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Meßsender Die Erfindung betrifft einen Meßsender, bei dem die Meßfrequenz
durch Differenzbildung von einer konstanten Hilfsfrequenz und einer einstellbaren
Trägerfrequenz erzeugt wird. Solche Meßsender werden insbesondere bei Meßplätzen
(z. B. Pegel- oder Wobbelmeßplätze) für die verschiedensten Messungen an der Trägerfrequenzübertragungsteehnik
bzw. in der Nachrichtentechnik ganz allgemein benötigt. Es ist dabei vielfach erwünscht,
daß die Ausgangsspannung des Pegelsenders eine gute Frequenzkonstanz aufweist und
außerdem in beliebig groß wählbaren Hüben wobbelbar ist. Ein dazu passender (selektiver)
Empfänger soll auf möglichst einfache Weise, synchron mit dem Meßsender abstimmbar
bzw. wobbelbar sein.
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Bei einer Gruppe von bekannten Meßsendern ist die Trägerfrequenz ft
über den gesamten Frequenzbereich ohne jede Umschaltung mechanisch oder elektronisch
einstellbar oder auch wobbelbar, während die Hilfsfrequenz f. konstant ist
(Fig. 1 a). Diese Meßsender eignen sich vurzüglich zu Untersuchungen an relativ
breitbandigen Systemen. Die konstante Hilfsfrequenz f. ermöglicht zusätzlich
eine einfache Synchronabstimmung eines Selektivempfängers, da in einer ersten Mischstufe
des Empfängers durch Zufügen der sendeseitigen Trägerfrequenz ft eine erste, konstante
Zwischenfrequenz erzeugt werden kann, die mit der konstanten Hilfsfrequenz
f. des. Senders identisch ist. Ein Nachteil dieser bekannten Meßsender ist
der, daß wegen der großen Variationsmöglichkeit der Trägerfrequenz ft deren Konstanz
und Einstellgenauigkeit insbesondere bei elektronischer Ab-
stimmung sehr
begrenzt ist. Die mechanischen Abstimmittel ergeben bei Wobbelmessungen Geräusch
und Verschleiß und lassen nur eine begrenzte Wobbelgeschwindigkeit zu.
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Bei einer anderen Gruppe, von bekannten Meßsendern ist die Trägerfrequenz
f, mit Präzisionsteilen mechanisch abstinunbar und gegebenenfalls auf Oberwellen
eines Quarzspektrums rastbar. Zur Frequenz-Feinverstimmung kann die Hilfsfrequenz
f. in einem engen Bereich abstimmbar und gegebenenfalls auch webbelbar ausgeführt
sein (Fig. 1b). Diese Meßsender eignen sich gut für Untersuchungen an schmalbandigen
Objekten, dagegen ist eine Wobbelung über breite Frequenzbänder nicht ohne weiteres
durchführbar. Außerdem erfordert es zusätzlichen Aufwand, einen Selektivempfänger
synchron mit dem Sender abzustimmen, da im Empfänger nach Mischung mit der Trägerfrequenz
eine um den Abstimmbereich der Hilfsfrequenz veränderliche erste Zwischenfrequenz
entsteht. Es ist auch eine Einrichtung mit einem abstimmbaren Oszillator bekannt,
die mit Mitteln zur selbsttätigen Frequenzkorrektur zur Einstellung eines regelbaren
Frequenzunterschiedes zwischen der Frequenz der Oszillatorspannung und einer Komponente
aus einem von einer Steuerschwingung gegebenen Frequenzspektrum versehen ist. Dazu
ist bei dieser (Frequenzregel-) Schaltung ein Hilfsoszillater vorgesehen, dessen
Frequenz durch selbsttätige Frequenzkorrektur mit der Frequenz einer Komponente
des Spektrums in übereinstimmung gebracht wird, wobei die Ausgangsspannung des Hilfsoszillators
als Steuerschwingung den Frequenzkorrekturmitteln des Hauptoszillators zugeführt
wird, die die erwünschte Frequenzdifferenz zwischen der Hauptoszillatorfrequenz
und der Hilfsoszillatorfrequenz herbeiführen.
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Da Meßeinrichtungen benötigt werden, die sowohl für breitbandige wie
für schmalbandige Prilfobjekte gleich gut geeignet sind, sind die beiden bekannten
Verfahren auch schon zu einem einzigen Meßplatz vereinigt worden. Der Aufwand wird
hierbei jedoch sehr groß und die Bedienung unübersichtlich, da zumindest zwei verschiedene
Trägeroszillatoren, einer mit mechanischer Abstimmung und ein zweiter mit elektronischer
Abstimmung, notwendig sind. Meist werden auch zwei getrennte Hilfsoszillatoren mit
inechanischer und elektronischer Abstimmung verwendet. Als weiterer Nachteil entsteht
im Empfänger eine zusätzliche Meßunsicherheit, da dessen erste Zwischenfrequenz
um den Variationsbereich der Hilfsfrequenz f. veränderlich ist und somit die Welligkeit
des zugehörigen Filters Meßfehler verursacht. Ferner erfordert es zusätzlichen Aufwand,
durch eine weitere Umsetzung mit einer variablen Steuerfrequenz# die die Variationen
von f. mitmacht, auf eine weitere, konstante
Zwischenfrequenz umzusetzen,
um die gewünschte kleine Bandbreite des Empfängers erreichen zu können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Meßsender zu schaffen, der alle
geschilderten Meßmöglichkeiten, also sowohl elektronikhe Wobbelmessungen mit sehr
großen Frenquenzliffben bzw. auch Messungen mit kleinsten Wobbelhüben und großer
Konstanz der Mittenfrequenz bzw. # eine Handeinstellung jeder Meßfrequenz bei sehr
hoher Frequenzgenauigkeit ermöglicht und dabei die geschilderten Nachteile der bekannten
Meßsender weitgehend vermeidet. Dies wird dadurch erreicht, daß in an sich bekannter
Weise ein Trägeroszillator elektronisch über den gesamten Frequenzbereich oder relativ
große Teilbereiche wobbelbar ist und daß zusätzlich eine an sich bekannte Frequenzregelschaltung
vorgesehen ist, die einen abstimmbaren. und vorzugsweise auch rastbaren Oszillator
und einen kontinuierlich einstellbaren Interpolationsoszil-lator enthält und mit
deren Hilfe eine Regelung des Trägeroszillators. auf die Summe oder Differenz der
Frequenzen'der beiden Oszillatoren erfolgt, und daß bei, geschlossene#m Regelkanal
die Frequenzeinstellung oder schmalbandige Wobbelung der Trägerfrequenz und damit
der Meßfrequen7- durch eine Ab-
stimmung oder Wobbelung der in der Frequenz;-regelschaltung
enthaltenen Oszillatoren erfolgt.
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In Fig. 2"ist ein&'Schaltungsanordnung nach der Erfindung dargestellt.
Mit 1 ist ein Oszillator, der eine konstante # Hilfsfrequenz f., und mit
2 ein Oszillator, der eine einstellbare Trägerfrequenz ft erzeugt, bezeichnet.
3 und 4 sind Mischstufen; 5, 6 und 7 sind verschiedene Filter.
8 ist ein abstimmbarer und vorzugsweise rastbp-rcr Qszillator, der die Frequenz
f, erzeugte und 9 ein kontinuierlich einstellbarer Interpolationsoszillator
mit der Frequenz fl. 10 ist ein Phasendiskriminator. Mit 11, 12 und
13 sind Sägezahrigeneratoren bezeichnet, mittelsderen Ausgangsspannung die,
Oszillatoren 2, 8 und 9 wobbelbar sind. Zweckmäßig wird nur ein einziger
Siligezahngenerator vorgesehen, der an die verschiedenen Oszillatoren anschaltbar
ist. 4 # Das Kernstück des Meßsenders sind die Oszillatoren 1 und 2 sowie
die Mischstufe 3, in der der Trägerfrequenz ft die, konstante Hilfsfrequenz
fo überlagert und anschließend mittels des Bandpasses 5 die gewünschte Urßfrequen'z'f""
herausgefiltert wird. Be. steht die Forderung, den Trägeroszillator2 mit relativ
großem Hub bzw, über den gesamten Frequenzbereich zu wobbeln, . so.muß der
SchalterS in StellungY gebracht werden. Der Sägezahngenerator11 ist dann direkt
mit dem Trägeroszillator verbunden, und es ist möglich, in bekannter Weise den Trageroszillator
zu iobb#In. Steht der SchalterS in StelhingX, so ist eine Frequenzregelschaltung
eingeschaltet, die bewirkt, daß die. Trägerfrequenzf, eine große Konstanz aufweist.
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Die Trequenzregelschaltung arbeitet folgendermaßen: Eine Mischstufe
4 wird mit einer Frequenz f, eines abstirambaren und vorzugsweise rastbaren Oszillators
8 und mit der Frequenz ft des Oszillators 2 beaufschlagt. Aus den entstehenden
Mischprodukten wird mittels des Bandpasses 6 die gewünschte Frequenz, vorzugsweise
d.i e Differenzfrequenz, herausgesiebt. Diese Frequenz wird dann in einem Phasendiskriminator
10 mitder Frequenz fi eines kontinuierlich einsteHbarcu juterpolationsoszillators
9 verglichen, j),iQ#"ic-iitstehggde phasenabhängige Spannung passiert einen
Tiefpaß 7 und dient zur selbsttätigen Regelung des Oszillators 2 auf eine
konstante Frequenz ft. Bei Handeinstellung oder bei Wobbelung mit mittleren oder
kleinen Frequenzliüben befindet sich der Schalter S in Stellung X. In dieser
Stellung kann neben einer Handeinstellung der Frequenz fi diese indirekt gewobbelt
werden: die grobe Frequenzeinstellung erfolgt über den Oszillator 8, die
Feinabstimmung über den Oszillator 9. Eine Wobbelung mit relativ kleinen
Frequenzhüben. kann über die Oszillatoren 8 und/oder 9 mit Hilfe der
Sägezahngeneratoren 12 und/oder 13 erfolgen.
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Die Genauigkeit der Frequenz ft is4 da diese auf die Summe oder Differenz
der Frequenzen f, und fi nachgeregelt wird, von der Frequenzkonstanz der Oszillatoren
8 und 9 abhängig. Wird eine größere Genauigkeit der Frequenz ft gefordert
als sie ohnehin dadurch vorhanden ist, daß der Oszülator 8 rastbar ausgebildet
wird, so kann auch die Interpolationsfrequenz fi in einem elektronisch durchstimmbaren
Oszillator erzeugt werden, der auf die Summe (oder Differenz) zweier weiterer Oszillatoren
nachgeregelt wird. Gegebenenfalls sind auch diese weiteren Oszillatoren rastbar
bzw. kontinuierlich durchstimmbar und können elektronisch gewobbelt oder frequenzmoduliert
werden.
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Aus dem Vorstehenden ist zu ersehen, daß der erfindungsgemäße Meßsender
bei minimalein Aufwand die Möglichkeit bietet, von kleinsten Frequenzhüben bis über
das gesamte Frequenzband zu wobbeln. Darüber hinaus ist durch die Ausgestaltung
eines Meßsenders nach der Erfindung ein einfacherer Aufbau eines eventuell angeschlossenen
(selektiven) Empfängers als bei bekannten Geräten möglich. Erhält nämlich die Eingangsmischstufe
15 des Empfängers die über den Prüfling 14 ankommende Frequenz f. =ft
-f. und die Frequenz ft, so ist die erste Zwischenfrequenz des, Empfängers
= to, d. h. konstant. Das Filter 16 kann deshalb als beliebig schmalbandiger
Bandpaß ausgebildet werden.