DE1086761B - Verfahren zur Frequenzteilung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Frequenzteilerschaltung, durch die — ausgehend von einem Mikrowellengenerator mit einem ihm eigenen hohen Grad von Frequenzstabilität — Schwingungen verhältnismäßig niedriger Frequenz gewonnen werden, deren Mittelwert ein konstantes Verhältnis zur Mikrowellenfrequenz besitzt. Die Frequenzteilung wird dabei unter Zuhilfenahme von Hilfsoszillatoren durchgeführt, deren Frequenz nicht in das Teilerergebnis eingeht. Mithin können diese Hilfsoszillatoren von beliebiger Art sein und benötigen insbesondere keine Frequenzstabilisierung.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Frequenzteilung durch einen Faktor B wird die zu teilende höhere Frequenz f₀ mit einer um den Faktor B vervielfachten tieferen Hilfsfrequenz f_x gemischt, und die so erhaltene Differenzfrequenz wird durch den gleichen Faktor B geteilt. Darauf wird zu der so erhaltenen Frequenz die Hilfsfrequenz f_x addiert, wenn f₀ größer als B · f₁ ist und subtrahiert, wenn f₀ kleiner als B · f_x ist.

Vom mathematischen und theoretischen Standpunkt aus betrachtet, betrifft die Erfindung eine Schaltung, in der die relativ tiefe Hilfsfrequenz einer Stromquelle um einen bestimmten Faktor so vervielfacht wird, daß sie innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches eines Hochfrequenzgenerators gelangt, und in der dann die vervielfachte tiefere Frequenz mit der Hochfrequenz gemischt wird, so daß eine Differenz- oder Schwebungsfrequenz entsteht. Die Schaltung teilt darauf die Differenzfrequenz durch denselben, auch für die Vervielfachung verwendeten Faktor und addiert oder subtrahiert den erhaltenen Quotienten von der tieferen Frequenz. Hierdurch entsteht dann eine Ausgangsspannung, deren Mittelwert der Frequenz von den Hilfsfrequenzen der anderen Schwingungserzeuger unabhängig ist und die sich mathematisch von der Frequenz des primären Mikrowellengenerators nur durch eine Konstante unterscheidet.

Physikalisch betrachtet, ist die Schwebungsfrequenz, die durch das Mischen der beiden anderen Frequenzen entsteht, gleich der Differenz zwischen den beiden anderen Frequenzen und weist immer einen positiven Wert auf. Wenn jedoch die Schwebungsfrequenz aus der Differenz von f₀ und der Frequenz f_x B₁ gebildet wird, entsteht die physikalische Größe durch das Abziehen des kleineren Wertes von dem größeren Wert, so daß sich, wenn man diese Größe algebraisch angibt, ein negativer Wert ergibt. Dies ist eine mathematische Annahme, die aber zwecks gleichmäßiger Behandlung in der Algebra zweckmäßig ist.

Wenn mit f₀ die primäre Frequenz und mit f_x die sekundäre und tiefere Frequenz bezeichnet wird und B_x der Multiplikator und Divisor ist, dann ist

Verfahren zur Frequenzteilung

Anmelder:

IBM Deutschland
Internationale Büro-Maschinen

Gesellschaft m.b.H.,
Sindelfingen (Württ), Tübinger Allee 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 25. Januar 1966

Byron L. Havens, Closter, N. J.,
und Merlin GaIe Smith, West Englewood, N. J.

(V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

wobei f₀ größer als B₁ f_x ist. Wenn jedoch f₀ kleiner als B_x f_x ist, dann ist

B₁ B_x

In diesem Fall ist f₀ — B₁ f_x eine negative algebraische Größe. Diese letzte Gleichung kann man auch folgendermaßen schreiben:

B₁

B₁

= /1

f Q-B₁^ B₁

Es soll jedoch besonders hervorgehoben werden, daß im ersten Fall die geteilte Schwebungsfrequenz zur tieferen Frequenz addiert werden muß, während sie im zweiten Fall von dieser subtrahiert werden muß.

Das Vervielfachen der tieferen Frequenz, das Teilen der Schwebungsfrequenz durch denselben Faktor und schließlich das Addieren oder Subtrahieren des Quotienten von der tiefen Frequenz kann in einer oder in mehreren Stufen durchgeführt werden, wie später im einzelnen erläutert wird. Vorteilhafterweise wird in einer beispielsweisen Ausführung der Erfindung die Sinusspannung zur Frequenzteilung in eine Rechteckimpulsfolge umgewandelt, um genau definierte Impulse konstanter Breite unabhängig von der Folgefrequenz für jede Stufe bereitzustellen. Das Teilen einer Impulsfolge, z. B. durch zwei, löscht nur jeden zweiten Impuls aus, und das Subtrahieren einer bestimmten Anzahl von Impulsen von

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einer größeren Anzahl streicht nur die geringere Anzahl den, und der Verriegelungskreis wird wieder zurückge-

von den Impulsen der größeren Anzahl ab, ohne daß schaltet.

sich die Impulsbreite ändert. Die Impulsfolge wird also Wenn der Minuend aus einer periodischen und ununter-

auf Grund dieser Operation aperiodisch. brochenen Impulsfolge besteht, kann eine Subtrahier-

Die Anzahl der verwendeten Stufen und die verschie- 5 schaltung auch durch eine einfache Umkehrschaltung denen Werte sind im Hinblick darauf ausgewählt, daß ersetzt werden. Wenn sich der Wert der synchronisiereneine einzige Normalimpulsbreite für jeden Arbeitsgang den Schwingungsfrequenz ändert, ändert sich auch die entsteht. Weiterhin sind synchronisierbare elektronische Anzahl der Impulse pro Sekunde in dieser ununter-Einzelschaltungen verwendet, damit alle Arbeitsgänge brochenen Folge. Man hat gefunden und bewiesen, daß durch eine einzige, eine Normalfrequenz liefernde Strom- io die Anzahl der leeren Zwischenräume in der aperiodischen quelle gesteuert werden, wie sie z. B. in elektronischen Folge am Ausgang der letzten Teilerschaltung, während Rechenanlagen als Taktgenerator vorhanden ist. Die die Ausgangsspannung der letzten Teilerschaltung die eine Stromquelle mit einer Frequenz, die für die Rechen- Wechsel im Frequenzwert wiedergibt, konstant bleibt und operationen verwendet wird, ohne daß ihr Wert als Faktor tatsächlich gleich der Ausgangsspannung einer etwa vorin das Endergebnis eingeht, dient ferner gemäß einer 15 gesehenen Subtrahierschaltung ist. Wenn es leere Weiterbildung der Erfindung zum Synchronisieren der Zwischenräume gibt, die durch die Umkehrung zu Im-Arbeitsgänge der verschiedenen elektronischen Schalt- pulsen werden, ist es klar, daß diese durch eine Umkehrelemente, ohne daß wiederum irgendein zulässiges schaltung gewonnene konstante Anzahl genau die gleiche Abweichen von einem festen Wert das Ergebnis be- ist, die an ihrer Stelle am Ausgang einer Subtraktionseinflußt. 20 schaltung vorhanden wäre. Somit ist gemäß der Erfin-

Die Werte sind so gewählt, daß eine entstehende dung eine einfache Umkehrschaltung in der letzten Stufe Schwebungsfrequenz stets tiefer als die verwendete angeordnet, wenn der Hilfsoszillator in dieser letzten Synchronisierfrequenz liegt und daß das Synchronisieren Stufe die Synchronisierung bewirkt,
dieser Schwebungsfrequenz im wesentlichen durch Ver- Eine Schaltung gemäß der Erfindung kann dazu dienen, kürzen der Wellenlänge einer solchen Schwebungs- 25 ein Ereignis genau zeitlich festzulegen, wenn ein Impuls frequenz entsteht und das Anpassen der Zahl dieser als Startzeichen und ein weiterer Impuls als Stoppzeichen Impulse an eine größere Anzahl von Impulsen mit gesendet wird. Auf diese Art kann in sehr einfacher Weise kürzeren Zeitabständen der Synchronisierfrequenz nicht die Anzahl der Impulse gezählt werden, die über den Ausganz willkürlich, sondern aperiodisch und nach einem gang der Schaltung in dem Zeitabschnitt zwischen dem Muster erfolgt, das das Verhältnis der Schwebungs- 30 Start- und dem Stoppzeichen gegeben wird,
frequenz zur Synchronisierfrequenz widerspiegelt. Weiter- Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Figuren im hin beeinflußt ein bemerkbares Abweichen der Syn- einzelnen näher erläutert.

chronisierfrequenz von einem festen Normalwert nicht Fig. 1 zeigt in Blockdarstellung eine Anordnung zur

das Endergebnis. Frequenzteilung einer Frequenz f₀ unter Verwendung von

Die Synchronisierschaltung steuert alle Rechenopera- 35 mehreren anderen Frequenzen;

tionen der elektronischen Schaltelemente, ohne daß ihr Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfin-

Wert in die Ergebnisse dieser Operationen eingeht, und dung, bei der die verschiedenen Schaltungsteile genau

legt die Periodizität und die Phase der Rechenwerte der synchronisiert sind;

arithmetisch gewonnenen Ergebnisse fest. Während sie Fig. 3, 4 und 5 zeigen weitere Ausführungsformen für

das Muster der aperiodischen Impulsfolgen beeinflussen 40 den rechten Teil der Fig. 1 ;

kann, beeinflußt sie nicht den Rechenwert. Die Impuls- Fig. 6 zeigt in Blockdarstellung eine bevorzugte Aussynchronisierschaltung wandelt eine periodische Impuls- führungsform der Erfindung, bei der ein Minimum von folge in eine aperiodische Folge um, indem eine lange Schaltungsteilen einfacher Art verwendet wird und bei Reihe von Impulsen, von denen eine große Anzahl ge- der insbesondere die eine der sekundären Frequenzstromlöscht sein kann, auf ein anderes Zeitmuster verteilt wird. 45 quellen als Hauptsynchronisierquelle dient;
Beispielsweise können 750 000 Imp./sec so auf 10⁶ Impuls- Fig. 7 zeigt eine Synchronisierpufferschaltung;
takte pro Sekunde verteilt werden, daß im Ausgang nach Fig. 8 zeigt ein Zeitdiagramm für die jeweiligen Blocks je drei Impulsen von je 1 Mikrosekunde eine Lücke von des Blockschaltbildes nach Fig. 7;
1 Mikrosekunde entsteht. Fig. 9 zeigt die Schaltung einer ^-Teilerstufe;

Weiterhin werden aperiodische Teilerschaltungen ver- 50 Fig. 10 zeigt die Schaltung einer ^a-Teilerstufe;

wandt, die im wesentlichen so arbeiten, daß von einer Fig. 11 zeigt die Subtraktionssynchronisierschaltung,

aperiodischen Impulsfolge eine Anzahl Impulse gelöscht In Fig. 1 ist ein Oszillator konstanter Höchstfrequenz 1

werden. Dies geschieht natürlich in Übereinstimmung gezeigt, dessen Frequenz geteilt werden soll. Außer dem

mit dem Divisor. Schwingungserzeuger konstanter hoher Frequenz 1, der

Außerdem ist eine Subtraktionsschaltung vorgesehen, 55 die Frequenz f₀ erzeugt, sind noch drei weitere Schwindurch die von einer periodischen oder aperiodischen Im- gungserzeuger 2, 3, 4 angeordnet, die die Frequenzen f_lt pulsfolge eine periodische oder eine aperiodische Impuls- f₂ und f₃ erzeugen. Diese Frequenzen sind nicht auf folge gelöscht wird, wenn die auszulöschenden Impulse, Konstanz stabilisiert. Es ist jedoch f_o>fi>fz> fader Subtrahend, geringer an Zahl als die zuerst genannte Die Frequenz f₀ wird dem Eingang eines Mischverstär-Folge, der Minuend, sind. 60 kers 8 zugeführt. Dem zweiten Eingang des Mischver-

Diese Subtrahierschaltung ist an sich auch ein Ver- stärkers 8 wird die mit dem Faktor B₁ multiplizierte

riegelungskreis, der einen elektronischen Anreizimpuls Frequenz f_x zugeführt. Die Multiplikation mit dem

speichert, um einen Impuls vom Rest nicht in der gleichen Faktor b_x wird in dem Frequenzvervielfacher 5 durchge-

Zeit zu löschen, in der ohnehin zufällig kein Minuend- führt. Der Ausgangskreis des Mischverstärkers 8 ist auf

impuls verfügbar ist. Da somit ein Minuendimpuls, der 6g die Schwebungsfrequenz d₀ = f₀ —· B₁ f_x abgestimmt,

gelöscht werden kann, vorhanden sein muß, muß der An- Die Frequenz d₀ wird weiter einem Impulsgenerator 11

reizimpuls zum Löschen gespeichert werden, bis ein zugeführt, der die Sinusschwingung in eine Folge von

Minuendimpuls zum Löschen wieder verfügbar ist. Nach Rechteckimpulsen verwandelt.

Betätigung dieses Verriegelungskreises wird der vom Durch die gebrochene Linie im rechten Teil der Fig. 1

Minuenden gelieferte, erste Impuls darauf gelöscht wer- 70 sind mehrere miteinander verbundene Teiler und Addier-

5 6

schaltungen eingeschlossen. Die Rechteckimpulse der hinter den Mischverstärkern 8, 9 und 10 auftreten, lassen Frequenz d₀ werden dem Eingang der Teilerschaltung 15 sich folgende Beziehungen anschreiben:
zugeführt und in ihr durch den Faktor B₁ geteilt. Es ist d = f

derselbe Faktor B₁, mit dem die Frequenz f_x in dem ^{3 3>}

Frequenzvervielfacher 5 multipliziert wurde. Die Aus- 5 ^2 ⁼ /2—B₃f_s,

gangsspannung der Teilerschaltung 15 besteht mithin aus a _ f B«f_z,

einer Reihe von rechteckigen Impulsen, der durch B₁ _

geteilten Frequenz d₀. Diese Frequenz wird dem einen ° ' ° -"i/i·

Eingang einer Addierschaltung 16 zugeführt. Setzt man diese Werte in den Ausdruck für die Aus-

Die Frequenz f_x des Oszillators 2 wird weiterhin dem 10 gangsspannung hinter der Addierschaltung 20 ein, so einen Eingang eines zweiten Mischverstärkers 9 züge- ergibt sich:
führt, dessen zweitem Eingang die um den Faktor B₂ in

dem Frequenzvervielfacher 6 vervielfachte Frequenz f ₂ /0 _ "ό , "ί , £ζ_ , ^

des Oszillators 3 zugeführt wird. Der Ausgangskreis des B₁B₂B₃ B₁B₂B₃ B₂B₃ B_s ^3>

Mischverstärkers 9 ist auf die Schwebungsfrequenz 15

d₁ = f₁ — B₂ f₂ abgestimmt und wird dem Impulsgene- d. h., im Ausgang tritt die Frequenz f₀ geteilt durch das rator 12 zugeführt. Im Ausgang des Impulsgenerators 12 Produkt der Teilfaktoren B₁, B₂ und B₃ auf. Es sei ist also eine Folge rechteckiger Impulse mit der Fre- darauf hingewiesen, daß die Frequenzen f_x, f₂ und f₃ quenz d_x vorhanden, die dem zweiten Eingang der Addier- keinen Einfluß auf die Frequenz der Ausgangsspannung schaltung 16 zugeführt wird. Hinter der Addierschal- 20 haben. Sie werden daher als Hilfsoszillatorfrequenzen tung 16 ist also eine Impulsfolge der Frequenz benutzt.

j In der Fig. 1 sind nur drei Stufen dargestellt, in denen

—5- -+- d_x eine Hilfsfrequenz zugeführt ist. Es sei bemerkt, daß bei

B₁ zunehmender Stufenzahl der Betrag des Enddivisors an-

25 wächst.

vorhanden. Diese Impulsfolge wird der Teilerschaltung 17 E₃ sollen nunmehr die mit einem solchen System zu

zugeführt, in der sie durch den Faktor S₂ geteilt wird, der erzielenden Ergebnisse betrachtet werden. Die Primär-

der gleiche Faktor B₂ ist, mit dem die Frequenz f₂ in dem frequenz betrage 23 870,14 MHz. Sie entspricht der Fre-

Frequenzvervielfacher 6 multipliziert wurde. Im Aus- quenz des bekannten Ammoniakoszillators. Diese Fre-

gang der Teilerschaltung 17 ist eine Impulsfolge mit der 30 quenz wird gewöhnlich zur Steuerung von sogenannten

Frequenz Atomuhren verwendet, da sie auf einem molekular-

"^o , ^i atomaren Vorgang beruht, der praktisch unabhängig von

β β *" ~ß~ Umwelteinflüssen abläuft. Ein weiterer Schwingungs-

^{12 2} erzeuger, der als Hilfsoszillator die Frequenz /^₁ erzeugen

vorhanden. Diese Impulsfolge wird dem einen Eingang 35 möge, liefere z. B. eine Frequenz von 2 984,52 MHz. der Addierschaltung 18 zugeführt. Wenn diese Frequenz mit dem Faktor 8 multipliziert

Die Frequenz f₃ des Oszillators 4 wird in dem Fre- wird, ergibt sich 23 876,16 MHz, so daß die Frequenz der quenzvervielf acher 7 mit dem Faktor B₃ multipliziert und Ausgangsspannung der Mischschaltung 8 gleich 6,02MHz dem zweiten Eingang des Mischverstärkers 10 züge- ist. Dies ist eine Frequenz, mit der in üblicher Schalführt, dessen erstem Eingang die Frequenz f₂ zugeführt 40 tungstechnik gearbeitet werden kann. Es bereitet keine wird. Der Ausgangskreis des Mischverstärkers 10 ist auf Schwierigkeiten, diese Frequenz auch durch den Faktor 8 die Schwebungsfrequenz d₂ = f₂ — B₃ f₃ abgestimmt zu teilen, so daß sich als Ausgangsspannung der Teilerund wird dem Eingang eines Impulsgenerators 13 züge- schaltung 15 die Frequenz 0,7525 MHz ergibt,
führt. Im Ausgang des Impulsgenerators 13 ist eine In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt,

rechteckige Impulsfolge der Frequenz d₂ vorhanden, die 45 Der primäre Schwingungserzeuger 21 erzeugt auch hier dem zweiten Eingang der Addierschaltung 18 zugeführt unter Ausnutzung der Molekularresonanz eines Gases eine wird. Im Ausgang der Addierschaltung 18 tritt eine äußerst stabile hochfrequente Ausgangsspannung f ₀ von Impulsfolge mit der Frequenz z. B. 23 870,14 MHz. Die Hilfsoszillatoren 22, 23 und 24

d₀ Cl₁ können z. B. Frequenzen von f₁ = 2 984,52 MHz, f₂

+ — + ^d2 50 = 186,16 MHz und f ₃ = 1,500 MHz erzeugen.

¹²² - Die Frequenz f₀ wird dem einen Eingang einer Verviel-

auf. Diese Frequenz wird der Teilerschaltung 19 züge- fachermischschaltung ■ 25 zugeführt. Die Frequenz f₂ führt, in der sie durch den Faktor S₃ geteilt wird. Der wird dem zweiten Eingang der Vervielfachermischschal-Faktor B₃ ist identisch mit dem Faktor B₃, mit dem die tung 25 zugeführt, so daß im Ausgang der Schaltung 25 Frequenz f₃ in dem Frequenzvervielfacher 7 multipliziert 55 eine Schwebungsfrequenz der Größe iü₄ = S₁/Ί — f₀ aufwurde. Im Ausgang der Teilerschaltung 19 tritt also eine tritt. Diese Frequenz liegt bei den gewählten Faktoren Impulsfolge mit der Frequenz etwa in der Größenordnung von 6 MHz und wird über

^₀ Cl₁ d₂ einen 6-MHz-ZF-Verstärker, der eine Bandbreite von

l· h -— annähernd 2 MHz aufweist, verstärkt dem Eingang der

B₁B₂B₃ B₂B₃ B₃ 60 Teilerschaltung 32 zugeführt.

auf. Diese Impulsfolge wird dem einen Eingang der Die erste Eingangsspannung der vervielfachenden

Addierschaltung 20 zugeführt. Dem zweiten Eingang der Mischschaltung 26 mit der Frequenz f _x wird auch dem Addierschaltung 20 wird die über einen Impulsformer 14 Mischverstärker 25 zugeführt, während die zweite Einin Rechteckimpulse umgeformte Frequenz f₃ = d₃ züge- gangsspannung der Mischschaltung 26 die Frequenz f₂ führt, so daß im Ausgang der Addierschaltung eine 65 aufweist. Die Ausgangsspannung d₅ der vervielfachenden Impulsfolge der Frequenz Mischschaltung 26 beträgt f_x — B₂ f₂, wobei B₂ der

d₀ (I₁ d₂ Faktor der vervielfachenden Mischschaltung 26 ist. Dem

I l· l· d

(I₁ d₂ vevecenen Mschscug 2 is. De

I" l· — l· d₃ ersten Eingang der Mischschaltung 27 wird die Fre-

^{123 2 3 3} quenz f₂ zugeführt, während am zweiten Eingang dieser

vorhanden ist. Aus den Zwischenfrequenzen, die jeweils 70 Mischschaltung 27 die Frequenz B₃ f₃ liegt, d. h., die Aus-

gangsspannung der Mischschaltung 27 weist die Schwe- Dividierschaltung 45 zugeführt wird, aus einer Reihe von

bungsfrequenz d_e auf, die gleich B_sf₃ — f₂ ist, wobei B₃ rechteckigen Impulsen von der Frequenz

der Faktor des Vervielfachers 28 ist. Die Frequenz d₅ ^₆ ^₅ ^₄

wird durch den Zwischenfrequenzverstärker 30 verstärkt — r~- l· ·

und dem Eingang der durch 8 teilenden Sperrschwinger- 5 212

teilerkette 33 zugeführt. Die Ausgangsspannung der Die synchronisierte Dividierschaltung 45 teilt ihre Ein-

Mischschaltung 27 mit der Frequenz ^₆ wird durch den _{e durch den Faktor} |t, _wobeif.gleich32ist.

Zwischenfrequenzverstärker 31 verstärkt und auf den ^{b ö} ^ 4 ' 4 ⁶

Eingang der durch 8 teilenden Sperrschwingerteiler- Daher besteht die Ausgangsspannung der synchroni-

kette 34 gegeben. Am Eingang der durch 2 teilenden 10 sierten Dividierschaltung 45, die dem ersten Eingang der

Sperrschwingerteilerkette 35 liegt eine Spannung mit der synchronisierten Subtraktionsschaltung 46 zugeführt

Frequenz f₃ = d₇. wird, aus einer Reihe von rechteckigen Impulsen von der

Der Hilfsgenerator 40 ist mit den synchronisierten Frequenz

Schaltungen 36 bis 39 verbunden und synchronisiert d_e d₅ d_t

hierüber die von den Teilern 32 bis 35 abgegebene Impuls- 15 ~2~B 2 B B 2BBB

folge auf 1 MHz. Da die von den Teilern 32 bis 35 abge- ^{3 2 3} 123

gebenen Frequenzen eine niedrigere Impulsfolgefrequenz Auf den zweiten Eingang der synchronisierten Sub-

als 1 MHz haben und die Synchronisierschaltungen im traktionsschaltung 46 wird eine Reihe von rechteckigen

wesentlichen so aufgebaut sind wie die später beschriebene Impulsen mit der Frequenz ^- gegeben. Somit besteht die synchronisierende Pufferschaltung 84, ergibt sich, daß 20 ²

die Ausgangsimpulse jeweils in Gruppen, deren Einzel- Ausgangsspannung der synchronisierten Subtraktionsimpulse mit 1 MHz synchronisiert sind, und mit be- schaltung 46 aus einer Reihe von rechteckigen Impulsen stimmten durch die jeweilige Frequenzdifferenz ge- ^Tm^ der Frequenz

gebenen Gruppenabständen auftreten. Der spezielle Auf- d₇ d₆ d₅ d_t

bau der synchronisierenden Pufferschaltung gewährleistet 25 "^ 2 β 2 B B ~~ 2BBB

also einmal die Synchronisierung der Impulsfolge inner- ^{3 2 s} 123

halb einer Gruppe und darüber hinaus eine konstante Es läßt sich nun algebraisch nachweisen, daß dieser Impulsbreite. Ausdruck gleich

Die synchronisierten Ausgangsspannungen der vier fo

Synchronisierschaltungen 36 bis 39 werden zu den weiter 30 2 B₁B₂B₃

unten beschriebenen synchronisierten Teiler- und Sub- . , _ .,,.,, ,„,.„ ,._il(,,

traktionsschaltungen geführt (vgl. die rechte Seite der f\ J^s ergibt ach also, daß die Frequenz hinter der Sub-Fig. 2). Auf den Eingang der synchronisierten Teuer- traktionsschaltung 46 sich von der Hochfrequenz f₀ durch schaltung 41 wird eine Reihe von synchronisierten, recht- ^emen konstanten Faktor

eckigen Impulsen von der Frequenz -φ- gegeben. Der ⁵

Teiler 41 teilt seine Eingangsfrequenz durch den Faktor B₁ = 8. Somit besteht die Ausgangsspannung, die auf den ersten Eingang der synchromsierten Subtraktion sschaltung 42 gegeben wird, aus einer Reihe von recht- 40

eckigen Impulsen mit der Frequenz -0-5-· Dem zweiten

Eingang der synchronisierten Subtraktionsschaltung 42 wird eine Reihe von synchromsierten, rechteckigen Im-

pulsen mit der Frequenz -^- aufgedruckt.

Die Ausgangsspannung der synchronisierten Subtraktionsschaltung 42, die auf den Eingang der synchronisierten Dividierschaltung 43 gegeben wird, besteht aus einer Reihe von rechteckigen Impulsen der Frequenz 50

~~Γ2 ⁼ *6 — D₃Ii₁. (4J

5 _*_. Setzt man den Wert von — f ₂ der Gleichung (4) in die

8 8 B₁ Gleichung (3) ein, so ist

— f0 = d_t — B_xd₅ + B₁B₂ (d_s — B₃d,)

Die synchronisierte Dividierschaltung 43 teilt ihre Ein- 55 oder (5)

gangsfrequenz durch den Faktor B₂ gleich 16. Somit be- —f₀ = d_i — B_xd_h + B₁B₂U₆ — B₁B₂B₃Cl₇.

steht die Ausgangsspannung der synchromsierten Divi- _{WM dkser Werf dmdh} _₂ B₁B₂B₃ dividiert, so

dierschaltung 43, die dem ersten Eingang der synchroni- ·■. , · ,

sierten Subtraktionsschaltung 44 zugeführt wird, aus

einer Reihe von rechteckigen Impulsen von der Frequenz ⁶° /0 __ **7 d₆ d₅ %

3 π 2 B₁B₂B₃ 2 2 B₃ 2 B₂B₃ 2B₁B₂B₃

η _R η Tj r> ' Somit ist bewiesen, daß die Ausgangsspannung der An-

^{2 1 2} Ordnung nach Fig. 2 aus einer Reihe von rechteckigen

α-, ™ j τ. · · _j. r· i_x τ c Impulsen mit der Frequenz

An den zweiten Eingang der synchromsierten Subtrak- 65 ^

tionsschaltung 44 wird eine Reihe von rechteckigen '°

Impulsen von der Frequenz ~-gelegt. Somit besteht die , -°ι^ΰ2 s

Ausgangsspannung der synchromsierten Subtraktions- Die so erhaltene tiefe Frequenz weist die gleiche hohe

schaltung 44, die dem Eingang der synchromsierten 7° Stabilität wie die Hochfrequenz f ₀ auf.

2 B1B2B3 unterscheidet.	dt +	-BJ1, B2U	(2)	(1) (2)
Nach der Definition ist	Durch Einsetzen des Wertes f1 der Gleichung (1) ergibt sich	Gleichung		in die
di = B-J1 — /"„ oder — f 0 = d5 = fi — B2 f 2 oder fx = i5	— f ο = ^4 — -^i (^5 + BJ2) oder f 0 = *4 ·°1*5 B1BJ.		-f	(3,
	Nach der Definition ist fernei /"3 = ίί3; so erhält man	5 = BJ3 -		2 und
■ d,

9 10

Die synchronisierten Teilerschaltungen und Subtrak- deren Ausgangspotential dann dauernd hoch ist, so daß tionsschaltungen, die an anderer Stelle bereits vorge- die Und-Sehaltung 130, da an ihren beiden Eingängen schlagen wurden, seien nachstehend näher beschrieben: dauernd hohes Potential anliegt, fortwährend die Ver-Die einzelnen Teilerstufen bestehen aus ¹Z₂- bzw. ¹Z₃- Stu- zögerungsleitung 131 umschaltet, wodurch die Ausgangsfen. Die Ya-Teilerstufe ist in Fig. 9 dargestellt. Die an- 5 oder Restspannung aus einer fortlaufenden, ununterkommenden Impulse werden der Und-Schaltung 112 und brochenen Folge von Ausgangsimpulsen besteht,
der Oder-Schaltung 113 zugeführt. Wenn der erste Wenn in der Folge der Minuendenimpulse eine einzige Impuls der erste Impuls einer Gruppe ist, dann wird Unterbrechung erfolgt, wird ein einziger Tiefimpuls von eine Koinzidenz in der Und-Schaltung 115 von der Um- der Und-Schaltung 130 ausgehen und 1 Mikrosekunde kehrschaltung 114 und der Oder-Schaltung 113 her auf- io später einen Impuls aus der Folge der von der Vertreten. Daher wird die Verzögerungsleitung 116 so zögerungsleitung 131 abgehenden Impulse löschen,
wirksam, daß in der folgenden Mikrosekunde ein Impuls Es soll nunmehr ein einzelner Impuls zu dem Eingang 2 zu der Und-Schaltung 112 und zu der Oder-Schaltung 113 für den Subtrahenden gelangen. Hierdurch wird über die übertragen wird. Wenn in dieser nächsten Mikrosekunde Oder-Schaltung 125 die Verzögerungsleitung 128 umein weiterer Impuls über den Eingang eingeführt wird, 15 geschaltet, und der Ausgang der Umkehrschaltung 129 wird die Und-Schaltung 112 einen Ausgangsimpuls aus- erhält niedriges Potential. Daher entsteht ein einzelner senden und wird die Umkehrschaltung 114 betätigen, Tiefimpuls am Ausgang der Und-Schaltung 130. Am wodurch eine Verriegelung ausgelöst wird, die aus der Ausgang wird ein Impuls 2 Mikrosekunden später wegen Oder-Schaltung 113, der Und-Schaltung 115 und der der Verzögerungsleitungen 128 und 131 gelöscht.
Verzögerungsleitung 116 besteht. Hierdurch befindet sich 20 Schließlich sei angenommen, daß ein einzelner Subdie Schaltung in der dritten Periode im Startzustand. trahendenimpuls auftritt, dem 1 Mikrosekunde später Wenn in dem zweiten oder einem weiteren folgenden eine Lücke in der Minuendenimpulsfolge folgt. Der über Zeitabschnitt kein ankommender Impuls auftritt, bleibt die Oder-Schaltung 125 laufende Subtrahendenimpuls diese Sperre bestehen, bis ein weiterer ankommender wird die Verzögerungsschaltung 128 umschalten, so daß Impuls auftritt, worauf die Arbeitsfolge wieder auf- as 1 Mikrosekunde später die Umkehrschaltung 129 gegenommen wird. Ein einziger Ausgangsimpuls wird also steuert wird. Beide Eingänge der Und-Schaltung 130 für je zwei Eingangsimpulse abgegeben ohne Rücksicht haben dann niedriges Potential, wodurch 1 Mikrosekunde auf die Regelmäßigkeit des Eintreffens der Impulse. nach dem Verlustimpuls in dem Minuenden am Ausgang

Die Vg-Teilerstufe ist in Fig. 10 dargestellt. Sie ver- von der Restimpulsfolge ein Impuls gelöscht wird. Jedoch wendet zwei Verriegelungen, von denen die erste aus der 30 wird zu dieser Zeit der Minuendenimpuls fehlen, um die Oder-Schaltung 117 und der Verzögerungsleitung 118 und Umkehrschaitung 126 zu steuern, so daß ihre Ausgangsdie zweite aus der Oder-Schaltung 120 und der Verzöge- spannung sich im Hochzustand befindet, um die Undrungsleitung 121 bestehen. Beide Verzögerungsleitungen Schaltung 127 genau 1 Mikrosekunde nach dem Subwerden durch Synchronisierimpulse, deren Breite etwas trahendenimpuls zu erregen, während die Verzögerungskleiner ist als die der Eingangsimpulse, gesteuert, die 35 leitung 128 ihren Ausgangsimpuls abgibt. Daher ist die vom Ausgang der Umkehrschaltung 122 herkommen. Verriegelung, die aus der Oder-Schaltung 125, der Ver-Diese Umkehrschaltung wird ihrerseits über die Oder- zögerungsleitung 128 und der Und-Schaltung 127 beSchaltung 123 mit zwei Eingängen gesteuert, von denen steht, während 1 Mikrosekunde gesperrte Der Ausgang der eine an die Synchronisierzeichenleitung und der der Oder-Schaltung 125 hat für 1 weitere Mikrosekunde andere an den Ausgang der Gesamtschaltung an- 40 ein hohes Potential, wodurch die Verzögerungsleitung geschlossen sind. Beim ersten ankommenden Impuls wieder umgeschaltet wird. Damit wird die Umkehrwird die erste Verriegelung, beim zweiten ankommenden schaltung 129 nochmals betätigt und ein zweites Mal Impuls die zweite Verriegelung betätigt, und beim dritten die Und-Schaltung 130 gesperrt, so daß ein weiteres ankommenden Impuls wird, wenn ein Ausgangsimpuls Löschen aus der Ausgangsimpulsfolge 3 Mikrosekunden geliefert wird, das Synchronisierzeichen gelöscht, da die 45 nach dem Subtrahendenimpuls erfolgt.
Impulspause der Eingangsimpulse sehr klein ist, so daß Im folgenden seien für die Schaltung nach Fig. 2 die Umkehrschaltung während der Dauer der Syn- beispielsweise Werte der Frequenzen der Schwingungschronisierimpulspause betätigt bleibt. Daher erhalten die erzeuger und bestimmte Vervielfacherwerte der Mischbeiden Verzögerungsleitungen keine wirksamen Syn- schaltungen angegeben. Die Ausgangsfrequenz jeder chronisierimpulse und werden infolgedessen unwirksam. 50 Mischschaltung liegt im Bereich von 6 Megahertz, so daß

Die Schaltung der synchronisierten Subtraktions- die Ausgangsfrequenz der folgenden Sperrschwingerschaltungen 42, 44, 46, die aufbaumäßig im wesentlichen teilerschaltungen etwas unter 1 Megahertz ist.
den Löschschaltungen 88 und 90 entsprechen, wird in Ausgangsfrequenz des Schwingungserzeugers f₀
Fig. 11 gezeigt. 23 870,14 Megahertz

Zuerst sei angenommen, daß eine dauernde und un- 55 Ausgangsfrequenz des Schwingungserzeugers f_x
unterbrochene Folge von Impulsen an den ersten Ein- 2 984,52 Megahertz
gang, den Eingang für den Minuend, angelegt wird, Ausgangsfrequenz des Schwingungserzeugers f₂
während kein Impuls an dem zweiten Eingang, dem 186,16 Megahertz
Subtrahendeingang, auftritt. Hierdurch würde eine Ausgangsfrequenz des Schwingungserzeugers f_s
dauernde und ununterbrochene Ausgangsspannung, die 60 1,50 Megahertz
Restspannung, entstehen. Wenn keine Impulse am _R
zweiten Eingang vorhanden sind, wird die Oder-Schal- ™^eTt, ^von %■

lung 125 nicht arbeiten. Eine Impulsfolge am Eingang ZZIZZ B

für den Minuenden wird dauernd die Umkehrschaltung 126 ^{wert von} ^³

betätigen, wodurch das Ausgangspotential entsprechend 65 Ausgangsfrequenz der Mischschaltung 25

niedrig gehalten wird und damit die Und-Schaltung 127 6,02 Megahertz

unwirksam bleibt. Daher entsteht am Oder-Kreis 125 Ausgangsfrequenz der Mischschaltung 26

keine Ausgangsspannung, und die Verzögerungsleitung 128 5,96 Megahertz

wird nicht umgeschaltet. Die Ausgangsspannung · der Ausgangsfrequenz der Mischschaltung 27

Verzögerungsleitung 128 steuert die Umkehrschaitung 129, 70 - 5,84 Megahertz

11 12

Ausgangsfrequenz der Synchronisierschaltung 36 gang der Addierschaltung 55 zugeführt wird, aus einer

0,7525 Megahertz Reihe von synchronisierten Impulsen mit der Frequenz

Ausgangsfrequenz der Synchronisierschaltung 37 AAA

0,754 Megahertz — — ·

Ausgangsfrequenz der Synchronisierschaltung 38 5 ⁿ* ⁰^⁰* ⁰S⁰Z^i

0,73 Megahertz Über den zweiten Eingang der Addierschaltung 55,

Ausgangsfrequenz der Synchronisierschaltung 39 der mit dem vierten Eingang der Schaltung nach Fig. 3

0,75 Megahertz verbunden ist, wird eine Reihe von synchronisierten

Ausgangsfrequenz der Teilerschaltung 41 Impulsen mit der Frequenz A₃ zugeführt. Somit ent-

0,094 Megahertz xo steht am Ausgang der Addierschaltung 55 eine Reihe Ausgangsfrequenz der Subtraktionsschaltung 42 von synchronisierten Impulsen mit der Frequenz

0,660 Megahertz
Ausgangsfrequenz der Teilerschaltung 43 A4- —

0,04125 Megahertz Ausgangsfrequenz der Subtraktionsschaltung 44 15

0,68875 Megahertz Ausgangsfrequenz der Teilerschaltung 45

0,02152 Megahertz Ausgangsfrequenz der Subtraktionsschaltung 46

0,72848 Megahertz ao

Wert von 2 B₁B₂B₃ 32768

f „/32768 0,72848 Megahertz

Die Ausgangsspannungen der Mischschaltungen liegen in dem Frequenzbereich von 6 Megahertz, die leicht verstärkt werden können, so daß die Arbeitsweise dieser 25 Verstärker sehr sicher ist, ohne daß man Verzerrungen der gewonnenen Stromwerte zu befürchten braucht.

Die Fig. 3 stellt ein anderes Ausführungsbeispiel der
Erfindung mit in Reihe geschalteten Dividier-, Addier-
und Subtrahierschaltungen dar. Die links an diese 30
Schaltungen anzuschließenden Anordnungen sind ahnlieh den entsprechenden Teilen der Fig. 1 und 2. Die
Schaltung weist vier Eingänge auf, denen eine synchronisierte Reihe von Impulsen mit den Frequenzen A₀,
A₁, A₈ bzw. k₃ zugeführt wird. Die Frequenz A₀ am ersten 35 oder, wenn die Gleichungen nach f₀ Schritt für Schritt Eingang liegt am Eingang der Teilerschaltung 50, die aufgelöst werden,

die Frequenz A₀ durch den Faktor B₁ dividiert. Somit f — Β CR f k) k

tritt am Ausgang des Teilers 50 eine Reihe von syn- V* ~ ~}^K » ² *^{; 0>}

J₁ Iq D₁JD^ (A₂ -f- Jj₃B₃J O₁R₁ «(j,

chronisierten Impulsen mit der Frequenz -£ _auf. Der ^ _f^ ₌ B₁B₂B₃U₃ + B₁B₂U₂ — B₁U₁ — k₀,

zweite Eingang der Schaltung nach Fig. 3 ist mit dem f₀ k₂ U₁ A

i Ei d Addihl 51 bd ~ ~ä ~ö

B3	B3B2 B3B2B1	U	dann ergibt sich	u	Ώ P P — -0I/1 — /o>
Dieser Ausdruck ist	gleich	B1B2B3	a	= -B2Z2 — fi,
	wird.	h	-P R -P
	Es sei angenommen, daß die vier Eingangsspannungen	f3	=fl
was später bewiesen	folgende Werte haben:
A0	= Bxfx — A0,
A1	=== B2f2 — A1,
h	= Bsf3 + A2,
A3	= Ä3

k₂ ~ ³ ~ä

A₀

gg g g f_{0 2 1 0}

zweiten Eingang der Addierschaltung 51 verbunden, τ> τ> ώ ~ ³ ~ä r~ö » η τ> '

..-^..i ■, ■ ■ ι- η JDiJDoJJa JD·> i3o.De JJ-iJJaJJ-y

An ihm ist eine Reihe von synchronisierten Impulsen ι * a * * χ

mit der Frequenz A₁ angelegt. Somit tritt am Ausgang Somit ergibt sich, daß die Ausgangsfrequenz gleich der

der Addierschaltung 51, der am Eingang der Teiler- 45 durch eine Konstante geteilten Primärfrequenz ist.

schaltung 52 angeschlossen ist, eine Reihe von syn- Die Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei

chronisierten Impulsen mit der Frequenz dem eine andere Anordnung der Teiler-, Addier- und

A₀ Subtraktionsschaltungen vorgesehen ist. Den vier Ein-

&i + ~jz~ gangen der Schaltung nach Fig. 4 werden synchronisierte

¹ 50 Impulse mit den Frequenzen A₄, A₆, A₆ bzw. A₇ zu-

auf. Die Teilerschaltung 52 teilt diese ihre Eingangs- geführt. Über den Eingang 1 wird die Frequenz A₄ dem

frequenz durch den Faktor B₂, so daß an ihrem Ausgang, Eingang der Teilerschaltung 56 aufgedrückt. Diese

der mit dem ersten Eingang der Subtraktionsschaltung 53 Teilerschaltung dividiert ihre Eingangsfrequenz durch

verbunden ist, eine Reüie von synchronisierten Impulsen den Faktor B₁. Somit besteht die Ausgangsspannung

mit der Frequenz 55 der Teilerschaltung 56, die auf den ersten Eingang der

J_{1 R} Addierschaltung 57 gegeben wird, aus einer Reihe von

B₂ BB synchronisierten Impulsen mit der Frequenz -φ. Der

entstehen. Der zweite Eingang der Subtraktions- zweite Eingang der Schaltung nach Fig. 4 ist mit dem schaltung 53 liegt am dritten Eingang der Schaltung nach 60 zweiten Eingang der Addierschaltung 57 verbunden, Fig. 3. Somit tritt am Ausgang der Subtraktions- dem eine Reihe von synchronisierten Impulsen mit der schaltung 53, der an dem Eingang der Teilerschaltung 54 Frequenz A₅ zugeführt wird. Somit tritt am Ausgang angeschlossen ist, eine Reihe von synchronisierten der Addierschaltung 57, der an den Eingang der Teiler-Impulsen mit der Frequenz schaltung 58 angeschlossen ist, eine Reihe von syn-

k k ⁶5 chronisierten Impulsen mit der Frequenz

Bz B₂B₁ A₅ + A_

auf. Die Teilerschaltung 54 dividiert ihre Eingangs- . ^l

frequenz durch den Faktor B₃. Somit besteht die Aus- auf. Die Teilerschaltung 58 teilt ihre Eingangsfrequenz

gangsspannung der Teilerschaltung 54, die dem Ein- 70 durch den Faktor B₂. Somit entsteht am Ausgang der

13 14

Teilerschaltung 58 eine Reihe von synchronisierten Im- Somit besteht die Ausgangsspannung der Teilerschaltung

pulsen mit der Frequenz 62, die auf den ersten Eingang der Addierschaltung 63

b k gegeben wird, aus einer Reihe von synchronisierten

B₂ B₂B₁ c Impulsen mit der Frequenz ~-. Der zweite Eingang der

die auf den ersten Eingang der Subtraktionsschaltung 59 Schaltung nach Fig. 5 ist mit dem zweiten Eingang der

gegeben werden. Der zweite Eingang der Subtraktions- Addierschaltung 63 verbunden. Über ihn wird eine Reihe

schaltung 59 ist mit dem dritten Eingang der Schaltung von synchronisierten Impulsen mit der Frequenz A₉ an-

nach Fig. 4 verbunden. Ihm wird eine Reihe von syn- gelegt. Somit besteht die Ausgangsspannung der Addier-

chronisierten Impulsen mit der Frequenz A₆ aufgedrückt. io schaltung 63, die dem Eingang der Teilerschaltung 64

Somit besteht die Ausgangsspannung der Subtraktions- zugeführt wird, aus einer Reihe von synchronisierten

schaltung 59, die an den Eingang der Teilerschaltung 60 Impulsen mit der Frequenz

gelegt wird, aus einer Reihe von synchronisierten Im- &

pulsen mit der Frequenz ^a H~ -—~ ·

A₆ · Die Teilerschaltung 64 dividiert ihre Eingangsfrequenz

-°2 -°2"i durch den Faktor B₂. Daher wird die Ausgangsspannung

Die Teilerschaltung 60 dividiert ihre Eingangsfrequenz der Teilerschaltung 64, die auf den ersten Eingang der

durch den Faktor B₃. Somit tritt am Ausgang der Teiler- Addierschaltung 65 gegeben wird, aus einer Reihe von

schaltung 60 eine Reihe von synchronisierten Impulsen ao synchronisierten Impulsen mit der Frequenz

mit der Frequenz £_g £₈

JZ& ^ßs __ ^Ri B₂ B₁B₂

R RR RRR

-D₃ -03-D₂ -03-⁰S-⁰I bestehen. Der zweite Eingang der Addierschaltung 65 ist

auf, die dem ersten Eingang der Subtraktionsschaltung 61 *5 mit dem dritten Eingang der Schaltung nach Fig. S

zugeführt wird. An den zweiten Eingang dieser Sub- verbunden. Ihm wird eine Reihe von synchronisierten

traktionsschaltung 61, die mit dem vierten Eingang der Impulsen mit der Frequenz A₁₀ aufgedrückt. Infolgedessen

Schaltung nach Fig. 4 verbunden ist, wird eine Reihe tritt am Ausgang der Addierschaltung 65, dessen Span-

von synchronisierten Impulsen mit der Frequenz A₇ nung an den Eingang der Teilerschaltung 66 gelegt wird,

gelegt. Somit besteht die Ausgangsspannung der Sub- 3° eine Reihe von synchronisierten Impulsen mit der

traktionsschaltung 61 aus einer Reihe von synchroni- Frequenz

sierten Impulsen mit der Frequenz A₉ A₈

_h h A₅ A₄ " ■ B₂ ' B₁B₂

B₃ B₃B₂ B₃B₂B_{1 35 auf Die} Teilerschaltung 66 dividiert ihre Eingangs-

Dieser Wert ist gleich frequenz durch den Faktor B₃. Somit besteht die Aus-

f gangsspannung der Teilerschaltung 66, die dem ersten

> Eingang der Subtraktionsschaltung 67 zugeführt wird,

B₁B₂B_{3 aug emer} ReJJ₁₆ yon synchronisierten Impulsen mit der wenn an den vier Eingängen die folgenden Werte liegen: 40 Frequenz

A _ f ]3f A?_ 1 ^9 1 ^S

^Ki — / 0 -⁰I/1 _ r ~r ·

A₆ = B₃f_s — f₂, Dem zweiten Eingang der Subtraktionsschaltung 67

k — f _ 45 wird eine Reihe von synchronisierten Impulsen mit der

Frequenz A₁₁ aufgedrückt. Daher tritt als Ausgangs-Aus diesen Werten lassen sich folgende Ausdrücke spannung der Subtraktionsschaltung 67 eine Reihe von ableiten: synchronisierten Impulsen mit der Frequenz

/0 ⁼ B₁I 1 -ρ Αλ, h h b

J* " t "TO ^K9 "8

f _ β f __ £ ' B₃ B₂B₃ B₁B₂B₃

f _ j, auf. Dieser Wert ist gleich dem Ausdruck

/3 — «v _

Durch die Kombination dieser Gleichungen entsteht »

die Gleichung 55 B₁B₂B₃

/0 _ t ^a 1 ^5 , ^4 wenn für die vier Eingangsspannungen folgende Werte

B₁B₂B₃ "~ ⁷ B₃ B₂B₃ B₁B₂B₃ ' eingesetzt werden:

Aus dieser Gleichung folgt, daß die Ausgangsfrequenz ,⁸ ~ j,¹^.¹ J"

gleich der durch eine Konstante geteilten primären 60 «9 = -°2/a /1>

Frequenz ist, auf die die Hilfsfrequenzen keinen Einfluß ^Äio ~ B₃ f₃ f₂,

haben. A₁₁ = f_s.

Fig. 5 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer ,. _1Tr , , . , .. _, . , ,
anderen Anordnung der Teuer-, Addier! und Subtraktions- Von diesen Werten können folgende Gleichungen abgeschaltungen dar. Die Schaltung nach Fjg, 5 weist vier 65 ^{leltet werden:}
Eingänge auf, denen eine Reihe von synchronisierten ψ —Bf -+- k
Impulsen mit den Frequenzen A₈, A₉, ä_xo bzw. A₁₁ züge- '° ~ π¹/ ,τ,⁸'
führt wird. Über den ersten Eingang wird die Frequenz A₈ >^x ~ ^a'^a "τ" ^Ä»·
an den Eingang der Teilerschaltung 62 gelegt. Diese ft — B_sf₃ + A₁₀,
dividiert ihre Eingangsfrequenz durch den Faktor B₁. 70 f_s = A₁₁.

Diese Gleichungen ergeben kombiniert folgende Gleichungen:

B₁B₂B₃ B₃ B₂B₃ B₁B₂B₃

Aus dieser Gleichung folgt, daß die Ausgangsfrequenz gleich der primären Frequenz geteilt durch eine Konstante ist.

Aus den obigen vier Beispielen kann ein allgemeines Gesetz abgeleitet werden. Wenn die Äusgangsfrequenz der Mischschaltung als unveränderliche Größe f₀ — B₁^₁ angesetzt wird, dann kann diese Größe als eine positive betrachtet werden, wenn f₀ größer als B₁Z₁ ist. Dann ergeben sich folgende Gleichungen:

Nach Fig. . fo	1	B1B2B3 »4	2 ί	d2
B1B2B3 Nach Fig. fo	2	A0		B3 3 de
Nach Fig. fo	! 3	B1B2B3 K ,	B2 h	ο 2, Bo ! h !
B1B2B3 Nach Fig. fo	4	B1B2B3 k8
B1B2B3 Nach Fig. fo	5		t d5
	B2B \
'B3
B2B3 K

B₁B₂B₃

B₁B₂B₃

Es zeigt sich, daß bei keinem Vorzeichenwechsel von einem Glied der Gleichung zum nächsten Glied eine Addierschaltung verwendet worden ist, während bei einem Vorzeichenwechsel eine Subtraktionsschaltung benutzt worden ist.

Aus praktischen Überlegungen wird eine Subtraktionsschaltung nunmehr eine Löschschaltung genannt, da die Subtraktion als Löschung entsprechender Impulse des Impulszuges erscheint. Sie ist im allgemeinen einfacher im Aufbau und somit billiger als eine Addierschaltung. Daher sind bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung (vgl. Fig. 6) die Werte für die verschiedenen Frequenzstromquellen so gewählt, daß die Ausgangsspannungen der Mischschaltungen zuerst negativ, dann positiv, wieder negativ und schließlich positiv werden. Somit können ausschließlich Teiler- und Löschschaltungen verwendet werden, so daß die komplizierten und teureren Addierschaltungen nicht benötigt werden.

Die Fig. 6 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Blockdarstellung. Die primäre Stromquelle 70 mit der Frequenz f₀ von z. B. 23 870,14 MHz, die eine Molekularresonanz von Ammoniak ist, ist im einzelnen bekannt und wird daher nicht näher beschrieben. Dasselbe gilt auch für die sekundäre Stromquelle 71 mit der Frequenz f_x = 2984,5 MHz, die sekundäre Stromquelle 72 mit der Frequenz f₂ = 186,17 MHz und für die sekundäre Stromquelle 73 mit der Frequenz f₃ = 1,001 MHz.

Die Verwelfachermischschaltungen 74 und 75, die Mischschaltung 76 und der Frequenzvervielfacher 77 sind ebenfalls von üblicher Bauart und daher nicht näher beschrieben. Es wird jedoch besonders darauf hingewiesen, daß die Werte derart gewählt sind, daß die mit dem Faktor 8 multiplizierte sekundäre Frequenz 2984,5 MHz um 5,86 MHz größer als die primäre Frequenz ist. Da f₀ — B₁/⁷! negativ sein wird, wird 5,86 MHz als eine negative Größe betrachtet. Die mit dem Faktor 16 multiplizierte sekundäre Frequenz von 186,17 MHz ist um 5,78 MHz kleiner als die sekundäre Frequenz 2984,5. Da f_x — B₂f2 positiv sein wird, wird 5,78 MHz als ein positiver Wert angesehen. Weil hierbei ein Vorzeichenwechsel zwischen f₀ — B₁Jp₁ und f₁ — B₂f₂ auftritt,

ίο wird der erste Rechenvorgang eine Subtraktion sein, und somit wird die Löschschaltung 88 gebraucht. Die mit dem Faktor 192 multiplizierte Frequenz von 1,001 MHz ist um 6,022 MHz größer als die sekundäre Frequenz von 186,17 MHz. Da f₂ — B₃f₃ negativ sein wird, wird der Ausdruck 6,022 MHz als eine negative Größe betrachtet. Da hierbei ein Vorzeichenwechsel von der positiven 5,78-MHz-Zwischenfrequenz zur negativen 6,022-MHz-Zwischenfrequenz auftritt, wird der zweite Rechenvorgang ebenfalls eine Subtraktion sein. Hierzu wird die Löschschaltung 90 verwendet. Die sekundäre Frequenzquelle 73 mit der Frequenz f₃ = 1,001 MHz wird als positiv angesehen. Weil somit ein Vorzeichenwechsel von der negativen Frequenz von 6,022 MHz zur positiven Frequenz von 1,001 MHz auftritt, wird der letzte Rechen-Vorgang auch eine Subtraktion sein. Da eine Subtraktion eines Dezimalbruches von 1 gleich dem Komplement des Bruches ist, wird die Umkehrschaltung 92 verwendet. Es wird später gezeigt werden, daß die Umkehrschaltung 92 einer Löschschaltung an dieser Stelle vollständig äquivalent ist, da bei Schwankungen der Frequenzstromquelle 73 sich der Ausgangsbetrag der Teilerschaltung 91 entsprechend ändert, jedoch die Anzahl der leeren Zwischenräume in dieser aperiodischen Folge konstant bleibt, so daß der Ausgangswert der Umkehrschaltung 92 konstant bleibt.

Es sei besonders hervorgehoben, daß die verschiedenen Werte derart gewählt sind, daß die Ausgangswerte der Vervielfachermischschaltungen 74 und 75 und der Mischschaltung 76 in der Nähe von 6 MHz liegen, so daß diese Frequenzen durch übliche 6-MHz-Zwischenfrequenzverstärker 78, 79 und 80 verstärkt werden können und dann jede Frequenz durch einen üblichen Sperrschwinger 81, 82 bzw. 83 geteilt wird. Die Ausgangsfrequenzen liegen dann etwas unter 1 MHz.

Die an den Schaltungsteilen 87 bis 92 liegenden Frequenzen sind der Reihe nach die Frequenzen 0,7325, 0,7225, 0,75275 und 1,001 MHz.

Ein Vorteil der Anordnung nach dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist der, daß die sekundäre Strom- quelle mit der Frequenz f₃ = 1,001 MHz zusätzlich als Stromquelle für die Lieferung von Begrenzungs- und Synchronisierimpulsen für die übrigen Schaltungsteile benutzt werden kann.

Es soll bemerkt werden, daß jede von den Zwischenfrequenzverstärkern abgehende Frequenz periodisch ist und daß die Ausgangsfrequenzen der Sperrschwinger-Durch-8-Teilerschaltungen 81, 82 und 83 die Frequenzen 0,7325, 0,7225 und 0,75275 MHz sein werden. Jede dieser Frequenzen ist also kleiner als 1 MHz, und somit dauert jede Periode langer als 1 Mikrosekunde. Damit diese 732 500 periodischen Impulse innerhalb des entsprechenden Zeitabschnittes auftreten, ist eine synchronisierende Pufferschaltung 84 vorgesehen. Damit wird eine Schaltung bezeichnet, die durch eine Synchronisier- und Zeitbegrenzerimpulsfolge mit je einer Frequenz von 1 MHz gesteuert wird. Dem Eingang der Schaltung Fig. 7 wird eine Impulsfolge, deren Folgefrequenz etwas geringer als 1 MHz ist, zugeführt. Diese wird unter dem Einfluß der genannten Steuerimpulsfolgen in Impulsgruppen gleicher Impulsanzahl um-

Claims (8)

1 UOO /Ol

17 18

gewandelt. Die Impulse innerhalb einer Gruppe sind diese Schaltung zwei Eingänge, und zwar einen Minuendsynchronisiert, in vorliegendem Beispiel auf 1,001 MHz. Eingang, der unmittelbar mit der Stromquelle f_s mit Wie bereits an anderer Stelle vorgeschlagen, arbeitet die der Frequenz 1,001 MHz verbunden ist, und einen Synchronisierpufferschaltung folgendermaßen: (Siehe Subtrahenden-Eingang von der Teilerschaltung 91 mit Fig. 7 und 8.) Die dem Eingang zugeführten Impulse 5 der Frequenz von 0,031 364 583 MHz besitzt, und sind scharfe Impulse vom Ausgang des jeweiligen Sperr- daß der Rest auf der Ausgangsleitung die Frequenz schwingers 81, 82 oder 83. Der Impulsdehner 96 ver- 0,9696 354166 MHz aufweisen wird, größert die Impulsbreite bis zum Eintreffen des scharfen Wenn man diesen Vorgang mathematisch erfassen Synchronisierimpulses. Am Ausgang der Und-Schaltung will, so bedeutet T eine willkürliche Periode von η 97 entsteht eine Spannung, die den Sperrschwinger 99 io gleichen Zeitabschnitten t, von denen die einen mit einen scharfen Impuls auf die Entladeröhre 98 liefern Impulsen und die anderen mit Zwischenräumen belegt läßt und damit über den Impulsdehner 96 die Und- sein mögen. Wenn X gleich der Anzahl der Impulse in Schaltung 97 wieder sperrt. Die scharfen Impulse 100 der Zeiteinheit ist und y gleich der Anzahl der dades Sperrschwingers 99 werden auf den Impulsdehner zwischenliegenden Zwischenräume in der Zeiteinheit ist, übertragen, dessen Ausgangsimpulsbreite durch die über 15 dann ist

die Phasenumkehrschaltung 105 zugeführten zwei Be- _ T_ _ „™ „

grenzerimpulse einheitlich festgelegt ist, da die Sperr- ^ ~" i~ / · Schwingerimpulse mit 1 MHz synchronisiert sind. Vom

Ausgang des Impulsdehners 100 werden die Impulse In einem solchen System kann die Aufgabe einer Umüber eine Und-Schaltung 101 auf die Verzögerungs- 20 kehrschaltung durch die Gleichung leitung und auf den Impulsdehner 110 geleitet. Dem

zweiten Eingang der Und-Schaltung 101 werden Syn- _yy _ _£_ .χy m\

chronisierimpulse zugeführt. Hierdurch werden die f

Impulse um eine Synchronisierimpulszeit verzögert und

so gedehnt, daß am Ausgang 111 Impulsgruppen, deren 25 ausgedrückt werden, da bei einer Umkehrung die Im-

Impulse eine Impulsbreite von 1 Mikrosekunde haben, pulse in Zwischenräume und die Zwischenräume in

entstehen. Der Impulsabstand innerhalb einer Gruppe Impulse verwandelt werden. Wird die Gleichung (1)

ist dabei auf 1 MHz synchronisiert. durch T geteilt, so ergibt sich

Um in einem Schaltungssystem, in dem der sekundäre \

Schwingungserzeuger gleichzeitig als synchronisierende 30 y = —■ — X· (2) Steuerschaltung dient, die Äquivalenz einer Phasenumkehrschaltung mit einer Löschschaltung aufzuzeigen, Bei einem System nach Fig. 6 bestimmt f₃ den Imsoll nachstehend eine Anordnung betrachtet werden, die pulsabstand nur aus einer einzigen Stufe besteht, und zwar aus der 1 letzten in der Schaltung nach Fig. 6. 35 '^{3 =} ~7~ ^{= 3}' ' '

In dieser Schaltung stellen der Schwingungserzeuger f₂

die hochfrequente Stromquelle und der Schwingungs- X wird dem Subtrahenden einer Löschschaltung enterzeuger f₃ die niederfrequente Stromquelle und gleich- sprechen, d. h. der Ausgangsspannung der letzten Teilerzeitig die den synchronisierenden Strom liefernde Strom- schaltung 91, die gleich quelle dar. Über die Vervielfacherschaltung 77 mit dem 40

Faktor 192 und die Mischschaltung 76 wird die Schwe- Jl ^di ι "ό ,^.

bungsfrequenz 192, 192—186,170 = 6,022 gewonnen, die S₈ B₂B₃ B₁B₂B₃

innerhalb des Verstärkungsbereiches des 6-MHz-Zwischen-

frequenzverstärkers 80 liegt. Diese Frequenz läuft sein würde, wobei

dann über die Sperrschwinger-Durch-S-Teilerschaltung 83 45 d d d

und tritt am Ausgang als eine Folge von Spitzen mit der y = ^₃ 1 (S)

Frequenz 6,022 geteilt durch 8 = 0,75275 MHz auf. ^Ba ^Bz^Bz B₁B₂B₃

Diese letzte Frequenz läuft dann durch die synchroni- ist, was aber gleich sierende Pufferschaltung 86, aus der insgesamt 1 001 000

Zeichen, die sich aus 752 750 Impulsen und 248 250 50 _y _ Io /g\

Zwischenräumen zusammensetzen, austreten. Die Wir- B₁B₂B₃ kung der Löschschaltung 90 bleibt in diesem speziellen

Beispiel außer Betracht, da ja nur eine Anordnung, ist, so daß in einem solchen System eine Umkehrschaltung bestehend aus einer einzigen Stufe, vorausgesetzt wird völlig gleichwertig mit einer Löschschaltung ist. und deshalb keine Quotientenimpulse von der Teiler- 55
schaltung 89 zusätzlich an der Löschschaltung 90 auftreten können. Die aperiodische Ausgangsspannung der Patentansprüche: synchronisierenden Pufferschaltung 86 wird dann über

die Durch-24-Teilerschaltung 91 geleitet, so daß die 1. Verfahren zur Frequenzteilung durch einen

752 750 Impulse durch die Teilung auf 31364,5833 Im- 60 Faktor B, dadurch gekennzeichnet, daß die zu

pulse und entsprechend komplementär zu dieser Zahl teilende höhere Frequenz f ₀ mit einer um den Fak-

die Zwischenräume auf 969 635,4166 Zwischenräume tor B vervielfachten tieferen Hilfsfrequenz f₁ gemischt

gebracht werden. Wenn diese Impulse durch die Um- wird, daß die so erhaltene Differenzfrequenz durch

kehrschaltung 92 laufen, werden die Impulse zu Zwischen- den gleichen Faktor B geteilt und daß zu dieser

räumen, und umgekehrt, wodurch die Endausgangs- 65 Frequenz die Hilfsfrequenz f_x addiert wird, wenn f₀

spannung eine aperiodische Impulsfolge von 969 635,4166 größer als B · f_x ist, und subtrahiert wird, wenn f₀

Impulsen = f₂ geteilt durch 192 = 186,17 MHz geteilt kleiner als B · f_x ist.

durch 192 ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

Es sei noch einmal erwähnt, daß bei Verwendung zeichnet, daß weitere tiefere Hilfsfrequenzen in

einer Löschschaltung anstatt der Umkehrschaltung 92 70 gleichartigen Stufen derart zur Erzielung eines

höheren Teilverhältnisses angeordnet sind, daß jeweils die Hilfsfrequenz der vorhergehenden Stufe an die Stelle der zu teilenden höheren Frequenz tritt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilung, Subtrahierung oder Addierung unter Steuerung einer für alle Stufen gleichen Synchronisierfrequenz erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsfrequenzerzeuger mit der tiefsten Frequenz gleichzeitig die Synchronisierung übernimmt.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Differenzfrequenzen in der Anordnung in demselben Bereich, jedoch etwas unterhalb der Synchronisierfrequenz liegen bzw. mit Hilfe zusätzlicher Teilerstufen unter die Synchronisierfrequenz gebracht werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wahl der Hilfsfrequenzen so vorgenommen wird, daß in den aufeinanderfolgenden Stufen der Teilerschaltung abwechselnd die mit einem Faktor B vervielfachte nächsttiefere Hilfsoszillatorfrequenz größer oder kleiner als die Frequenz des Hilfsoszillators der betreffenden Stufe ist, so daß nur Subtraktionsschaltungen vorhanden sind.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Stufe der Anordnung an Stelle einer Subtrahierschaltung eine einfache Umkehrschaltung aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Frequenzteilung die Schwingung der Differenzfrequenz in eine Impulsfolge (11) umgewandelt wird und zur Synchronisierung ebenfalls Rechteckimpulsfolgen zugeführt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

©009 570/287 8.60