DE1065022B - Schaltungsanordnung zur Frequenzstabilisierung von frequenzmodulierten selbsterregten Sendern - Google Patents

Description

Die Stabilisierung der Frequenz eines selbsterregten Senders, wenigstens angenähert auf ihren Sollwert, kann bekanntlich dadurch geschehen, daß durch einen Diskriminator eine Regelspannung erzeugt wird, die nach Größe und Vorzeichen der Differenz zwischen der S ender frequenz und der Eigenfrequenz eines auf den Sollwert abgestimmten Bezugsresonators entspricht, und daß diese Regelspannung zur Beeinflussung der S ender frequenz im Sinne der Aufrechterhaltung einer möglichst kleinen Differenz verwendet wird.

Wird ein solcher Sender frequenzmoduliert, so tritt am Diskriminatorausgang auch das Moduliersignal auf. Um zu verhindern, daß dieses über den Stabilisierungskreis den Frequenzhub der Senderschwingung gegen Null reduziert, muß die Zeitkonstante des Stabilisierungskreises genügend groß gehalten werden. Es entsteht dann der Nachteil, daß verhältnismäßig rasch verlaufende Frequenzschwankungen des Senders, wie sie durch verschiedenartige Störeinflüsse bewirkt werden können (z. B. durch Brummen, Mikrophonie, Spannungsschwankungen im speisenden Netz, Antennenrückwirkung), durch den Stabilisierungskreis nicht mehr eliminiert werden.

Es ist bekannt, diesen Nachteil dadurch zu vermeiden, daß außer dem Sender auch die Eigenfrequenz des Bezugsresonators mit demselben Hub frequenzmoduliert wird. Es besteht dann bei kleiner Zeitkonstante des Stabilisierungskreises eine im Sinne einer Gegenkopplung wirkende Frequenzstabilisierung für alle nicht durch das Moduliersignal bewirkten Frequenzschwankungen; damit ist auch eine Linearisierung der Modulationskennlinie verbunden. In der bekanntgewordenen, nach diesem Prinzip arbeitenden Einrichtung ist allerdings die Gegenkopplung nur im unteren Teil des Modulierfrequenzbandes wirksam; in der Umgebung der oberen Grenze ihres Wirksambereiches ist daher mit dem Auftreten von Modulationsverzerrungen zu rechnen. Wesentliche Nachteile dieser Einrichtung sind überdies im verhältnismäßig großen Aufwand, der schwierigen Abgleichung und vor allem darin zu sehen, daß die Qualität des Bezugsresonators als Normal für die mittlere Senderfrequenz durch die Notwendigkeit der modulierfrequenten Beeinflussung seiner Eigenfrequenz herabgesetzt ist.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ergibt mit geringem Aufwand eine einwandfreie Stabilisierung der mittleren Senderfrequenz auf ihren Sollwert, eine Gegenkopplung für alle im Modulierfrequenzbereich auftretenden Störeinflüsse und eine Linearisierung der Modulationskennlinie über den gesamten Modulierfrequenzbereich.

Die Schaltungsanordnung macht Gebrauch

Schaltungsanordnung
zur Frequenzstabilisierung
von frequenzmodulierten
selbsterregten Sendern

Anmelder:

»PATELHOLD«
Patentverwertungs- & Elektro-Holding
A.-G.,
Glarus (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt, München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 15. November 1958

Dipl.-El.-Techn. Alfred Käch, Nussbaumen (Schweiz), ist als Erfinder genannt worden

von einem für Frequenzstabilisierungszwecke vorgeschlagenen Diskriminator, der zwei Gleichrichter enthält, denen je eine Hochfrequenzspannung zugeführt wird und bei dem sich in den Gleichrichterkreisen eine Quelle für eine zusätzliche Wechselspannung befindet, deren Frequenz und Amplitude kleiner sind als die Frequenz bzw. die Amplitude der Hochfrequenzspannungen. Die Hochfrequenzspannungen können an zwei Kopplungseinrichtungen abgenommen sein, die an einer Leitung angebracht sind, welche mit einem Bezugsresonator gekoppelt ist. Die eine der Hochfrequenzspannungen soll dabei proportional zur Summe der Spannungen der auf der Leitung hin- und zurücklaufenden Wellen sein, die andere proportional zu deren Differenz. Ein derartiger Diskriminator liefert eine Wechselspannung, deren Frequenz derjenigen der zusätzlichen Wechselspannung entspricht, und deren Amplitude und Phase (bezogen auf die Phase der zusätzlichen Wechselspannung) in gewissem Bereich der Größe bzw. dem Vorzeichen der Differenz zwischen der Senderfrequenz und der Eigenfrequenz des Bezugsresonators entsprechen. Diese Wechselspannung kann über einen Wechselspannungsverstärker geführt werden und in einem Phasendiskriminator eine Regel-

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Claims (4)

spannung erzeugen, welche die Senderfrequenz beeinflußt. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, welche einen Diskriminator der beschriebenen Bauart enthält, ist dadurch gekennzeichnet, daß außer der Quelle für die- zusätzliche Wechselspannung auch die Quelle des Moduliersignals mit den Gleichrichterkreisen verbunden ist, wobei die beiden Gleichrichter für die eine ,Quelle in Serie, für die andere Quelle parallel geschaltet sind. Die Zeichnung erläutert diese Maßnahme an Hand eines Beispiels, bei welchem der von der Moduliersignalquelle in die Gleichrichterkreise eingeführte Strom die beiden Gleichrichter in Serie durchfließt, während diese, von der Quelle der zusätzlichen Wechselspannung aus gesehen, parallel geschaltet sind. Es handelt sich im gezeigten Beispiel um eine Schaltungsanordnung, welche die mittlere Frequenz des selbsterregten Senders S1 der z. B. ein Reflexklystron enthält und der über den Transformator T1 durch das Moduliersignal M frequenzmoduliert wird, auf die Eigenfrequenz des Bezugsresonators B stabilisiert. Dieser Resonator ist über die konzentrische Leitung L, beispielsweise mit Hilfe eines nicht dargestellten Richtungskopplers, an die vom Sender zur Antenne A führende Leitung angeschlossen. An der Leitung L sind die Kopplungseinrichtungen K1 und K2 angebracht, welche von der Leitung Hochfrequenzspannungen angreifen und den Gleichrichtern G1 bzw. G2 zuführen. Die Kapazitäten Cv C2 dienen zur Elimination der Hochfrequenzkomponenten. R1 und R2 sind die Arbeitswiderstände der Gleichrichter G1 bzw. G2. Über diese Widerstände wird aus der Quelle Q die zusätzliche Wechselspannung in jeden Gleichrichterkreis eingeführt. Zwischen den Punkten a und b tritt eine Wechselspannung auf, deren Amplitude und Phase (bezogen auf die Phase der von der Quelle Q gelieferten Wechselspannung) für Betrag bzw. Vorzeichen der Differenz zwischen der Senderfrequenz und der Eigenfrequenz des Bezugsresonators charakteristisch sind. Diese Wechselspannung wird über den Transformator T2 dem Phasendiskriminator PD zugeführt, an dessen zweiten Eingang die Wechselspannung der Quelle Q angelegt ist. Der Phasendiskriminator erzeugt die Regelspannung, die nach passender Filterung im Netzwerk N in Serie zur modulierenden Wechselspannung die Senderfrequenz beeinflußt. Die bisher beschriebene Schaltungsanordnung ergibt eine Stabilisierung der mittleren Senderfrequenz. Wird eine Gegenkopplung für alle im Modulierfrequenzbereich auftretenden Störeinflüsse gewünscht, so muß die Frequenz der zusätzlichen Wechselspannung aus der Quelle Q groß im \Aergleich zur höchsten Modulierfrequenz gewählt werden (vorzugsweise mindestens IOOmal so groß wie diese), und es muß die Zeitkonstante des Netzwerkes ΛΓ entsprechend kleiner gehalten werden. Unter diesen Bedingungen tritt jedoch eine ebenso starke Gegenkopplung auch für das Moduliersignal selbst auf, so daß eine Modulation des Senders nur in sehr beschränktem Maße oder überhaupt nicht möglich ist. Erfindüngsgemäß wird nun das Moduliersignal über den Transformator T1 außer dem Sender S auch noch den Gleichrichterkreisen zugeführt, und zwar über die zweidrähtig gewickelte Drossel D und je eine Hälfte der Primärwicklung des Transformators T2. Der Stromkreis für das Moduliersignal schließt sich über die beiden mit entgegengesetzten Durchlaßrichtungen in Serie geschalteten Gleichrichter Gv G2. Ist die Amplitude des in die Gleichrichter eingeführten Moduliersignals so bemessen und dessen Phase so gewählt, daß das durch Demodulation im Diskriminator gewonnene Moduliersignal gerade kompensiert wird, so fehlt das Modulationssignal in der Ausgangsspannung des Phasendiskriminators. Die störende Gegenkopplung für das Moduliersignal ist damit beseitigt. Ist die Amplitude des in die Gleichrichterkreise eingeführten Moduliersignals kleiner als eben vorausgesetzt, so tritt in der Regelspannung eine Moduliersignalkomponente auf, welche sich in gegenkoppelndem Sinn zu dem dem Sender zugeführten Moduliersignal addiert; das Umgekehrte gilt für größere Amplitude. Die erfindungsgemäße Schaltungseinrichtung weist also den Vorteil auf, daß sie nicht nur alle Störmodulationen eliminiert, sondern auch den Frequenzhub der Netzmodulation stabilisiert und die Modulationskennlinie linearisiert. Es werden also die störenden Einflüsse von Änderungen der Modulationscharakteristik des Senders, wie sie wegen Röhrenalterung stets auftreten, weitgehend eliminiert. Bei Anwendung der üblichen Regelfaktoren von 40 bis 50 db wird die Modulationssteilheit und damit der Frequenzhub im wesentlichen nur durch die Amplitude des in die Gleichrichterkreise eingeführten Moduliersignals und fast nicht mehr durch die Steilheit der Modulationskennlinie des Senders bestimmt. Für eine obere Grenze des Modulierfrequenzbereiches von beispielsweise 50 kHz beträgt die Frequenz der Wechselspannung aus der Quelle Q mit Vorteil 5 bis 10 MHz. Es sind dann Regelzeitkonstanten in der Größenordnung einer Mikrosekunde erzielbar. Die Erfindung ermöglicht es, die Speisegeräte für den Sender erheblich einfacher und damit billiger zu bauen, da die Qualität der erzeugten frequenzmodulierten Schwingung praktisch nicht mehr durch Brummen und Spannungsschwankungen gestört wird. Es ist sogar möglich, im Sender ein mit Wechselstrom geheiztes Klystron zu verwenden. Oft wird es möglich sein, die üblicherweise zwischen Sender und Antenne vorgesehene sogenannte Uniline wegzulassen, weil die Auswirkung einer variablen Antennenrückwirkung auf den Sender durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ebenfalls kompensiert wird. Praktisch dieselbe Wirkung ist auch erzielbar, wenn der von der Moduliersignalquelle in die Gleichrichterkreise eingeführte Strom die beiden Gleichrichter parallel durchfließt, während diese, von der Quelle der zusätzlichen Wechselspannung aus gesehen, in Serie geschaltet sind. Hierzu wären die Leitungen von der Quelle Q der Figur an die Mitte der Primärwicklung des Transformators T2 zu führen. Das von der oberen Sekundärwicklung des Transformators T1 gelieferte Moduliersignal ist an den Verbindungspunkten zwischen den Widerständen R1 und R2 einerseits, an Masse andererseits anzulegen; es genügt dann an Stelle der zweidrähtigen Drossel D eine gewöhnliche Drossel in der nicht geerdeten Leitung. Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Frequenzstabilisierung von frequenzmodulierten selbsterregten Sendern, welche einen Diskriminator mit zwei Gleichrichtern enthält, in dessen Gleichstromkreisen sich eine Quelle für eine zusätzliche Wechselspannung befindet, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Quelle für die zusätzliche Wechselspannung auch die Quelle des Moduliersignals mit den Gleich-

richterkreisen verbunden ist, wobei die beiden Gleichrichter für die eine Quelle in Serie, für die andere Quelle parallelgeschaltet sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der zusätzlichen Wechselspannung mindestens gleich dem Hundertfachen der oberen Grenzfrequenz des Modulierbereiches gewählt ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude des in

die Gleichrichterkreise eingeführten Moduliersignals wenigstens annähernd gleich derjenigen des durch den Diskriminator demodulierten Moduliersignals gewählt ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei welcher die Gleichstromkreise über einen Transformator mit einem Phasendiskriminator verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung des Transformators aus zwei Hälften besteht, zwischen denen die eine Quelle liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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