DE1516174C - Frequenzmeßvorrichtung - Google Patents

Description

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Frequenzmeßvorrichtungen sind in verschiedenen derart, daß die Frequenz des von dem Einseitenband-Ausführungsformen bekannt. Zur Durchführung ge- Modulator gebildeten Modulationssignals aus der nauer Frequenzmessungen bei periodisch sich ändern- Summe des Hilfssignals mit der Frequenz /λ und des

den Signalen niedriger Frequenz führt man das Signal, Signals mit der oberen Grenzfrequenz /₀ kleiner ist

dessen Frequenz gemessen werden soll, einem Impuls- 5 als das lV-jfache der Frequenz des von dem Einseiten-

zähler zu und bestimmt die Frequenz als Quotienten band-Modulator gebildeten Modulationssignals aus

aus der Anzahl der gezählten Impulse und dem Zähl- der Summe des Hilfssignals mit der Frequenz fh und

Zeitraum. Frequenzmeßeinrichtungen dieser Art ar- des Signals mit der unteren Grenzfrequenz /„, daß

beiten einerseits nur sehr langsam, versagen anderer- das Modulationssignal dem Frequenzvervielfacher,

seits hinsichtlich der geforderten Genauigkeit, wenn io der einen Vervielfachungskoeffizienten η hat, zuge-

sich während des Zählzeitraumes die Frequenz des führt wird, und daß ein zweites Hilfssignal mit der

Signals, dessen Frequenz gemessen werden soll, Frequenz η · fh erzeugt wird, das phasenstarr mit dein

ändert. vervielfachten Modulationssignal dem Einseitenband-

Es sind auch bereits Frequenzmeßvorrichtungen Demodulator zugeführt wird, so daß als Ausgangsbekannt (vgl. die USA.-Patentschrift 2 337 328), bei 15 signal des Einseitenband-Demodulators das vervieldenen zunächst die Frequenz des Signals vervielfacht fachte Signal mit der Frequenz η · f an den Eingang wird und das Signal mit vervielfachter Frequenz dem des Impulszählers gegeben wird.
Impulszähler zugeführt wird. Die zu messende Fre- Im einzelnen gtbt.es verschiedene Möglichkeiten, quenz bestimmt sich dabei auf einfache Weise aus die erfindungsgemäße Frequenzmeßvorrichtung bedem Quotienten aus den gezählten Impulsen und dem 20 züglich ihrer einzelnen Bauelemente auszugestalten. Produkt aus dem Vervielfachungskoeffizienten und Insbesondere bestehen mehrere Möglichkeiten, die dem Zählzeitraum. Als Frequenzvervielfacher werden Hilfssignale zu erzeugen. In einer ersten Ausführungshäufig mehrere hintereinandergeschaltete Frequenz- form ist nach einer weiteren Fortbildung der Erfindung verdoppler, z. B. in der Ausführungsform als Doppel- vorgesehen, daß zur Erzeugung des zweiten Hil/s?- weggleichrichter, mit nachgeschalteten Bandfiltern 25 signals mit der Frequenz η · fh ein zweiter Schwinverwendet. Da das Ausgangssignal eines Doppelweg- gungserzeuger vorgesehen wird. Eine andere Ausgleichrichters außer der zweifachen Grtmdfrequenz führungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß zur des zugeführten Signals auch höhere Harmonische Erzeugung des zweiten Hilfssignals mit der Freenthält, treten dann, wenn das Verhältnis zwischen quenz η ■ /λ dem Schwingungserzeuger zur Erzeugung der oberen Grenzfrequenz /₀ und der unteren Grenz- 30 des ersten Hilfssignals mit der Frequenz /λ ein FYefrequenz/u nicht kleiner ist als 1,5, Mehrdeutigkeiten quenzvervielfacher mit einem Vervielfachungskoeffi-

auf, die nicht bzw. im Bereich 1,5 < f < 2 nur mit f ^enten ". "^geschaltet ist. Bei dieser AusfQhrungs-

fu form wird also auf einen zweiten Schwingungs-

großem Filteraufwand zu beseitigen sind. erzeuger verzichtet und dafür ein zweiter Frequenz-

Die Tatsache aber, daß Frequenzmeßvorrichtungeii 35 vervielfacher eingesetzt. Das kann insoweit vorteilhaft

für periodisch sich ändernde Signale niedriger Fre- sein, als der Frequenzvervielfacher, als Bauelement

quenz, die mit einem Frequenzvervielfacher arbeiten, ohnehin benötigt, ein passives Bauelement sein kann,

nur sinnvoll eingesetzt werden können," wenn das während ein zweiter Schwingungserzeuger ein weiteres

Verhältnis zwischen der oberen Grenzfrequenz /₀ und aktives Bauelement darstellen würde,

der unteren Grenzfrequenz/_u kleiner als 1,5 ist, 40 Vorteilhaft kann man weitere Ausführungsformeü

stellt eine starke Beeinträchtigung der Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Frequenzmeßvorrichtung dann

dieser Frequenzmeßvorrichtungen dar und ist folglich gestalten, wenn Schwingungserzeuger verwendet wer-

nachteilig. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe den, deren Frequenz groß ist gegenüber der zu messen-

zugrunde, eine Frequenzmeßvorrichtung für peri- den Frequenz des Signals, z. B. können Quarz-Oszilla-

odisch sich ändernde Signale niedriger Frequenz zu 45 toren Verwendung finden. Dabei ist eine weitere

schaffen; die auch dann ohne Mehrdeutigkeiten im vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, daß zur

Meßergebnis zu erhalten eingesetzt werden können, Erzeugung des ersten Hilfssignals mit der Frequenz f%

wenn das Verhältnis der oberen Grenzfrequenz /₀ anstelle des ersten Schwingungserzeugers dem zweiten

zur unteren Grenzfrequenz/_u größer als 1,5 ist. Schwingungserzeuger, der das Hilfssignal mit der.

Zwar ist eine Frequenzmeßvorrichtung bekannt 50 Frequenz η · /λ erzeugt, ein Frequenzteiler mit einem

(vgl. die USA.-Patentschrift 2 519 765), bei der das Teilerkoeffizienten η nachgeschaltet ist. Schließlich

Signal, dessen Frequenz gemessen werden soll, mehr- besteht auch die Möglichkeit, einen gemeinsamen

fach umgesetzt wird; die Ausgestaltung einer Fre- Schwingungserzeuger zur Erzeugung eines Signals mit

quenzmeßvorrichtung für periodisch sich ändernde _{d Freque}nz /*=*./„ = £* vorzusehen und

Signale niedriger Frequenz mit einem Frequenz- 55 ^{H J J} ρ

vervielfacher ist jedoch dadurch in Richtung der der zur Erzeugung des ersten Hilfssignals mit der Fre-

Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe nicht beein- quenz/a — an Stelle des ersten Schwingungserzeu-

flußt worden. gers — zwischen diesem nunmehr vorgesehenen ge-

Die Erfindung betrifft eine Frequenzmeßvorrichtung meinsamen Schwingungserzeuger und dem Einseitenfür periodisch sich ändernde Signale niedriger Fre- 60 band-Modulator einen Frequenzteiler mit dem Teilerquenz, wobei das Verhältnis der oberen Grenz- koeffizienten k und zur Erzeugung des zweiten Hilfsfrequenz /₀ zur unteren Grenzfrequenz /„ größer als signals mit der Frequenz η · /α zwischen dem gemein-1,5 sein kann, bestehend aus einem Einseitenband- samen Schwingungserzeuger und dem Einseitenband-Modulator, einem Frequenzvervieliacher, einem Ein- Demodulator einen Frequenzvervielfacher mit dem

seitenband-Demodulator, zumindest einem Schwin- 65 Vervielfacherkoeffizienten ρ = -"- vorzusehen,

gungserzeuger und einem Impulszahler. Die Er- ^k

findung besteht darin, daß der Schwingungserzeuger Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind

ein erstes Hilfssignal mit der Frequenz /a erzeugt, vor allem darin zu sehen, daß eine Frequenzrneßvor-

richtung für periodisch sich ändernde Signale niedriger Frequenz geschaffen worden ist, mit der Frequenzmessungen mit hoher Genauigkeit auch dann durchgeführt werden können, wenn das Verhältnis der oberen Grenzfrequenz/₀ zur unteren Grenzfrequenz /_u wesentlich größer als 1,5 ist.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Frequenzvorrichtung,

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform einer Frequenzmeßvorrichtung und

F i g. 3 die Schaltung einer gemäß dem Blockschaltbild nach F i g. 2 ausgeführten Frequenzmeßvorrichtung.

Die in den Figuren dargestellte Frequenzmeßvorrichtung ist bestimmt zur Frequenzmessung bei periodisch sich ändernden Signalen, die eine niedrige Frequenz haben. Die Frequenzmeßvorrichtung besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem Einseitenband-Modulator 1, einem Frequenzvervielfacher 2, einem Einseitenband-Demodulator 3, zumindest einem Schwingungserzeuger 4 und einem Impulszähler 5.

Der Schwingungserzeuger 4 erzeugt ein erstes Hilfssignal mit der Frequenz /λ. Das Signal^-dessen Frequenz / gemessen werden soll, wird zusammen mit dem Hilfssignal mit der Frequenz/λ dem Einseitenband-Modulator 1 zugeführt. Die Frequenz /a des Hilfssignals ist derart bestimmt, daß die Frequenz des von dem Einseitenband-Modulators 1 gebildeten Modulationssignals aus der Summe des Hilfssignals mit der Frequenz /a und des Signals mit der oberen Grenzfrequenz/o kleiner ist als das I¹/'₂fache der Frequenz des von dem Einseitenband-Modulators 1 gebildeten Modulationssignals aus der Summe des Hilfssignals mit der Frequenz /a und des Signals mit der unteren Grenzfrequenz /«. Das Modulationssignal wird dem Frequenzvervielfacher 2, der einen Vervielfachungskoeffizienten η hat, zugeführt. Ein zweites Hilfssignal wird mit der Frequenz η · /λ erzeugt und phasenstarr mit dem vervielfachten Modulationssignal dem Einseitenband-Demodulator 3 zugeführt. Als Ausgangssignal des Einseitenband-Demodulators 3 wird das vervielfachte Signal mit der Frequenz η · f an den Eingang des Impulszählers 5 gegeben.

Im Ausführungsbeispiel nach der F i g. 1 ist zur Erze'ugung des zweiten Hilfssignals mit der Frequenz η · /j ein zweiter Schwingungserzeuger 6 vorgesehen, während die F i g. 2 und 3 Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Frequenzmeßvorrichtung zeigen, bei denen zur Erzeugung des zweiten Hilfssignals mit der Frequenz η · /λ der zuvor beschriebene Schwingungserzeuger 6 vorgesehen und zur Erzeugung des ersten Hilfssignals mit der Frequenz/a an Stelle des ersten Schwingungserzeugers 4 dem Schwingungserzeuger 6 ein Frequenzteiler 7 mit einem Teilerkoeffizienten η nachgeschaltet ist.

Der Frequenzvervielfacher 2 besteht vorzugsweise, wie das die F i g. 3 auch zeigt, aus mehreren hintereinandergeschalteten Frequenzverdopplern 8 in der Ausführungsform als Doppelweggleichrichter mit nachgeschalteten Bandfiltern 9. Als Einseitcnbaml-Modulator 1 ist ein an sich bekannter Ringmodiilator vorgesehen.

An Hand der F i g. 3 soll im folgenden die Funktionsweise der erfindungagemäßen Frequenzmeßvorrichtung beschrieben werden.

Es wird angenommen, daß die Frequenz eines Signals mit einer Frequenz zwischen 850 und 3000 Hz gemessen werden soll. Das zu untersuchende Signal wird zusammen mit dem Hilfssignal dem Einseitenband-Modulator 1 zugeführt. Das Hilfssignal soll eine Frequenz von 10 000 Hz haben. In dem Einseitenband-Modulator 1 wird das Signal und das Hilfssignal überlagert, so daß am Ausgang des Einseitenband-Modulators 1 ein Modulationssignal mit der Frequenz

ίο 10 000 Hz plus / ansteht. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß das zu untersuchende Signal eine Frequenz zwischen·850 und 3000 Hz haben kann, hat also das Modulationssignal eine Frequenz zwischen 10850 Hz und 13 000 Hz. Das Modulationssignal wird dem Frequenzvervielfacher 2 zugeführt, der aus acht Frequenzverdopplern 8 besteht, so daß der Vervielfachungskoeffizient η gleich 256 beträgt. Das vervielfachte 'Modulationssignal wird dem Einseitenband-Demodulator 3 zugeführt. Außerdem wird dem Einseitenband-Demodulator 3 das Hilfssignal, das von dem Schwingungserzeuger 6 erzeugt wird, mit einer Frequenz von' 256 · 10000 Hz zugeführt. Das demodulierte Signal hat eine Frequenz von 256 · /. Dieses. Signal wird dem Impulszähler 5 zugeführt. '""'

Wenn die-zu messende Frequenz / 850 Hz beträgt und der Impulszähler-5 auf einen Impuls genau zählt, so ergibt sich eine Meßgenauigkeit, die größer ist als · 10-«, da in einer Sekunde 850 · 256 = .217600 Impulse gezählt werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Frequenzmeßvorrichtung für periodisch sich ändernde Signale niedriger Frequenz, wobei das Verhältnis der oberen Grenzfrequenz/₀ zur unteren Grenzfrequenz f_u größer als 1,5 sein kann, bestehend aus einem Einseitenband-Modulator, einem Frequenzvervielfacher, einem Einseitenband-Demodulator, zumindest einem Schwingungserzeuger und einem Impulszähler, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungserzeuger (4) ein erstes Hilfssignal mit der Frequenz /a erzeugt, derart, daß die Frequenz des von dem Einseitenband-Modulator (I)-gebildeten Modulationssignals aus der Summe des Hilfssignals mit der Frequenz /a und des Signals mit der oberen Grenzfrequenz /₀ kleiner ist als das P/ifacne der Frequenz des von dem Einseitenband-Modulator (1) gebildeten Modulationssignals aus der Summe des Hilfssignals mit der Frequenz /a und des Signals mit der unteren Grenzfrequenz /_u, daß das Modulationssignal dem Frequenzvervielfacher (2), der einen Vervielfachungskoeffizienten η hat, zugeführt wird und daß ein zweites Hilfssignal mit der Frequenz η · /α erzeugt wird, das phasenstarr mit dem vervielfachten Modulationssignal dem Einseitenband-Demodulator (3) zugeführt wird, so daß als Ausgangssignal des Einseitenband-Demodulators (3) das vervielfachte Signal mit der Frequenz /1 · /an den Eingang des Impulszählers(5) gegeben wird.

2. Frequenzmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des zweiten Hilfssignals mit der Frequenz η ■ /_Λ ein zweiter Schwingungserzeuger (6) vorgesehen ist.

3. Frequenzmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des zweiten Hilfssignals mit der Frequenz η · /» dem

Schwingungserzeuger (4) zur Erzeugung des ersten Hilfssignals mit der Frequenz /λ ein Frequenzvervielfacher mit einem Vervielfachungskoeffizienten η nachgeschaltet ist.

4. Frequenzmeßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des ersten Hilfssignals mit der Frequenz/, an Stelle des Schwingungserzeugers (4) dem zweiten, die Frequenz η · /» erzeugenden Schwingungserzeuger (6) ein Frequenzteiler (7) mit einem Teilerkoeffizienten π nachgeschaltet ist.

5. Frequenzmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Schwingungserzeuger vorgesehen ist zur Erzeugung eines Signals mit der Frequenz fn — k- /„ =

und daß zur Erzeugung des ersten Hilfssignals mit der Frequenz/a an Stelle des Schwingungserzeugers (4) zwischen dem nunmehr vorgesehenen gemeinsamen Schwingungserzeuger und dem Einseitenband-Modulator (1) ein Frequenzteiler mit dem Teilerkoeffizienten k und zur Erzeugung des zweiten Hilfssignals mit der Frequenz n-fh zwischen dem gemeinsamen Schwingungserzeuger und dem Einseitenband-Demodulator (3) ein Frequenzvervielfacher mit dem Vervielfacherkoeffizienten P=Y vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen