DE1239370B

DE1239370B - Gain control device for a radio direction finder based on the two-channel principle

Info

Publication number: DE1239370B
Application number: DE1960T0019195
Authority: DE
Inventors: Otto Bucher; Dipl-Ing Hans Staeudle
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1960-10-27
Filing date: 1960-10-27
Publication date: 1967-04-27
Also published as: GB925040A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

GOIsGOIs

Deutsche Kl.: 21 a4 - 48/31 German class: 21 a4 - 48/31

Nummer: 1239370Number: 1239370

Aktenzeichen: T19195IX d/21 a4File number: T19195IX d / 21 a4

Anmeldetag: 27. Oktober 1960Filing date: October 27, 1960

Auslegetag: 27. April 1967Open date: April 27, 1967

Die Erfindung betrifft eine Verstärkungsregelungseinrichtung für einen transistorisierten Funkpeiler nach dem Zweikanalprinzip.The invention relates to a gain control device for a transistorized radio direction finder based on the two-channel principle.

Es ist bekannt, die Verstärkung von Funkpeilern nach dem Zweikanalprinzip mittels kontinuierlich regelbaren DiSerentialkondensatoren, die zwischen den einzelnen Zwischenfrequenzverstärkerstufen eingeschaltet werden, zu ändern. Desgleichen ist es bekannt, an Stelle von Differentialkondensatoren entsprechend konstruierte Goniometer zu verwenden. Diese kontinuierlich regelbaren Glieder haben aber den Nachteil, daß gleiche Verstärkung in den beiden Kanälen nur in wenigen Stellungen der Regeleinrichtungen erzielt werden kann, während in weiten Bereichen eine gewisse Ungleichheit der Verstärkungsgrade der Kanäle in Kauf genommen werden muß. Bei einem Zweikanalpeiler führt dies aber automatisch zu Peilfehlern.It is known that the amplification of radio direction finders according to the two-channel principle by means of continuously adjustable differential capacitors that are switched between the individual intermediate frequency amplifier stages be going to change. It is also known to use differential capacitors accordingly to use constructed goniometers. However, these continuously adjustable members have the disadvantage that the same gain in the two channels only in a few positions of the control devices can be achieved, while in wide areas a certain inequality of the gain levels the channels must be accepted. In the case of a two-channel direction finder, however, this is done automatically to bearing errors.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Regelungseinrichtung für die Verstärkung in den beiden Kanälen zu schaffen, die gleiche Verstärkungsgrade und damit einen durch die Verstärkungsregelungsglieder verursachten Peilfehler Null in jeder Stellung garantiert.The object of the present invention is to provide a control device for the gain in the two To create channels, the same gain levels and thus one through the gain control elements bearing error zero guaranteed in every position.

Die erfindungsgemäße Verstärkungsregelungseinrichtung ist gekennzeichnet durch die Anwendung der an sich bekannten Verstärkungsregelung von Verstärkerstufen mittels regelbarer Gegenkopplung, und zwar in der Weise, daß die Gegenkoplung einer oder mehrerer hintereinandergeschalteter Zwischenfrequenzverstärkerstufen stufenweise für beide Kanäle gleichzeitig mittels zu- oder umschaltbarer Widerstände änderbar ist.The gain control device according to the invention is characterized by the application the known gain control of amplifier stages by means of controllable negative feedback, in such a way that the negative feedback of one or more intermediate frequency amplifier stages connected in series step by step for both channels simultaneously by means of resistors that can be switched on or off is changeable.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung treten die bekannten Vorteile ,der Verstärkungsregelung durch Gegenkopplungsänderung (z. B. keine Änderung des Widerstands des Verstärkungselements bei der Regelung) ebenfalls positiv in Erscheinung. Man muß jedoch zur Erzielung eines dauernd gleichen Verstärkungsgrades auch noch von der kontinuierlichen Regelung abgehen. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß eine stufenweise Verstärkungsgradänderung in entsprechenden Schritten durchaus ausreicht. Außerdem kann man gemäß einer Weiterbildung der Erfindung für den Bereich zwischen zwei Stufen, wenn dies notwendig ist, auch noch eine kontinuierliche Regelung vorsehen. Der zu überstreichende Bereich ist für die kontinuierliche Regelung aber nunmehr sehr viel kleiner, wodurch man zu vernachlässigbaren Abweichungen des Verstärkungsgrades und damit zu vernachlässigbaren Peilfehlern kommt.In the solution according to the invention, the known advantages of gain control occur Change in negative feedback (e.g. no change in the resistance of the gain element during regulation) also positive in appearance. However, one must in order to achieve the same degree of gain over the long term also depart from the continuous regulation. In practice, however, it has has shown that a gradual change in the degree of gain in corresponding steps is quite sufficient. In addition, according to a development of the invention for the area between two levels, if this is necessary, also provide for continuous regulation. The one to be painted over The range for the continuous control is now much smaller, which makes it negligible Deviations in the degree of gain and thus negligible bearing errors comes.

Verstärkungsregelungseinrichtung für einen
Funkpeiler nach dem ZweikanalprinzipGain control device for one
Radio direction finder based on the two-channel principle

Anmelder:Applicant:

TelefunkenTelefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3Patentverwertungsgesellschaft mb H.,
Ulm / Danube, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Otto Bucher, Oberkirchberg/Iller;Otto Bucher, Oberkirchberg / Iller;

Dipl.-Ing. Hans Stäudle,Dipl.-Ing. Hans Staudle,

Heidenheim-SchnaitheimHeidenheim-Schnaitheim

Außerdem ist die kontinuierliche Regeleinrichtung dann auch sehr viel einfacher.In addition, the continuous control device is then also very much simpler.

Es ist leicht erkennbar, daß man den Verstärkungsgrad der sich entsprechenden Verstärker der beiden Kanäle in den einzelnen Verstärkerstufen leicht durch Bemessung der Widerstände aneinander angleichen kann. Man kann, wie bereits zum Ausdruck gebracht, eine oder mehrere Verstärkerstufen pro Kanal stufenweise regeln. Als besonders günstig hat sich jedoch eine Anordnung ergeben, bei der alle Verstärkerstufen zwischen zwei Verstärkungsgraden umschaltbar sind. Alle diese regelbaren Verstärker mit Ausnahme eines sollen dann etwa gleichen Verstärkungsgrad κ aufweisen. In der einen Stellung ist der Verstärkungsgrad aller Stufen ζ. Β. α — 6, während in der anderen Stellung α etwa = 1 sein soll. Der noch übriggebliebene Verstärker soll dagegen zwischen den Verstärkungsgraden \ ä (also j/5) und 1 umschaltbar sein. Mit einer derartigen Regeleinrichtung lassen sich gleiche Änderung des Verstärkungsgrades erzielen und außerdem kann man die Verstärkung der Kanäle bis α gesamt = 1 herunterregeln. Nimmt man z. B. fünf Verstärker an, von denen vier in der einen Regelungsstellung den Verstärkungsgrad <x (— 6) aufweisen, während der fünfte Verstärker einen Verstärkungsgrad von f/öc(also ]/5) aufweist, so erhält man bei der Stellung, in der alle Verstärker volle Verstärkung aufweisen, eine Gesamtverstärkung von «g = ]/««* = YE 6ⁱ. Bei der nächsten Schaltstellung wird der Verstärker mit dem Verstärkungsgrad y«auf den Verstärkungsgrad 1 umgeschaltet, so daß sich für <x_g nunmehr der Verstärkungsgrad 6⁴ ergibt. Bei der nächsten Schaltstellung wird der Verstärker mit der Verstärkung ]/« wieder auf volle Verstärkung (i/5) geschaltet und ein anderer VerstärkerIt can easily be seen that the gain of the corresponding amplifiers of the two channels in the individual amplifier stages can easily be matched to one another by dimensioning the resistors. As already stated, one or more amplifier stages per channel can be regulated in stages. However, an arrangement has been found to be particularly favorable in which all amplifier stages can be switched between two gain levels. All of these controllable amplifiers, with the exception of one, should then have approximately the same gain κ . In one position, the gain of all levels is ζ. Β. α - 6, while in the other position α should be approximately = 1. The remaining amplifier, on the other hand, should be switchable between the gain levels \ ä (i.e. j / 5) and 1. With such a control device, the same change in the degree of gain can be achieved and, in addition, the gain of the channels can be regulated down to α total = 1. If you take z. B. to five amplifiers, four of which have the gain <x (- 6) in the one control position, while the fifth amplifier has a gain of f / öc (ie] / 5), one obtains in the position in which all amplifiers have full gain, a total gain of «g =] /« «* = YE 6 ⁱ . In the next switch position, the amplifier with the gain y ″ is switched to the gain 1, so that the gain 6 ⁴ now results for <x _g. In the next switch position, the amplifier is switched back to full gain (i / 5) with gain] / «and another amplifier

709 577/122709 577/122

mit der bisherigen Verstärkung α = 6 auf α = 1 umgeschaltet. Für den gesamten Verstärkungsfaktor eines Kanals ergibt sich dann V^ 6³. In dieser Weise kann die Verstärkung in gleichen Schritten bis zu einem Gesamtverstärkungsfaktor von 1 heruntergeregelt werden.with the previous gain α = 6 switched to α = 1. For the entire gain factor of a channel we then get V ^ 6 ³ . In this way, the gain can be regulated down in equal steps up to an overall gain factor of 1.

Gemäß der heutigen Technik kann man die Umschaltung natürlich elektronisch mittels Schaltdioden durchführen. In dem später noch beschriebenen Ausführungsbeispiel liegen hierbei alle Dioden für die Verstärker mit dem Verstärkungsfaktor ce in Reihe in einem Steuerkreis.According to today's technology, you can of course switch over electronically by means of switching diodes carry out. In the embodiment described later, all the diodes for the Amplifiers with the gain factor ce in series in a control circuit.

Im folgenden soll nun an Hand der Zeichnung ein besonders günstiges Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden. Der Einfachheit halber sind hierbei Teile, die nicht direkt etwas mit der Erfindung zu tun haben, nur schematisch dargestellt. So sind in der Fig. 1 die eigentlichen Verstärkerstufen jeweils nur als Block eingezeichnet. Die Verstärkerstufen sind als Transistorverstärker in Emitterschaltung aufgebaut, was in den Blöcken symbolisch angedeutet ist. Es seien fünf Verstärkerstufen 1 bis 5 vorgesehen, die die Zwischenfrequenzverstärker eines Kanals darstellen sollen. Ganz entsprechend ist auch der nicht dargestellte zweite Kanal aufgebaut. Der Verstärker 1 der Verstärkungskette soll den Verstärkungsgrad Ya aufweisen, während alle anderen Verstärker der Kette etwa den Verstärkungsgrad α haben sollen. Alle Verstärker sollen zwischen den Verstärkungsgraden * und 1 bzw. Vx und 1 umschaltbar sein. Während die Umschaltglieder (Dioden) für die Verstärker 2 bis 5 alle in Reihe in einem Steuerkreis mit verschiedenem Abgriff liegen, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Umschaltteil für den Verstärker 1 getrennt dargestellt. Soll der Verstärker 1 den Verstärkungsgrad YS haben, so muß die Diode la mittels einer entsprechenden Spannung an der Klemme Ib durchlässig gemacht werden. Der Steuerstromkreis ist dann über die Klemme Ιέ, Diode Ια und hochohmigen Widerstand Ic geschlossen. Im Gegenkopplungszweig liegt dann über den Widerstand Id, die zur Abblockung dienende Kapazität Ie, der Durchlaßwiderstand der Diode la und die Blockkapazität 1/ Masse am Emitter des Transistors. Ist dagegen die Diode la gesperrt, so ist in den Gegenkopplungszweig noch der Widerstand Ig mit eingeschaltet, der derart bemessen ist, daß der Verstärker den Verstärkungsgrad 1 aufweist. Es liegt dann über die Widerstände Id und Ig Masse am Emitter. Natürlich kann man auch hier an Stelle von einer Diode zwei Dioden vorsehen und somit den Durchlaßwiderstand der Diode halbieren sowie den Sperrwiderstand verdoppeln.In the following, a particularly advantageous embodiment of the invention will now be described with reference to the drawing. For the sake of simplicity, parts that are not directly related to the invention are shown only schematically. Thus, in FIG. 1, the actual amplifier stages are each shown only as a block. The amplifier stages are constructed as transistor amplifiers in a common emitter circuit, which is indicated symbolically in the blocks. Five amplifier stages 1 to 5 are provided, which are intended to represent the intermediate frequency amplifiers of a channel. The second channel, not shown, is also constructed in a very corresponding manner. The amplifier 1 of the reinforcement chain should have the gain Ya , while all other amplifiers in the chain should have approximately the gain α. All amplifiers should be switchable between the gain levels * and 1 or Vx and 1. While the switching elements (diodes) for the amplifiers 2 to 5 are all in series in a control circuit with a different tap, the switching element for the amplifier 1 is shown separately in the present exemplary embodiment. If the amplifier 1 is to have the gain YS , the diode la must be made transparent by means of a corresponding voltage at the terminal Ib. The control circuit is then closed via terminal Ιέ, diode Ια and high resistance Ic. In the negative feedback branch there is then the resistor Id, the blocking capacitance Ie, the forward resistance of the diode 1a and the blocking capacitance 1 / ground at the emitter of the transistor. If, on the other hand, the diode 1 a is blocked, the resistor Ig is also switched on in the negative feedback branch and is dimensioned in such a way that the amplifier has a gain of 1. There is then ground at the emitter via the resistors Id and Ig. Of course, you can also provide two diodes instead of one diode and thus halve the forward resistance of the diode and double the blocking resistance.

Die zu den anderen Verstärkern gehörenden Dioden liegen alle im gleichen Steuerkreis. Bei jedem Verstärker sind hier zwei Dioden 2O₁ und 2a_t usw. eingeschaltet. Hierdurch wird der Widerstand zwischen der Kapazität 2 e und Masse im Durchlaßfall halbiert und der Sperrwiderstand verdoppelt. Außerdem sind zur Vermeidung von hochfrequenzmäßigen Beeinflussungen der Verstärker untereinander Drosseln 2 i, 3 z usw. eingeschaltet. Die Widerstände 2 d und 2 g und die entsprechenden Widerstände der anderen Verstärker sind derart bemessen, daß einmal der Verstärkungsgrad α und in der anderen Schaltstellung der Verstärkungsgrad 1 ist. Über die Widerstände 6a und 6 b liegt die Steuerleitung schließlich an Masse.The diodes belonging to the other amplifiers are all in the same control circuit. In each amplifier, two diodes 2O 1 and _{2 a} _t etc. are switched on here. As a result, the resistance between the capacitance 2 e and ground is halved in the forward case and the blocking resistance is doubled. In addition, chokes 2 i, 3 z, etc. are switched on to avoid high-frequency influences between the amplifiers. The resistors 2 d and 2 g and the corresponding resistances of the other amplifiers are dimensioned such that the gain α is once and the gain is 1 in the other switch position. Via the resistors 6a and 6b, the control line is finally grounded.

Liegt eine bestimmte Spannung zwischea der Klemme Sb und Masse, so sind alle Dioden durchlässig und alle Verstärker haben volle Verstärkung. Legt man dagegen diese Spannung an die Klemme Ab, so werden die Dioden Sa₁ und Sa₂ gesperrt, und der Verstärker 5 arbeitet nur noch mit dem VerBtli^- kungsgrad 1. Durch weitere Umschaltung auf die anderen Klemmen 2 b und 3 b kann man nach und nach also den Gesamtverstärkungsfaktor jeweils um den Faktor« hinuntersetzen. Schiebt man zwischen diese Weiterschaltung noch jeweils eine Schaltstellung ein, bei der der Verstärker 1 seinen Verstärkungsfaktor von ]/« auf 1 ändert, so erhält man von Schaltstellung zu Schaltstellung des zur Umschaltung notwendigen Schalters Verstärkungsänderungen des Faktors ]f». Dies bedeutet bei einem Wert für α von 6 jeweils Verstärkungsgradänderungen um den Faktor 2,4. Man erhält also eine Änderung in gleichmäßigen Schritten, deren Größe sich in der Praxis auch als durchaus brauchbar erwiesen hat. Es soll noch erwähnt werden, daß die Dioden mit Widerstandene bis 15 überbrückt sind, die klein gegenüber dem Sperrwiderstand und noch groß gegen den Durchlaßwiderstand sind. Damit erreicht man, daß an jeder Diode die gleiche Sperrspannung abfällt.If there is a certain voltage between the terminal Sb and ground, all diodes are conductive and all amplifiers have full amplification. If, on the other hand, this voltage is applied to the terminal Ab, the diodes Sa ₁ and Sa _{2 are} blocked, and the amplifier 5 only works with the degree of efficiency 1. By further switching to the other terminals 2 b and 3 b one can gradually reduce the overall gain factor by the factor «. If you insert a switch position between this switching, in which the amplifier 1 changes its gain factor from] / «to 1, you get gain changes of the factor] f» from switch position to switch position of the switch necessary for switching. With a value for α of 6, this means changes in the degree of gain by a factor of 2.4. So you get a change in regular steps, the size of which has proven to be quite useful in practice. It should also be mentioned that the diodes are bridged with resistors up to 15, which are small compared to the blocking resistance and still large compared to the forward resistance. This ensures that the same reverse voltage drops across each diode.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann man, wie bereits gesagt, für jeden einstellbaren Verstärkungsgrad der Kanäle genau gleiche Verstärkung einstellen. Man baut in jeweils einer der sich entsprechenden Stufen beider Kanäle veränderbare Widerstände (Id und Ig usw.) ein und regelt diese so lange, bis beide Verstärker verschiedener Kanäle gleiche Verstärkung haben. Man kann also mit der erfindungsgemäßen Anordnung die durch die Empfänger auftretenden, auf ungleiche Verstärkung zurückzuführenden Peilfehler beseitigen.In the arrangement according to the invention, as already stated, exactly the same gain can be set for each adjustable gain of the channels. You build in variable resistors (Id and Ig etc.) in one of the corresponding stages of both channels and regulate them until both amplifiers of different channels have the same gain. With the arrangement according to the invention, one can therefore eliminate the DF errors which occur due to the receivers and which can be attributed to unequal amplification.

Für den Fall, daß die stufenweise Änderung des Verstärkungsfaktors zu grob ist, kann man auch noch eine kontinuierliche Regelung vorsehen. Diese kontinuierliche Regelung bringt gegenüber der kontinuierlichen Regelung über den gesamten Bereich bedeutend kleinere Peilfehler, da nunmehr der Regelbereich sehr viel kleiner ist. In der F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel für die kontinuierliche Regelung dargestellt. Der Eingang 16 der Schaltung verlangt einen niederohmigen Generator zur Vermeidung von Rückwirkungen. Man wird also diese Regelungseinrichtung hinter einer Impedanzwandlerstufe einschalten. Die kontinuierliche Regelung wird bei dem angegebenen Ausführungsbeispiel durch einen kapazitiven Spannungsteiler, gebildet aus der Kapazität 17 und den Dioden 18 und 19, die derart vorgespannt sind, daß sie als spannungsabhängige Kapazitäten wirken, bewirkt. Prinzipiell genügt die Verwendung einer Diode. Jedoch würde durch die über die Klemme 16 eingekoppelte, zu regelnde Wechselspannung die Kapazität der einen Diode geändert werden. Durch die Verwendung zweier Dioden kann diese Änderung aber weitgehend kompensiert werden, da sich die Kapazität in Abhängigkeit von der Wechselspannung in beiden Dioden gegenläufig ändert. Über die Klemme 20 wird die kontinuierlich regelbare Spannung zur nächsten Verstärkerstufe gegeben. Zur Regelung der Kapazität der Dioden 18 und 19 dient die am Potentiometer 21 abgenommene Spannung. Sie wird über die Klemme 22 auch gleichzeitig an die genau wie die oben beschriebene Schaltung aufgebaute Schaltungsanordnung im zweiten Kanal an-In the event that the step-wise change in the gain factor is too large, one can also provide for continuous regulation. This continuous regulation brings over the continuous Control over the entire range, significantly smaller bearing errors, since it is now the control range is much smaller. In FIG. 2 is an exemplary embodiment for the continuous control shown. The input 16 of the circuit requires a low-resistance generator to avoid Repercussions. So you will switch on this control device behind an impedance converter stage. The continuous regulation is carried out in the specified embodiment by a capacitive Voltage divider, formed from the capacitance 17 and the diodes 18 and 19, which are so biased are that they act as voltage-dependent capacitances, causes. In principle, it is sufficient to use it a diode. However, the alternating voltage that is coupled in via terminal 16 would be regulated the capacitance of one diode can be changed. By using two diodes this Changes are largely compensated for, since the capacitance depends on the alternating voltage changes in opposite directions in both diodes. Via terminal 20, the continuously adjustable Voltage given to the next amplifier stage. To regulate the capacitance of the diodes 18 and 19 is used the voltage taken from potentiometer 21. It is also connected via terminal 22 at the same time the circuit arrangement constructed exactly like the circuit described above in the second channel

Claims

placed so that the same changes occur there. The variable resistor 23, which is used at a point with a small capacitance of the diodes to adjust the two channels to the same gain change by means of the continuous control, is used for the exact correspondence of the continuous gain control of both channels at at least two points - only this can be achieved exactly. and on the other hand, the variable capacity VJ, which z. B. can be designed as a fixed capacitance with a parallel trimmer capacitance and which is used accordingly at a point of large capacitance of the diodes to adjust to the same gain of both channels. It is thus sufficient to make the resistor 23 and the capacitance 17 changeable in one channel. In order to ensure that the difference in the gain changes in the two channels is kept small over the control range, one does not choose the end points of the control range for the points with exact correspondence of the gain changes, but rather points that are within, but not too far from The ends of the control range. The choke 24 and the block capacitors 25 serve to decouple the two channels from one another. Patent claims:

1. Gain control device for a transistorized radio direction finder based on the two-channel principle, characterized by the use of the known gain control of amplifier stages by means of controllable Negative coupling in such a way that the negative coupling of one or more series-connected Intermediate frequency amplifier stages for both channels simultaneously using can be switched on or off resistors.

2. Gain control device according to claim 1, characterized in that the supply or switching of the resistors can be carried out electronically by means of switching diodes.

3. Gain control device according to claim 1 or 2, characterized in that all but one amplifier stage of each channel have approximately the same gain factors «that these amplifier stages by means of the appropriately selected, stepwise switchable counter-; coupling can be switched between the gain factors α and 1 and that the one, not the gain factor a. having amplifier stage between the gain factors Y » and 1 can be switched.

4. Versiärkungsregeleinrichtung according to claim 3, characterized in that for the In the case of the high degree of amplification at the individual amplifier stages of both channels, a certain one Negative feedback resistor is switched on, that for the case of gain 1 Another negative feedback resistor can be connected in series with this resistor that for the Connection to each α-amplifier stage two diodes are provided that all diodes are one Channel are connected in series in terms of direct current, such that between two adjacent Steps are two diodes, and that each of these diodes depending on the switch position one Gain switch, the control voltage can be switched on.

5. gain control device according to claim 1 to 4, characterized in that in Both channels each have a circuit arrangement for continuously changing the gain is switched on and that this is dimensioned such that the area between adjacent Positions of the stepwise gain control is continuously adjustable.

6. Gain control device according to claim 5, characterized in that the circuit arrangement each from a capacitive voltage divider whose divider ratio can be changed exists and that the curves of the capacitive voltage divider in the two channels by changing the division ratio induced gain changes match exactly in at least two points.

7. Gain control device according to claim 6, characterized in that the variable Part of the capacitive voltage divider by two each as voltage-controlled capacitors switched diodes is formed and that these diodes are switched on in such a way that they are of the AC voltage to be regulated are influenced in their capacitance in the opposite direction.

Considered publications:
German patent specifications No. 846 706, 971912,
. 007 812, 1042 042, 1067 086, 1081079;
U.S. Patent Nos. 2,022,972, 2559587;
"Radio-mentor", 10, 1960, p. 827.

1 sheet of drawings