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Schwebungssender Die Erfindung betrifft einen Schwebungssender mit
zwei Frequenzgeneratoren, deren Frequenz jeweils in einer digitalen, vorzugsweise
dezimalen Frequenztei-Ierkette in mehreren Stufen geteilt und das Ergebnis der beiden
Teiler der gleichen Stufe zur Bildung einer Differenzfrequenz überlagert wird und
bei dem der Frequenzbereich durch Auswahl einer der in jeder Stufe gebildeten Differenzfrequenz
mittels eines Schalters umschaltbar ist.
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Bei einem bekannten Schwebungssender, der unter anderem eine derartige
Frequenzteilung vornimmt, ist die Skala, auf der die Schwebungsfrequenz abgelesen
werden kann, mit dem Antrieb eines Abstimmoszillators gekoppelt. Eine richtige Ablesung
setzt allerdings eine gute Absolutkonstanz oder zumindest ein geringes Auseinanderlaufen
der beiden Oszillatorfrequenzen in Abhängigkeit von Temperatur, Alterung oder dergleichen
voraus. Mit einem noch tragbaren Aufwand läßt sich für die Unsicherheit der Oszillatorfrequenzen
ein Wert von
= 10-4 erreichen. Betreibt man die Generatoren in der Größenordnung von 70 MHz,
so wird damit d f = 7 kHz. Um 2 - d f = 14 kHz kann dann die
Schwebungsfrequenz schwanken. Nimmt man an, daß die Schwebungsfrequenz etwa 1 MHz
ist, so erhält man Frequenzgenauigkeiten in der Größenordnung von 1,40/0, bei 100
kHz Schwebungsfrequenzen sogar von 14%.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Frequenz des Schwebungssenders mit
einer wesentlich höheren Genauigkeit anzuzeigen und unter Ausnutzung bereits vorhandener
und für den Schwebungssender notwendiger Bauteile eine Schaltung anzugeben, die
nicht aufwendig ist. , Diese Vorteile werden gemäß der Erfindung da- . durch erreicht,
daß die Differenzfrequenz zweier zueinandergehöriger Stufen dem Eingang einer der
Frequenzteilerketten während einer Meßzeitspanne zugeführt wird und daß jede Stufe
der Frequenzteilerkette einen Digitalspeicher ansteuert, der nach Ablauf der Meßzeit
seinen Inhalt stellengerecht an eine Digitalanzeige abgibt.
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Vorteilhaft ist, wenn die Differenzfrequenz des ersten Stufenpaares
dem Eingang des ersten Fre- @, quenzteilers einer Frequenzteilerkette zugeführt
wird.
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Zweckmäßig ist, wenn die Digitalanzeige nur die letzten Stellen der
numerischen Benennung der Frequenz anzeigt. Bei vielen Anwendungsfällen können dann
die meist sehr sicher anzugebenden ersten Stellen der Schwebungsfrequenz auf analogem
Wege und nur noch die letzten unsicheren Stellen dieser Angabe digital angezeigt
werden. Man kommt dann mit weniger Speichern und einer Digitalanzeige kleinerer
Stellenzahl aus.
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Günstig ist, wenn bei Anzeige aller Stellen der numerischen Benennung
der Frequenz in der Digitalanzeige die Stufen beider Frequenzteilerketten hintereinandergeschaltet
werden. Für solche Fälle kann dann auch die andere Frequenzteilerkette doppelt ausgenutzt
werden.
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Förderlich ist, wenn mit dem Frequenzbereichsumschalter die Umschaltung
der Kommastelle und der Größenangabe der Frequenz in der Digitalanzeige folgt. Ein
Irrtum in der Ablesung der Schwebungsfrequenz ist dann völlig ausgeschlossen.
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Wenn ein elektronischer Umschalter den einen Generator von der einen
Frequenzteilerkette mindestens für die Dauer der Meßzeit abschaltet und die Differenzfrequenz
des ersten Stufenpaares an den Eingang der einen Frequenzteilerkette legt, so kann
man trotz des Meßvorganges am Ausgang des Schwebungssenders die Differenzfrequenz
des ersten Stufenpaares späterhin abnehmen. Bei den geteilten Frequenzbereichen
erscheint während der Zeit, in der die Frequenzteiler für den Zählvorgang benutzt
werden, keine Ausgangsspannung.
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Eine bequeme, sichere und zeitsparende Folge von Schaltvorgängen erhält
man, wenn auf einen automatisch wiederkehrenden oder manuellen Auslöseimpuls einer
Auslöseschaltung hin der zeitlichen Reihenfolge nach der Umschalter mit einer Torschaltung
verbunden, die Digitalspeicher gelöscht, die Torschaltung für die Dauer der Meßzeit
geöffnet, die Speicher abgefragt und der Umschalter wieder rückgestellt wird. Insbesondere
kann man dafür sorgen, daß bei Verdrehen der Frequenzbestimmung Auslöseimpulse erzeugt
werden, wodurch während der Frequenzeinstellung des Senders eine mitlaufende Digitalanzeige
der Frequenz erreicht wird, und zwar für alle Frequenzteilbereiche. Diese Maßnahme
bietet
den besonderen Vorteil, daß eine unbeabsichtigte und vielleicht
nicht bemerkte Verstellung der Abstimmorgane eine erneute Zählung der Frequenz bewirkt
und der Messende nicht die dadurch falsch gewordene stehengebliebene alte Digitalanzeige
für richtig hält. Beim Verzicht auf diese mitlaufende Digitalanzeige muß zumindest
gewährleistet sein, daß eine Verstellung des Antriebs die letzte Digitalanzeige
löscht.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden an Hand der nachfolgenden
Beschreibung und Zeichnung verdeutlicht. In der Zeichnung bedeutet F i g. 1 ein
Blockschaltbild eines Schwebungssenders mit Schwebungsfrequenzzähler, F i g. 2 ein
Impulsdiagramm.
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Ein Generator 10 liefert an einen Modulator 13 eine konstante
Frequenz 70 MHz. Ein Generator 12 kann im Frequenzbereich von 70;01 bis 100 MHz
verändert werden. Es steht dann am Ausgang des Tiefpasses 14 und damit am Ausgang
des Senders, wenn der Schalter S in Stellung d steht, eine Meßfrequenz
zwischen 10 kHz und 30 MHz zur Verfügung. In der Stellung c des Schalters S können
am Ausgang des Senders Meßfrequenzen von 1 kHz bis 3 MHz entnommen werden, da mit
Hilfe von Frequenzteilern 15 und 16 die Frequenzen des Generators 10 (70 MHz) und
des Generators 12 (70,01 bis 100 MHz) im Verhältnis 10: 1 geteilt, dann einem Modulator
17 zugeführt werden und über einen Tiefpaß 18 an den Kontakt c des Schalters S gelangen.
Auf die gleiche Art werden durch weitere Teilung (Frequenzteiler 19, 20 sowie 23
und 24) und durch Umsetzung (Modulatoren 21 und 25) die Bereiche 100 Hz bis 300
kHz und 10 Hz bis 30 kHz geschaffen. Die Tiefpässe 22 und 26 dienen dem gleichen
Zweck wie die Tiefpässe 14 und 18. Die Oberwellen der bei der Frequenzteilung entstehenden
rechteckförmigen Signale werden in den Tief- oder Bandpässen 27, 28, 29 ausgesiebt,
so daß die Modulatoren 17, 21, 25 sinusförmige Signale erhalten. Falls in den einzelnen
Bereichen neben der Grobeinstellung durch den Generator 12 eine Feineinstellung
erwünscht wird, so kann z. B. der 70-MHz-Generator 10 um ± 0,1 MHz verstimmbar ausgebildet
werden. Dann ist in der Schalterstellung d die Meßfrequenz um 0,1 MHz, in Stellung
c um 10 kHz, in Stellung b um 1 kHz und in Stellung a um 0,1 kHz fein verstimmbar.
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Die bisher erläuterte Schaltung betrifft den Schwebungssender nach
der Hauptpatentanmeldung. Zusätzlich zu dieser ist nun nach der Erfindung folgende
Zusatzschaltung vorgesehen: Der Ausgang des Tiefpasses 14 ist mit dem Eingang einer
Torschaltung 30 verbunden, deren Ausgang wiederum an die eine Eingangsklemme 31
eines elektronischen Umschalters 32 gelegt, dessen andere Klemme 33 mit dem Generator
10 verbunden ist. Die eine Ausgangsklemme 34 des elektronischen Umschalters 32 ist
mit dem Eingang der Frequenzteilerstufe 15 verbunden. Ferner ist ein Meßzeitgenerator
35 vorgesehen, der in der Lage ist, einen Meßzeit impuls von 10 msec Dauer abzugeben.
Er steuert eine Impulsformerstufe 36 an, die außerdem von einer Auslöseschaltung
37 angesteuert wird. Der Ausgang der Impulsformerstufe 36 ist mit dem elektronischen
Umschalter 33 und über diesen mit der Torschaltung 30 verbunden. Der Nullstellausgang
38 des Umschalters 32 ist jeweils mit einem Eingang der Frequenzt2 15, 19 und 23
verbunden. Abgesehen von der Verbindung zwischen der Frequenzteilerstufe 15 und
19 einerseits und 19 und 23 andererseits steuert die Frequenzteilerstufe 15 einen
Digitalspeicher 39, die Frequenzteilerstufe 19 einen Digitalspeicher 40 und die
Frequenzteilerstufe 23 einen Digitalspeicher 41 an. Die Ausgänge dieser Digitalspeicher
39, 40,
41 sind mit jeweils verschiedenen Stellen 42, 43, 44 einer Digitalanzeige
45 verbunden. Über den Umschalter 32 können die Speicher 39, 40, 41 auch
über die Abfrageleitung 46 angesteuert werden. Der Schalter S ist auf nicht dargestellte
Weise in der Lage, sowohl das Komma als auch die Größenbezeichnung der Differenzfrequenz
in der Digitalanzeige 45 zu verstellen.
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Die Wirkungsweise des Schwebungssenders sei an Hand eines Zahlenbeispiels
nunmehr erläutert: Der Oszillator 10 habe eine Frequenz von 70 MHz und der Oszillator
12 eine Frequenz von 72,6417 MHz. Am Ausgang des Modulators 13 und am Ausgang des
Tiefenpasses 14 erscheint deshalb eine Frequenz von 2,6417 MHz. Diese Frequenz liegt
an der Klemme d an und außerdem am Eingang der Torschaltung 30. Da die Klemmen 33
und 34 des Umschalters 32 verbunden sind, liegen an den Klemmen c, b, a die
entsprechenden dekadischen Bruchteile dieser Frequenz an. Der Normalfrequenzgenerator
35 erzeugt 10-msee-Impulse, wie sie in F i g. 2 bei 53 dargestellt sind. Erzeugt
man nun mittels der Auslöseschaltung 37 von Hand oder automatisch Impulse, wie sie
bei 50 in F i g. 2 dargestellt sind, so erzeugt die Impulsformerstufe 36 zunächst
einen Schaltimpuls 51, der den Umschalter 32 so umschaltet, daß die Klemmen 31 und
34 verbunden sind. Von der Rückflanke des Schaltimpulses 51 wird ein Nullstellungsimpuls
erzeugt, der an dem Ausgang 38 des Umschalters 32 auftritt und den Impulsteilerstufen
15, 19 und 23 zugeleitet wird. Damit wird auch der Inhalt der Speicher 27, 28 und
29 auf Null gestellt. Auf den Meßimpuls 53 hin öffnet die Torschältung 30, und die
Schwebungsfrequenz der Generatoren 10 und 12 gelangt auf den Eingang der Frequerizteilerstufe
15, von dort nach der Frequenzteilerstufe 19 und danach zur Frequenzteilerstufe
23. Diese Stufen stellen also nichts anderes als einen Teil eines Frequenzzählers
dar. Der Meßzeitimpuls 53 dauert 10 msec, und da die Speicher 39 bis 41 den Inhalt
der zugehörigen Frequenzteilerstufen aufnehmen, ist im Speicher 39 die Zahl 7, im
Speicher 40 die Zahl 1 und im Speicher 41 die Zahl 4 gespeichert. Auf den Impuls
54 hin, der auf der Leitung 46 erscheint, geben die Speicher 27 bis 29 ihren Inhalt
an die Digitalanzeige 45 ab. Damit steht dort die Zahl 417 und wegen der speziellen
Stellung des Schalters S das Dimensionszeichen »Hz«. Das Ende des Zählvorgangs zeigt
ein Impuls 55 an, auf den hin im Umschalter 32 wieder die Klemme 33 mit der Klemme
34 verbunden wird. Es wird nun damit die Frequenz angezeigt, die zur Zeit an der
Klemme d steht.
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Wollte man in der Digitalanzeige 45 größere Zahlen zur Anzeige bringen,
z. B. 20,0000 MHz, so könnte man die Frequenzteilerkette 16, 20, 24 der Frequenzteilerkette
15, 19, 23 zuschalten, entsprechend viele Speicher vorsehen und diese Speicher mit
den zugehörigen Stellen in der Digitalanzeige 45 verbinden. Je nachdem, wie lange
man die Meßzeit bemißt, kann man die Genauigkeit der Digitalanzeige
noch
steigern. Vorteilhafterweise nimmt man dabei einen dezimalen Teil einer Sekunde,
um keine Frequenzumrechnungen durchführen zu müssen.
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Außerdem läßt sich ein Schwebungssender der beschriebenen Art noch
als Frequenzzähler verwenden. Zu dem Zweck führt man die zu messende Frequenz der
in F i g. 1 dargestellten Schaltbuchse zu, wodurch die oberste Schwebungsfrequenz
nicht mehr an das Tor 30 gelangt, wohl aber die zu messende Frequenz. Der Zählvorgang
läuft dann genauso ab, wie oben beschrieben, insbesondere hinsichtlich Auslösung
37 und Frequenzbereichswahl mittels S und damit Ziffern- und Dimensionsanzeige in
42 bis 45.
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Es ist also ein Schwebungssender geschaffen worden, der zugleich als
Zähler benutzt werden kann, dessen Eicharbeit bei der Fertigung gering ist, da man
keine genaue Frequenzbezeichnung braucht und der gegen Alterungs- und Temperatureinflüsse
nicht anfällig ist.