DE1274195B

DE1274195B - Circuit arrangement for the selective reception of a sinusoidal measurement or pilot signal in a carrier frequency system

Info

Publication number: DE1274195B
Application number: DEV27947A
Authority: DE
Inventors: Dr Joachim Gensel
Original assignee: Leipzig Fernmeldewerk Veb
Current assignee: Leipzig Fernmeldewerk Veb
Priority date: 1965-03-02
Filing date: 1965-03-02
Publication date: 1968-08-01

Description

Schaltungsanordnung zum selektiven Empfang eines sinusförmigen Meß- oder Pilotsignals in einer Trägerfrequenzanlage Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum selektiven Empfang eines sinusförmigen Meß-oder Pilotsignals in einer Trägerfrequenzanlage.Circuit arrangement for the selective reception of a sinusoidal measuring or pilot signal in a carrier frequency system. The invention relates to a circuit arrangement for the selective reception of a sinusoidal measurement or pilot signal in a carrier frequency system.

In der elektrischen Meßtechnik ist häufig eine in ein Frequenzgemisch eingelagerte sinusförmige Meßspannung in eine Gleichspannung zu verwandeln, die ohne Beeinflussung durch das Frequenzgemisch ein eindeutiges Maß für die Amplitude der sinusförmigen Meßspannung ist. Insbesondere ist dies bei Vielkanalträgerfrequenzsystemen der Fall, bei denen auf der Sendeseite solche Meßsignale oder Pilotsignale in die Lücken zwischen den TF-Kanälen eingelagert sind und deren Amplituden auf der Empfangsseite, ohne durch die angrenzenden TF-Kanäle gestört zu werden, als Meßwerte für die Eigenschaften der Übertragungsstrecke festgestellt werden sollen.In electrical measurement technology, there is often a mixture of frequencies to convert stored sinusoidal measuring voltage into a direct voltage, the a clear measure of the amplitude without being influenced by the frequency mixture is the sinusoidal measuring voltage. This is particularly the case with multichannel carrier frequency systems the case in which such measurement signals or pilot signals in the transmission side There are gaps between the TF channels and their amplitudes on the receiving side, without being disturbed by the adjacent TF channels, as measured values for the properties the transmission path are to be determined.

Es ist bekannt, zur Aussiebung sehr steile Bandfilter, im allgemeinen Kristallfilter, zu verwenden, mit denen wegen ihrer verhältnismäßig kleinen Bandbreite eine genügend scharfe, frequenzmäßige Trennung der Meßsignale von den störenden benachbarten Frequenzen möglich ist, so daß die ausgefilterte Meßschwingung sodann gleichgerichtet und einem Meßinstrument zugeführt werden kann.It is known to use very steep band filters, in general, for screening Crystal filters, to be used with, because of their relatively small bandwidth a sufficiently sharp, frequency-based separation of the measurement signals from the disruptive ones adjacent frequencies is possible, so that the filtered measurement oscillation then rectified and fed to a measuring instrument.

Solche Kristallfilter sind jedoch teuer und haben den Nachteil, daß die absolute Frequenzlage ihres Durchlä.ßbereiches und damit ihre Durchlaßdämpfung bei der Frequenz der Meßschwingung gewissen Schwankungen infolge äußerer Einflüsse von Temperatur, Feuchte usw. unterworfen ist, was sich um so mehr auf die Meßgenauigkeit auswirkt, je höher die Frequenz der Meßschwingung ist, weil damit der relative Frequenzabstand zwischen der Meßfrequenz und den störenden Frequenzen benachbarter Kanäle immer geringer wird.However, such crystal filters are expensive and have the disadvantage that the absolute frequency position of its transmission range and thus its transmission attenuation certain fluctuations in the frequency of the measurement oscillation due to external influences is subject to temperature, humidity, etc., which affects the measurement accuracy even more affects the higher the frequency of the measurement oscillation, because with it the relative frequency spacing always between the measuring frequency and the interfering frequencies of adjacent channels becomes less.

Es ist weiter bekannt, um schmalbandige Filter mit den gezeigten Nachteilen zu vermeiden, auf die Meßschwingung eine phasenempfindliche Gleichrichtung dadurch anzuwenden, daß das die Meßschwingung enthaltende Frequenzgemisch eine Trägerspannung moduliert, deren Frequenz und Phasenlage genau der Meßschwingung entspricht. Diese genaue Übereinstimmung läßt sich jedoch nur kurzfristig erreichen, oder sie muß über eine längere Meßzeit hinweg durch manuelle Nachstimmung bewirkt werden. Für eine automatische Messung über längere Zeiträume hinweg oder für die Ableitung von Stellgrößen aus der Meßschwingung zum Zweck einer automatischen Regelung ist dieses Verfahren nur anwendbar, wenn die Nachstimmung der Phase und Frequenz des Trägeroszillators automatisch erfolgt. Hierfür sind Phasenregelschaltungen bekannt, die jedoch einen beträchtlichen Aufwand zur Erzielung einer großen Regelsteilheit erfordern und außerdem für jeden Meßkreis einen eigenen steuerbaren Oszillätor benötigen. Das letztere ist besonders bei Vielkanalträgerfrequenzanlagen von Nachteil, die auf mehreren Systemen mehrere Pilotmeßstellen gleicher Frequenzlage besitzen und deren empfangene Pilotfrequenzen, da sie von verschiedenen Systemen kommen, geringe Frequenz- und Phasenunterschiede gegeneinander haben, so daß eine Vielzahl von steuerbaren Oszillatoren vorhanden sein muß.It is also known to provide narrow-band filters with the disadvantages shown to avoid a phase-sensitive rectification on the measurement oscillation to apply that the frequency mixture containing the measurement oscillation has a carrier voltage modulated, the frequency and phase position of which corresponds exactly to the measurement oscillation. These however, exact agreement can only be achieved for a short time, or it must can be effected by manual retuning over a longer measuring period. For an automatic measurement over long periods of time or for the derivation of This is the manipulated variable from the measurement oscillation for the purpose of automatic control Procedure only applicable if the phase and frequency of the carrier oscillator are retuned takes place automatically. Phase-locked circuits are known for this, but one require considerable effort to achieve a large control steepness and also need a separate controllable oscillator for each measuring circuit. The latter is particularly disadvantageous in multi-channel carrier frequency systems that operate on several Systems have several pilot measuring points of the same frequency position and their received Pilot frequencies, as they come from different systems, low frequency and Have phase differences from one another, so that a large number of controllable oscillators must be present.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Schaltungsanordnung zum selektiven Empfang eines sinusförmigen Meß- oder Pilotsignals, bei der in zwei parallelarbeitenden Empfangskanälen das Meß-bzw. Pilotsignal zwei frequenzgleiche, in der Phase um 90° gegeneinander verschobene Trägerspannungen moduliert, so zu verändern, daß sie auch ohne Nachstimmung der Phase und Frequenz des Trägeroszillators arbeitet.The invention is based on the object of the known circuit arrangement for the selective reception of a sinusoidal measuring or pilot signal, in the case of two parallel working reception channels the measuring or. Pilot signal two frequency equal, modulated carrier voltages shifted by 90 ° in relation to one another in the phase, so too change so that they can be adjusted without retuning the phase and frequency of the carrier oscillator is working.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.This object is achieved by the measures specified in claim 1 solved.

Für die Modulation des gesamten an der Meßstelle vorhandenen Frequenzgemisches wird also die Trägerfrequenz unbeeinflußt von der Meßfrequenz so gewählt, daß sie zwar ungefähr mit der Meß- bzw. Pilotfrequenz übereinstimmt, aber asynchron zu dieser ist und daher für alle Meßstellen gleicher Frequenzlage aus einem einzigen Oszillator genommen werden kann. Zweckmäßig wird dabei der Oszillator verwendet, der bei Vielkanal-TF-Anlagen für die Versorgung der Piloteinspeisestellen der Gegenrichtung erforderlich ist. Die Modulation des die Meß- bzw. Pilotschwingung enthaltenden Frequenzgemisches erfolgt in bekannter Weise in zwei parallelarbeitenden Empfangskanälen mit zwei frequenzgleichen, in der Phase um 90° gegeneinander verschobenen Trägerspannungen. Die beiden dadurch um 90° verschobenen Niederfrequenz-Ausgangssignale beider Kanäle werden weiter nach Durchlaufen je eines Tiefpasses je einem Doppelweggleichrichter mit quadratischer Kennlinie zugeführt, und die Ausgangsgleichspannungen beider Kanäle werden addiert, z. B. durch Reihenschaltung ihrer Arbeitswiderstände.For the modulation of the entire frequency mixture present at the measuring point so the carrier frequency is chosen unaffected by the measuring frequency so that it approximately coincides with the measuring or pilot frequency, but asynchronous to this is and therefore for all measuring points of the same frequency position from a single oscillator can be taken. The oscillator that is used in multi-channel TF systems is expediently used is required for supplying the pilot feed-in points in the opposite direction. The modulation of the measurement or pilot oscillation containing mixed frequencies takes place in a known manner in two parallel receiving channels with two Carrier voltages with the same frequency and shifted by 90 ° in phase with respect to one another. The two low-frequency output signals of both channels, which are shifted by 90 ° continue to have a full-wave rectifier each after passing through a low-pass filter with a quadratic characteristic, and the output DC voltages of both channels are added, e.g. B. by connecting their load resistors in series.

Da die Abweichung zwischen der Meß- bzw. Pilotfrequenz und der Frequenz des Trägeroszillators jeden Wert von Null bis zu einem Maximalwert haben kann, ist es erforderlich, daß die NF-Seiten der beiden Modulatoren und die beiden nachfolgenden Tiefpässe beliebig tiefe Frequenzen bis zum Gleichstrom übertragen können. - Deswegen ist in Weiterentwicklung der Erfindung vorgesehen, daß die Modulatoren beider Kanäle als Ringmodulatoren ausgebildet sind, deren niederfrequenzseitige Diagonalen aus je zwei in Reihe geschalteten, gleich großen Kondensatoren bestehen, und daß 'diese Kondensatoren zugleich die eingangsseitigen Querglieder der sich in erdsymmetrischer Schaltung anschließenden Tiefpässe bilden, und zwar derart, daß die durchgehenden Mitteladern zugleich die geerdete Mitte für die Zuführung der Trägerfrequenzen und für die Doppelweggleichrichterschaltungen bilden.Since the deviation between the measuring or pilot frequency and the frequency of the carrier oscillator can have any value from zero to a maximum value it is necessary that the LF sides of the two modulators and the two following Low-pass filters can transmit frequencies of any depth down to direct current. - Because of this is provided in a further development of the invention that the modulators of both channels are designed as ring modulators, their low-frequency side diagonals there are two capacitors of equal size connected in series, and that 'these Capacitors at the same time the input-side cross members which are symmetrical to earth Circuit subsequent low-pass filters form, in such a way that the continuous Central cores at the same time the earthed center for the feed of the carrier frequencies and for the full wave rectifier circuits.

In der F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung dargestellt. Dem Differentialübertrager 1 des ersten Kanals ist ein Ringmodulator 2 nachgeschaltet, dem die Trägerspannung über den Phasendreher 24 zugeführt wird. Der anschließende Tiefpaß ist aus den Kondensatoren 3, 4, 7 und 8 und den Spulen 5 und 6 gebildet, dem sich die aus den Dioden 9 und dem Arbeitswiderstand 10 bestehende Doppelweggleichrichterschaltung mit quadratischer Kennlinie anschließt. Die analogen Teile 11 bis 20 befinden sich in gleicher Schaltung im zweiten Kanal, dessen ebenfalls dem -Phasendreher 24 entnommene Trägerspannung in der Phase um 90° gegenüber der Trägerspannung für den Ringmodulator 2 im ersten Kanal verschoben ist. Über den mittels der Erdverbindung in Reihe geschalteten Arbeitswiderständen 10 und 20, die - soweit erforderlich -durch die Kondensatoren 22 und 23 für Hochfrequenz überbrückt sind und auf Grund der Polung der Dioden gegen Erde entgegengesetzte Spannungen führen, liegt das Anzeigeinstrument 21, und die gleichgerichtete Empfangsspannung kann an den Punkten 25, 26 entnommen werden.In FIG. 1 shows an embodiment of a circuit arrangement according to the invention. The differential transformer 1 of the first channel is followed by a ring modulator 2 to which the carrier voltage is fed via the phase rotator 24. The subsequent low-pass filter is formed from the capacitors 3, 4, 7 and 8 and the coils 5 and 6, which is connected to the full-wave rectifier circuit consisting of the diodes 9 and the load resistor 10 with a square characteristic. The analog parts 11 to 20 are in the same circuit in the second channel, whose carrier voltage, also taken from the phase rotator 24 , is shifted in phase by 90 ° with respect to the carrier voltage for the ring modulator 2 in the first channel. The display instrument 21 and the rectified receiving voltage are located over the load resistors 10 and 20 connected in series by means of the earth connection, which - if necessary - are bridged by the capacitors 22 and 23 for high frequency and, due to the polarity of the diodes, carry opposite voltages to earth can be found at points 25, 26.

Die Wirkungsweise ist folgende: Durch den Ringmodulator 2 im ersten Kanal entsteht außer Hochfrequenz ein Niederfrequenzsignal (M in F i g. 2) von der Frequenz bco, wenn dies die Differenz zwischen Trägerfrequenz und Meß- bzw. Pilotfrequenz ist. Außerdem entstehen die Störfrequenzbänder S und S', die den Abstand dco, und Aaoz haben, wenn 4c), und Aco, die Abstände der Störfrequenzbänder von der Meß- bzw. Pilotfrequenz in der HF-Lage sind. Durch die Flanke F des Tiefpasses (F i g. 2) werden beide Störbänder von der Nutzschwingung M getrennt, so daß hinter den Tiefpässen beider Kanäle zwei um 90° versetzte Nutzschwingungen von der Frequenz bco ankommen, also z. B. Wenn die Dioden die quadratische Kennlinie i=a.u+b-u2 besitzen, so entstehen an den Arbeitswiderständen infolge der Kompensation der linearen a-Anteile in den Zweiwegeschaltungen die Signale b - u2 . coS2 bco t und b . u2 - sing b() t, deren Summe den Wert b - u2 ergibt, also frei von der Frequenz bco ist.The mode of operation is as follows: The ring modulator 2 in the first channel produces, in addition to high frequency, a low frequency signal (M in FIG. 2) of frequency bco if this is the difference between the carrier frequency and the measuring or pilot frequency. In addition, the interference frequency bands S and S 'arise, which have the spacing dco, and Aaoz, if 4c), and Aco, which are the distances between the interference frequency bands from the measuring or pilot frequency in the HF position. The flank F of the low-pass filter (FIG. 2) separates both interference bands from the useful oscillation M, so that two useful oscillations, offset by 90 °, arrive at the frequency bco behind the low-pass filters of both channels. B. If the diodes have the quadratic characteristic i = a.u + b-u2, the signals b - u2 arise at the load resistors as a result of the compensation of the linear a components in the two-way circuits. coS2 bco t and b. u2 - sing b () t, the sum of which results in the value b - u2, i.e. it is free of the frequency bco.

Das Anzeigeinstrument 21 zeigt also das Quadrat der Amplitude der Meß- bzw. Pilotschwingung an, unabhängig davon, welche Größe die Abweichung zwischen Meßfrequenz und Trägerfrequenz hat. Die Abweichung darf nur nicht so groß sein, daß dadurch das Störfrequenzband S' noch den Tiefpaß passieren kann. Dafür ist nur nötig, daß diese Abweichung bco viel kleiner ist als die Abstände 4c01 und 4(02 der Störfrequenzbänder von der Meß- bzw. Pilotschwingung in der HF-Lage, was in der Praxis immer erfüllt ist, da die Abweichung da) beim Empfang von Pilotfrequenzen in TF-Systemen nur die möglichen Eigenungenauigkeiten der empfangenen Pilotfrequenzen von wenigen Hertz überdecken zu braucht.The display instrument 21 thus shows the square of the amplitude of the measuring or pilot oscillation, regardless of the size of the deviation between the measuring frequency and the carrier frequency. The only difference is that the deviation must not be so great that the interference frequency band S 'can still pass through the low-pass filter. For this it is only necessary that this deviation bco is much smaller than the distances 4c01 and 4 (02 of the interference frequency bands from the measurement or pilot oscillation in the HF position, which is always fulfilled in practice because the deviation da) during reception of pilot frequencies in TF systems only needs to cover the possible intrinsic inaccuracies of the received pilot frequencies of a few Hertz.

Die in der F i g. 1 dargestellten Tiefpässe sind als Grundglieder dargestellt, sie können jedoch eine beliebig andere Tiefpaßstruktur haben und im einfachsten Fall eines RC-Tiefpasses nur aus den Kondensatoren 3 und 4 bzw. 13 und 14 bestehen.The in the F i g. 1 are shown as basic elements, but they can have any other low-pass structure and, in the simplest case of an RC low-pass filter, only consist of capacitors 3 and 4 or 13 and 14 .

Claims

Claims: 1. Circuit arrangement for the selective reception of a sinusoidal measurement or pilot signal in a carrier frequency system, in which in two parallel working reception channels the measurement or pilot signal two frequency equal, in the phase by 90 ° mutually shifted carrier voltages are modulated, thereby characterized in that for the generation of the carrier frequency one of the measurement or pilot signal independent oscillator is provided, the frequency of which is almost equal to the frequency of the measurement or pilot signal matches, and that to the modulator of each channel A full-wave rectifier circuit with a square characteristic curve each via a low-pass filter is connected, whose z. B. by connecting the two load resistors in series obtained DC voltage sum forms the received DC voltage.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a ring modulator (2 or 12) is provided in each channel for modulation, the low-frequency side diagonal of which consists of two capacitors of the same size connected in series (3, 4 or 13, 14) is formed, at the connection point of which one pole, preferably the grounded pole, of the carrier voltage is connected, and that these capacitors simultaneously form the input-side cross member of the subsequent low-pass filter.

3. Circuit arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the low-pass filters are symmetrical to the ground are designed with a continuous central vein and that the connection between themselves same capacitors (7, 8 or 17, 18) of the output-side cross member of the low-pass filters simultaneously the grounded center of the full wave rectifier circuit (9, 10 or 19, 20).

4. Circuit arrangement according to claim 1 to 3, characterized characterized in that for the pilot reception in a carrier frequency system in the Phase 90 ° offset carrier voltages of both channels taken from the oscillator at the same time to supply the pilot feed points in the opposite direction the carrier frequency system is used.