DE1591804C - Anordnung zur Erzeugung einer Hochfrequenzschwiugung mit einer präzisen Frequenz - Google Patents

Description

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Die von mehreren Frequenzquellen erzeugten In Raumfahrzeugen ist es allgemein üblich, geSchwingungen sind an eine gemeinsame Leitung ge- trennte Reserve- oder Hilfs-Systeme vorzusehen, um koppelt. Die momentanen Amplituden der Schwin- die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Gesamtgungen werden auf der gemeinsamen Leitung sum- systems zu verbessern. Diese Maßnahme ist jedoch miert, um eine Schwingung zu liefern, deren Phasen- 5 bei solchen stabilisierten Frequenznormalsystemen lage der Mittelwert der Phasenlage der summierten nicht vollständig zufriedenstellend, die auf einige Schwingungen ist. Diese phasengemittelte Schwingung Hertz pro 10" Hz präzise sein müssen. Das liegt wird verstärkt, begrenzt und durch einen Bandpaß- daran, daß die unterschiedlichen Frequenzquellen . filter geschickt, um eine Schwingung zu erhalten, Signale mit geringfügig unterschiedlichen Frequenzen deren Frequenz der Mittelwert der der Frequenzquel- io und .Phasenlagen erzeugen. Jedes Mal, wenn eine len ist. Die phasengemittelte Schwingung wird auch andere Frequenzquelle in das Frequenznormalsystem einem Phasendetektor zugeführt, der jeder der Fre- eingeschaltet wird, muß deshalb die inhärente Diffequenzquellen zugeordnet ist. Jeder Phasendetektor renz zwischen den Frequenzen und Phasenlagen der vergleicht die Phasenlage der von der zugehörigen unterschiedlichen Quellen berücksichtigt werden. Frequenzquelle erzeugten Schwingung mit dem pha- 15 Durch die Erfindung soll deshalb ein stabilisiertes sengemittelten Signal. Der Phasendetektor liefert ein Frequenznormalsystem verfügbar gemacht werden, Gleichspannungs-Fehlersignal, dessen Polarität an- das ein gewähltes Frequenzsignal mit hoher Zuverzeigt, ob die betreffende Schwingung phasenmäßig lässigkeit und Genauigkeit liefert, das sowohl Langder phasengemittelten Schwingung vor- oder nacheilt zeit- als auch Kurzzeit-Frequenz- und Phasenstabili- und dessen Größe proportional ist der Phasenvor- 20 tat hat und bei dem das Risiko einer fehlerhaften oder -nacheilung. Das Gleichspannungs-Fehlersignal Arbeitsweise des Systems auf ein Minimum herabist so angekoppelt, daß die Frequenz der von der zu- gesetzt ist. .

gehörigen Frequenzquelle gelieferten Schwingung " Weiterhin soll durch die Erfindung ein stabilisiertes nachgestellt wird, bis diese frequenzmäßig mit der Frequenznormalsystem verfügbar gemacht werden, phasengemittelten Schwingung übereinstimmt. as das mit mehreren Frequenzquellen arbeitet, von

Die Erfindung betrifft stabilisierte Frequenzquellen. denen jede eine Schwingung erzeugt, die mit den? Genauer gesagt, betrifft sie eine stabilisierte Fre- anderen Schwingungen kombiniert wird, um eine einquenzquelle, bei der eine Mittelwertbildung aus meh- zige Schwingung bei einer gewählten Frequenz zu erreren Frequenzquellen vorgenommen-wird, um eine zeugen, so daß das System weiterhin ununterbrochen bestimmte Frequenz mit einer höheren Präzision zu 30 arbeitet, solange nur eine der Frequenzquellen ihre liefern, als dies mit einer einzelnen Frequenzquelle· Arbeit fortsetzt. Die verschiedenen Frequenzquellen möglich ist. . wirken dabei so zusammen, daß ein einziges Signal

In der Astronomie, Astrophysik und Astronautik einer gewählten Frequenz erzeugt wird, das automaist es allgemein außerordentlich wichtig, hochpräzise tisch die Frequenz- und Phasenabweichungen irgend-Frequenz- und Zeit-Messungen und -Regelungen 35 einer der Frequenzquellen korrigiert, durchzuführen, beispielsweise auf einige Hertz pro Erfindungjsgemäß wird das dadurch erreicht, daß

10^u Hz genau. Für diese Zwecke ist es üblich, ato- eine Mittelwertschaltung mit jeder der Frequenzquelmisch stabilisierte Frequenzquellen als Normale zu len verbunden ist, die eine Ausgangsfrequenz mit der verwenden. Typische atomisch stabilisierte Frequenz- mittleren Phase und Frequenz der Einzelfrequenzen quellen, die als Normale verwendet werden, sind in 40 liefert, daß jeder einzelnen Frequenzquelle ein Fehden USA.-Patentschriften 3 246 254 und 3159 797 lerphasendetektor zugeordnet ist, der die jeweils'erbeschrieben. Um solche präzisen Messungen auszu- zeugte Frequenz und die augenblickliche Phase mit führen, ist es erforderlich, daß das stabilisierte Fre- der Frequenz und der Phase der mittleren Ausgangsquenznormal genau und zuverlässig ist. In den mei- frequenz vergleicht und eine Fehlergleichspannung sten Anwendungsfällen wird dazu ein Frequenznor- 45 liefert zur phasengenauen Nachregelung der betrefmal benötigt, das sowohl Langzeit- als auch Kurzzeit- fenden Einzelfrequenz auf die mittlere Ausgangs-Frequenz- und Phasen-Stabilität zeigt. frequenz.

Frequenznormalsysteme, die mit einer einzigen Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird

Frequenzquelle arbeiten, sind so genau und zuverläs- automatisch irgendeine Frequenzquelle vom System sig wie die einzelne Frequenzquelle selbst. In vielen 50 getrennt, falls die Frequenz und/oder Phasenlage der Anwendungsfällen ist jedoch die Genauigkeit und Quelle zu stark abweicht. Dabei kann auch umge-Zuverlässigkeit eines solchen Systems noch nicht aus- kehrt eine Frequenzquelle nach Korrektur der fehlerreichend. Frequenznormalsysteme werden beispiels- haften Arbeit wieder an das System angeschaltet weise oft in Raumfahrzeugen, in deren Leitsystem werden.

oder in von diesen beförderten Systemen verwendet, 55 Das stabilisierte Frequenznormalsystem kann atoum Experimente im Raum auszuführen. Wenn auch misch stabilisierte Frequenzquellen und/oder nicht die Wahrscheinlichkeit, daß Fehler in solchen Syste- atomisch stabilisierte Frequenzquellen enthalten, die men auftreten, sehr gering ist, so erfordert doch die zusammenwirken, um eine Schwingung einer geTatsache, daß solche Fehler nicht zugelassen werden wünschten präzisen Frequenz zu erzeugen, können, weil in praktisch allen Fällen diese Fehler 60 Ferner kann das stabilisierte Frequenznormalnicht mehr repariert werden können, sobald das system wenigstens eine Frequenzquelle enthalten, die Fahrzeug einmal im Flug ist, daß die Genauigkeit eine Schwingung einer präzis stabilen Frequenz er- und Zuverlässigkeit erheblich höher gewählt wird als zeugt, von- der ein Hauptsignal abgeleitet wird, das die gleichen Werte eines Frequenznormalsystems, das dazu verwendet wird, die Frequenz und die Phasenmit einer einzigen Frequenzquelle arbeitet. Das 65 lage der anderen Frequenzquellen zu verrasten. gleiche kann von Frequenznormalsystemen gesagt Die Fehlersignale repräsentieren eine Frequenzwerden, die in erdgebundenen Systemen eingebaut oder Phasenabweichung irgendeiner der Frequenzen sind, die längere Zeitspannen ohne Wartung arbeiten. von der Ausgangsfrequenz. Das kann dadurch erreicht

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werden, daß die Phasen direkt verglichen werden len der Fehlersignal-Mittelwertsbildung das stabili-

oder daß die Änderungsgeschwindigkeit der Phasen- sierte Frequenznormalsystem nach der Erfindung

lage, d. h. der Frequenz, verglichen wird. In jedem beträchtlich präziser und genauer ist als derzeit be-

Falle werden die Fehlersignale so weitergekoppelt, . kannte Systeme. "

daß die von den Frequenzquellen kommenden Fre- s Die oben erwähnten und weitere Ziele und Vorteile.

quenzen nachgestellt werden,-bis die Frequenzabwei- der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Be-

chung beseitigt \i\. Ein solches Frequenznormal- Schreibung in Verbindung mit der Zeichnung; es zeigt

system ist gekennzeichnet durch seine höhere .Präzi- Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer

sion, weil die Fluktuation des Mittels mehrerer Fre- Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Frequenz-

quenzquellen kleiner ist als die Fluktuationen der io normalsystems;

einzelnen Quellen. Fig. 2 ein teilweise als Blockschaltbild ausgeführ-

Um ein extrem präzises stabilisiertes Frequeriznor- tes Schaltbild des Fehlerphasendetektors des Systems

malsystem aufzubauen, das beispielsweise auf einige nach Fig. 1;

Hertz pro 10¹¹Hz genau ist, ist es erforderlich, die Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild des

Langzeit- und Kurzzeit-Frequenzstabilität der Fre- 15 Servo-Phasenschiebers für das System nach Fig. 1;

quenzquellen, die im Frequenznormalsystem verwen- Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild eines det werden, zu kennen. Oft muß jedoch eine Fre-' 180°-Phasendetektors für die Fehlfunktionsschaltung

quenzquelle im System verwendet werden, deren und

Frequenzstabilität nicht präzis bekannt ist, beispiels- Fig. 5 ein schematisches Blockschaltbild der Fehlweise wenn eine fehlerhafte Frequenzquelle eines 20 funktion-Kontroll-Logikschaltung - für das System Systems ersetzt werden muß. Weiterhin sind extrem nach Fig. 1.

stabile und präzise Frequenzquejlen teuer und korn- Gemäß Fig. 1 enthält das Frequenznormalsystem

pliziert. Viele Vorteile würden sich also ergeben, nach der Erfindung eine Anzahl Frequenzquellen 11,

wenn ein Frequenznormalsystem geschaffen wird, in 12, 13 und 14, die mit einer Mittelwertschaltung 16

dem sowohl präzise als auch weniger präzise stabili- 35 verbunden sind, die ein Ausgangssignal mit einer

sierte Frequenzquellen verwendet werden können, Phase und Frequenz liefert, die dem Mittelwert der

ohne daß die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Phasen und Frequenzen der Signale von den Quellen

Systems ungünstig beeinflußt wird. · entspricht. Bei einer Ausführungsform des Systems

Gemäß einer, Ausführungsform des erfindungs- nach der Erfindung ist es vorgesehen, daß sowohl gemäßen Frequenznormalsystems werden diese Vor- 30 präzise als auch weniger präzise Frequenzquellen teile dadurch verwirklicht, daß die als präzis bekann- verwendet werden. Bei einem solchen System sind die ten Frequenzsignalquellen so angeordnet werden, daß Frequenzquellen 11, 12 und 14 präzise atomisch sie zusammenwirkend als Hauptfrequenzquelle arbei- stabilisierte Frequenzquellen der Art, wie sie in den ten, mit der andere, weniger präzise Quellen verrastet oben erwähnten Patentschriften beschrieben sind, werden. Genauer gesagt, die Fehlersignale der präzi- 35 Diese Frequenzquellen arbeiten mit stimulierter sen Frequenzquellen werden einer zweiten Mittel- Emission von Rubidium-87-Atomen in einer Dampfwertschaltung zugeführt, die ein Bezugsfehlersignal zelle mit optischer Absorption, um einen spannungsliefert, das den Mittelwert -der Fehlersignale der prä- geregelten Kristalloszillator präzise mit einer gezisen Frequenzquellen repräsentiert. Das Bezugs- wählten Frequenz von beispielsweise 5 MHz zu verfehlersignal repräsentiert also auch die mittlere Fre- 40 rasten.

quenz und Phasenlage der Frequenzsignale, die von Die Frequenzquelle 13 ist ein weniger präziser den präzisen Frequenzquellen erzeugt werden. Das Kristalloszillator, vorzugsweise spannungsgesteuert. Fehlersignal jeder der präzisen Frequenzquellen wird Irgendein üblicher spannungsgesteuerter Kristallmit dem Bezugsfehlersignal überlagert, um ein korn- oszillator kann in den Frequenzquellen verwendet giertes Fehlersignal zu erzeugen, das die Frequenz- 45 werden, beispielsweise ein Oszillator, der mit einer oder Phasenabweichung der präzisen Quelle vom spannungsgesteuerten Diode arbeitet, die in Reihe Mittelwert der Frequenzsignale aller präzisen Quellen mit dem Kristallelement oder parallel zu diesem gerepräsentiert. Jedes korrigierte Fehlersignal wird so schaltet ist, um die Schwingungsfrequenz des Kristallangeschlosen, daß.das Fehlersignal der zugehörigen Oszillators zu regeln.

Frequenzquelle nachgestellt wird, bis die Frequenz- 50 Um die Erzeugung eines Ausgangssignals präzis

abweichung beseitigt ist. Durch die Mittelwertsbildung bei der gewünschten Frequenz von 5 MHz zu erleich-

des Fehlersignals werden die präzisen Frequenzquel- tern, sind die verschiedenen Frequenzquellen 11 bis

len mit dem Mittelwert der Phasenlage aller präzisen 14 so eingestellt, daß sie Signale bei der gewünschten

Signale verrastet. Die weniger präzisen Frequenz- Frequenz von 5 MHz erzeugen. Selbstverständlich

quellen nehmen an der Fehlersignal-Mittelwerts- 55 kann eine Frequenzquelle auch so angeordnet wer-

bildung,nicht teil. ". den, daß ein Signal mit einer Frequenz erzeugt wird,

Da die präzisen Frequenzquellen mit einem Signal die sich von der gewünschten, gewählten Frequenz verrastet sind, dessen Frequenz gleich dem Mittel- unterscheidet. In diesen Fällen können geeignete Frewert der der präzisen Frequenzquellen ist, wird die quenzumwandler verwendet werden, d. h. Frequenz-Frequenz der Signale der weniger präzisen Frequenz- 60 vervielfacher, Frequenzteiler und Frequenzmischer, quellen zum Mittelwert der Signale der präzisen Fre- so daß diese Frequenzquellen beide gewünschten quenzquellen nachgestellt. Ohne die zusätzlich einge- "Frequenzen liefern können. Wenn auch unter normaführte' Fehlersignal-Mittelwertsbildung neigt die len Betriebsbedingungen die Frequenzsignale sich ein Frequenz des Ausgangssignals des Frequenznormal- wenig in Frequenz und Phasenlage unterscheiden, systems dazu, den weniger präzisen Frequenzquellen 65 wird die Differenz sehr gering sein, allgemein nicht zu folgen, wenn eines davon zufällig relativ unstabil mehr als entsprechend einigen Grad Phasenwinkel, ist, d. h. um mehr als einige Hertz pro 10" Hz vari- Dementsprechend kann eine vereinfachte, näherungsiert. Es ist jedoch anzuerkennen, daß selbst bei Feh- weise arbeitende Phasenmittelwerts-Technik verwen-

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det werden, um die genaue Frequenzmittelwerts- quenz-Mittelwertleitung .36 zu verrasten. Wie in bildung beim erfindungsgemäßen System zu erhalten. Fig. 1 und 2 dargestellt ist,· wird die Frequenz- und Genauer gesagt, jeder der Frequenzquellen 11 bis Phasenverrastung jeder Frequenzquelle dadurch er-. 14 ist eine der-Kontrolleinrichtungen 17 bis 20 züge- reicht, daß das phasengemittelte Signal auf der Hochordnet. Jede Kontrolleinrichtung, beispielsweise die 5. frequenz-Mittelwertleitung 36 mit einem Fehlerphämit dem Bezugszeichen 17 bezeichnete, enthält einen ' sendetektor 51 in jedem der Kontrolleinrichtungen Verstärkungsregler 21, der das 5-MHz-Frequenz- 17 bis 20 gekoppelt ist. Jeder Fehlerphasendetektor signalvon der Quelle 11 aufnimmt und das Frequenz- 51 vergleicht die Phasenlage des Frequenzsignals signal mit einer gewählten festen Amplitude abgibt. fester Amplitude mit dem phasengemittelten Signal Die richtige Frequenzsignalamplitude wird dadurch io und liefert ein Fehler-Gleichspannungssignal, dessen erhallen, daß zunächst das 5-MHz-Frequenzsignal Polarität und Amplitude proportional der Phasenvon der Quelle 11 mit einem Pufferverstärker 22 ver- differenz zwischen den phasenverglichenen Signalen stärkt wird. Der Ausgang des Pufferverstärkers 22 ist. Wie noch näher erläutert wird, wird dieses Fchlerisl mil einem Begrenzer 23 verbunden, der eine feste gleichspannungssignal so wcitcrvenvendet, daß die Amplitude am Ausgang liefert, die-eine Grundfre- 15 Phasenlage des Frequenzsignals von 5 MHz geregelt quenzkomponenle gleich 5 MHz hat. Der Ausgang wird, entweder, indem die Frequenzquelle, die das des Begrenzers 23 ist mit einem Bandpaßfilter 24 ver- verglichene Frequenzsignal liefert, elektronisch nachbunden, dessen Durchlaßband um die gewünschte gestimmt wird, oder dadurch, daß eine entsprechende gewählte Frequenz von 5 MHz zentriert ist. Das FiI- Phase zum Frequenzsignal im Seryophasenschieber ter24 erlaubt'nur der Grundfrequenzkomponente 20 52 addiert wird, der in jeder der Kontrolleinrichtunvon 5 MHz des Ausgangssignals bei einer festen Am- gen 17 bis 20 enthalten ist.

plitude den Durchtritt zur Frequenzmittelwertsschal- Jeder Fehlerphasendeteklor 51 enthält, wie in

lung 16. ' Fig.2 näher dargestellt, einen ersten Eingangs-

Die Frequenzsignale von 5 MHz mit fester Ampli- Puffer-Verstärker 53, der das Frequenzsignal fester tude von den Bandpässen 24 der Kontrolleinrichtun- 25 Amplitude vom Bandpaßfilter 24 erhält und ein erstes gen 17 bis 20 werden einem der Widerstände 31, 32, Eingangssignal für einen ersten Differentialverstärker

33 und 34 der Mittelwertschaltung 16 an den jewei- 54 liefert. Das Frequenzsignal fester Amplitude wird ligen Anschlüssen 31', 32', 33' und 34' zugeführt. Die auch einer +90°-Phasenschieber-SchaHung 56 zuge-Amplituden der Signale mit fester Amplitude werden führt, die ein Bezugsphasensignal liefert, das dem momentan summiert und damit die Phasenlagen 30 Frequenzsignal fester Amplitude phasenmäßig immer momentan gemittelt, und zwar auf der Hochfrequenz- um 90° voreilt.

mittelwertleilung 36, mit der alle Widerstände 31 bis Der Eingang eines zweiten Pufferverstärkers 57 ist

34 verbunden sind. Die Frequenz- und Phasen- an eine der Klemmen 17', 18', 19'odcr 20'der Hoch-Abweichungen der von den Quellen 11 bis 14. korn- frequenz-Mittelwertleitung 36 verbunden. Der Vermcndcn Signale ,erscheinen als Änderungen des Mit- 35 stärker 57 liefert ein erstes Eingangssignal für einen telwertsignals- auf der Leitung 36. Das phascngemil- zweiten Differential verstärker 58. Der Ausgang der leite Signal liegt an einem Widerstand 37, der zwi- -f-9Ö^o-Phasenschieber-Schaltung56 ist mit den andcschen der Hochfrequenz-Mittelwertleitung 36 und ren Eingängen der beiden Diflerentialverstärker 54 Erde 38 liegt. . . und 58 verbunden. Die Diflerentialverstärker 54 und

Als Frequenznormal wird ein Ausgangssignal fester 40 58 verstärken den Summenvektor ihrer Eingangs-Amplitude mit einer Frequenz gleich dem Mittelwert spannungen. Der Ausgang des Diiferenlialverstärkers der Signale von den Quellen 11 bis 14 oft gewünscht. 54 wird in einem Halbwellen-Gleichrichter mit einem Bei der speziellen, dargestellten Ausführungsform Kondensator 59 und einer Diode 61 gleichgerichtet, wird eine solche Ausgangsspannung dadurceh erhal- Der Ausgang der Gleichrichterschaltung ist eine feste ten, daß zunächst das phasengemittelte Signal über 45 Gleichspannung gleich dem Spitzenwert des Diffcdem Widerstand 37 mit einem Pufferverstärker 39 rentialverstärkerausgangs-und wird an dem Verbinverstärkt wird. Der Ausgang des Verstärkers 39 ist dungspunkt 62 von Diode 61 mit einem Widerstand mit einem. Begrenzer 41 verbunden, der eine Aus- 63 eingespeist. Der Ausgang des Diffcrcnlialverstärgangsspannung fester Amplitude liefert, deren Grund- kers 58 wird mit einem zweiten Halbwellcnglcichrichfrcquenzkoitiponenle gleich dem Mittelwert der Fre- 5° ter gleichgerichtet, der einen Kondensator 64 und quenz der Signale ist. Die Ausgangsspannung des eine Diode' 66 enthält. Die Gleichrichterschaltung Begrenzers 41 wird einem Bandpaßfilter 42 zugeführt, liefert eine Gleichspannung an den Verbindungspunkt dessen Durchlaßband um .5 MHz zentriert ist. Der 67 der Diode 66 mit dem Widerstand 63, deren Bandpaß läßt nur die Grundkomponente des Signals Größe gleich ist dem Spitzenwert der Differcnlialvom Begrenzer 41 zur Ausgangsklemnie 43 durch. 55 verstärkerausgangsspannung, die die Größe der Pha-Wenn auch die Frequenzquellen 11 bis 14 ein Signal sendifferenz zwischen dem phasengemittelten Signal liefern können, das von 5 MHz sich um Stufen unter- und dem Frequenzsignal anzeigt, und die anzeigt, ob scheidet, die merklich größer sind als einige Hertz das phasengemittelte Signal dem Frequenzsignal in pro .1O¹¹ Hz, durch die Kombination der Signale zur der Phase vor- oder nacheilt. Das wird klarer, wenn Erzielung der mittleren Frequenz wird jedoch die 60 der Ausgang des Verstärkers 58 mit Hilfe der Vek-Abweichung des Mittels von 5 MHz erheblich ver- toranalyse analysiert wird. Wenn das phasengemitringert. telte Signal und das Frequenzsignal in Phase sind, eilt

Um das Ausgangssignal automatisch mit der ge- das Bezugsphasensignal dem phasengemittelten Signal

wünschten Frequenz zu verrasten, und eine Langzeit- um genau 90° vor. Die Ausgangsspannung des Diffe-

Frequeiizstabilität zu erreichen, wird jedes der 65 rentialverstärkers 58, die die Resultierende der beiden

Signale von den Quellen 11 bis 14 in Phase und Eingangsspannungen ist, ist gleich der Quadratwurzel

Frequenz durch eine Regelschleife korrigiert, um es aus der Summe der Quadrate der Eingangsspannun-

niit dem phasengemittelten Signal auf der Hochfre- gen. Wenn das phasengemitlcllc Signal dem Fre-

quenzsignal in der Phase yoreilt, ist die Resultierende so angeschaltet werden, daß die Magnetfeldvqrspan- und damit die Ausgangsspannung des Differential- nung der optischen Absoxptions-Dampfzelle geregelt Verstärkers 58 kleiner als der In-Phase-Wert, und wird. Bekanntlich sorgt eine Änderung* der magnetizwar um'einen Betrag proportional der Phasenwinkel- sehen Feldvorspannung für. eine geringfügige Ände- · differenz. Wenn jedoch das phasengemittelte Signal 5 rung der Resonanzfrequenz in der Absorptionszelle, dem Frequenzsignal in der Phase nacheilt, wird die Dadurch wird wiederum -eine entsprechende VerResultierende und damit die Ausgangsspannung des Schiebung der Frequenz des geregelten Oszillators Differentialverstärkers 58 größer als der In-Phase- herbeigeführt. Wenn die Frequenz der kristallgesteu-Wert, und zwar um einen Betrag proportional der erten Frequenzquelle 13 nachgestellt werden muß, Phasenwinkeldifferenz. io wird das Fehlersignal so angeschlossen, daß beispiels-Um das richtige Fehlersignal zu erzeugen, wird die weise die Kapazität einer Diode geändert wird, die in Verstärkung der Verstärker 53, 54, 57 und 58 so ein- Reihe mit dem frequenzbestimmenden Kristajlelement gestellt, daß die gleichgerichteten Ausgangsspannun- oder parallel zu diesem geschaltet ist.
gen der Differentialverstärker 54 und 58 gleich sind, Um die Frequenzsignale so zu korrigieren,, daß wenn das Frequenzsignal und das phasengemittelte 15 ihre jeweiligen Frequenzen mit der des phasengemit-Signal in Phase sind. Da die Ausgangsspannung der telten Signals übereinstimmen, indem Phase dem Frezweiten Gleichrichterschaltung gleich dem Spitzen- quenzsignal zugefügt oder von diesem abgezogen wert der Ausgangsspannung des Differentialverstär- wird, wird der Schalter 69 so geschaltet, daß dieAuskers 58 ist, sind die Ausgangsspannungen der deich- gangsspannung des Fehlerphasendetektors 51 mit richterschaltungen an den Verbindungspunkten 62 20 dem Eingang des Servo-Phasenschiebers52..verbun- und 67 gleich, wenn die Phasenlagen gleich sind. Es den ist Auch der Schalter 71, der mit dem Schalter fließt dann kein Strom durch den Widerstand 63, und 69 gekuppelt ist, wird so geschaltet, daß der- Servoüber dem Widerstand 68, der zwischen den Verbin- Phasenschieber 52 in Reihe zwischen die Frequenzdungspunkt 62 und Erde 38 geschaltet ist, wird kein quelle und den Pufferverstärker 22 der Verstärkungs-Fehlersignal gebildet. 25 regelung 21 geschaltet wird. Wenn Phase zum Fre-Wenn das phasengemittelte Signal dem Frequenz- quenzsignal von der Frequenzquelle addiert bzw. signal phasenmäßig nacheilt, wird die Spannung am davon subtrahiert wird, werden die Frequenz- und Verbindungspunkt 67 höher positiv als die am Ver- die Phase des dazugehörigen Frequenzerzeuger so gebindungspunkt 62, und zwar um einen Betrag pro- . ändert, daß die Frequenzsignale mit dem des phasenportional der Phasennacheilung. Dementsprechend 30 gemittelten Signals auf der Leitung 36 übereinwird eine negative Fehlerspannung über dem Wider- stimmen.

stand 68 gebildet. Gemäß Fig. 3 wird Phase zum Frequenzsignal Wenn das phasengemittelte Signal dem Frequenz- addiert bzw. von diesem subtrahiert, indem das Fehsignal phasenmäßig voreilt, wird die Spannung am lersignal einem Zerhacker 81 zugeführt wird, der mit Verbindungspunkt 67 höher negativ als am Verbin- 35 einem 400-Hz-Signal von der Stromversorgung 82 dungspunkt 62, und zwar um einen Betrag proportio- getastet ist. Der Ausgang des Zerhackers 81 ist eine nal der Phasenvoreilung. Dementsprechend wird eine Rechteckschwingung von 400 Hz,, deren Amplitude positive Fehlerspannung über dem Widerstand 68 ge- und Polarität dem Fehlersignal entspricht. Die Rechtbildet, eckschwingung wird dem Servoverstärker 83 zuge-Wie oben beschrieben worden ist, liefert der Feh- 40 führt, der die richtige Antriebsleistung für einen lerphasendetektor 51 ein Fehlersignal, dessen Polari- Wechselstrom-Servomotor 84 liefert. Ein Tachotät anzeigt, ob das Frequenzsignal dem phasengemit- metergenerator 86 liefert eine Rückmeldung vom telten Signal in der Phase vor- oder nacheilt, und Motor 84 zum Servoverstärker 83, um das Anspredessen Größe die Anzahl von Graden angibt, um die chen und die Dämpfung zu verbessern. Der Motor 84 die Phase vor- oder nacheilt. Das Fehlersignal wird 45 ist mit einem Vorgelege 87 verbunden, das seinerseits einem Schalter 69 zugeführt, der das Fehlersignal die Drehmelderwelle eines als Drehmelder vorgeseheentweder an die Frequenzquelle schickt, um deren nen Sinus-Kosinus-Potentiometers 88 antreibt. Die Frequenz zu korrigieren, oder zum Servo-Phasen- vom Verstärker 83, Motor 84 und Tachometergeneschieber 52, um Phase zu addieren, bis Frequenz und rator 86 definierte Servoschleife und das Vorgelege Phase des Frequenzsignals mit der des phasengemit- 50 oder Getriebe 87 sind so zusammengebaut und wertelten Signals auf der Hochfrequenz-Mittelwertleitung den so betrieben, daß die Drehgeschwindigkeit der 36 übereinstimmen. Drehmelderwelle proportional dem Fehlersignal vom Bei dem beschriebenen Fehlerphasendetektor 51 Fehlerphasendetektor 51 ist. Wenn zum Frequenzwurde das Frequenzsignal dazu verwendet} die Be- signal genügend Phase addiert bzw. von diesem subzugsphase zu erzeugen. Das Phasen mittel wertsignal 55 träniert ist, so daß es mit dem phasengemittelten kann ebenso gut dazu verwendet werden, die Bezugs- Signal übereinstimmt, ist die Drehgeschwindigkeit phase zu erzeugen. Selbstverständlich würde bei einer der Drehmelderwelle null,, und die Drehmelderwelle solchen Anordnung das Signal am Verbindungspunkt ist auf einem Drehmeldenvellenwinkel 6» eingestellt, 67 fest bleiben, während das am Verbindungspunkt der der Größe der Phase entspricht, die zum Fre-62 sich ändert, wenn die Phase des Frequenzsignals 60 quenzsignal addiert bzw. von diesem subtrahiert wersich von der des Phasenmittelwertsignals unter- den soll.

scheidet. · Das 5-MHz-Frequenzsignal .von der Frequenz-Wenn die Frequenz der Frequenzquellen korrigiert quelle 11 wird einem Symmetriertransformator 89 werden soll, wird der Schalter 69 in den in Fig. 1 zugeführt, der gleiche positive und negative Spannun- und 2 dargestellten Schaltzustand gebracht. Wenn die 65 gen an beide Seiten des Drehmelder-Sinus-Kosinus-Frequenzen der atomisch stabilisierten Alkalidampf- Potentiometers 88 liefert. Das Potentiometer hat zwei Absorptionszellen-Frequenzquellen 11, 12 und 14 Abgriffe 91 und 92, die mechanisch 90° gegeneinnachgestcllt werden müssen, kann jedes Fehlersigna! ander versetzt sind und die beide von der Drehmel-

derwcHe angetrieben werden. Die Abgriffe 91 und 92 liefern Spannungen, die elektrisch für alle Stellungen des · Potentiometers in Phase sind, die Amplituden haben, die jeweils proportional dem Sinus oder Kosinus des Drehwinkels 0 des Drehmelders sind, und die positiv oder negativ sind, je nach dem, in welchem der vier Quadranten die Abgriffe stehen. Um eine elektrische Phasendifferenz von 90° zwischen der Sinus- und Kosinus-Spannung zu erzeugen, ist der Sinusabgriff 91 mit Pufferverstärker 93 und einer -f-45°-Phasenschieberschaltung verbunden, die eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 94 · und einem Widerstand 95 enthält, um die Sinusspannung um +45° zu verschieben. Der Kosinusabgriff 92 ist mit einem Pufferverstärker 96 verbunden und einer —45°-Phasenschieberschaltung, die eine Reihenschaltung aus einer Induktivität 97 und einem Widerstand 98 enthält, um die Kosinusspannung um —45° zu verschieben. Die phasenverschobenen Sinus- und Kosinus-Signale werden vektoriell in einem Summationsverstärker 99 summiert, um ein resultierendes Frequenzsignal zu erzeugen, das in der Phase um 0° verschoben ist. Die phasenverschobenen Sinus- und Kosinus-Signale werden in der gleichen Weise summiert wie die phasenverschobenen Signale im Fehlerphasendetektor 51 summiert werden. Der Ausgang des Summationsverstärkers 99 wird mit dem Schalter 71 mit der Verstärkungsregelung 21 verbunden.

Um die Präzision des Frequenznormalsystems nach der Erfindung zu verbessern, sind ferner Einrichtungen vorgesehen, mit denen die Ausgänge der Fehlerphasendetektoren gemittelt und die Frequenzquellen bezüglich dem Mittelwert der Frequenzquellen korrigiert werden können. Wie bereits erwähnt worden ist, kann eine sehr hohe Präzision erreicht werden, wenn sowohl präzise als auch weniger präzise Fre-. quenzquellen verwendet werden, wenn die Fehlersignale nur von den präzisesten Ätomfrequenzquellen 11 und 12 gemittelf werden, während die weniger präzise Kristallfrequenzquelle 13 so verrastet wird, daß sie der mittleren Frequenz der präzisen Frequenzquellen 11 und 12 folgt." Bei einer Ausführungsform' des erfindungsgemäßen Systems enthält jede der Kontrolleinrichtungen 17.bis 20 einen der zweipoligen mehrstelligen Betriebsartenwählschalter 101, 102,' • 103 und 104. Ein erster Arm 105, 106, 107 und 108 jedes Wählschalters 101 bis 104 verbindet jeweils ein Ende des Widerstandes 63 in dem dazugehörigen Fehlerphasendetektor 51 über die Schalterkontakte entweder mit der vorrangigen Fehlergleichspannungs-Mittelwertleitung 109 an einer der Klemmen 101', 102', 103' und 104' oder mit der nachrangigen Fehlergleichspannungs-MittelwertleitungllO an einer der Klemmen 101", 102", 103" und 104" oder mit Erde 38. Wie dargestellt ist, sind die Fehlerphasendetektoren 51, die den Ätomfrequenzquellen 11 und 12 zugeordnet sind, mit der vorrangigen Leitung 109 über den Schalter 101 bzw. 102 verbunden. Die in Reihe liegenden Widerstände 63 und 68 jedes der Fehlerphasendetektoren 51 sind damit parallel zu den anderen Phasendetektoren 51 zwischen der vorrangigen ' Leitung 109 und Erde 38 geschaltet. Die Spannungsdifferenz zwischen der Leitung 109 und Erde 38 ist der Mittelwert der Spannungen der Fehlersignale über jedem der Widerstände 63, die mit dieser Leitung 109 verbunden mikI. Der Spannungsabfall über dem Widerstand 68 jedes der Fehlerphascndctektoren 51 ist damit gleich der Differenz zwischen dem Mittelwert der Spannung der Fehlersigriale und der Spannung des Fehlersignals über dem in Reihe liegenden Widerstand 63. Dieser Spannungsabfall stellt damit eine, korrigierte Fehlerspannung dar und ist proportional der Differenz zwischen der Frequenz des Frequenzsignals und dem Mittelwert der Frequenzen der präzisen Frequenzquellen. Die Polarität dieser Spannung zeigt an, ob die Frequenz der betreffenden Frequenzquelle größer oder kleiner als der Mittelwert ist. In der erläuterten Weise ist jede dieser korrigierten Fehlerspannungen so angeschlossen, daß die präzisen Frequenzsignale korrigiert werden, bis sie -mit dem Mittelwert der präzisen Frequenzen übereinstimmen.

Wenn nur eine Frequenzquelle, beispielsweise die Atomfrequenzquelle 11, mit der Hauptschiene 109 verbunden ist, ergibt sich kein Strorriweg von Erde 38 über Widerstände-63 und 68. Über dem Widerstand 68 wird dann kein Fehlersignal gebildet, und die Frequenzquelle selbst bestimmt ihre Ausgangsfrequenz.

Der Schalter 103 der Kontrolleinrichtung 19 ist so eingestellt, daß die Ausgangsspannung des Fehlerphasendetektors, der die weniger präzise Kristallfrequenzquelle 13 regelt, mit der nachrangigen Fehlergleichspannungs-Mittelwertleitung 110 verbunden wird. Jede der Kontrolleinrichtungen 17 bis 20 ent- > hält einen der einpoligen Wählschalter 111, 112, 113 und 114 mit mehreren Abgriffen. Jeder der Wählschalter 111 bis' 114 ist mit dem Betriebsartenwählschalter gekuppelt, der in der gemeinsamen Steuereinrichtung untergebracht ist. Unter normalen Betriebsbedingungen verbinden die Wählschalter 111 bis 114 Erde 38 mit der nachrangigen Mittelwertleitung 110 über die zweiten Kontaktarme 115,116,117 und 118 der zweipoligen Wählschalter 101 bis 104, wenn der Wähler des Schalters 101 bis 104 auf die Hauptpbsition eingestellt ist. Wie dargestellt, wird die nachrangige Mittelwertleitung 110 also über die Wählschalter 111 und 112 geerdet. Wenn der Betriebsartenwählschalter 103 auf die Position für den Nachrang eingestellt ist, wird da*s Fehlersignal zur Korrektür der weniger präzisen Kristallfrequenzquelle 13 nicht mit den Fehlersignalen gemittelt, die in den Kontrolleinrichtungen 17 und 18 für die präzisen Frequenzquellen erzeugt werden. Stattdessen wird das in der Kontrolleinrichtung 19 erzeugte Fehlersignal dazu verwendet, daß die Frequenz der Kristallfrequenzquelle 13 entsprechend dem phasengemittelten Signal auf der Hochfrequenz-Mittelwertleitung 36 nachgestellt wird. Da die präzisen Frequenzquellen 11 und 12 nur mit dem Mittelwert ihrer eigenen Frequenzen verrastet sind, wird das phasengemittelte Signal au! der Hochfrequenz-Mittelwertleitung 36 mit der Phase verrastet, die dem Mittelwert der Hauptfrequenzen entspricht. Dadurch wird die nebengeordnete Kristall-Frequenzquelle 13 mit einer Frequenz entsprechend dem Mittelwert der Hauptfrequenzen verrastet.

Wenn keine Frequenzquelle im vorrangigen Betrieb arbeitet, ist die nachrangige Fehlerspannungs-Mittelwertleitung 110 nicht durch einen der Betriebsartenwählschalter 101 bis 104 geerdet. Damit ist die nachrangige Mittelvvertleitung 110 erdfrei" und arbeitet dabei in der gleichen Weise wie bei der vorher erwähnten Betriebsweise die Leitung 109, um einen Mittelwert der Felilersignale zu liefern. Die Uetricbsartenwähischalter 101 bis 104 weisen auch eine Selbstsynclironisier-Slellung auf, die in Fig. 1 in der K011-trolleinriciitim« 20 für die Sleucrqiielie 14 dargestellt

Claims (2)

11 12

ist. In dieser Stellung des Betriebsartenwählschalters ODER-Gatter 131 mit Eingängen 132, 133, 134 und 1G4 wird der Fehlerphasendetektor in" der Kontroll- 135 auf. An jeden Eingang gelangt eines der FeIiI-einrichtung 20 über den ersten Kontaktarm 108 des funktionssignale. Wenn irgendein Fehlfunktionssignal Schalters 104 mit Erde 38 verbunden. So wird die an einem Eingang des ODER-Gatters 131 auftritt, Frequenzquelle 14 entsprechend dem phasengemittel- 5. liefert das ODER-Gatter eine Ausgangsspannung, ten Signal auf der Hochfrequenzleitung 36 korrigiert. Diese Ausgangsspannung wird über eine Verzöge-Da das Fehlersignal, das in der Kontrolleinrichtung «rungsschaltung 136 an den Eingang eines .Verstärkers 20 erzeugt wird, die der Frequenzquelle 14 zugeord- 137 geführt. Die Verzögerungsschaltung 136 liefert net ist, weder mit der vorrangigen Leitung 109 noch eine Verzögerung von beispielsweise 12 Sekunden, mit der nachrangigen Leitung 110 zusammengeschal- io um zu verhindern, daß kurzzeitige Übergangserscheitet wird, nimmt das dort erzeugte Fehlersignal an der nungen eine Trennung oder ein Wiederanschalten Fehlersignal-Mittelwertbildung nicht teil. Die Selbst- einer Frequenzquelle veranlassen. Der Ausgang des synchronisier-Stellung des Betriebsartenwählschalters Verstärkers 137 ist durch einen Wählschalter 138 mit wird beispielsweise verwendet, wenn die Langzeit- mehreren Abgriffen mit Relaisspulen 139, 140 und Frequenzstabilität-Eigenschaften von Atom- oder 15 141 verbunden. ■ ■
Kristall-Frequenzquellen unbekannt sind. . Mit jedem der in der gemeinsamen Steuereinrich-Üm die Erzeugung einer präzisen Ausgangsspan- tung untergebrachten Betriebsartenwählschalter 101 nung von 5 MHz zu gewährleisten, sind Einrichtun- bis 104 ist ein Wählschalter 138 gekuppelt. Dieser gen vorgesehen, mit denen verschiedene Fehlfunktio- verbindet· den Ausgang des Verstärkers 137 mit den nen einer der Frequenzquellen 11 bis 14 festgestellt 20 Relaisspulen 139 bis 141, wenn der zugehörige .Beunddie fehlerhaft arbeitende Quelle von dem Fre- triebsartenwählschalter in der Vorrang- oder Nachquenznormalsystem getrennt wecden können. Weiter- rarig-Stellung ist. Wenn der zugehörige Betriebsartenhin sind Einrichtungen vorgesehen, mit denen diese wählschalter in der Selbstsynchronisier-Stellung ist, Quellen wieder angeschaltet werden, wenn die Fehl- trennt der Schalter 138 die Relaisspulen 139 bis 141 funktion korrigiert worden ist. Speziell enthält jede 25 von der Kontroll-Lbgik 130 des Fehlfunktionssystems, der Kontrolleinrichtungen 17 bis 20 ein Fehlf unktions- Unter normalen Betriebsbedingungen leitet der system, das einen Frequenzdetektor 119 aufweist, der Verstärker 137, der einen Emitterfolgerausgang hat, die Frequenz des Frequenzsignals überwacht, das von und die Relaisspulen 139 bis 141 sind erregt. Wenn der betreffenden Quelle erzeugt wird, und ein erstes eine Fehlfunktion auftritt, liefert das ODER-Gatter Fehlfunktions-Spannungssignal liefert, wenn die Fre- 30 131 einen Impuls, der den Verstärker 137 sperrt. Daquenz^um mehr als einen vorgewählten Betrag von durch werden die Relaisspulen 139 bis 141 aberregt. 5 MHz abweicht, wodurch ein unverrasteter Zustand Das aberregte Relais 139 öffnet den normalerweise angezeigt wird. Das Fehlfunktionssystem enthält auch geschlossenen Schalter 142, so daß das Frequenzsignal einen Amplitudendetektor 120, der mit dem Ausgang von der Hochfrequenz-Mittelwertleitung 36 getrennt des Pufferverstärkers 22 verbunden ist und ein zwei- 35 wird. Gleichzeitig betätigt die .Relaisspule 140 einen tes Fehlfunktions-Spannungssignal liefert, wenn die Kontakt 143, um die vorrangige Leitung 109 und die Amplitude des 5-MHz-Frequenzsignals ausfällt. Ein mit der Relaisspule 140 parallelgeschaltete Relais-Amplitudendetektor 121 ist ebenfalls so angeschlos- spule 141 einen Kontakt 111 um die nachrangige Leisen, daß das Fehlersignal vom Fehlerphasendetektor tung 110 vom Widerstand 63 des Fehlerphasendetek-51 überwacht wird. Dieser Amplitudendetektor 121 40 tors 51 zu trennen.

liefert ein drittes Fehlfunktions-Spannungssignal, Der Kontakt 143 verbindet stattdessen den Widerwenn die Amplitude des Fehlersignals größer ist ajs stand 63 mit Erde 38, während der Kontakt 111 eine eine festgelegte Grenze, wodurch ein zu großer Fre- Alarmschaltung 151 erregt, indem er eine Alarmquenzfehler des von der Quelle gelieferten Frequenz- schiene 152 an einer der Klemmen 153, 154, 155 signals angezeigt wird. Da auf Grund der verwende- 45 oder 156 erdet. Die Alarmschaltung 151 kann irgendten Schaltung des Fehlerphasendetektors 51 eine . ein üblicher Alarmanzeiger sein, beispielsweise eine Phasengleichheit vorgetäuscht wird, wenn das Fre- Lampe oder ein Relais zur Alarm-Fernanzeige,
quenzsignal und das phasengemittelte Signal 180 Die fehlerhaft arbeitende Frequenzquelle bleibt gegeneinander versetzt sind, enthält das Fehlfunk- vom System getrennt, so lange die Fehlfunktion antions-System weiterhin einen 180^c-Phasendetektor 50 hält. Wenn die Fehlfunktion korrigiert ist, bleibt das 122. Gemäß Fig. 4 wird das Frequenzsignal einem Fehlfunktionssignal nicht am Eingang des ODER-ersten Verstärker 123 und das phasengemittelte Signal Gatters 131 stehen. Nach 12 Sekunden sind die Relais einem zweiten Verstärker 124 zugeführt. Die Aus- 139 bis 141 nicht mehr aberregt. Damit wird die vorgänge der Verstärker 123 und 124 sind an entgegen- her fehlerhaft arbeitende Frequenzquelle automatisch gesetzte Pole von Diodengleichrichtern 126 bzw. 127 55 mit dem System wieder verbunden. Durch die autoangeschlossen. Jeder der Diodengleichrichter 126 und matische Anschaltung und Trennung wird die Quali-127 ist in Reihe zwischen den zugehörigen Verstärker tat des Systems verbessert, weil die Möglichkeit von und den Eingang eines UND-Gatters 128 geschaltet. Fehlern auf Grund von falscher Arbeitsweise des Wenn das Frequenzsignal 180° gegen das phasen- Systems auf ein Minimum herabgesetzt ist und das gemittelte Signal versetzt ist. führen die Gleichrichter- 60 System ununterbrochen arbeiten kann, sofern nur eine ausgänge beider Diodengleichrichter 126 und 127 der Frequenzquellen weiterhin arbeitet.
Spannung, so daß das UND-Gatter 128 leitet und ein

viertes Fehlfiinktionssignal liefert. Diese vier Fehl- Patentansprüche:
funktionssignale sind mit einer Kontroll-Logik 130

verbunden, die festlegt, ob die Frequenzciuelle auge- 65 1. Anordnung zur Erzeugung einer Hochschaltet bleiben soll oder \om System getrennt wer- frequenzscliwintiiing mit einer präzisen, austleii soll. gewählten Frequenz, bestehend aus einer Anzahl Gemäß Fig. 5 weist die Kontroll-Logik 130 ein miteinander swichroniMcrter Frequenzquellen.

dadurch gekennzeichnet, daß eine-Mittelwerischaltung (36) ;mit jeder der FrequenzqueHea(ll bis 14) verbunden ist, die ein& Ausgangsfrequenz mit der, mittleren Phase und Frequenz der Einzelfrequenzen liefert, daß jeder einzelnen Frequenzquelle ein Fchlerphasendetektor (5J) zugeordnet, ist, der die jeweils erzeugte Frequenz und ^augenblickliche Phase mit der Fre-,

■ quenz und Pifa.se der mittleren Ausgangsfrequenz vergleicht und eine Fehlergleichspannung liefert zur phasengenauen Nachregclung der betreffenden Kinzelfrequenz auf die mittlere Ausgangsfrequenz.

2. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ,unier den verschiedenen Frequcnzquellcn wenigstens eine atomisch slabilisierie Frequenzquclle enthalten ist.

.!.■Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, da-

. durch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der Fehlergleichspann ungen die Schwingungsfrequenzen der Frequenzquellen nachgestellt werden. . .

4. Anordnung nach Anspruch J, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Umwandlungseinrichtungen vorgesehen sind, rnit denen die Frequenzen jeder Freqiienzquelle entsprechend den Fehlergleichspannungen in eine Frequenz gleich der Ausgangsfrequenz umgewandelt werden (Fig. 3).

5. Anordnung* nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Miltclwertschaltung für die Fehlergleichspannung (109) vorgesehen ist, die die von den Fehlerpjiasendetektoren erzeugten . Fehlergleich-

- spannungen aufnimmt und einen Mittelwert der eingespeisten Fehlergleichspannungen liefert, wobei diese mittlere Fehlergleichspannung wahlweise mit einer oder mehreren der aus den Fehlerphasendetektoren kommenden Fehlergleichspännungen in einer Überlagerungsanordnung (63) überlagert werden kann, worauf jeweils eine korrigierte Fehlergleichspannung zur Nachregelung der betreffenden Frequenz gewonnen wird. . . ■ 6." Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Fehlergleichspannungs-Mittelwertschaltung (110) vorgesehen ist, die im wesentlichen der ersten Fehlergleichspannungs-Mittelwertschaltung (109) gleicht und wahlweise an deren Stelle mit der Überlagerungsanordnung (63) für eine Frequenzquelle (11 bis 14) verwendbar ist (über Schalter 101 bis 104) und die so lange außer Betrieb ist, wie die Überlagerungsanordnung (63) einer Frequenzquelle mit der ersten Fehlergleichspannungs-Mittelwertschaltung (109) verbunden ist. , ■

7. Anordnung nach Anspruch 6, bei der die verschiedenen Frequenzquellen präzise, z. B. atomisch stabilisierte und weniger präzise Frequenzquellen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die die Abweichung der Frequenz jeder präzise atomisch stabilisierten Frequenzquelle von der Ausgangsfrequenz repräsentierenden Fehlersignale . mit der ersten Fehlergleichspannungs-Mittelwertschaltung (109) gekoppelt sind und nur die präzisen Frequenzquellen an der Fehlergleichspannung-Mittelwertbildung beteiligt sind.

8.· Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagerungsanordnung jeder weniger präzisen Frequenzquelle (13) mit ' der zweiten Fehlergleichspannungs-Mittelwertschaltung (110) verbunden ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, mit denen Fehlfunktionen der Frequenzquellen festgestellt werden, und Schalteinrichtungen, die auf die Fehlfunktion-Fcststellkriterien ansprechen und eine fehlerhaft arbeitende Frequenzquelle sowohl von der zugeordneten Fehlergleichspannungs-Mittelwertschaltung als auch von der Phasenmittelwertschaltung (36) trennen und diese Frequcnzquelle wieder anschalten, wenn die Fehlfunktion korrigiert ist.

10. Anordnung nach Anspruch' 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlfunktions-Feststellschaltung eine Einrichtung enthält, mit der die Größe der Fehlersignale von jedem der Vergleicher festgestellt wird und ein erstes Fehlfunktions-Signäl geliefert wird, wenn die Größe des Fehlersignals eine festgelegte Grenze überschrei-

. tct, eine Einrichtung, mit der das Vorhandensein eines Signals von jeder der Frequenzquellen festgestellt wird und ein zweites Fehlfunktions-Signal geliefert wird, wenn irgendeines der Signale fehlt, eine Einrichtung, mit der die Variation der Frequenzen der Signale von den Frequcnzquellen überwacht wird und ein drittes Fehlfunktionssignal geliefert wird, wenn die Variation der Frequenzen eine vorgegebene Grenze überschreitet, und eine Einrichtung, mit der die Phasenlage der Quellensignale und des Ausgangssignals festgestellt und ein viertes Fehlfunktionssignal geliefert wird, wenn irgendeines der Quellensignale gegenüber dem Ausgangssignal um 180^c phasenverschoben ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10. dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzquellen Schwingungen gleicher Frequenzen und Amplituden liefern, die Phasenmittelwertschaltung (36) eine Anzahl gleicher Eingangswiderstände (31. 32. 33, 34J enthält, von denen je einer im Längszweig der Zuleitung so angeschlossen ist. daß er die Schwingung von der zugehörigen Frequenzquelle entkoppelt, daß ein gemeinsamer Widerstand an die freien Enden der verschiedenen Eingangswiderstände angeschlossen ist. an der sich eine Hochfrequenzspannung einstellt, die eine resultierende Amplitude aufweist und deren Phase und Frequenz dem Mittelwert der Frequenz und der Phasenlage der Schwingungen aus den einzelnen Quellen entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnunsen