Frequenzdifferenz, so entsteht am Ausgang der Misch-

tor zu. Das Mischprodukt ist jedoch wesentlich schwächer als bei der Rastung auf die 100-kHz-Abstände. Die oben beschriebene Art der Anzeige der richtigen Rasterstellen schließt wegen Anwendung des Dämpfungspols im Tiefpaß Fehlanzeigen, bei allen Nebenrasterstellen automatisch aus. Denn an allen diesen Stellen treten stets noch andere Frequenzen als die Quarzgrundfrequenz auf; im Beispiel hauptsächlich 25 und 75 kHz, wovon die 25-kHz-Komponente in. 22 gleichgerichtet wird, so daß die Glühlampe nicht aufleuchten kann.

Claims (3)

1. Patentanspruch ε-1. Schaltung zur Einrastung eines abstimmbaren Oszillators auf die Oberwellen, eines Quarzoszillators, wobei einer Mischstufe außer der Oszillatorfrequenz das Oberwellenspektrum des Quarzoszillators zugeführt wird und die Ausgangsspannung der Mischstufe über einen Tiefpaß die Nachstimmeinrichtung des abstimmbaren Oszillators speist, gekennzeichnet durch die gleichzeitige Anwendung der folgenden Merkmale: a) Die Amplitude des Oberwellenspektrums ist

   so klein, daß keine zeitweilige Sperrung der Mischröhre eintritt;

   b) zwischen Mischröhre und Tiefpaß sind ein Wechselspannungsverstärker und ein Amplituden^ gleichrichter geschaltet, wobei der breitbandige Verstärker so dimensioniert ist, daß die Frequenzen oberhalb der ersten Harmonischen der Quarzgrundfrequenz unterdrückt werden;

   c) die Grenzfrequenz des Tiefpasses liegt bei etwa 60% der Quarzgrundfrequenz.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefpaß einen Dämpfungspol für die Quarzgrundfrequenz besitzt.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rasterzustand durch eine im Zusammenhang mit dem Tiefpaß wirkende optische Anzeige eindeutig gekennzeichnet und von Nebenrasterstellen unterschieden wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 886 930, 919 652;
   schweizerische Patentschrift Nr. 261 008;
   britische Patentschriften Nr. 590 901, 670 877;
   USA.-Patentschriften Nr. 2 445 663, 2 476 840,
   456 763.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 709 878/200 1.58