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Verfahren und Vorrichtung zur Kompensation von ungewollten Frequenzänderungen
bei einem mit Frequenzvariation arbeitenden Fernmeßsystem Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur Kompensation von ungewollten Frequenzänderungen bei einem
mit Frequenzvariation arbeitenden Fernmeßsystem, in dem gleichzeitig mit den durch
Frequenzvariation dargestellten Nachrichten eine unmodulierte Bezugsfrequenz übertragen
wird.
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Derartige ungewollte Frequenzänderungen können bei Fernmeßsystemen
mit drahtgebundenem oder drahtlosem übertragungsweg zwischen der Geber-und der Empfängerseite
auftreten und stellen ein besonderes Problem dar, wenn in dem übertragungsweg eine
Speichereinrichtung zwischengeschaltet ist, die beispielsweise ein Tonbandgerät
sein kann, das die Signale aufnimmt und zu einem späteren Zeitpunkt wiedergibt.
Dabei ist unvermeidlich eine Differenz zwischen der Aufnahme- und Wiedergabegeschwindigkeit
des Bandes, beispielsweise hervorgerufen durch Schlupf oder Dehnung des Bandes oder
durch verschiedene Antriebsdrehzahlen, vorhanden, welche eine ungewollte Frequenzänderung
und damit eine Verfälschung der durch Signale übertragenen Meßwerte oder Nachrichten
ergibt.
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Zur Vermeidung von Frequenzänderungen, die zwischen Aufnahme und Wiedergabe
von Speichereinrichtungen, z. B. Tonbandgeräten, auftreten, sind verschiedene Verfahren
bekannt. Nach einem bekannten Verfahren können durch Dehnung oder Schlupf des Signalträgers
auftretende Frequenzänderungen durch Verwendung einer Perforation am Signalträger
und damit zusammenwirkenden mit Zahnkränzen versehenen Transportmitteln ausgeschaltet
werden, wobei jedoch zum Ausgleich der durch den periodischen Eingriff der Zähne
hervorgebrachten schnellen Geschwindigkeitsänderungen umfangreiche mechanische Filter
erforderlich sind, so daß sich unter Berücksichtigung des erheblichen Platzbedarfs
der Perforation auf dem Signalträger und den von diesem verlangten besonderen mechanischen
Eigenschaften eine praktische Verwertung in den meisten Fällen verbietet, da unabhängig
davon noch die Geschwindigkeit des Transportmittels bei der Aufnahme und Wiedergabe
gleichgehalten werden muß.
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Weiter ist es bekannt, den Signalträger mit auf mechanischem, optischem
oder magnetischem Weg aufgebrachten Bezugsfrequenzen oder mit Markierungen zu versehen,
die in gleichen Abständen verteilt sind und von einer geeigneten Einrichtung abgetastet
werden. Diese Abtasteinrichtung liefert Impulse, die gegebenenfalls mit einer Normalfrequenzquelle,
z. B. einem Quarzoszillator, verglichen und zur Steuerung des Antriebs- oder Bremsmechanismus
verwendet werden. Da in dem Antriebsmechanismus erhebliche Massen vorhanden sind,
kann eine solche Steuerung nur mit beträchtlichem Zeitverzug erfolgen, so daß eine
schnelle Regelung nicht möglich ist. Auf diese Weise kann auch nicht die hohe Genauigkeit
erreicht werden, die bei frequenzmodulierten Systemen zur Wiederherstellung der
ursprünglichen Frequenz erforderlich ist.
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Ähnliche Verfahren sind auch in der Tonfilmtechnik zur bildsynchronen
Tonaufzeichnung und -wiedergabe bekannt, wobei die mitaufgezeichnete Bezugsfrequenz
ohne Vergleich mit einer Normalfrequenzquelle den Motor des Filmwiedergabegeräts
steuert. Weiter sind Aufnahmeeinrichtungen für Fernsehsignale bekannt, bei denen
das ankommende Signal in mehrere Kanäle aufgetrennt und gleichzeitig in mehreren
Spuren auf ein Magnetband aufgezeichnet wird und in einer weiteren gleichzeitig
aufgenommenen Spur eine Zeit-Bezugswelle enthalten ist, die zur Synchronisation
der einzelnen Signale und zur Wiederherstellung der ursprünglichen Femsehsignale
vor der Demodulation dient. Bei diesen bekannten Einrichtungen ist es außerdem erforderlich,
daß der Antriebsmechanismus das Band mit einer der Aufnahmegeschwindigkeit genau
gleichen Wiedergabegeschwindigkeit transportiert, so daß sowohl in elektrischer
wie
auch in mechanischer Hinsicht ein sehr großer Aufwand getrieben werden muß.
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Zum Unterschied von der Erfindung soll mit den vorstehend beschriebenen
Verfahren durch geeignete Ausbildung der Aufnahme- und Wiedergabegeräte bzw. durch
eine entsprechende Steuerung der Antriebsvorrichtungen die Entstehung einer Frequenzänderung
verhindert werden. Diese bekannten Verfahren sind daher zwangläufig auf die Beseitigung
von Frequenzänderungen beschränkt, welche durch Aufnehme- und Wiedergabegeräte hervorgerufen
werden, und weisen nicht die bei mit Frequenzvariationen arbeitenden Fernmeßsystemen
erforderliche Genauigkeit auf.
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Eine weitere Möglichkeit, von der auch die Erfindung Gebrauch macht,
besteht darin, eine Frequenzänderung, beispielsweise hervorgerufen durch eine Differenz
zwischen Aufnahme- und Wiedergabegeschwindigkeit, zuzulassen und die im wiedergegebenen
Nachrichtensignal enthaltenen Frequenzänderungen auf elektrische Weise zu korrigieren.
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Es ist bekannt, das zu diesem Zweck erforderliche, der Frequenzänderung
entsprechende Korrektursignal aus einem gleichzeitig mit den Nachrichtensignalen
übertragenen, unmodulierten und in gleicher Weise wie die Nachrichtensignale der
Frequenzänderung unterworfenen Bezugssignal zu gewinnen, das von den Nachrichtensignalen
subtrahiert wird. Dieses Verfahren ist jedoch nicht sehr wirkungsvoll, da es von
den Amplituden der Signale abhängig ist und da alle in den Bezugs- und Nachrichtenkanälen
auftretenden Zeitverzögerungen berücksichtigt und ausgeglichen werden müssen, wobei
insbesondere Schwierigkeiten bei der Berücksichtigung der am Ausgang jedes Nachrichtenkanals
angeordneten NF-Tiefpaßfilter auftreten, die die ursprüngliche Nachricht durch Integration
wiederherstellen.
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Erfindungsgemäß werden diese Nachteile bei einem Verfahren zur Kompensation
von ungewollten Frequenzänderungen bei einem mit Frequenzvariationen arbeitenden
Fernmeßsystem, in dem gleichzeitig mit den durch Frequenzvariation dargestellten
Nachrichten eine unmodulierte Bezugswelle übertragen wird, dadurch vermieden, daß
durch jede Schwingung der übertragenen Bezugsfrequenz ein kurzzeitiger Impuls erzeugt
wird, der seinerseits einen Impulsgenerator steuert, welcher in an sich bekannter
Weise Impulse konstanter Dauer erzeugt, so daß über die ganze Schwingungsdauer bei
Änderung der Bezugsfrequenz die Pausendauer ein Maß für die gegebenenfalls aufgetretenen
ungewollten Frequenzänderungen ist und für Korrekturmaßnahmen hinsichtlich der übertragenen
Nachrichten dient.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Impulse konstanter Dauer
in der Amplitude begrenzt und nachfolgend zur Erzeugung eines den ungewollten Frequenzänderungen
entsprechenden Steuersignals integriert werden. Dieses Steuersignal dient zur Korrektur
der übertragenen Nachrichten. Vorzugsweise werden nach der Erfindung die Bezugsfrequenz
und die die Nachrichten in Form von Frequenzvariation enthaltenden Nachrichtenfrequenzen
zuerst in einzelne Kanäle aufgeteilt, und es wird in jedem Nachrichtenkanal durch
jede Schwingung der übertragenen Nachrichtenfrequenz ein kurzzeitiger Impuls erzeugt,
der seinerseits einen Impulsgenerator steuert, welcher Impulse konstanter Dauer
erzeugt, die anschließend in einem Amplitudenbegrenzer begrenzt und zur Gewinnung
des Nachrichteninhalts integriert werden, wobei das Steuersignal zur Korrektur der
übertragenen Nachricht dem Impulsgenerator zur Änderung der Dauer der abgegebenen
Impulse und/oder dem Amplitudenbegrenzer zur Änderung der Amplitude der Impulse
zugeführt wird.
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Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung
besteht vorzugsweise aus auf der Empfängerseite vorgesehenen Filtern zur in bekannter
Weise erfolgenden Trennung des Signalgemisches in mehrere einen Bezugs- und mindestens
einen Nachrichtenkanal enthaltende Kanäle, von denen jeder aufeinanderfolgend eine
Einrichtung zur Umformung der Sinusform in Impulse und der Bezugskanal einen durch
die Impulse gesteuerten Generator zur Erzeugung von Impulsen konstanter Dauer, einen
Amplitudenbegrenzer und ein. Tiefpaßfilter enthält, wobei am Ausgang des Tiefpaßfilters
das zur Korrektur des oder der Nachrichtenkanäle dienende Steuersignal abnehmbar
ist: Zum Ausgleich von in den Nachrichtenkanälen auftretenden Verzögerungen können
an den Ausgang des Tiefpaßfilters im Bezugskanal ein oder mehrere Verzögerungsnetzwerke
angeschaltet werden.
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Vorzugsweise enthält jeder Nachrichtenkanal in. ähnlicher Weise wie
der Bezugskanal nach der Einrichtung zur Umformung der Sinusform in Impulse aufeinanderfolgend
einen durch die Impulse gesteuerten Generator zur Erzeugung von Impulsen konstanter
Dauer, einen Amplitudenbegrenzer und ein Tiefpaßfilter. Erfindungsgemäß erfolgt
die Korrektur der Nachrichtensignale durch eine Anordnung, bei der die in den Nachrichtenkanälen
enthaltenen Generatoren zur Erzeugung von Impulsen konstanter Dauer mit dem Ausgang
des im Bezugskanal angeordneten Tiefpaßfilters bzw. mit dem Ausgang des Verzögerungsnetzwerkes
in Verbindung stehen und unter dem Einfluß des Steuersignals die Dauer der abgegebenen
Impulse ändern. Die Korrektur des Nachrichtensignals ist jedoch noch in anderer
Weise möglich. Bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung sind die Amplitudenbegrenzer
der Nachrichtenkanäle mit dem Ausgang des im Bezugskanal angeordneten Tiefpaßfilters
bzw. mit dem Ausgang des Verzögerungsnetzwerkes so verbunden, daß diese unter dem
Einfluß des Steuersignals die Amplitude der abgegebenen Impulse ändern.
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Wenn es sich als erforderlich erweist, können in den Bezugs- und Nachrichtenkanälen
Verstärker angeordnet werden, und zwar insbesondere zwischen den Filtern und den
Einrichtungen zur Umformung der Sinusform, zwischen den Impulsgeneratoren und den
Begrenzern, an den Ausgängen der Verzögerungsnetzwerke und an den Ausgängen der
Tiefpaßfilter, wobei an dieser Stelle Gleichstromverstärker verwendet werden, welche
vorzugsweise durch eine Gegenkopplung stabilisiert sind.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen
nachfolgend erläutert. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 ein schematisches Schaltbild
einer an der Sendestelle eines Fermneßsystems benutzten Anlage; die zur Aufzeichnung
mehrerer frequenzmodulierter Wechselströme auf ein Aufnahmemittel verwendet werden
kann, Fig. 2 ein schematisches Schaltbild einer Anlage zur Wiedergabe der vom Aufnahmemittel
aufgezeichneten Signale und zur Erzeugung von Ausgangssignalen,
die
den übertragenen Eingangssignalen entsprechen, Fig. 3 ein schematisches Schaltbild
eines Begrenzerkreises, wie er in dem System nach Fig. 2 Verwendung finden kann,
Fig. 4 ein schematisches Schaltbild eines typischen Kreises zur Erzeugung von Impulsen
gleicher Dauer, wie er in dem System nach Fig. 2 Verwendung finden kann, Fig. 5
ein schematisches Schaltbild einer anderen Ausführungsform eines Kreises zur Erzeugung
von Impulsen gleicher Dauer, wie er in dem System nach Fig. 2 Verwendung finden
kann, Fig. 6 eine Reihe von graphischen Darstellungen der in der Übertragungsanlage
nach Fig. 1 auftretenden Kurvenformen der Signale, Fig. 7 eine Reihe von graphischen
Darstellungen von Kurvenformen, wie sie an den Ausgängen von zwei Bandpaßfiltern
in Fig. 2 dann auftreten, wenn ein durch eine ungewollte Frequenzänderung bedingter
Fehler vorhanden ist, Fig.8 eine graphische Darstellung der an den Ausgängen von
zwei Einrichtungen der Fig.2 zur Änderung der Kurvenform auftretenden Kurvenformen,
Fig. 9 zwei graphische Darstellungen der an den Ausgängen der im System nach Fig.
2 verwendeten zwei Kreise zur Erzeugung von Impulsen konstanter Dauer auftretenden
Kurvenformen, Fig. 10 zwei graphische Darstellungen der an den Ausgängen von zwei
in dem System der Fig. 2 verwendeten Begrenzern auftretenden Kurvenformen, Fig.ll
zwei graphische Darstellungen, die denjenigen der Fig. 8 ähnlich sind, jedoch die
Kurvenformen darstellen, wenn ein durch eine ungewollte Frequenzänderung bedingter
Fehler vorhanden ist, Fig. 12 zwei graphische Darstellungen, die denjenigen der
Fig. 9 ähnlich sind, jedoch die Kurvenformen darstellen, wenn ein durch eine ungewollte
Frequenzänderung bedingter Fehler vorhanden ist, Fig. 13 zwei graphische Darstellungen,
die denjenigen der Fig. 10 ähnlich sind, jedoch die Kurvenformen darstellen, wenn
ein durch eine ungewollte Frequenzänderung bedingter Fehler vorhanden ist, Fig.
14 mehrere graphische Darstellungen der Ausgangssignale des Systems nach Fig. 2
für den Fall, daß ein durch eine ungewollte Frequenzänderung bedingter Fehler bzw.
daß kein solcher Fehler auftritt, Fig. 15 eine graphische Darstellung, die die Korrektur
des durch eine ungewollte Frequenzänderung bedingten Fehlers in einem Begrenzer
zeigt, Fig. 16 eine graphische Darstellung, in der das Eingangssignal der Fig.6
mit dem resultierenden Ausgangssignal verglichen wird, nach dem es einem durch eine
ungewollte Frequenzänderung bedingten Fehler und dessen Korrektur unterworfen worden
war, Fig. 17 eine graphische Darstellung, die die Korrektur der Frequenzänderung
in einem Kreis zur Erzeugung konstanter Impulsdauer zeigt, Fig. 18 eine graphische
Darstellung, die den Einfluß der in Fig.ll gezeigten Korrektur auf die Kurvenform
an den Ausgängen der Begrenzer zeigt.
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Im folgenden wird auf die Fig.1. Bezug genommen. Die von den Signalquellen
10-10" gelieferten Nachrichten-Eingangssignale können physikalische oder elektrische
Größen darstellen, wobei die Kurvenform einer dieser Größen z. B. der in Fig. 6
dargestellte linear ansteigende Wert S sein kann. Mit dieser Kurvenform S wird der
Oszillator 6 frequenzmoduliert, während jeweils mit einer von den Signalquellen
10" gelieferten Kurvenform einer der Oszillatoren 6" frequenzmoduliert wird.
Ein zusätzlicher Oszillator 7 ist unmoduliert und liefert ein Bezugssignal konstanter
Frequenz.
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Das Ausgangssignal des Oszillators 6 weist die in Fig.6 mit SF bezeichnete
und der unmodulierte Bezugsoszillator 7 die mit RF bezeichnete Kurvenform auf. Diese
Signale SF, RF werden zusammen mit beliebigen zusätzlichen Signalen aus den
anderen modulierten Oszillatoren 6" über ein die übertragungsglieder enthaltendes
System 8 übertragen und von einer Aufzeichnungsanlage 9 auf einem Aufzeichnungsmittel,
das beispielsweise als Tonband 9 a dargestellt ist, festgehalten.
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Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf die Fig. 2 der Zeichnungen.
Nachfolgend wird das Tonband 9 a mittels der Wiedergabeeinrichtung 9 b abgetastet
und das zusammengesetzte Ausgangssignal mehreren Bandpaßfiltem 11, 12 und l.3 zugeführt.
Unter der Annahme, daß im System kein Fehler auftritt, sind die den Bandpaßfiltern
zugeführten Kurvenformen denjenigen gleich, die der Aufzeichnungsanlage 9 in Fig.
1 zugeführt wurden.
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Jedes Bandpaßfilter ist so abgestimmt, daß es auf das Ausgangssignal
nur eines Oszillators 6", 6 oder 7 in Fig. 1 anspricht. Es stellt somit das Ausgangssignal
des Filters 11 eine Wiedergabe des Ausgangs des FM-Oszillators 6", das Ausgangssignal
des Filters 12 eine Wiedergabe des Ausgangs des FM-Oszillators 6 und das Ausgangssignal
des Filters 13 eine Wiedergabe des Bezugsoszillators 7 dar. Diese Signale werden
voneinander getrennt, in Vertärkern 14, 15 und 16 verstärkt und getrennten Einrichtungen
17, 18 und 19 zur Änderung der Kurvenform zugeführt, die die Signale begrenzen und
Anstoßimpulse (Triggerimpulse) der in Fig. 8 gezeigten Form erzeugen. Normalerweise
wird für jede Periode ein Triggerimpuls erzeugt, der mit dem Zeitpunkt übereinstimmt,
in dem die Nullbezugsachse in positiver Richtung geschnitten wird, wie ein Vergleich
der Fig. 8 mit der Fig. 6 zeigt.
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Die Triggerimpulse werden Kreisen 20, 21 und 22 zugeführt, die Signale
konstanter Dauer erzeugen und die dem Typ nach jeweils unter dem Namen monostabiler
Multivibrator, Miller-Integrator oder Phantastron bekannt sind. Solche Generatoren,
die Impulse konstanter Dauer abgeben, weisen einen stabilen und einen instabilen
Zustand auf und liefern, wenn sie von einer äußeren Quelle angestoßen werden (einen
Triggerimpuls empfangen haben), einen' Ausgangsimpuls, dessen Dauer von den Parametern
des Stromkreises abhängt, der jedoch von der Folgefrequenz der Triggerimpulse unabhängig
ist. Die von diesen Generatoren nach Anstoß durch die in Fig. 8 dargestellten Triggerimpulse
SFz und RF., erzeugten Impulse sind in Fig. 9 mit SF, und RF, bezeichnet. Die Impulse
SF 3 und RF 3 werden in den Verstärkern 24 und 25 verstärkt und Begrenzern 27 und
28 zugeführt, die dazu dienen, die Impulse auf einen eingestellten Wert zu begrenzen
und eine solche Bezugsbasis herzustellen, daß die Ausschläge der Amplituden in positiver
und negativer Richtung im wesentlichen gleich sind, wie mit den Kurven SF" und RF4
in Fig. 10 veranschaulicht ist.
Die Ausgangssignale SF4 und RF4
der Begrenzer werden Tiefpaßfiltern 30 bzw. 31 zugeführt, die den Energieinhalt
der Impulse integrieren. Die Ausgangssignale der Tiefpaßfilter sind positiv oder
negativ, abhängig davon, ob die positiven oder negativen Ausschläge der Impulse
SF4 und RF4 den größeren Energieinhalt haben. Am Ausgang des Filters 30 besteht
daher ein Signal, das der Kurvenform S in. Fig. 6 proportional ist. Das Ausgangssignal
des Filters 31 wird unter der angenommenen Bedingung, daß kein Fehler vorhanden
ist, gleich Null, da die am Ausgang des Bezugsoszillators 7 erscheinende Wellenform
RF unmoduliert ist und da die Dauer der vom Generator 22 gelieferten Impulse RF,
so gewählt ist, daß bei der Bezugsfrequenz diese Dauer gleich dem zeitlichen Abstand
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen ist.
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Da die Höhe des Signalpegels an den Ausgängen der Tiefpaßfilter gewöhnlich
nicht für die gewünschten Zwecke ausreicht, werden üblicherweise durch negative
Rückkopplung stabilisierte Gleichstromverstärker 32, 33 und 34 verwendet. Solche
Verstärker kehren normalerweise die Signalpolarität um und kompensieren dadurch
die gewöhnlich von den Verstärkern 23, 24 und 25 hervorgebrachte Umkehrung, so daß
die Polarität der Ausgangssignale derjenigen der Eingangssignale gleich ist. Nach
Wunsch können die von den Verstärkern 32 und 33 gelieferten Ausgangssignale so eingestellt
werden, daß sie eine genaue Wiedergabe der Eingangssignale S und Sn in Fig. 1 darstellen.
Der Ausgang des Verstärkers 34 bleibt genau auf Nullpotential. Es soll jetzt angenommen
werden, daß ein Frequenzfehler im System auftritt, beispielsweise dadurch, daß das
Tonband die Aufzeichnungsanlage 9 nicht mit genau der gleichen Geschwindigkeit durchläuft
wie nachfolgend die Wiedergabeeinrichtung 9 b. Es soll weiter angenommen werden,
daß die Wiedergabeeinrichtung 9 b mit etwa 10 % größerer Geschwindigkeit als die
Aufzeichnungsanlage 9 läuft.
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Unter diesen Bedingungen weisen die den Einrichtungen zur Änderung
der Kurvenform 18 und 19 zugeführten Signale SFl und RF, eine um etwa 10 % höhere
Frequenz auf, wie in Fig. 7 dargestellt, anstatt daß sie mit den von den Oszillatoren
6 und 7 an der Sendestelle gelieferten Signalen SF und RF gleich wären. Daraus
folgt, daß die von den Einrichtungen 18 bzw. 19 erzeugten Impulse dichter aufeinanderfolgen,
wie durch die Kurven RF.' und SF.' in Fig.11 dargestellt ist. Ein Vergleich der
Fig. 11 und 8 zeigt den verkleinerten Zwischenraum zwischen den Triggerimpulsen
der Fig. 11.
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Aus der Fig. 12 ergibt sich, daß die Ausgangsimpulse Rf#J und SF.'
des Generators zur Erzeugung von Impulsen konstanter Dauer auch enger aneinanderliegen,
aber diese Abstandsminderung betrifft die negativ werdenden Teile der Impulse, die
positiv werdenden Teile weisen dieselbe Dauer wie vorher auf, da ihre Breite von
den Stromkreisparametern bestimmt ist und nicht von den zeitlichen Zwischenräumen
zwischen den Impulsen RF; und SF.' (Fig. 11) abhängt.
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Die Ausgangssignale SF4 und RF4 der Begrenzer 27 und 28 geben wegen
der durch die Verstärker 24
und 25 hervorgerufenen Phasenumkehr die Frequenzzunahme
durch eine Verminderung der Energie in den positiv werdenden Impulsen wieder; und
zwar wegen der Verkürzung ihrer Dauer, wie die Fig. 13 zeigt. Nach der Integration
der Signale SF4 und RF4 durch die Tiefpaßfilter 30 und 31 und deren Verstärkung
in den Verstärkern 33 und 34 werden die Kurvenformen der integrierten Signale
IS' und IR' (Fig. 14) erhalten. Zum besseren Verständnis werden die Kurvenformen
vergleichsweise denjenigen Kurvenformen gegenübergestellt, die auftreten, wenn kein
durch eine ungewollte Frequenzänderung bedingter Fehler vorhanden ist. Man bemerkt,
daß das Ausgangssignal IS' nahezu parallel zu dem genauen Ausgangssignal IS liegt,
aber in positiver Richtung verschoben ist. In gleicher Weise hat; während das normal
integrierte Ausgangssignal IR Null ist, das Signal IR' wegen der in unerwünschter
Weise zunehmenden Frequenz einen positiven Wert.
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In Fig. 14 bemerkt man, daß, wenn auch die Kurve IS' nahezu parallel
zur Kurve IS liegt, sie doch nicht zu dieser exakt parallel ist, sondern
eine leicht zunehmende Steigung aufweist. Die zunehmende Steigung stellt jedoch
aus folgenden Gründen in einem typischen Fernmeßsystem keinen Fehler dar.
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Die Ausgangsmeßwerte oder -signale, beispielsweise das SignalIS' oder
das SignallS, werden in Beziehung zu einem Zeitbezugssignal gesetzt, das vom Bezugsoszillatar
7 nach Fig. 1 oder einer anderen außerhalb befindlichen Quelle kommt. Dieses Zeitbezugssignal
wird mit dem zusammengesetzten Nachrichtensignal gemischt, bevor es mit der Aufzeichnungseinrichtung
9 auf das Aufzeichnungsmittel 9 a aufgezeichnet wird. Die Zeitsignale werden danach
vom Band wiedergegeben, wobei ihre Frequenz natürlich um den gleichen Faktor vergrößert
wird, wie dies bei den Nachrichtensignalen, beispielsweise bei dem Signal
IS, der Fall ist. Nach der Wiedergabe der Nachrichtensignale kann man bei
einem Vergleich mit dem wiedergegebenen Zeitsignal feststellen, daß die Anstiege
der beiden gleich sind und daß der Fehler dann auf die oben beschriebene und in
Fig. 14 dargestellte Gleichstrompotentialverschiebung beschränkt ist.
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Wie die Fig. 14 zeigt, ist die Größe des Ausgangssignals IR' im Bezugskanal
ein Maß für die ungewollte Frequenzänderung, die aus irgendeinem Grund (einschließlich
der Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen der Aufnahme- und Wiedergabeeinrichtung)
zwischen dem Sender und dem Empfänger aufgetreten ist. Dieses Ausgangssignal wird
erfindungsgemäß dergestalt den Signalkanälen zugeführt, daß die Wirkung der ungewollten
Frequenzänderung auf die integrierten Signale ausgeglichen wird. Das korrigierende
Signal IR' kann entweder den Generatoren 20, 21 oder den Begrenzern 26, 27 oder
beiden zugeführt werden, was durch die Betätigung der Schalter 35, 36 und 37 erfolgen.
kann.
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Bei einer typischen Anwendungsform, bei der ein relativ geringer Frequenzbereich
erforderlich ist, kann der Schalter 35 (Fig. 2) in seine untere Stellung umgelegt
werden, so da.ß das Ausgangssignal IR' des Verstärkers 34 direkt den Leitungen
35 a und 35 b zu-
geführt wird. Weiter können die Schalter 36 betätigt
werden, so daß diese Leitungen mit den Klemmen 27a der Begrenzer 26, 27 verbunden
sind, wodurch das vom Bezugskanal kommende, der Frequenzabweichung entsprechende
integrierte Signal den in den Nachrichtenkanälen liegenden Begrenzern zugeführt
wird.
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Die Fig. 3 zeigt einen bekannten; für die Zwecke der Erfindung verwendbaren
Begrenzerkreis, dessen Eingangsklemme über einen Kondensator und zwei
in
Reihe liegende Widerstände mit einer Ausgangsklemme verbunden ist und der ferner
zwei entgegengesetzt gepolte, in einer Richtung wirkende potentialbegrenzende Strombahnen
42 und 43 aufweist, welche normalerweise die Verbindungsstelle der beiden Widerstände
an Erde (oder an einen anderen Leiter mit einem Bezugspotential) legen. Jede Strombahn
42 und 43 weist einen hohen Widerstand unter und einen geringen Widerstand über
einem bestimmten Potential auf. Wenn beide Bahnen durch die Schalter 44, 45 an Erde
gelegt werden, sind die positiven und negativen Ausschläge der Ausgangsimpulse gleich
groß. Wenn andererseits das positive Potential IR' (Fig. 14) über den Schalter 44
am unteren Ende der Strombahn 42 zugeführt wird, werden die negativen Ausschläge
der Impulse SF4 (Fig. 10) weiter bis zu einem Ausmaß begrenzt, wie es die schraffierten
Flächen in Fig. 15 zeigen, so daß der Pegel des integrierten Signals
IS" dem genauen Signal IS (Fig. 16) entsprechend wieder einwandfrei hergestellt
wird. Wie zuvor erwähnt, ensteht durch die Neigungsdifferenz zwischen den Kurven
IS" und IS kein Fehler. Bei dem dargestellten Beispiel werden die negativen
Impulse (Fig. 15) beschnitten, weil entsprechend der Annahme der Verstärker 24 (Fig.
2) seiner Bauart nach die Phase des vom Generator 21 abgegebenen Signals umkehrt.
Wenn jedoch zwischen dem Generator 21 und dem Begrenzer keine Phasenumkehr auftritt,
werden die positiven Impulse vergrößert, anstatt daß die negativen Impulse verkürzt
werden. Diese Vergrößerung der positiven Impulse kann durch Betätigung des Schalters
45 bewirkt werden, wodurch das untere Ende der Strombahn 43 mit der Klemme 27a verbunden
wird, während das untere Ende der Strombahn 44 geerdet bleibt.
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Bei einer anderen Betriebsweise der Einrichtung nach der Erfindung
sind die Schalter 36 offen und die Schalter 37 geschlossen, um das von dem Bezugskanalverstärker
34 abgegebene Ausgangssignal den Generatoren 20, 21 zuzuführen. Wie zuvor erwähnt,
können diese Generatoren bekannte monostabile Multivibratoren, Mi11er-Integratoren
oder Phantastrons oder ähnliche Einrichtungen sein, bei denen die Impulsdauer von
den Parametern des Kreises sowie den Elektrodenspeisepotentialen abhängt.
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Die Fig.4 zeigt einen typischen monostabilen Multivibrator, dem Anstoßimpulse
(Triggerimpulse) über die Anschlußklemme 46 zugeführt werden und der Impulse konstanter
Dauer an der Klemme 47 abgibt. Die Impulsdauer kann durch ein Potentiometer
48 und durch ein am unteren Ende dieses Potentiometers zugeführtes Potential
gesteuert werden. Das Ausgangssignal des Verstärkers 34 (Fig. 2) wird durch Betätigung
des Schalters 49 zugeführt, wodurch das untere Ende des Potentiometers 48 anstatt
mit Erde über die Klemme 21 a und den Schalter 37 mit der Leitung 35 a oder
35 b verbunden wird.
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Die Fig. 5 zeigt einen selbstgetasteten Phantastron-Kreis, der an
Stelle des Kreises nach Fig.4 treten kann. In diesem Kreis dienen die der Klemme
50 zugeführten positiv werdenden Eingangsanstoßimpulse (Triggerimpulse) dazu, an
der Klemme 51 erscheinende Ausgangsimpulse konstanter Dauer zu erzeugen. Die Impulsdauer
kann durch ein Potentiometer 52 und durch ein am unteren Ende desselben eingeführtes
Potential gesteuert werden.
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Bei dieser Betriebsweise kehrt der Verstärker die Polarität nicht
um, so daß sein Ausgangssignal zwar negativ ist, im übrigen jedoch mit der Kurvenform
IR' (Fig. 14) übereinstimmt. Dieses Signal wird über Klemmen 21 a und Schalter 49
(Fig. 4 oder 5) den Impulse konstanter Dauer erzeugenden Generatoren 20,
21 zugeführt und dient zur Steuerung der Dauer der Impulse, die den Verstärkern
23, 24 (Fig. 2) zugeführt werden. Da die Funktion in beiden Kanälen die gleiche
ist, wird nur der Kanal mit dem Eingangssignal S beschrieben. In diesem Kanal wird
das Ausgangssignal des Generators 21 in ein Signal der Kurvenform SF.;" (Fig. 17)
umgewandelt, wobei die schraffierten Flächen diejenigen Teile angeben, die gemäß
dem gewählten Beispiel von der konstanten Impulsdauer subtrahiert werden. Nach Durchlaufen
des Verstärkers 24 (der die Polarität umkehrt) und des Begrenzers 27 hat das Signal
die in Fig. 18 dargestellte Form SF4", deren schraffierte Teile die Flächen zeigen,
die von der konstanten Dauer der negativ werdenden Impulse subtrahiert wurden. Nach
Passieren des Tiefpaßfilters 30 und des Verstärkers 33 erhält man das Ausgangssignal
mit der Kurvenform IS" (Fig. 16).
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Es wurde mathematisch nachgewiesen und durch Versuche erhärtet, daß
die Korrektur, die man durch variieren der Impulsdauer gemäß den Fig. 17 und 18
erhält, das gleiche Endergebnis (Fig. 16) liefert wie durch die Amplitudenkorrektur
nach Fig. 15.
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Wenn ein relativ größerer Informationsfrequenzbereich gefordert wird,
wendet man eine andere Betriebsweise der erfindungsgemäßen Anordnung an. Bei dieser
Betriebsweise ist der Schalter 35 in seine obere Stellung umgelegt, wodurch die
Signale vom Bezugskanalverstärker 34 den Verzögerungsnetzwerken 38, 39 zugeführt
werden. Diese Netzwerke können aus Tiefpaßfiltern, Verzögerungsleitungen oder anderen
geeigneten Gebilden bestehen, welche in den Frequenzbereichen, die sich bis zu der
in dem betreffenden Kanal zu erwartenden höchsten Frequenz erstrecken, eine konstante
Verzögerung erzeugen. Diese Verzögerung im Netzwerk wird derart gewählt, daß durch
sie die Verzögerungen in dem Signalkanal, mit welchen es verbunden ist, ausgeglichen
werden. Die Verzögerung, welche im Bezugskanal, im Netzwerk 38 und im Verstärker
40 entsteht, ist dann gleich der Verzögerung, die im Nachrichtenkanal vom Bandpaßfilter
12 bis zum Begrenzer 27 entsteht, während die Verzögerung im Bezugskanal, im Netzwerk
39 und im Verstärker 41 der Verzögerung im Nachrichtenkanal vom Bandpaßfilter 11
bis zum Begrenzer 26 entspricht. Die Verstärker 40 und 41 ermöglichen es, die Signalamplituden
einzustellen und geeignete Quellenimpedanzen bereitzustellen. Die Ausgangssignale
der Verstärker 40, 41 werden durch den Schalter 35 den Leitungen
35a und 35b zugeführt.
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Für die Erläuterung des Ausführungsbeispiels der Erfindung wurde eine
nach oben gerichtete konstante, ungewollte fehlerhafte Frequenzänderung nur deshalb
gewählt, weil dadurch die für die Erklärung der Vorgänge benützten Kurvenformen
der Signale einfach werden. In der Praxis sind jedoch die Frequenzänderungen wechselweise
nach oben oder unten gerichtet und verlaufen sehr schnell. Schnelle, fehlerhafte
Änderungen der Frequenz erzeugen unerwünschte Phasenverschiebungen in den Signalkanälen
in gleicher Weise, wie schnell sich ändernde Signale und machen die Verwendung von
Kompensationsverzögerungsnetzwerken 38 und 39 selbst dann erforderlich,
wenn
sich die ursprünglichen Signale S und S" relativ langsam ändern.
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Wenn auch zur Vereinfachung der Darstellung lediglich zwei Nachrichtenkanäle
und ein Bezugskanal gewählt wurden, so kann natürlich eine beliebige Anzahl von
Nachrichtenkanälen in Verbindung mit einem einzigen Bezugskanal verwendet werden.
In der Praxis kann die Anzahl der Nachrichtenkanäle sehr groß sein.