DE1122988B - Einrichtung zur Verfolgung der Frequenz einer Signalquelle und zur Speicherung eines zu einem beliebigen Zeitpunkt entnommenen Frequenzwertes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Speicherung einer Frequenz, genauer gesagt, zur Verfolgung der Frequenz einer Signalquelle und zur Speicherung eines zu einem beliebigen Zeitpunkt entnommenen Frequenzwertes mit der Möglichkeit, diesen Wert beliebig lange nach der Entnahme zu reproduzieren.

In einer Reihe von Gebieten der Elektronik, beispielsweise bei Radarsystemen, die nach dem Doppler-Prinzip arbeiten, ist es erforderlich, die Frequenz eines Eingangssignals, das zu einer bestimmten Zeit entnommen wird, möglichst genau zu speichern, also die Frequenz, die das Eingangssignal zu diesem Zeitpunkt hatte, reproduzieren zu können. So kann z. B. die Doppler-Frequenz eines Radarsystems im Zündsystem eines fliegenden Körpers am Anfang der auf ein Ziel gerichteten Flugbahn entnommen und gespeichert werden. Die gespeicherte Frequenz steht nun dauernd zur Verfügung und wird periodisch mit den Beträgen verglichen, die die Doppler-Frequenz während des Fluges annimmt, um dadurch festzustellen, wann der Körper eine bestimmte räumliche Lage relativ zum Ziel erreicht hat. Die Genauigkeit dieser räumlichen Flugbahnauswertung wird in starkem Maße durch die Verläßlichkeit der Frequenzspeicherung bestimmt. Es ist also eine Einrichtung nötig, die eine beliebige Frequenz über eine lange Zeit genau speichern kann.

Es ist bekannt, eine beliebig ausgewählte Frequenz einer Signalquelle in einem geschlossenen Regelkreis zu speichern. Solche Regelkreise sind unter anderem in einer Arbeit von Donald Richman beschrieben, die unter dem Titel »Color-Carrier Reference Phase Synchronization Accuracy in NTSC Color Television« in der Zeitschrift Proceedings of the I. R. E., Januar 1954, S. 106, abgedruckt ist. Sie sollen nachstehend entsprechend ihrem Zweck als Frequenzfolger bezeichnet werden und bestehen im wesentlichen aus einem Phasenverschiebungsdetektor, der mit der Eingangssignalquelle und mit einem spannungsgesteuerten Oszillator verbunden ist. Der Eingang eines Integrators ist mit dem Ausgang des Phasenverschiebungsdetektors über einen Schalter verbunden und liefert das an seinem Ausgang entstehende integrierte Signal als Steuerspannung auf den spannungsgesteuerten Oszillator. Die jeweils gespeicherte Frequenz steht als Frequenz der am Ausgang des Oszillators entnehmbaren Wechselspannung zur Verfügung. Solange der Schalter geschlossen ist, folgt der Regelkreis in seiner Frequenz derjenigen des Eingangssignals. Soll dessen Frequenz in einem bestimmten Augenblick gespeichert werden, so wird der Einrichtung zur Verfolgung der Frequenz

einer Signalquelle und zur Speicherung

eines zu einem beliebigen Zeitpunkt

entnommenen Frequenzwertes

Anmelder:

Hughes Aircraft Company,
Culver City, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. G. Eickenberg

und Dipl.-Ing. H. Sauerland, Patentanwälte,

Düsseldorf, Cecilienallee 76

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 2. November 1959 (Nr. 851 217)

Richard M. Jaffe, Inglewood, Calif. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Schalter geöffnet. Dies bewirkt, daß am Integratorausgang die in diesem Augenblick dort vorhandene Spannung stehenbleibt, so daß auch der von dieser Spannung gesteuerte Oszillator mit der Frequenz weiterschwingt, die er im Augenblick der Schalteröffnung hatte. Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß die Integratorspannung nur theoretisch konstant bleibt, praktisch aber, wie bei allen Integratoren, mit der Zeit abwandert. Gleiches gilt für die Konstante des spannungsgesteuerten Oszillators, also für das Verhältnis zwischen der Ausgangsfrequenz des Oszillators und seiner Steuerspannung. Beide Effekte haben zur Folge, daß die nach dem Öffnen des Regelkreises von diesem weiterhin gelieferte Frequenz in nicht vorauszuberechnender Weise sich mehr und mehr von der Frequenz entfernt, die die Signalquelle im Augenblick der Schalteröffnung hatte und die gespeichert werden sollte. So entsteht eine unkontrollierbare Ungenauigkeit, die sich unter anderem gerade bei Doppler-Frequenzvergleichen in unerwünschter Weise auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden. Sie bezieht sich auf ein

209 507/138

System zur Verfolgung der Frequenz einer Signalquelle und zur Speicherung eines zu einem beliebigen Zeitpunkt entnommenen Frequenzwertes und bedient sich gleichfalls eines Regelkreises in Form des oben erläuterten Frequenzfolgers, dessen Eingang an die Signalquelle anschließbar ist und an seinem Ausgang eine Spannung erzeugt, deren Frequenz gleich der Frequenz der Spannung am Eingang ist. Erfindungsgemäß ist der Eingang des Regelkreises von der Signalquelle auf einen Schwingungsgenerator umschaltbar, der eine Spannung erzeugt, die aus einer Grundwelle und deren Oberwelle besteht, die in einem den Frequenzbereich der Signalquelle enthaltenden Frequenzband auftreten. Dadurch wird erreicht, daß nach der Umschaltung der Regelkreis sich auf die Frequenz derjenigen Oberwelle einregelt, die der im Augenblick der Umschaltung von der Signalquelle gelieferten Frequenz am nächsten liegt.

Mit Hilfe der Erfindung gelingt es, die jeweils entnommene Frequenz mit einem hohen Grad von Genauigkeit zu speichern, ohne daß die Speicherung wesentlich von Spannungsänderungen oder von Änderungen in den Elementen der Schaltung abhängt, so daß auch über lange Zeiträume die gespeicherte Frequenz erhalten bleibt. Vor der Entnahme der zu speichernden Frequenz folgt das System der Erfindung überdies dem Eingangssignal in der Frequenz mit großer Geschwindigkeit.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel in Form eines Schemas, das teils als Blockdiagramm und teils als elektrische Schaltung gezeichnet ist,

Fig. 2 eine entsprechende Darstellung des zweiten Ausführungsbeispieles und

Fig. 3 ein Frequenzspektrum zur Erläuterung der Wirkungsweise der beiden Ausführungsbeispiele.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 liefert eine Signalquelle 10, die beispielsweise zur Erzeugung der Zwischenfrequenzsignale in einem nach dem Doppler-Prinzip arbeitenden Radarsystem dient, Signale wechselnder Frequenz, die die Eingangssignale für die gezeichnete Einrichtung darstellen. Die Signalquelle 10 ist mit einem Entnahmeschalter 12 durch eine Leitung 14 verbunden, und zwar mit dem Schalterkontakt 20. Über den Schalter 12 und eine Leitung 13 wird das Eingangssignal auf einen nachstehend als Frequenzfolger bezeichneten Regelkreis 18 gegeben, der weiter unten näher beschrieben werden wird. Ein Oszillator 22 ist über eine Leitung 24, eine Diode 26 und eine Leitung 30 an einen zweiten Schalterkontakt 32 angeschlossen. Die Diode 26 hat eine nichtlineare Impedanzcharakteristik mit der Folge, daß die vom Oszillator 22 erzeugten Schwingungen am Kontakt 32 eine Kurvenform haben, die außer der mit der Frequenz Z₁ schwingenden Grundwelle mindestens über ein gewisses Frequenzband hinweg alle Oberwellen enthält. Der Oszillator 22 kann von üblicher Bauart sein, und zur Erzeugung der Oberwellen kann eine Kristalldiode üblichen Aufbaus mit nichtlinearer Widerstandskennlinie dienen.

Der Entnahmeschalter 12 besteht aus einem Schaltarm 36, der in der Grundstellung am Kontakt 20 und in der Arbeits- oder Entnahmestellung am Kontakt 32 anliegt. Der Arm 36 wird durch eine Relaisspule 38 gesteuert, deren eines Ende geerdet ist, während das andere an eine Schaltsignalquelle 42 angeschlossen ist. Die Signalquelle 42 kann aus einem Schwerkraftschalter bestehen, wenn das ganze System in einem fliegenden Körper Verwendung findet, in dem ein Signal zur Speicherung der Doppier-Frequenz des Eingangssignals am Ende der ersten Treibperiode erzeugt wird. An Stelle des in der Zeichnung einfachheitshalber wiedergegebenen mechanischen Entnahmeschalters können natürlich auch andere Schaltertypen, beispielsweise elektronische Schalter, Verwendung finden.

ίο Der einen geschlossenen Regelkreis darstellende Frequenzfolger 18 besteht aus einem Phasenverschiebungsdetektor 46, der ein Wechselspannungssignal über die Leitung 13 und ein weiteres Wechselspannungssignal von einem spannungsgesteuerten Oszil-Iator48 über eine Leitung 50 erhält. Ein Gleichspannungssignal oder Differenzsignal, das vom Phasenverschiebungsdetektor 46 geliefert wird, wird über eine Leitung 54 einem Tiefpaßfilter 56 zugeleitet. Dieses Signal bildet die Steuerspannung des Oszillators 48. Der Tiefpaß 56 ist mit dem Oszillator 48 demgemäß durch eine Leitung 58 verbunden. Das gespeicherte Signal kann von einer Leitung 50 abgenommen und irgendwelchen nicht gezeichneten Verbrauchern durch eine Leitung 62 zugeführt werden.

Die Verbraucher können beispielsweise aus Vergleichsschaltungen bestehen, in denen die Doppier-Frequenzen eines Signals zu verschiedenen Zeiten des Fluges eines Körpers verglichen werden.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1 durch eine besondere, verbesserte Form des Schwingungserzeugers mit nicht sinusförmiger Kurvenform. Die in Fig. 1 mit 28 bezeichnete Einrichtung zur Erzeugung der Oberwellen ist in Fig. 2 in einen Block 64 eingeschlossen.

Die Schaltung nach Fig. 2 lief ert größere Amplituden der höheren Harmonischen. Der Block 64 enthält eine erste Diode 66, einen in der Frequenz abstimmbaren Verstärker 68, einen Spannungssummierer 70 und eine zweite Diode 74. Die vom Oszillator 22 erzeugte, mit der Frequenz Z₁ schwingende Wechselspannung liegt über eine Leitung 76 an der ersten Diode 66 und über eine Leitung 78 am Spannungssummierer 70. Die am Ausgang der Diode 66 entstehende nicht sinusförmige Spannung wird durch eine Leitung 82 an den abstimmbaren Verstärker 68 gelegt, dessen Ausgang durch eine Leitung 84 gleichfalls mit dem Spannungssummierer 70 verbunden ist, so daß dort die Spannung der Leitung 78 und die verstärkte Ausgangsspannung der Diode 66 zueinander addiert werden.

Der Ausgang des Spannungssummierers 70 ist durch eine Leitung 88 mit der zweiten Diode 74 verbunden, der mithin die Summe der beiden genannten Spannungen zugeleitet wird. Die am Ausgang der zweiten Diode 74 entstehenden Spannungen sind durch eine Leitung 90 an den Kontakt 32 des Schalters 12 gelegt, wie dies der Fig. 1 entspricht. Die Dioden 66 und 74 können übliche Kristalldioden mit Kennlinien ähnlich derjenigen der Diode 26 nach Fig. 1 sein. Der Spannungssummierer 70 kann im wesentlichen aus einem Widerstand bestehen, der mit den Leitungen 78 und 84 verbunden und mit einem bestimmten Punkt über einen kombinierenden Widerstand geerdet ist. In dieser bekannten Summenschaltung wird der bestimmte Punkt mit der Leitung 88 verbunden, so daß an ihr ein der Summe proportionales Signal entsteht.

Die Wirkungsweise der beiden Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 soll an Hand der Fig. 3 erläutert

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werden, die ein Frequenzspektrum darstelle, in der Anlage an den Kontakt 32 gebracht wird und nunalso die Amplituden der einzelnen Harmonischen mehr das nicht sinusförmige Signal, das in dem Oberüber der Frequenz aufgetragen sind, und die außer- wellengenerator 28 bzw. 64 erzeugt wird, auf den dem das Durchlaßband des Frequenzfolgers wieder- Phasenverschiebungsdetektor 46 gegeben wird. Die gibt. Es sei angenommen, daß die Signalquelle 10 5 einzelnen Oberwellen dieses Signals sind als Spektralzunächst ohne Unterbrechung ein Eingangssignal linien in Fig. 3 angegeben. Zwei dieser Linien sind wechselnder Frequenz durch den Schalter 12 auf den mit 94 und 96 bezeichnet. J₁ ist die Frequenz der Phasenverschiebungsdetektor 46 gibt. Der als Fre- Grundwelle, also die Frequenz des Oszillators 22. Die quenzfolger bezeichnete Regelkreis 18 folgt der Fre- Frequenzen der einzelnen Oberwellen stellen ganze quenz des Signals der Quelle 10, so daß an der Aus- io Vielfache von J₁ dar. Wie in den meisten Frequenzgangsleitung 62 eine Spannung dieser gleichen Fre- spektren oberwelliger Spannungen ist die Amplitude quenz fortwährend aufrechterhalten wird. Wenn die im allgemeinen um so kleiner, je höher die Harmobeiden einerseits vom Oszillator 48 und andererseits nische ist. Der Oberwellenerzeuger 28 nach Fig. 1 ervon der Leitung 13 dem Phasenverschiebungsdetektor zeugt die einzelnen Harmonischen, die sich in der 46 zugeführten Signale die gleiche Frequenz haben, 15 Frequenz je um den Betrag Z₁ unterscheiden, da die so gelangt ein Gleichspannungssignal durch die Lei- Diode 26 auf die Kurvenform der Spannung des Ostung 54 und durch den Tiefpaß 56 an den Oszillator zillators 22 wegen ihrer nichtlinearen Widerstands-48, so daß der Regelkreis in Ruhe ist. Eine äugen- kennlinie einen verzerrenden Einfluß hat. Der Oberblickliche Änderung in der Frequenz des Eingangs- wellenerzeuger 64 nach Fig. 2 liefert qualitativ das signals an der Leitung 13 hat zur Folge, daß in der 20 gleiche wie der Oberwellenerzeuger 28 nach Fig. 1, Leitung 54 ein sinusförmiges Differenzsignal entsteht. jedoch mit dem quantitativen Unterschied, daß die Dieses Differenzsignal hat eine Frequenz, die gleich höheren Harmonischen relativ größere Amplituden der Differenz zwischen der Frequenz des Eingangs- haben.

signals in der Leitung 13 und der Frequenz, auf Die Frequenz, die die Spannung der Signalquelle 10 welche der Frequenzfolger sich zuvor eingeregelt hatte 25 im Augenblick der Entnahme hat, ist in Fig. 3 durch und die in der Leitung 50 vorhanden ist. Das Diffe- die Spektrallinie 100 wiedergegeben. Die Mitte des renzsignal gelangt durch das Filter 56 an den Os- Durchlaßbandes 102, das der Tiefpaß 56 des Frezillator 48 und verändert die Frequenz und momen- quenzfolgers 18 zur Verfügung stellt, fällt mit der tane Phasenlage des Signals in der Leitung 50. Die Spektrallinie 100 zusammen. Wie der Zeichnung fer-Änderung in der Phasenlage beeinflußt das Signal in 30 ner zu entnehmen ist, spricht der Frequenzfolger 18 der Leitung 54, bis das Signal in der Leitung 50 mit nicht auf diejenigen Harmonischen der Grundwelle dem Eingangssignal in der Leitung 13 wieder in an, die außerhalb des Durchlaßbandes 102 liegen, beiPhase ist und die gleiche Frequenz hat. Die Signale in spielsweise nicht auf die durch die Spektrallinie 94 den Leitungen 54 und 58 nähern sich damit einem repräsentierte Oberwelle. Die Bandbreite B wird Nullspannungs-Bezugswert, und das auf die Aus- 35 zweckmäßig gleich der Frequenz Z₁ der Grundwelle gangsleitung 62 gegebene Signal liegt in der Phase gemacht. Es sei darauf hingewiesen, daß die Bandfest und hat die gleiche Frequenz wie die Spannung breite B die maximale Geschwindigkeit der Frequenzder Signalquelle 10. änderung des Eingangssignals bestimmt, bis zu der

Zur weiteren Erläuterung des Frequenzfolgers sei der Frequenzfolger 18 fähig ist, der Signalfrequenz zu der Fall betrachtet, daß der spannungsgesteuerte Os- 40 folgen, ohne in der Phase außer Tritt zu fallen, zillator 48 eine Erhöhung der Steuerspannung benö- Vom Augenblick der Entnahme an liegen sämtliche tigt, um dem Eingangssignal ordnungsgemäß in der Harmonische am Frequenzfolger 18. Aber nur die Frequenz zu folgen. In diesem Falle verschiebt sich eine Harmonische, die der Spektrallinie 96 entspricht, das Fehlersignal in der Leitung 54 relativ zur Zeit- vermag das Durchlaßband 102 des Frequenzfolgers achse, so daß die positiven Halbwellen größer werden 45 zu durchdringen. Der Phasenverschiebungsdetektor 46 als die negativen Halbwellen, da positive Halbwellen arbeitet wie ein Mischer oder Uberlagerer und erdie Steuerspannung für den Oszillator 48 vergrößern zeugt Signale mit den verschiedenen Differenzfreund die augenblickliche Frequenz des Fehlersignals quenzen. Nur eine dieser Differenzfrequenzen liegt vermindern. Das Fehlersignal in der Leitung 54 hat aber im Frequenzbereich des Tiefpasses 56 und daalso eine etwas asymmetrische Kurvenform mit ein 50 mit im Durchlaßband 102. In dem in Fig. 3 dargewenig positivem Mittelwert. Dieser positive Mittel- stellten Fall ist die Frequenzdifferenz zwischen dem wert ändert die Frequenz des spannungsgesteuerten Eingangssignal 100 und der 4. Harmonischen 96 Oszillators 48, bis der Regelkreis des Frequenzfolgers gleich einem durch die Strecke 104 dargestellten Be-18 wieder auf das Eingangssignal abgestimmt ist und trag. Dieser Betrag ist genügend klein, um vom Filter sich auf dessen Frequenz eingestellt hat. 55 56 durchgelassen zu werden. Die Bandbreite des Tief-

Der Regelkreis folgt natürlich kontinuierlich, wenn passes 56 als solchen ist so gewählt, daß er Frequen-

die Frequenz der Signalquelle 10 sich ändert. Der- zen von Null (oder Gleichstrom) bis annähernd der

artige Frequenzfolger sind, wie schon eingangs be- Hälfte von /, durchläßt. Die genaue Bandbreite des

merkt, in der einschlägigen Technik bekannt, so daß Tiefpasses 56 wird durch verschiedene Faktoren be-

cine nähere Erläuterung sich erübrigt. Auf eine dies- 60 stimmt, unter anderem durch den Verstärkungsfaktor

bezügliche Veröffentlichung wurde hingewiesen. des Regelkreises des Frequenzfolgers 18, die Über-

Der Frequenzfolger 18 folgt dem Signal der Quelle tragungsfunktion des das Filter 56 bildenden Netz-10 in der Frequenz kontinuierlich, solange der Ent- Werkes und die Übertragungsfunktion des Regelnahmeschalter 12 sich in der Normalstellung nach kreises an sich. Andere am Ausgang des Phasen-Fig. 1 und 2 befindet. In dem Augenblick, wo ein 65 detektors 46 auftretende Frequenzdifferenzen, wie sie Frequenzwert zur Speicherung entnommen werden beispielsweise durch die Strecken 106, 108 und 110 soll, wird ein Signal von der Schaltsignalquelle 42 auf repräsentiert werden, haben Beträge, die zu groß sind, die Relaisspule 38 gegeben, so daß der Arm 36 zur um vom Tiefpaß 56 durchgelassen zu werden. Der

Frequenzfolger spricht daher nur auf das der Strecke 104 entsprechende Differenzsignal an, das durch Überlagerung des Eingangssignals 100 mit der 4. Harmonischen 96 entsteht. Dieses Differenzsignal passiert das Filter 56 und wirkt über die Leitung 58 als Steuerspannung auf den Oszillator 48 und bewirkt, daß die von diesem erzeugte Spannung sich in Frequenz und Phasenlage zu ändern beginnt, bis das Signal in der Leitung 54 wieder auf Null sinkt und der Regelkreis in der Phase festgelegt ist und mit einer Frequenz gleich der 4. Harmonischen von Z₁ schwingt. Dies ist die Harmonische 96, die der Frequenz des Signals 100, auf die der Regelkreis des Frequenzfolgers 18 im Augenblick der Umschaltung abgestimmt war, am nächsten liegt. Bei diesem Vorgang hat sich die Mitte des Durchlaßbandes 102 auf die durch die Linie 96 repräsentierte 4. Harmonische verschoben.

Der Frequenzfolger 18 spricht auf die übrigen Differenzsignale nicht an, weil deren Frequenzen, wie sie beispielsweise durch die Strecken 106, 108 und 110 bezeichnet sind, das Durchlaßband des Tiefpasses 56 überschreiten. Liegt das zu speichernde Signal 100 auf der Mitte zwischen zwei benachbarten Harmonischen, also etwa genau zwischen den Linien 94 und 96, so sind die beiden Differenzfrequenzen zwischen dem zu speichernden Signal und der nächsten oberen und unteren Harmonischen annähernd einander gleich. Das im Regelkreis des Frequenzfolgers 18 und in der Leitung 58 naturgemäß stets vorhandene Rauschen bewirkt aber, daß der spannungsgesteuerte Oszillator 48 auch in diesem Falle seine Frequenz auf die der einen oder anderen der beiden Harmonischen einstellt. Das System spricht also stets an, welche Größe die zu speichernde Frequenz des Eingangssignals auch hat.

Wie aus dem Vorstehenden folgt, speichert das System die Frequenz derjenigen Harmonischen, die am nächsten der Frequenz liegt, die das Eingangssignal im Augenblick des Umlegens des Entnahmeschalters hat. Die Genauigkeit des Systems beträgt mithin J₁Il, hängt also von der Frequenz des Oszillators 22 ab. Diese Frequenz kann aber zur Erhöhung der Genauigkeit des Systems beliebig klein gemacht werden, wobei die untere Grenze nur durch die Bandbreite des Frequenzfolgers 18 bestimmt ist, die wiederum zum Teil durch die Bandbreite des Tiefbasses bestimmt wird, wie oben erläutert wurde. Die Bandbreite des Frequenzfolgers 18 bestimmt ferner die größte Änderungsgeschwindigkeit des Eingangssignals der Signalquelle 10, der der Regelkreis des Frequenzfolgers noch folgen kann. Die nach der Entnahme in dem System gespeicherte Frequenz bleibt beliebig lange konstant und so lange vorhanden, wie es die Schaltsignalquelle 42 bestimmt.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird die entnommene Frequenz ebenso wie in Fig. 1 gespeichert. Der Oberwellenerzeuger 44 liefert aber Oberwellen, die bei höheren Frequenzen größere Spannungsamplituden und daher auch höhere Leistungen haben als die Oberwellen im Beispiel nach Fig. 1. Dies ist von Bedeutung, wenn die Signalquelle 10 Spannungen relativ hoher Frequenz liefert. Diese höheren Harmonischen mit vergrößerter Amplitude und Leistung werden ohne Erhöhung der Grundfrequenz des Oszillators 22 erzeugt. Darin liegt ein Mittel, den maximalen Frequenzfehler von /₂/2, der in der Frequenzspeicherung auftreten kann, sehr klein zu halten.

Die vom Oszillator 22 gelieferte Wechselspannung liegt direkt an der Diode 66, so daß an deren Ausgang alle Harmonischen entstehen, deren Frequenzen ganze Vielfache von f₁ sind. Als Beispiel sei angenommen, daß das System bei Frequenzen in der Umgebung von 10Z₁ arbeiten soll. Der abstimmbare Verstärker 68 wird dann so eingestellt, daß er nur die 10. Harmonsiche von J₁ durchläßt. Somit wird über die Leitung 84 die 10. Harmonische und über

ίο die Leitung 78 die Grundwelle an den Spannungssummierer 70 gelegt, wo aus beiden die Summe gebildet wird. Setzt man die Spannung in der Leitung 78 gleich O₁ cos wt und die Spannung in der Leitung 84 gleich O₂COS 1Ow/, so ist die Spannung in der Leitung 88 proportional

M₈₈ = U₁ cos wt + a₂ cos 10 wt.

Hierin ist α_χ der Scheitelwert der vom Oszillator 22

ao gelieferten Spannung und daher lediglich von diesem abhängig, a₂ der Scheitelwert der Ausgangsspannung des Verstärkers 68 und daher abhängig von den Eigenschaften dieses Verstärkers und der Diode 66, w die Kreisfrequenz und t die Zeit.

Eine der Spannung M₈₈ proportionale Spannung liegt am Eingang der Diode 74, an deren Ausgang die Frequenzen Z₁ und 1OZ₁ der beiden Summanden und alle ganzen Vielfachen dieser Frequenzen als Oberwellen auftreten, um durch die Leitung 90 an den Kontakt 32 geleitet zu werden. Da die 10. Harmonische von Z₁ in dem auf sie abgestimmten Verstärker 68 bedeutend angehoben wird, so hat diese Harmonische, die gewissermaßen als Grundwelle einer Frequenz 1Of₁ an die Diode 74 gelegt wird, zur Folge, daß am Ausgang der Diode 74 die zehnte Oberwelle eine sehr beträchtliche Amplitude hat. Die Harmonischen oberhalb der zehnten Oberwelle fallen dann in der Amplitude wieder nach und nach ab, wie dies für eine Diode charakteristisch ist. Der Oberwellenerzeuger 64 entwickelt mithin die höheren Harmonischen der Frequenz Z₁ mit vergrößerter Amplitude unter Beibehaltung des verlangten Frequenzintervalls vom Betrage Z₁. Dies ist in Fig. 3 veranschaulicht, wo die Spektrallinien der zehnten und elften Oberwelle mit 114 und 116 bezeichnet sind. Dabei kann jedoch die neunte Oberwelle 118 immer noch eine verhältnismäßig große Amplitude haben. Im übrigen ist die Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 2 nicht anders als diejenige der Einrichtung nach Fig. 1. Doch hat die Amplitudenerhöhung im Bereich der höheren Oberwellen zur Folge, daß der Frequenzfolger beim Umlegen des Entnahmeschalters sich besonders zuverlässig von der in ihm herrschenden Frequenz auf die Frequenz der nächstbenachbarten Oberwelle einregelt.

Die bei der Speicherung eintretende kleine Frequenzabweichung, die höchstens gleich der Hälfte der Differenz zwischen den Frequenzen zweier benachbarter Oberwellen ist, kann beim Entwurf des Systems von vornherein beliebig klein gemacht werden, wobei lediglich die durch die Änderungsgeschwindigkeit der zu überwachenden Frequenz bestimmte Bandbreite eine untere Grenze setzt.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zur Verfolgung der Frequenz einer Signalquelle und zur Speicherung eines zu einem beliebigen Zeitpunkt entnommenen Fre-

quenzwertes. bestehend aus einem Regelkreis (Frequenzfolger), dessen Eingang an die Signalquelle anschließbar ist und der an seinem Ausgang eine Spannung erzeugt, deren Frequenz gleich der Frequenz der Spannung am Eingang ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Regelkreises (18) von der Signalquelle (10) auf einen Schwingungsgenerator (22, 28; 22, 64j umschaltbar ist, der eine Wechselspannung erzeugt, die außer ihrer Grundwelle (Z₁) innerhalb eines Frequenzbandes, das den Frequenzbereich der Signalquelle (10) einschließt, alle Oberwellen (2 f_v 31₁ ...) enthält, so daß nach der Umschaltung der Regelkreis (18) sich auf die Frequenz derjenigen Oberwelle (96) einregelt, die der im Augenblick der Umschaltung von der Signalquelle (10) gelieferten Frequenz (100) am nächsten liegt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsgenerator aus einem Oszillator (22) und einer oder mehreren Dioden (26; 66, 74) zur Erzeugung der Oberwellen besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (22) mit einem Eingang (78) eines Spannungssummierers (70) und parallel dazu über eine Diode (66) mit einem Verstärker (68) verbunden ist, der auf eine oberhalb der Oszillatorfrequenz (Z₁) liegende Frequenz (z. B. 10 Z₁) abstimmbar und dessen Ausgang an einen zweiten Eingang (84) des Spannungssummierers (70) angeschlossen ist, dessen Ausgang (88) über eine zweite Diode (74) mit dem Umschalter (12) verbunden ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis (18) aus einem spannungsgesteuerten Oszillator (48) besteht, der parallel mit der Signalquelle (10) bzw. dem Schwingungserzeuger (22, 28; 22, 64) an einem Phasenverschiebungsdetektor (46) liegt und die Frequenz der Ausgangsspannung des Oszillators (48) nachregelt, wenn sie von der Frequenz der Signalquelle bzw. derjenigen des Schwingungserzeugers abweicht.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Phasenverschiebungsdetektors (46) ein Tiefpaß (56) angeschlossen ist, über den die Ausgangsspannung des Phasenverschiebungsdetektors als Steuerspannung an den spannungsgesteuerten Oszillator (48) gelegt ist und dessen Durchlaßbandbreite gleich der Frequenz der Grundwelle des Schwingungserzeugers (22, 28; 22, 64) ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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