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Verfahren zur Bestimmung kleiner Abweichungen der Istfrequenz einer
Ton- bzw.
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Hochfrequenzspannung von einer Sollfrequenz Die Erfindung bezieht
sich auf die Bestimmung kleiner Abweichungen der Istfrequenz einer Ton-bzw. Hochfrequenzspannung
von einer Sollfrequenz, insbesondere für die Trägererzeugung der Trägerfrequenztechnik
und der Funknavigation.
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Es besteht oft die Aufgabe, die Frequenz eines Generators im Vergleich
zu einer Bezugsfrequenz auf gleichen Wert manuell oder automatisch zu regeln bzw.
zwei Generatoren auf einen vorbestimmten, sehr kleinen Frequenzabstand zu halten.
Hierzu benötigt man Überwachungsanordnungen, die es ermöglichen, Frequenzabweichungen
mit hinreichend großer Auflösung und Genauigkeit festzustellen, die also an ihrem
Ausgang ein hinreichendes Signal für eine optische Instrumentenanzeige oder zur
automatischen Nachstimmung des einen Generators liefern.
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Es ist z. B. eine Anordnung zur Bestimmung geringer Frequenzabweichungen
vorgeschlagen worden bei der zu vergleichende und Bezugsfrequenz je um den gleichen
Faktor vervielfacht und durch Mischung dann die Differenzfrequenz erhalten wird.
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Die Abweichung b zwischen zu vergleichender und Bezugsfrequenz hat
sich hierbei am Ausgang um den Vervielfachungsfaktor auch vergrößert und kann in
einer Frequenzmeßeinnchtung bestimmt bzw. es kann durch einen Frequenzdiskriminator
eine Nachregelspannung abgeleitet werden. Der Wachteil dieser Anordnung ist, daß
durch hohe Vervielfachungsfaktoren, die wiederum notwendig sind, um sehr kleine
Frequenzunterschiede bestimmen zu können, auch sehr hohe Arbeitsfrequenzen in der
Anordnung entstehen, die aus Dimensionierungs- und Bauelementegrönden unerwünscht
sind. Die Erfindung setzt sich nun zur Aufgabe, diese Nachteile zu vermeiden.
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Hierzu wird ein Verfahren zur Bestimmung kleiner Abweichungen der
Istfrequenz einer Ton- bzw.
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Hochfrequenzspannung von einer Sollfrequenz, bei der Ist- und Sollfrequenz
vervielfacht werden und durch Mischung beider Frequenzen die Differenz erhalten
wird, verwendet.
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Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß
die Istfrequenz und die Sollfrequellz je mit einem sich um Eins unterscheidenden
Vervielfachungsfaktor in Vervielfachern vervielfacht werden, daß in einem Modler
mit nachgeschaltetem Tiefpaß die Differenz der vervielfachten Istfrequenz und der
vervielfachten Sollfrequenz gebildet wird, in der die Frequenzabweichung um den
Vervielfachungsfaktor vervielfacht enthalten ist, daß ferner die Vervielfachung
der so erhaltenen Frequenz in weiteren Vervielfachern und Mischung in weiteren
Modlern
mit der im Vervielfacher nur einmal vervielfachten Sollfrequenz so lange fortgesetzt
wird, bis sich durch Mischung der Sollfrequenz mit der Ausgangsfrequenz der letzten
Stufe in einem Modler mit nachgeschaltetem Tiefpaß ein gut meßbarer Wert der vervielfachten
Frequenzabweichung erhalten wird.
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Die Erfindung soll nun an Hand der Figuren eingehend beschrieben
werden. Es zeigt hierbei Fig. 1 das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens, F
i g. 2 einen Vorschlag für eine nach diesem Prinzip aufgebaute Meßanordnung mit
dekadischen Anzeigebereichen.
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In F i g. 1 ist nun das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Bestimmung kleiner Abweichungen der Istfrequenz einer Ton- bzw. Hochfrequenzspannung
von einer Sollfrequenz dargestellt.
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# + # sei die zu überwachende Frequenz, die von einer Sollfrequenzcv
die Frequenzabweichung Ö aufweist. Die Frequenz oj + ö werde nun in einer Vervielfacherstufe
11 um den Faktor n auf die Frequenz n.# + n.# vervielfacht, während die Sollfrequenz
es in einer Vervielfacherstufe 10 um den Faktor n + 1 bzw. n - 1 auf den Wert (n
+ 1). c bzw. (n 1). vervielfacht wird. In einem Modler 21 wird die Frequenz n.#
+ n.# mit der Frequenz (n + 1). # bzw. (n - 1). <o gemischt und über einen Tiefpaß
31 die Differenzfrequenz # - n.# bzw. # + t n.# erhalten.
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Am Ausgang des Tiefpasses 31 hat sich der Wert der Frequenzabweichung
ti um den Vervielfachungsfaktor71 auf n 6 vergrößert. Wird dieser Vorgang nun in
einer weiteren Stufe 2, bestehend aus Vervielfacher 12, Modler 22 und Tiefpaß 32,
wiederholt, so erhält man am Ausgang dieser Stufe 2 die Frequenz # + n².#, am Ausgang
einer dritten Stufe 3 mit dem Vervielfacher 13, dem Modler 23 und dem
Tiefpaß
33 die Frequenz w - n3 6 bzw. o + n3 6, während am Ausgang einer Stufe 2p mit dem
Vervielfacher 14, Modler 24 und Tiefpaß 34 die Frequenz # + n²p.# ansteht. Wird
diese Frequenz nun einem Eingang eines Modlers 20 zugeführt, an dessen anderem Eingang
die Sollfrequenz oj anliegt, so kann seinem Ausgang über einen Tiefpaß 30 die um
den Faktor n2P vervielfachte Frequenzabweichung mit dem Betrag n2p 6 entnommen werden.
Vorteil des beschriebenen Verfahrens ist, daß auch bei Bedarf beliebig oft wiederholtem
Vervielfachungs- und Mischvorgang praktisch keine höhere Betriebsfrequenz in der
Anordnung entsteht als der Wert n.#.
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Da auch der vervielfachungsfaktor für die Frequenzabweichung 8 eine
Potenz des Faktors n mit der Stufenzahl als Exponent. ist, erhält man mit der beschriebenen
Anordnung in einfacher Weise hohe Vervielfachungsfaktoren, so daß selbst bei sehr
kleinen Abweichungen 6 der Frequenz #+# von der Bezugsfrequenzco bald Werte für
die vervielfachten Abweichungen n²p.# erhalten werden, die sich leicht mit einer
an sich bekannten Frequenzmeß- bzw. Zähleinrichtung erfassen lassen.
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Als Beispiel zeigt nun Fig.2 eine nach diesem Prinzip aufgebaute
Meßeinrichtung. Funktionsgleiche Teile sind hier wieder mit gleichem Bezugszeichen
wie in F i g. 1 versehen. Als Vervielfachungsfaktoren für die Vervielfacher 11,
12, 13, 14... wurde hier der Faktor 10 gewählt, während der Vervielfacher 10 den
Faktor 9 aufweist. Hierdurch ergibt sich eine Vervielfachung der Abweichung 6 je
Stufe um den Faktor, an den Ausgängen der Stufe 1 also um 10, der Stufe 2 um 100,
der Stufe 3 um 1000 usw.
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43 und 44 sei beispielsweise ein an sich bekannter direkt zeigender
Frequenzmesser mit dem Anzeigebereich 10 ... 100 Hz. Weist die Bezugsfrequenz etwa
den Wert 50 kHz auf, so entspricht eine Abweichung um 10-3 der Frequenz 50 Hz. Eine
solche Abweichung wäre also ohne Vervielfachung direkt bestimmbar, während am Ausgang
der Stufe 1 Abweichungen um 10-4, am Ausgang der Stufe 3 um 10-6 ablesbar wären.
Wenn nun die Abweichung in diesem Falle nicht in Hz, sondern normiert als a 10-b
abgelesen werden soll, können noch die Vervielfacherstufen 41 und 42 mit dem Vervielfachungsfaktor2
eingeschaltet werden, wodurch sich bei dem gewählten Beispiel dann die Werte 10-,
10-4, 10-5, 10-6 usw. als Endausschlag (entsprechend 100 Hz) ergeben. Bei Einsatz
eines anderen Frequenz-Gleichspannungs-Wandlers 43 können die Stufen 41 und 42 dazu
dienen, um für das Anzeigeinstrument 44 einen gewünschten Anzeigebereich zu erhalten.
Ein Wählschalter 40 verbindet w + 6 bzw. die Ausgänge der Stufen 1... 2p mit dem
einen Eingang des Modlers 20 (eventuell unter Zwischenschaltung der Vervielfacherstufe
41) und erlaubt so die Wahl der dekadisch abgestuften Anzeigebereiche.
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Um nun mit ein und derselben Anordnung Abweichungen zwischen Istfrequenzen
Q + 6 und Soll-
frequenzen beliebiger Frequenzlage bestimmen zu können, können diese
Frequenzen mittels je eines Modlers mit nachgeschaltetem Tiefpaß und eines Hilfsgenerators
in die Frequenzlage des Gerätes umgesetzt werden.