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Überlagerungsempfänger Die Erfindung bezieht sich auf einen Überlag
rungsempfänger für elektromagnetische Wellen, insbesondere für sehr kurze elektromagnetische
Wellen, dessen überlagerungsoszillator, bei einem überlagerungsempfänger mit mehrmaliger
Überlagerung der erste überlagerungsoszillator, mit einer Frequenzregelschaltung
versehen ist, in der die Frequenz des Überlagerungsoszillators mit der Frequenz
eines Normals verglichen und der überlagerungsoszillator auf den Sollwert seiner
Frequenz eingeregelt wird.
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Vor allem bei Empfängern für sehr kurze elektromagnetische Wellen,
die nach dem überlagerungsprinzip arbeiten, tritt das Problem auf, die vorzugsweise
durchstimmbaren Oszillatoren der überlagerungsstufen in ihrer Frequenz möglichst
exakt mit dem der jeweiligen Abstimmung entsprechenden Sollwert übereinstimmen zu
lassen. Diese Forderung läßt sich durch Verwendung eines aktiven oder passiven Frequenznormals
in der Regel leicht erfüllen, wenn in einer Frequenzvergleichsschaltung aus der
Normalfrequenz und der Oszillatorfrequenz eine Regelgröße abgeleitet wird, die zur
entsprechenden Frequenzeinstellung des Oszillators dient. Als aktives Frequenznormal
kommt beispielsweise ein in der Frequenz mittels eines Schwingkristalls oder eines
entsprechend hochwertigen Topfkreises stabilisierter Oszflator in Frage. Als passives
Normal ist beispielsweise ein Hohlraumresonator hoher Kreisgüte und hoher Frequenzkonstanz
geeignet. Die entsprechenden Regelschaltungen sind an sich bekannt. Es läßt sich
auf diese Weise die von einem Empfänger zu verlangende absolute Treffsicherheit
erreichen, d. h., bei einer gegebenen Frequenzeinstellung wird eine mit endlicher
Genauigkeit zu erwartende Frequenz eines fernen Senders mit Sicherheit empfangen.
Im allgemeinen ist jedoch die Toleranz, die zwischen Sendefrequenz und Empfängereinstellung
auftreten kann, größer als für einen-verzerrungsfreien Empfang zulässig ist, so
daß eine Nachregelung der Frequenzeinstellung erforderlich erscheint. Bisher wird
dieses Problem in der Weise gelöst, daß der überlagerungsempfänger als Doppelsuperhet
ausgebildet wird, dessen erster Zwischenfrequenzbereich relativ breit ist und dessen
zweiter Zwischenfrequenzbereich die Selektion des Empfängers in dem geforderten
Maß sicherstellt. Bei einer derartigen Lösung kann dann der zweite überlagerungsoszillator
mit einer vom ersten überlagerungsoszillator getrennten selbständigen Frequenznachstellung
versehen werden, die dafür Sorge trägt, daß das empfangene Frequenzband in der zweiten
Zwischenfrequenzstufe in vorgegebener Weise innerhalb des Durchlaßbereiches liegt.
Der hierfür erforderliche Aufwand ist demzufolge außerordentlich groß, und zusätzlich
kann es sich noch störend auswirken, daß die Breite des ersten Zwischenfrequenzbereiches
wenigstens doppelt so groß wie die zweite Zwischenfrequenzbandbreite sein muß, weil
hierdurch bis zum ersten Zwischenfrequenzverstärker die Selektion relativ gering
ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Schwierigkeiten in
einfacher Weise zu begegnen. Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem überlagerungsempfänger
für elektromagnetische Wellen, insbesondere für sehr kurze elektromagnetische Wellen,
dessen überlagerungsösziIlätor, bei einem überlagerungsempfänger mit mehrmaliger
Überlagerung der erste überlagerungsoszillator, mit einer Frequenzregelschaltung
versehen ist, in der die Frequenz des Überlagerungsoszillators. mit der Frequenz
eines Normals verglichen und der überlagerungsoszillator auf den Sollwert seiner
Frequenz eingeregelt wird, gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß eine weitere
Frequenzregelspannung in den Frequenzregelkreis des überlagerungsoszillators eingespeist
wird, die in an sich bekannter Weise aus der Zwischenfrequenz des Empfängers abgeleitet
wird, und die den überlagerungsoszillator derart nachregelt, daß die Zwischenfrequenz
die vorgeschriebene Frequenzlage im Vergleich zur Mittenfrequenz einnimmt.
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Hierbei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn bei Verwendung eines
als frequenzstabilisierter Oszillator ausgebildeten Normals die Frequenzregelschaltung
des ersten überlagerungsoszillators als überlagerungsempfänger ausgebildet ist,
dem einerseits ein vernachlässigbar geringer Anteil der Ausgangsenergie des ersten
überlagerungsoszillators und die Ausgangsenergie des Normals zugeführt werden, und
dessen Ausgang mit einem Frequenzdiskriminator versehen ist, aus dem die Regelgröße
für die Frequenzregel-
Schaltung des ersten Überlagerungsoszillators
abgeleitet wird. Zur Nachregelung des ersten überlagerungsoszillators werden zweckmäßig
entweder das Frequenznormal oder der dem Frequenzvergleich von Normalfrequenz und
Frequenz des ersten überlagerungsoszillators dienende Frequenzdiskriminator verstimmt.
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Außerdem kann der auf die Oberlagerungsstufe des Empfängers folgende
Zwischenfrequenzverstärker derart hinsichtlich seiner Durchlaßcharakteristik bemessen
werden, daß dieser Zwischenfrequenzverstärker die Selektion des Empfängers bestimmt.
Es wird dadurch vor allem möglich, den Empfänger als Einfach-Überlagerungsempfänger
auszubilden.
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Bei Verwendung des Empfängers für ein Funksystem mit einer Anzahl
eng benachbarter Radiofrequenzkanäle empfiehlt es sich, daß die vom Zwischenfrequenzverstärker
des Empfängers her erfolgende Frequenznachregelung auf weniger als den halben Frequenzabstand
benachbarter Radiofrequenzkanäle begrenzt ist, jedoch einen weiteren Bereich umfaßt,
als die aus dem Zusammenarbeiten des Empfängers einer Station mit dem Sender der
entsprechenden Gegenstation sich ergebende Frequenztoleranz.
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Nach einem älteren Vorschlag, der zum deutschen Patent 1095 896 geführt
hat, soll eine Einrichtung zur Regelung der Frequenz des überlagerungsoszillators
in einen Höchstfrequenzempfänger auf ihren Sollwert zwei Diskriminatoren enthalten,
deren in Serie geschaltete Ausgangsspannungen die Frequenz des überlagerungsoszillators
beeinflussen und die verschieden große Zeitkonstanten aufweisen. Wesentlich ist
nach diesem älteren Vorschlag, daß, der erste Diskriminator mit kleiner Zeitkonstante
mit den Schwingungen des überlagerungsoszillators und der zweite Diskriminator mit
großer Zeitkonstante mit den Zwischenfrequenzschwingungen gespeist wird. Der Grund
für die besondere Bemessung der Zeitkonstanten ist darin zu sehen, daß, wie an sich
bekannt, bei zu kleiner Zeitkonstante der von den Zwischenfrequenzschwingungen abgeleiteten
Frequenzregelspannung sonst eine störende Verminderung des Frequenzhubes im Zwischenfrequenzteil
eintreten würde, die das Signal-Geräusch-Verhältnis nachteilig beeinflussen kann.
Es handelt sich nämlich im Grunde genommen beim Gegenstand des älteren Vorschlags
um einen Empfänger für elektromagnetische Wellen, denen die Information mittels
Frequenzmodulation aufgeprägt ist (vgl. deutsche Patentschrift 1095 896 Sp. 4, Zeilen
3 bis 32). Demgegenüber kommt es bei der Erfindung, wie vorstehend schon erläutert,
darauf an, bei einem Empfänger die absolute Treffsicherheit zu erreichen - d. h.,
bei einer gegebenen Frequenzeinstellung wird eine mit endlicher Genauigkeit zu erwartende
Frequenz eines Fernsenders mit Sicherheit empfangen - und gleichzeitig sicherzustellen,
daß die Güte des Empfangs eventuell störend beeinflussende Frequenztoleranzen ausgeschaltet
werden, und zwar bei möglichst geringem Aufwand.
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An Hand der F i g. 1, und 2 wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung äher erläutert.
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Die F i g. 1 zeigt einen überlagerungsempfänger, dem von einer Richtantenne
1 die Empfangswellen mit einer Frequenz von z. B. 5000 MHz über ein Eingangsfilter
2, das vorzugsweise durchstimmbar ist, zugeführt werden. Die Empfangswellen werden
einer Empfangsüberlagerungsstufe 3 zugeführt, die außerdein die Ausgangsenergie
des Überlagerungsoszillators 4 zugeführt erhält. Beim Ausführungsbeispiel wird diese
Oszillatorenergie über einen Richtkoppler 5 eingespeist, dem in der Empfänger-Eingangsleitung
ein Harmonische der Oszillatorfrequenz unterdrükkendes Filter 6 nachgeschaltet ist.
Auf die überlagerungsstufe 3 folgt ein die Selektion des Empfängers bestimmender
Zwischenfrequenzverstärker 7. Beim Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß es sich
um einen Empfänger für frequenzmodulierte Wellen handelt. Aus diesem Grunde sind
dem Zwischenfrequenzverstärker 7 ein Amplitudenbegrenzer 8 und ein Frequenzdiskriminator
9 nachgeschaltet. Dem Frequenzdiskriminator 9 wird die durch die Demodulation wiedergewonnene
Information über die Zuleitung 10
entnommen. Gleichzeitig wird eine Frequenznachstellspannung
in dem Diskriminator 9 gewonnen, die über die Leitung 11 verfügbar ist. Zusätzlich
kann gegebenenfalls eine Rauschunterdrückungssperre 12 bekannter Bauart vorgesehen
werden.
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Der überlagerungsoszillator 4 wird in seiner Abstinnnfrequenz nach
einem Frequenznormal stabilisiert. Es ist beim Ausführungsbeispiel angenommen, daß
es sich um ein aktives Frequenznormal handelt. Über die Zuleitung 13 wird die Hochfrequenzschwingung
eines z. B. mittels eines Schwingkristalls stabilisierten Oszillators einer überlagerungsstufe
14 zugeführt, die außerdem über einen Richtkoppler 15 einen vorzugsweise vernachlässigbar
geringen Anteil der Ausgangsenergie des überlagerungsoszillators 4 erhält.
Die Frequenz der über die Zuleitung 13 zugeführten frequenzstabilisierten Hochfrequenzschwingung
und der Sollwert der Frequenz des überlagerungsoszillators 4 sind derart
zueinander gewählt, daß in der überlagerungsstufe 14 eine Zwischenfrequenzspannung
relativ niedriger Frequenzlage, z. B. 70 MHz, und vorgegebenen Wertes gebildet wird,
die über den selektiven Verstärker 16 einem Diskriminator 17 zugeführt wird. Die
Bandbreite des Zwischenfrequenzverstärkers 16 ist vorzugsweise derart groß gewählt,
daß sie wenigstens größer oder gleich der doppelten Toleranz von Sendefrequenz der
empfangenen Station und der Einstellfrequenz des Empfängers ist. Aus dem Diskriminator
17 wird eine Regelspannung abgeleitet, die der Regelvorrichtung 18,
beispielsweise
einem Regelmotor zugeführt wird, der den überlagerungsoszillator 4 auf den Sollwert
seiner Frequenz, bezogen auf die Normalfrequenz von 13, einregelt. Zusätzlich wird
von der Nachregelleitung 11 her, beispielsweise mittels einer Reaktanzröhre 25,
eine weitere Regelschleifenbildung vorgenommen, die je nach der Polarität der Regelspannung
am Ausgang 10 des Diskriminators 9 den Diskriminator 17 nach
der einen oder anderen Seite der Mittenfrequenz des Diskriminators 17 bzw. des Verstärkers
16 verstimmt und bei fehlender Gleichspannung am Ausgang 10 des Zwischenfrequenzverstärkers
7 den Diskriminator 17 unbeeinflußt läßt. Die Modulationsfrequenzen werden hierbei
durch einen Tiefpaß 20 von dem Diskriminator 17 ferngehalten. Dieser Tiefpaß
ist dann nicht erforderlich, wenn an Stelle einer praktisch trägheitslos arbeitenden
Reaktanzröhre 25 eine motorische Nachstimmung vorgesehen wird.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist derart, daß zunächst
bei fehlendem Empfangssignal der Empfänger absolut treffsicher auf eine vorgegebene
Abstimmfrequenz eingestellt werden kann und auf dieser Frequenz festgehalten wird.
Bei Eintreffen eines Empfangssignals tritt die Nachregelung
über
die Regelleitung 11 derart in Tätigkeit, daß sie den ersten überlagerungsoszillator
4 so weit gegenüber seiner Sollfrequenz verstimmt, daß die Zwischenfrequenz innerhalb
des Zwischenfrequenzverstärkers 7 die vorgeschriebene Lage im Vergleich zur Mittenfrequenz
einnimmt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsmöglichkeit für diese zweifache
Regelschleife ist in der F i g. 2 in einem Teilschaltbild angedeutet. In diesem
Fall ist die Regelschaltung für den überlagerungsoszillator 4 als überlagerungsempfänger
mit zweimaliger überlagerung ausgebildet, dessen zweite überlagerungsstufe 20 von
einem Hilfsoszillator 21 gespeist wird, der über die Zuleitung 11 und eine Reaktanzröhre
22 derart nachgeregelt wird, daß sich über den nachfolgenden Zwischenfrequenzverstärker
23 und den Diskriminator 24, der dem Diskriminator 17 der F i g. 1 entspricht, die
geforderte Nachregelung ergibt. Es wird durch diese doppelte Umsetzung im Regelkreis
sozusagen in Abhängigkeit von der Nachregelspannung über die Zuleitung 11, die dem
Diskriminator 24 zugeführte Zwischenfrequenzspannung in ihrer Lage zur Mittenfrequenz
des Diskriminators 24 verschoben, bis die geforderte Lage der Zwischenfrequenzspannung
im Zwischenfrequenzverstärker 7 (F i g. 1) hergestellt ist.
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Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit für die Nachregelung über die
Zuleitung 11 ist noch in der Weise gegeben, daß das Frequenznormal, das an die Zuleitung
13 angeschlossen zu denken ist, durch die über die Regelleitung 11 zugängliche Nachregelspannung
entsprechend verstimmt wird. Diese Art der Regelung ist vor allem auch bei einem
passiven Frequenznormal vorteilhaft.