DE1516837C3 - Anordnung zur Frequenznachstimmung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Frequenznachstimmung von Schwingungserzeugern für Geräte und Einrichtungen der elektrischen Nachrichten- und Meßtechnik, insbesondere Richtfunktechnik.

Anordnungen dieser Art machen in der Regel von einem Frequenzdiskriminator Gebrauch, dem eingangsscitig die in ihrer Frequenz zu regelnde Schwingung und dessen die Regelgröße darstellende Ausgangsspannung dem Steuereingang des Schwingungserzeugers zugeführt wird. An die Genauigkeit und Konstanz des Frequenzdiskriminators müssen hierbei

in hohe Anforderungen gestellt werden, die sich nur unvollkommen verwirklichen lassen. Mitunter wird, insbesondere bei sehr hohen Frequenzen, dem Frequenzdiskriminator eingangsseitig eine Zwischenfrequenzschwingung zugeführt, die mittels Umsetzer aus der in ihrer Frequenz zu regelnden Schwingung und einer von einem konstanten Oszillator erzeugten Schwingung erzeugt wird. Trotz dieses Mehraufwands lassen sich die hohen Anforderungen, die an den Frequenzdiskriminator gestellt werden müssen, nur unvollkommen verwirklichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, die zuvor geschilderten Schwierigkeiten auf eine Art zu beseitigen, die auch sehr hohen Anforderungen voll genügt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der ein Teil dieses ersten Regelkreises darstellende Frequenzdiskriminator Teil auch eines zweiten Regelkreises ist und hierzu eingangsseitig mit einem konstanten, eine Schwingung mit der Sollfrequenz des Schwingungserzeugers abgebenden Oszillator und ausgangsseitig mit dem Steuereingang einer dem Frequcnzdiskriminator zugehörigen Einstellvorrichtung verbunden ist, daß der Frequenzdiskriminator ferner mittels seinem Ein- und Ausgang vorgeschalteter, periodisch umgesteuerter Umschalter wechselweise im ersten und zweiten Regelkreis wirksam ist und daß die Einstellvorrichtung für eine Einstellung des Frequenzdiskriminators für einen bestimmten Sollwert seiner ausgangsseitigen Regelgröße bei der Sollfrequenz bemessen ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß von der vom Frequenzdiskriminator zu verlangenden hohen zeitlichen Konstanz seiner elektrischen Eigenschafter, abgesehen werden kann, wenn er auf seine Genauigkeit periodisch überprüft und gegebenenfalls nachgestimmt wird. Gleichzeitig ist damit Gelegenheit gegeben, den Frequenzdiskriminator neu einzustellen, falls er sich durch irgendwelche Einflüsse, wie z. B. Temperaturänderung, oder durch Alterung ver-

^r>° stimmt hat. Die Nachstimmung kann elektrisch oder mechanisch erfolgen, im einfachsten Fall manuell, wenn nur die Einstellzeit des zweiten Regelkreises lang genug ist.

Je nach Art des zu regelnden Schwingungserzeugers kann der Sollwert der ausgangsseitigen Regelgröße des Frequenzdiskriminators gewählt werden. Im allgemeinen wird der Schwingungserzeuger eine derart bemessene Einrichtung für die Frequenzbeeinflussung aufweisen, daß die Regelgröße am Ausgang

^Co des Diskriminator bei der Sollfrequenz den Wert Null annehmen muß. Die Abweichung der Schwingung des Schwingungserzeugers von der Sollfrequenz nach oben oder unten wird dann durch die Polarität der Regelgröße angezeigt. Außerdem hat dies den

^r>5 Vorteil, daß der im zweiten Regelkreis wirksame Oszillator nur die Sollfrequenz der Schwingung des zu regelnden Schwingungserzeugers nachbilden muß, nicht aber deren Amplitude.

Einen erheblichen Vorteil bietet eine Anordnung, bei der im Zuge des ersten und/oder des zweiten Regelkreises hinter dem Frequcnzdiskriminator eine Speicheranordnung vorgesehen ist, die vorzugsweise aus einem Kondensator besteht.

Die genannte Speicheranordnung ermöglicht es, die den beiden Regelkreisen zugeordneten verschiedenen Regelgrößen am Ausgang des Frequenzdiskriminators unabhängig von dessen Umschaltung ständig wirksam bleiben zu lassen.

Das Verhältnis der Einstellzeit des Frequenzdiskrimiriiitors im ersten Regelkreis zur Einschaltzeit im zweiten Regelkreis kann in weiten Grenzen frei gewählt werden. Zweckmäßig wird es größer, vorzugsweise wesentlich größer als 1 gewählt. Seine Einstellung erfolgt durch entsprechende Steuerung der Umschalter, an die dabei keine besonderen Anforderungen gestellt werden müssen.

Ist die Frequenz der zu überwachenden Schwingung sehr hoch, so ist es sinnvoll, dem Frequenzdiskriminator im Zuge des mittels eines von einem konstanten Umsetzgenerator gespeisten Umsetzers eine von der zu regelnden Schwingung abgeleitete Zwischenfrequenzschwingung und im Zuge des zweiten Regelkreises eingangsseitig eine von einem konstanten Oszillator erzeugte Schwingung mit einer der Sollzwischenfrequenz der zu regelnden entsprechenden Frequenz zuzuführen.

An Hand von Ausführungsbeispielen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden.

Die Fig. 1 zeigt im Blockschaltbild eine erfindungsgemäße Anordnung zur Frequenznachstimmung. Ein Umschalter .91 mit zwei möglichen Schaltstellungen 1 und 2 ist über eine Regelstrecke mit einem gleichartigen Umschalter 52 verbunden. Beide Umschalter 51 und Sl sind so beschaffen, daß sie entweder die Schaltstellung 1 oder die Schaltstellung 2 gemeinsam haben. Sie werden von einem Steuergenerator SU gesteuert. Die Regelstrecke besteht aus einem abstimmbaren Frequenzdiskriminator D, dessen Eingang mit den beiden Schaltstellungen gemeinsamen Anschluß des Umschalters S1 verbunden ist, und einen Gleichspannungsverstärker V, dessen Ausgang mit dem entsprechenden Anschluß des Umschalters Sl verbunden ist. In der Schaltstellung 1 der beiden Umschalter 51 und Sl wird der erste Regelkreis der Anordnung vom Ausgang des Schwingungserzeugers .SE über den Umschalter 51, die Regelstrecke und dem Steuereingang des Schwingungserzeugers SE, dem ein Speicherkondensator K1 angekoppelt ist, gebildet. Der zweite Regelkreis entsteht in der Schaltstellung 2 der Umschalter S1 und 52. In dieser Schaltstellung ist ein frequenzkonstanter Generator, bestehend aus dem Oszillator 051 und mindestens einem Vervielfacher M, über den Umschalter 51 mit der Regelstrecke und über den Umschalter 52 der Ausgang des Frequenzdiskrrminators D mit dem Steuereingang seiner Einstellvorrichtung verbunden. Vor dem zweiten Steuercingang befindet sich ebenfalls ein Speicherkondensator K 2.

In Schaltstellung 1 der beiden Umschalter 51 und 52 leitet der Frequenzdiskriminator D aus der in ihrer Frequenz zu regelnden Schwingung des Schwingungserzeugers SE eine frequenzabhängige Gleichspannung ab, die über den Steuercingang des Schwingungserzeugers SE im Sinne der gewünschten Regelung einwirkt. Daß die eine Korrekturgrüße darstellende Gleichspannung den Schwingungserzeuger auf die Sollfrequenz richtig und genau nachregelt, setzt voraus, daß der Frequenzdiskriminator D nicht verstimmt ist.

■i Die Überprüfung und gegebenenfalls notwendige Nachstimmung des Frequenzdiskriminators D erfolgt in der Schalterstellung 2 der Umschalter 51 und 52. Der Oszillator 051 mit Vervielfacher M bildet exakt die Sollfrequenz der zu regelnden Schwingung nach.

ίο Zeigt sich nun, daß bei dieser Sollfrequenz der zu regelnden Schwingung der zugehörige Wert der Gleichspannung am Ausgang des Frequenzdiskriminators nicht vorhanden ist, so veranlaßt nunmehr die ihm zugeordnete Einstellvorrichtung seine entsprechende Nachregelung.

Die beiden Speicherkondensatoren Kl und Kl haben die Aufgabe, eine Spannung an dem jeweiligen ihnen zugeordneten Steuereingang festzuhalten, wenn der jeweilige Regelkreis nicht geschlossen ist.

2" Die F i g. 2 zeigt eine bei hohen Frequenzen bevorzugt angewandte Anordnung zur Frequenznachstimmung gemäß der Erfindung. Einem Umsetzer U wird einerseits die in ihrer Frequenz zu regelnde Schwingung vom sendeseitigen Ausgang des Schwingungserzeugers SE zugeführt. Andererseits wird der Umsetzer U von einem konstanten Umsetzgenerator, bestehend aus dem Oszillator O52 und mindestens einem Vervielfacher M, gespeist. Über einen Verstärker V1 wird die entstandene Zwischenfrequenzschwingung entsprechend der am Ausgang des Schwingungserzeugers SE nach der F i g. 1 abgenommenen Schwingung über den Umschalter 51 in seiner Schaltlage 1 der Regelstrecke zugeführt. In der Schaltstellung 2 des Umschalters 51 ist der Eingang des Frequenzdiskriminators mit dem Ausgang eines frequenzkonstanten Oszillators 053 verbunden. Die weitere Schaltung entspricht in ihrem Aufbau und ihrer Wirkungsweise der nach der Fig. 1.

Der Oszillator 053 bildet genau die Frequenz der Schwingung nach, die der vom Frequenzumsetzer U erzeugten Zwischenfrequenzschwingung entspricht, wenn die in ihrer Frequenz zu regelnde Schwingung ihren Sollwert besitzt.

Die F i g. 3 zeigt in einem Diagramm den Verlauf der Regelung für den Fall, daß die Nachregelung bei verstimmtem Frequenzdiskriminator D über mehrere aufeinanderfolgende Schaltperioden der Umschalter 51 und 52 im ersten und zweiten Regelkreis erfolgt. In der F i g. 3 ist auf der Ordinate die Zeit aufgetragen, und zwar sind die aufeinanderfolgenden Intervalle der Einstellzcit/1 des ersten Regelkreises und der Einstellzeit/2 des zweiten Regelkreises angegeben. Das Verhältnis der Einstellzeit /1 zur Einstellzcit ti beträgt bei diesem Ausführungsbeispiel 2:1.

Die Frequenz der Schwingung, die dem Frequenzdiskriminator D zugeführt wird, ist auf der Abszisse aufgetragen, und zwar in Form einer auf die Sollfrequenz = 0 bezogenen FrequenzdifTerenz. Um die

^fio zeitliche Aufeinanderfolge der durch die Einstellzeiten gegebenen Zeitintervalle noch besser zum Ausdruck zu bringen, sind sie in der F i g. 3 mit fortlaufenden römischen Ziffern I bis IX zusätzlich bezeichnet.

Hat sich der Frequenzdiskriminator D aus irgend-

G5 einem Grund um die Frequenz +Af während der Einstellzeit /1 (I) verstimmt, so wird die in ihrer Frequenz zu regelnde Schwingung auf eine Frequenz ausgeregelt, die von der Sollfrequenz um den Betrag

-j-Λ/ abweicht. In der Einschaltzeit /2(11) wird die Einstellvorrichtung wirksam. Sie kann jedoch den Fehler wegen der Kürze der ihr zur Verfügung stehenden Zeit nur auf etwa den halben ursprünglichen Frequenzfehlcr verringern. In der folgenden Hinstcllzeit /1 (III) wird die zu regelnde Schwingung ebenfalls durch die von der Regelgröße erzeugte Spannung auf den Sollwert ihrer Frequenz plus den durcli den nunmehr noch vorhandenen Abstimmfehler bedingten Betrag eingestellt. Bei der Einstellzeit /2(IV) wiederholt sich der Vorgang der Einstellzeit ti (II), durch den der Abstimmungsfehler weiter vermindert wird. Bei der Einstellzeit /1 (IX), also nach vier Schaltperioden, ist schließlich der Frequenzdiskriminator D so weit nachgercgelt, dal.'i nunmehr die Frequenzregelung für den in seiner Frequenz zu regelnden Schwingungserzeuger in der gewünschten Weise fehlerfrei arbeitet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Frequenznachstimmung von Schwingungserzeugern für Geräte und Einrichtungen der elektrischen Nachrichten- und Meßtechnik, insbesondere Richtfunktechnik, unter Verwendung eines Frequenzdiskriminators, dem eingangsseitig die in ihrer Frequenz zu regelnde Schwingung des Schwingungserzeugers zugeführt ist und dessen die elektrische Regelgröße lührender Ausgang mit dem Steuereingang des Schwingungserzeugers in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der ein Teil dieses ersten Regelkreises darstellende Frequenzdiskriminator Teil auch eines zweiten Regelkreises ist und hierzu eingangsseitig mit einem konstanten, eine Schwingung mit der Sollfrequenz des Schwingungserzeugers abgebenden Oszillator und ausgangsseitig mit dem Steuereingang einer dem Frequenzdiskriminator zugehörigen Einstellvorrichtung verbunden ist, daß der Frequenzdiskriminator ferner mittels seinem Ein- und Ausgang vorgeschalteter, periodisch umgesteuerter Umschalter wechselweise im ersten und zweiten Regelkreis wirksam ist und daß die Einstellvorrichtung für eine Einstellung des Frequenzdiskriminators für einen bestimmten Sollwert seiner ausgangsseitigen Regelgröße bei der Sollfrequenz bemessen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert der ausgangsseitigen Regelgröße des Frequenzdiskriminators bei der Sollfrequenz des Schwingungserzeuger gleich Null ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge des ersten und/oder des zweiten Regelkreises hinter dem Frequenzdiskriminator eine vorzugsweise aus einem Kondensator bestehende Speicheranordnung vorgesehen ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Einschaltzeit des Frequenzdiskriminators im ersten Regelkreis zur Einschaltzeit im zweiten Regelkreis durch entsprechende Steuerung der Umschalter größer, vorzugsweise wesentlich größer als 1 gewählt ist.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Frequenzdiskriminator im Zuge des mittels eines von einem konstanten Umsetzgenerator gespeisten Umsetzers eine von der zu regelnden Schwingung abgeleitete Zwischenfrequenzschwingung und im Zuge des zweiten Regelkreises eingangsseitig eine von einem konstanten Oszillator erzeugte Schwingung mit einer der Sollzwischenfrequenz der zu regelnden Schwingung entsprechenden Frequenz zugeführt ist.