DE1466370C - Verfahren zur selbsttätigen Abstimmung eines Resonanzkreises und Anordnungen zur Durchfuhrung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur selbsttätigen Abstimmung von mindestens einem Resonanzkreis bei Kurzwellensendern auf die Frequenz eines bei einem Frequenzwechsel am Eingang eines Verstärkers eingespeisten HF-Signals innerhalb eines bestimmten Frequenzbandes, bei der ein mit dem Abstimmittel des Resonanzkreises gekuppelter Motor bei Übereinstimmung der Frequenz des Eingangssignals mit der Resonanzkreisfrequenz abgeschaltet wird.

Es sind Sende- bzw. Empfangsgeräte bekannt, welche mit einer motorisch angetriebenen selbsttätigen Abstimmvorrichtung ausgerüstet sind. Diese Vorrichtung bewegt, z. B. durch Drücken eines Tastenschalters in Tätigkeit gesetzt, die Abstimmmittel des Gerätes so lange über dem Abstimmbereich, bis sie von einem mit ausreichender Stärke einfallenden Signal angehalten wird. Auf dieses Signal hat sich das Gerät/dann selbsttätig abgestimmt. Von Nachteil ist, daß die Abstimmvorrichtung bei einem festgelegten Eingangspegel des Signals abschaltet und somit die Resonanzfrequenz der Abstimmkreise zumeist nicht mit der Sende- bzw. Empfangsfrequenz übereinstimmt.

Es sind auch Anordnungen zur selbsttätigen Abstimmung von Schwingkreisen in drahtlosen Sende- und Empfangseinrichtungen bekannt, bei denen ein Wechselstrom-Drehfeldmotor mit zwei aufeinander senkrecht stehenden Feldern verwendet wird, bei dem die Wicklung des einen Feldes dauernd durch eine konstante Wechselspannung gespeist wird, während die Phase des zweiten Feldes durch geeignet geschaltete Eelektronenröhren geschaltet wird. Das Nachlaufwerk wird bei dieser bekannten Anordnung durch ein Ferrariswerk gebildet. Es handelt sich bei dieser Anordnung um eine Scharfabstimmung, bei der die ungefähre Stationseinstellung bereits erfolgt ist, so daß nur mehr eine Korrekturnachstimmung durchgeführt werden muß. Das Nachlaufwerk selbst ist nur für geringe Leistungen geeignet, und die Abstimmung erfolgt relativ langsam.

Besonders bei Kurzwellensendern, bei welchen entsprechend den Betriebsdiensten und den Ausbreitungsverhältnissen mehrmals am Tage die Frequenz gewechselt werden muß, sind zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit und Einsparung von Betriebspersonal automatische Abstimmeinrichtungen vorgesehen, die den Senderverstärker auf die am HF-Eingang anstehende Frequenz abstimmen. Der gesamte Frequenzbereich des Senders ,ist.in verschiedene Grobbereiche unterteilt. Zu einer "am HF-Eingang vorhandenen Frequenz stellt in bekannter Weise ein Diskriminator den zugehörigen Grobbereich fest und läßt, die Schwingkreiselemente über Grobantriebe entsprechend « einlaufen. Anschließend werden die Schwingkreise in bekannter Art unter Verwendung einer Phasenbrücke auf Resonanz abgestimmt. Bei einem auf einen reellen Außenwiderstand — ζ. Β. auf einen abgestimmten Resonanzkreis — arbeitenden Verstärker ist die Anoden wechselspannung um 180° gegenüber der Gitterwechselspannung phasenverschoben. Eine Phasenbrücke benötigt jedoch zwei um 90° in der Phase verschobene Kriterien, so daß statt der Anodenwechselspannung ein gegenüber dieser Spannung um 90" phasenverschobener Strom verwendet werden muß. Bei nicht exakt abgestimmtem Resonanzkreis tritt je nach Phasenlage eine den Motor links oder rechts drehende Dilferenzspaniiung auf. Bei abgestimmtem Resonanzkreis ist diese Differenzspannung am Ausgang der Phasenbrücke Null, und der Motor bleibt stehen. Bei Verwendung von Wechselstrommotoren können die verschiedenen Drehrichtungen durch eine um + 90° oder — 90° gegenüber der Erregerspannung phasenverschobene Rotorspannung erreicht werden, die je nach Polarität am Ausgang der Phasenbrücke durchgeschaltet wird. Für Gleichstrommotoren wird je nach Fehlerspannung die Polaritat umgeschaltet. Dieses Abstimmverfahren ist jedoch nur dann durchführbar, solange der im Resonanzkreis fließende Strom groß genug ist, um eine ausreichende Vergleichsspannung für die Phasenbrücke zu liefern. Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugründe, auch dann eine genaue Abstimmung eines oder mehrerer Resonanzkreise auf die Signalfrequenz zu erreichen, wenn unmittelbar nach einem Frequenzwechsel keine bzw. keine ausreichend große Fehlerspannung auftritt, um eine Korrekturnachstimmung nach Frequenzkriterien durchzuführen. Besonders bei schmalbandigen Resonanzkreisen ist nach einem Frequenzwechsel die anstehende Spannung zu gering, um hieraus ein Kriterium für deren automatische Abstimmung abzuleiten.

Gemäß der Erfindung, die sich auf ein Verfahren zur selbstätigen Abstimmung von mindestens einem Resonanzkreis bei Kurzwellensendern der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe in der Weise gelöst, daß vor Beginn des Abstimmvorganges durch den Motor das Abstimmittel in einer bestimmten Drehrichtung bis zu einer definierten, dem einen Ende des zu erfassenden Frequenzbandes entsprechenden Ausgangslage angetrieben wird (Rücklauf), daß anschließend eine näherungsweise Vorabstimmung auf die neue Betriebsfrequenz dadurch vorgenommen wird, daß durch den Motor das Abstimmittel in entgegengesetzter Richtung so weit angetrieben wird, . bis sich an den Anschlüssen des/der Resonanzkreise ein festgelegter Spannungswert einstellt (Suchlauf), daß anschließend eine genaue Resonanzabstimmung in an sich bekannter Weise nach den Frequenzkriterien des/der Resonanzkreise mittels einer den Motor steuernden Differenzspannung vorgenommen wird, die im Resonanzfall den Wert Null annimmt und daß dem Eingang einer elektronischen Zeitstufe bei einem Frequenzwechsel ein Steuerimpuls zugeführt wird, der ein Steuersignal der Zeitdauer t erzeugt, welches den Motor während dieser Zeit t in einer bestimmten Drehrichtung laufen läßt (Rücklauf) und welches die Einrichtung für die näherungsweise Abstimmung (Suchlauf) sowie für die Resonanzabstimmung nach Frequenzkriterien sperrt. Das Abstimmmittel läuft nach dem Rücklauf in die definierte Ausgangslage von dieser aus in der der Rücklaufrichtung entgegengesetzten Drehrichtung an und muß daher dann bereits beim ersten Durchlauf mit Sicherheit die Resonanzabstimmung, d. h. den Zustand, in welchem Übereinstimmung von Resonanzkreisfrequenz und Signalfrequenz herrscht, erreichen. Nähert sich nun der Induktivitäts- bzw. Kapazitätswert des Abstimmmittels dem für die Resonanz erforderlichen Wert, so steigt die an dem/den Resonanzkreis(en) anliegende Spannung mit Bestimmtheit auf einen Betrag, der eine genaue Resonanzabstimmung mit Hilfe von Frequenzkriterien gestattet. Bei einem vorher festgelegten Spannungspegel wird der ohne Frequenzkriterien arbeitende Suchlauf beendet, und anschließend treibt der Motor das Abstimmittel noch so lange

für Kurzwellen-Nachrichtensender bekannt, doch unterliegt diese einer sich vom Gegenstand nach der Erfindung wesentlich unterscheidenden Folge von Verfahrensschritten. Es wird bei diesem bekannten 5 Verfahren sowohl eine Großabstimmung als auch ein Suchlauf vorgenommen. Außerdem ist die Feinabstimmung immer eingeschaltet, und es erfolgt nach dem Rücklauf auch nicht unmittelbar folgend der Suchlauf.

Vorteilhaft ist die Zeit für den Rücklauf des Motors mindestens so lange gewählt, daß das mittels des Motors angetriebene Abstimmittel aus jeder beliebigen Stellung in'seine definierte Ausgangslage gelangen kann. Da die Zeit t konstant, der Rückstellweg für

an, bis die .Differenzspannung (Fehlerspannung) den Wert Null erreicht und damit genaue Resonanzabstimmung herrscht. .Mit Hilfe der zeitlichen Aneinanderreihung der einzelnen .Verfahrensschritte — Rücklauf in eine feste Ausgangsstellung, näherungsweiser Suchlauf und zuletzt Korrekturnachstimmung des Abstimmittels — läßt sich auf einfache Weise ein äußerst sicheres Auffinden und Einstellen des eingespeisten Hochfrequenzsignals nach einem Frequenzwechsel auch unter Verwendung schmalbandiger Resonanzkreise erzielen.

Aus »Radio Mentor«, Heft 5, 1962, S. 344 und 345, ist ein VHF/UHF-Motortuner für Fernsehempfänger mit Stationssuchlauf bekannt, bei dem die VHF-Ab-

stimmung während des Vorlaufs vorgenommen wird 15 das Abstimmittel jedoch unterschiedlich ist, wird in und nach Erreichen der Endstellung und ergebnisloser die zwischen dem Abstimmittel und dem Motor vor-Sendersuche der Rücklauf unter Ausschaltung des gesehene Antriebsachse zweckmäßig eine Rutsch-Sendersuchlaufs erfolgt. Erst nach beendetem totalem kupplung eingesetzt.

Rücklauf über den gesamten UHF-Empfänger-Ab- Nach Beendigung des Rücklaufs wird dem Steuerstimmungsbereich erfolgt eine weitere Suche in Vor- so verstärker vorteilhaft ein Steuersignal zugeführt, laufrichtung. Beim Gegenstand nach der Erfindung welches die Einrichtung zur Abstimmung nach Frebesteht der Vorteil darin, daß nur ein einziges Mal quenzkriterien sperrt und den Motor in der der Rückder Vorlauf mit dem verbundenen Suchvorgang ein- laufrichtung entgegengesetzten Richtung laufen läßt, geschaltet werden muß und sich somit das einzuge- so daß dieser in den Suchlauf übergeht. Bei Annähebende Abstimmungsverlaufprogramm einfacher ge- 25 rung der Resonanzkreisfrequenz an die dem Senderstaltet. Des weiteren besteht bei diesem bekannten verstärker eingespeiste Frequenz wird während des

Suchlaufes bei einer bestimmten Spannung am Ausgang des Verstärkers die Ansprechspannung eines Grenzwertmelders erreicht und als Folge dessen der

gende Frequenzen im UHF-Fernsehbereich vorge- 30 Suchlauf gesperrt und die Einrichtung für die Absehen ist — keine Unterteilung in Grobabstimmung Stimmung nach Frequenzkriterien eingeschaltet. Diese

Korrekturnachstimmung kann in bekannter Weise vorgenommen werden, derart, daß die den Motor steuernde Differenzspannung in einer Phasenbrücke

große Abweichung zwischen der tatsächlichen Sende- 35 erzeugt wird, welche vom Eingangssignal und einem frequenz und derjenigen Frequenz, auf welche die dazu um 90° phasenverschobenen, am Verstärker Resonanzkreise abgestimmt sind, d. h. die Resonanz- ausgangsseitig über einen Stromwandler entnommekreise werden durch den Motor nicht bis zum Reso- nen Strom gespeist ist. Bei abgestimmtem Resonanznanzmaximum angetrieben, sondern vorher bei Er- kreis ist die Differenzspannung am Ausgang der reichen des Schwellwertes bereits abgeschaltet. Dies 40 Phasehbrücke Null, und der Motor bleibt stehen, bedeutet aber, daß keine optimale Resonanzeinstel- Die Ansprechspannung des Grenzwertmelders wird

lung möglich ist.

Beim automatischen Tuner nach der USA.-Patentschrift 2 745 015 treibt der Motor die Abstimmkreise zunächst bis in eine Endstellung an. Sodann wechselt der Motor seine Drehrichtung, und es wird ein Spannungswert für die maximal einfallende Station festgestellt, der gespeichert wird. Anschließend wird der Motor erneut in umgekehrter Drehrichtung bewegt und bei Erreichen des gespeicherten Spannungswertes nach einem Spannungsvergleich abgeschaltet, so daß dann der maximal einfallende Sender eingestellt ist. Es ist demnach hierbei stets ein Motorlauf mehr notwendig als beim Gegenstand nach der Erfindung.

Außerdem wird dieser bekannte automatische Tuner 55 C2, einem Variometer L als Abstimmittel und einem nicht bei Kurzwellensendern eingesetzt, bei denen die Stromwandler F. Eine Phasenbrücke P ist an einem

Eingang mit dem Gitter der Röhre T und am zweiten Eingang mit dem Stromwandler F verbunden. Die

Stationssuchlauf — abgesehen davon, daß er nicht für eine von einem Kurzwellensender auszusendende Frequenz, sondern für eine oder mehrere zu empfan-

und anschließende Feinabstimmung nach Frequenzkriterien. Wegen der Schwellwertabschaltung ensteht eine vom Einzelfall abhängige, mehr oder weniger

vorteilhaft einstellbar gemacht, damit der Suchlauf nach den jeweiligen Erfordernissen abgeschaltet werden kann.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand einer Figur, die den Prinzipstromlauf zur Durchführung des Verfahrens der automatischen Abstimmung eines Resonanzkreises zeigt, näher erläutert:

Das Hochfrequenzsignal wird am Eingang E einem Sendervorverstärker S eingespeist, dessen Ausgang an das Gitter einer Röhre T geführt ist. Im Anodenkreis dieser Röhre T befindet sich ein Resonanzkreis, bestehend aus zwei einstellbaren KapazitätenCl und

Ausgänge der Phasenbrücke P sind an zwei Ein

Gesamtheit der abzustimmenden Kreise auf nur eine
einzige Frequenz abzustimmen ist, die womöglich abhängig von den Ausbreitungsbedingungen der elektromagnetischen Wellen verschiedener Frequenzen tages- 60 gänge 1 und 2 des Vorverstärkers Vl angeschaltet, zeitlich gewechselt wird. Demnach liegt dieser be- A~n den Eingang 3 des Vorverstärkers Vl ist eine kannten Anordnung eine andere Problemstellung zu- elektronische Zeitstufe K und an den Eingang 4 eine gründe, da dort aus einer größeren Anzahl von emp- Umkehrstufe N angeschlossen. Zwischen den Aus; fangenen Frequenzen eine bestimmte, nämlich die mit gangsklemmen des Vorverstärkers Vl und den Einmaximaler Stärke einfallende Frequenz zur Einstel- 65 gangsklemmen des MotorsM ist ein Endverstärker Vl lung ausgewählt wird. eingefügt. Der Hochfrequenzausgang A des Verstär-Aus »Siemenszeitschrift«, Juli 1964, S. 519 bis 530, kers ist über einen Gleichrichter D mit einem Grenzist zwar auch eine motorische Abstimmeinrichtung wertmelderC? und dieser mit einem von drei Ein-

gangen der Umkehrstufe N verbunden. Weiterhin ist eine Steuerleitung zwischen dem Eingang 3 des Vorverstärkers Vl und dem zweiten Eingang der Um-. kehrstufe N vorgesehen. Eine Ansteuerleitung W für den Steuerimpuls bei Frequenzwechsel ist an den Eingang der elektronischen Zeitstufe K, eine Ansteuerleitung // zur Freigabe der Abstimmung an den dritten Eingang der Umkehrstufe N geführt. In der Figur ist zwischen dem Motor M und dem Variometer L eine gestrichelte Linie eingezeichnet, welche andeuten soll, daß zwischen dem Variometer L und dem Motor M eine Antriebsachse vorgesehen ist, in welche eine Rutschkupplung R eingesetzt ist. Bei einem Frequenzwechsel wird über die Ansteuerleitung W der elektronischen Zeitstufe K ein Steuerimpuls gegeben, der am Eingang 3 des Vorverstärkers Vl für eine vorgegebene Zeit t ein Steuersignal bewirkt, das den Motor in eine bestimmte Drehrichtung laufen läßt (Rücklauf) und die Eingänge 1 und 2 sowie 4 im Vorverstärker sperrt. Die Zeit t wird so ao gewählt, daß das Variometer L mit Sicherheit in eine definierte Ausgangslage (Endanschlag) gelangt. Da die Zeit / konstant, der Rückstellweg für das Variometer L jedoch unterschiedlich ist wird in die Antriebsachse die Rutschkupplung R eingefügt. Bei Frei- as gäbe der Abstimmeinrichtung — z. B. nach Einstellung der Grobbereiche und Wiedereinschaltung der Senderstromversorgung — und beendetem Rücklauf steht an den Eingängen der Umkehrstufe N kein Steuersignal mehr an; dafür erscheint jetzt am Eingang 4 des Vorverstärkers Vl ein Steuersignal, das den Motor M in die dem Rücklauf entgegengesetzte Drehrichtung steuert (Suchlauf) und die beiden Eingänge 1 und 2 sowie 3 im Vorverstärker Vl unwirksam macht. Da das Variometer L nun von der einen Endlage aus anläuft, muß mit Sicherheit die Resonanzabstimmung erreicht werden. Nähert sich nun der Induktivitätswert des Variometers L dem für die Resonanz erforderlichen Wert, so steigt die am Resonanzkreis anliegende Spannung. Über den deichrichter D spricht der Grenzwertmelder G an, dieser schaltet den Suchlauf ab undjsntsperrt die Eingänge 1 und 2 im Vorverstärker Vl. Mit anstehender Schwingkreisspannung fließt ein genügend großer Strom durch das Variometer L, so daß die Phaseribrücke P ausreichende Kriterien bekommt und eine genaue Resonanzabstimmung danach erfolgen kann. Die Phasenbrücke P erhält zwei um 90° in der Phase verschobene Kriterien durch Verwendung des Stromwandlers F, so daß statt der Anodenwechselspannung ein gegenüber dieser Spannung um 90° phasenverschoberier Strom benutzt wird. Bei nicht exakt abgestimmtem Resonanzkreis tritt je nach Phasenlage, am Eingang 1 oder 2 des als Regelverstärker ausgeführten Vorverstärkers Vl eine Spannung auf, die über den Endverstärker V2 den Motor M links oder rechts herum laufen läßt. Bei abgestimmtem Resonanzkreis ist die Differenzspannung am Ausgang der Phasenbrücke P Null, und der Motor kommt zum Stillstand.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur selbsttätigen Abstimmung von mindestens einem Resonanzkreis bei Kurzwellensendern auf die Frequenz eines bei einem Frequenzwechsel am Eingang eines Verstärkers eingespeisten HF-Signals innerhalb eines bestimmten Frequenzbandes, bei der ein mit dem Abstimmmittel des Resonanzkreises gekuppelter Motor bei Übereinstimmung der Frequenz des Eingangssignals mit der Resonanzkreisfrequenz abgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor Beginn des Abstimmvorganges durch den Motor das Abstimmittel in einer bestimmten Drehrichtung bis zu einer definierten, dem einen Ende des zu erfassenden Frequenzbandes entsprechenden Ausgangslage angetrieben wird (Rücklauf), daß anschließend eine näherungsweise Vorabstimmung auf die neue Betriebsfrequenz dadurch vorgenommen wird, daß durch den Motor das Abstimmittel in entgegengesetzter Richtung so weit angetrieben wird, bis sich an den Anschlüssen des/der Resonanzkreise(s) ein festgelegter Spannungswert einstellt (Suchlauf), daß anschließend eine genaue Resonanzabstimmung in an sich bekannter Weise nach den Frequenzkriterien des/der Resonanzkreise(s) mittels einer den Motor steuernden Differenzspannung vorgenommen wird, die im Resonanzfall den Wert Null annimmt, und daß dem Eingang einer elektronischen Zeitstufe (K) bei einem Frequenzwechsel ein Steuerimpuls zugeführt wird, der ein Steuersignal der Zeitdauer t erzeugt, welches den Motor während dieser Zeit t in einer bestimmten Drehrichtung laufen läßt (Rücklauf) und welches die Einrichtung für die näherungsweise Abstimmung (Suchlauf) sowie für die Resonanzabstimmung nach Frequenzkriterien sperrt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit t mindestens so lang ist, daß das mittels des Motors angetriebene Abstimmittel aus jeder beliebigen Stellung in seine definierte Ausgangslage, d. h. bis zu seinem Endanschlag, gelangt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Zeit / die Einrichtung für die Abstimmung nach Frequenzkriterien gesperrt bleibt, während die Einrichtung für die näherungsweise Resonanzabstimmung eingeschaltet wird und der Motor in der der Rücklaufrichtung entgegengesetzten Richtung läuft (Suchlauf).

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, · dadurch gekennzeichnet, daß während des Suchlaufs bei Annäherung der Resonanzkreisfrequenz an die eingespeiste Frequenz bei einer bestimmten Spannung am Resonanzkreis die Ansprechspannung eines Grenzwertmelders (G) erreicht wird, und daß dann die Einrichtung für die Abstimmung nach Frequenzkriterien eingeschaltet und die Einrichtung für die näherungsweise Resonanzabstimmung abgeschaltet wird (Beendigung des Suchlaufs).

5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur genauen Resonanzabstimmung nach Frequenzkriterien die den Motor steuernde Differenzspannung in einer gangssignal und einem dazu um 90° phasenverganssignal und einem dazu um 90° phasenverschobenen, am Verstärker ausgangsseitig über einen Stromwandler (F) entnommenen Strom gespeist ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden

Ausgangsklemmen der Phasenbrücke (P) und den beiden Motorklemmen ein Vorverstärker (Kl) und ein zu diesem in Serie geschalteter Endverstärker (F2) vorgesehen sind.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Vorverstärker (Fl) außer einem von der elektronischen Zeitstufe (K) angesteuerten Eingang (3) und einem von einer Umkehrstufe (N) gespeisten Eingang (4) noch zwei mit den Ausgangsklemmen der Phasenbrücke (P) verbundene Eingangsklemmen (1 und 2) vorgesehen sind.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Umkehrstufe (N) der Grenzwertmelder (G) vorgeschaltet ist, dessen Eingang über einen Gleichrichter (D) mit dem Ausgang (A) des Verstärkers verbunden ist.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerleitung zwischen dem Ausgang der elektronischen Zeitstufe (K) und einem Eingang der Umkehrstufe (N) vorgesehen ist.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechspannung des Grenzwertmelders (G) einstellbar ist.

11. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Abstimmittel (L) und dem Motor (M) eine Antriebsachse vorgesehen ist, in welche eine Rutschkupplung (R) eingesetzt ist, die nach Erreichen des Endanschlages des Abstimmittels bis zum Ablauf der konstanten, durch den maximalen Rücklaufweg vorgegebenen Zeit t durchrutscht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen