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Schaltungsanordnung zur digitalen Anzeige der Abstimmfrequenz eines
Überlagerungsempfängers Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung
zur digitalen Anzeige der Abstimmfrequenz eines Überlagerungsempfängers, bei der
von Uberlagerungsoszillator abgeleitete Schwingungen über eine mittels einer Schaltspannung
während einer vorgegebenen Zeitspanne (Zeitbasis) geöffnete Torschaltung einer Zähleinrichtung
zuführbar sind und die Anzeige vom Zählergebnis ableitbar ist Bei derartigen Schaltungen
entspricht die Genauigkeit der Frequenzanzeige dem Auflösungsvermögen der Zähleinrichtung,
das der Länge der Zeitbasis proportional ist. Sind für eine bestimmte Schaltung
die Zeitbasis z.B. mit 1 s und das Auflösungsvermögen der Zähleinrichtung mit +
1 Hz festgelegt, so verringert sich bei der gleichen Schaltung ür eine Zeitbasis
von 10 Ins das Auflösungsvermögen auf + 100 Hz.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung der eingangs
genannten Art ohne großen Mehraufwand hinsichtlich der Anzeigegenauigkeit erheblich
zu verbessern.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß von der Frequenz
des Überlagerungsoszillators eine weitere Frequenz über frequenzteilendc oder vervielfachende
Mittel ableitbar ist und daß jeweils die niedrigere beider Frequenzen zur Ableitung
der Überlagerungsfrequenz dient, wahrend die Schwingungen der höheren Frequenz der
Zählung zugrunde gelegt werden. Gemäß einer ersten bevorzugten
Ausbildung
der Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist der Überlagerungsoszillator jeweils
auf eine gegenüber der Überlagerungsfrequenz um den Faktor n erhöhte Frequenz einstellbar,
von der die Überlagerungsfrequenz durch n-fache Teilung ableitbar ist. Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausbildung werden die Schwingungen des auf die tberlagerungsfrequenz
eingestellten Überlagerungsoszillators nach einer Frequenzvervielfachung der Zähl
einrichtung zugeführt.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insb.
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darin, daß ohne großen Mchraufwand auch bei einer gegenüber der herkömmlichen
Länge verkürzten Zeitbasis jede vorgegebene Anzeigegenauigkeit bezüglich der Abstimmfrequenz
beibehalten oder bei einer Zeitbasis der bisher üblichen Länge von z.B. 1 s die
Genauigkeit um einen entsprechenden Faktor vergrößert werden kann.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Schaltungsanordnung
zum Zwecke einer laufenden Überwachung so ausgeführt, daß die Schaltspannung eine
periodische Zeitabhängigkeit hinreichend kurzer Periodendauer aufweist und ihr eine
vorzugsweise rechteckförmige Steuerspannung zugeordnet ist, die zur Außerb@triebsetzung
von durch Potentialsteuerung wahlweise einschaltbaren, digitalen, insb. leuchtzifferartigen
Anzeigemitteln der Zähleinrichtung während der periodisch erfolgenden Zählvorgange
dient. Hierdurch können Spei chereinrichtrn'en e ügespart werden, die bei den herkömmlichen
Schaltungen der eingangs genannten Art zum Zwecke einer flimmerfreien Anzeige bei
normalen Zeitbasen von etwa 1 s der Zähleinrichtung zugeordnet werden müssen. Weiterhin
ist eine wesentliche Bedienungsvereinfachung insofern erreichbar, als infolge der
kurzen Periodendauer der Schaltspannung die Abstimmanzeige praktisch trägheitslos
allen Frequenzeinstellungen
des Uberlagerungsoszillators folgt.
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Mit besonderem Vorteil wird die Schaltungsanordnung nach der Erfindung
in der Weise ausgebildet, daß die zur Ableitung der weiteren Frequenz vorgesehenen,
frequenzteilenden Mittel einer Frequenzteilerschaltung entnehmbar sind, die zur
Ableitung der Schaltspannung von einem vorzugsweise frequenzstabilisierten Oszillator
dient, Damit is-t eine gleichbleibende Anzeigegenauigkeit bezüglich der Abstimmfrequenz
bei verkürzter Zeitbasis durch frequenzteilende Zusatzeinrichtungen erreichbar,
die an anderer Stelle, d.h. in dem zur Ableitung der Schaltspannung von einem Sinusoszillator
erforderlicher Frequenzgenauigkeit dienenden Sehaltungsteil, gleichzeitig eingespart
werden Können. Somit besteht der eigentliche Mehraufwand beispielsweise bei der
erstgenannten, bcvorzugten Ausbildung der Schaltungsanordnung lediglich in einer
Einstellung des Überlagerungsoszillators auf eine gegenüber der Überlagerungsfrequenz
entsprechend erhöhte Frequenz. Auch dies wird bei der weiteren, bevorzugten Ausbildung
dadurch umgangen, daß bei unveränderter Oszillatoreinstellung die frequenzteilenden
Zusatzeinrichtungen durch im Schaltungsaufwand annähernd äquivalente Einrichtungen
zur Frequenzvervielfachung ersetzt werden.
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Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die
Zwischenfrequenzspannung zusammen mit einer frequenzstabilisierten Spannung, deren
Frequenz mit der Zwischenfrequenz übereinstimmt oder einer Harmonischen oder Subharmonischen
derselben eintspricht, einem Phasendiskriminator zugeführt, dessen Ausgangsspannung
die Frequenz des Überlagerungaoszillaters derart regelt, daß sich der Phasenunterschied
beider Spannungen verringerbt
@ Hierdurch können Frequenzabweichungen
des Überagerungsoszillators von seiner Sollfrequenz sowie unerwünschte Änderungen
der Empfangsfrequonz derar-t ausgeregelt werden, daß keine Verschiebung der Zwischenfrequenz
in bezug auf die Durchlaßkurve des Zwischenfrcquenzbandfilters und somit auch keine
Beeinflussung des Meßergebnisses auftritt. \Weiterhin wird auf diese Weise eine
automatische Berücksichtigung der Abweichung der Empfangsfrequenz in der Prequenzanzeige
ermöglicht.
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Zweckmäßigerweise können die frequenzstabilisierte Spannung und die
Schaltspannung von ein und demselben Oszillator abgeleitet werden.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung teilweise
dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben Der mit 1 bezeichnete Eingang
eines Überlagerungsempfängers erhält ein Signal der Frequenz f1 zugeführt, das nach
dem Durchlaufen eines Vorverstärkers 2 und eines Spannungsteilers 3 dem ersten Eingang
eines Mischers 4 zugeführt wird, dessen zweiter Eingang mit der Überlagerungsfrequ;enz
fü beaufschlagt ist. Am Ausgang des Mischers 4 wird die Zwischenfrequenz f über
einen Bandpaß 5 als Differenz der beiden eingangsseitigen Mischerfrequenzen ausgesiebt
Die Zwischenfrequenzspannung durchläuft sodann einen Verstärker 6 und anschließend
eine Gleichrichtersehaltung 7, die aus dem Signal der Frequens f1 eine amplitudenproportionale
Gleichspannung Ug oder gegebenenfalls eine dem Signal aufmodulierte, niederfrequente
Spannung der Frequenz fn ableitet und der weiteren Auswertung zuführt. So kann die
Gleichspannung Ug beispielsweise in einem Anzeige-, Sicht- oder Registriergerät
ausgewertet werden, das aus Gründen einer einfachen Darstellung durch das Symbol
8-eines Anzeigeinstrumentes
angedeutet ist. Eine durch Demodulation
gewonnene Spannung der Mrequenz fn kann in herkömmlicher Weise in einem sich bei
9 anschließenden Niederfrequenzteil weiter verstärkt und ausgewertet werden, beispielsweise
zum Zwecke einer Nachrichtenübermittlung.
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In der Zeichnung ist ein insbesondere frequenzvariabler Überlagerungsoszillator
10 dargestellt, der auf eine Frequenz n.fü abgestimmt ist. Von dieser wird die dem
Mischer 4 zugeführte Überlagerungsfrequenz fü über eine Frequenzteilerschaltung
11 abgeleitet, welche die Oszillatorfrequenz auf den n'ten Teil verringert. Gleichzeitig
werden die von 10 erzeugten Schwingungen der Frequenz n.fü bem ersten Eingang eines
UND-Gatters 12 zugeführt, das mittels einer rechteckförmigen Schaltspannung 13 während
einer vorgegebenen Zeitspanne (Zeitbasis) 14 geöffnet wird, so daß in diese Zeitbasis
fallende Schwinungen des Oszillators 10 an den Ausgang 15 des Gatters übertragen
und in weiterer Folge einer Zähleinrichtung 16 zugeführt und dort gezählt erden.
Die Zähleinrichtung besteht beispielsweise aus einer Kettenschaltung einzelner Zähldekaden
Di, D2 ... D5, die jeweils jeden zehnten Impuls an die nächstfolgende Zähldekade
vrcitcrgeben und zwischen 0 und 9 liegende Zählergebnnisne in zugeordnete Spannungszustände
von vier Ausgaheleitungen a, b, c und d abbilden. Bei einer Dezimalauswertung des
Zählergebnisses ist eine Umwandlung des auf den Ausgabeleitungen a bis d verwendeten
Codes in einer nachfolgenden Decodiermatrix M1 bis M5 in einen Dezimaleode erforderlich,
bei dem entsprechend der eingestellten Zahl eine von zehn Ausgabeleitungen 1a bis
19a potentialmäßig markiert wird. Diese Ausgabeleitungen sind mit Leuchtzifferanzeigevorrichtungen
Z1 bis Z5, z.B. Anzeigeröhren, beschaltet, die die jeweils anzuzeigenden Ziffern
in Abhängigkeit vom Markierungszustund aufleuchten lassen und
somit
eine Ablesung von 1 ermöglichen.
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Die zur Öffnung des UND-Gatters 12 dienende Schaltspannung 13 wird
zweckmäßigerweise von einem Sinusoszillator 17 erforderlicher Genauigkeit, der z.B.
quarzkontrolliert ist, über eine Frequenzteilerschaltung 18 abgeleitet, deren Teilerverbältnis
m:1 ist. Falls die Schaltspannung 13 eine periodische Zeitabhängigkeit besitzt,
öffnet das UND-Gatter 12 in jeder Periode einmal, so daß eine laufende Überwachung
der Überlagerungsfrequenz fü und damit der Abstimmfrequenz f1 möglich ist.
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Durch die Anhcbung der zu zählenden Frequenz n.fü gegenüber der Überlageru;ngsfrequenz.fü
wird erreicht, daß auch bei einer Verkürzung der Zeitbasis 14 auf den n'ten Teil
eine gleichbleibende Anzeigegenauigkeit erhalten bleibt oder daß ohne Verkürzung
der Zeitbasis die Anzeigegenauigkeit auf den n-fachen Wert erhöht werden kann.
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Die Verkürzung der Zeitbasis 14 wird mit besonderem Vorteil durch
Weglassung einer oder mehrerer Teilerstufen von 18 mit dem Teilungsfaktor n erreicht,
die dann dem auf n.fü abgestimmten Überlagerungsoszillator als Teilerschaltung 11
nachgeschaltet werden. Wird im Falle einer periodischen Zeitabhängigkeit von 13
eine hinreichend kurze Zeitbasis 14 gewählt, z.B. 10 ms, so erfolgen die einzelnen
Zählvorgange bei einer entsprechend kurzen Periodendauer von 13 derart schnell nacheinander,
daß die Zähleinrichtung 16 ohne Speicherung der jeweiligen Zählergebnisse auskommt.
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Zusätzlich kann in vorteilhafter Weise von der Schaltspannung 13 eine
rechteckförmige Steuerspannung 19 gleieher Folgefrequenz abgeleitet werden, die
die Anzeigemittel Z1 bis Z5 während der jeweiligen Zählvorgänge dunkeltastet, so
daß die Anzeigewerte nur nach abgeschlossener
Zählung bis zum Beginn
der nächsten Zählung sichtbar gemacht werden. Bei einer schnellen Folge von Zählvorgängen
ist dann auch ohne Speichereinrichtungen im Zähler eine flimmerfreie Anzeige des
Zählergebnisses gewährleistet.
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Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der zwischen
den Klemmen A und B befindliche Schaltungsteil durch den zwischen den Klemmen A'
und B' dargestellten Schaltungsteil ersetzt. Hierbei is-t der Überlagerungsoszillator
10' unmittelbar auf die Überlagerungsfrequenz fü abgestimmt und liefert diese dirckt
an den Eingang des Mischers 4, während die dem UND-Gatter 15 zugeführten und mittels
der Zähleinrichtung 16 ausgewerteten Schwingungen zunächst in einer Frequenzvervielfacherschaltung
20 auf die Frequenz n.fü umgesetzt werden.
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u Wird die der Zähleinrichtung 16 zugeführte Anzahl der das UND-Gatter
12 während der Zeitbasis 14 durchlaufenden Schvingungen unmittelbar angezeigt, so
ergibt sich ein Anzeigewert, der um den Betrag der Zwischenfrequenz f von z der
Abstimmfrequenz f1 des Überlagerungsempfängers abweicht (Zwischenfrequenzversatz).
Zur Berücksichtigung dieses Versatzes kann in an sich bekannter Weise der Zähleinrichtung
16 eine Ausgangsstellung vorgegeben werden, die der Zwischenfrequenz fz entspricht.
In diesem Fall wird die Abstimmfrequenz f1 unmittelbar angezeigt.
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Unter der Annahme, daß der Überlagerungsoszillator 10 im Bereich von
10 bis 15 MHz verstimmbar ist und seine Ausgangsfrequenz in der Frequenzteilerschaltung
11 um den Faktor 100 auf eine Überlagerungsfrequenz fü von 100 bis 150 kHz geteilt
wird, liegt bei Auslegung des Überlagerungswmpfängers auf eine Zwischenfrequenz
von 100 KHz die Abstimmfrequenz bzw. Empfangsfrequenz an der Klemme 1 beispielsweise
in
einem Bereich von 0 bis 50 kHz.
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Zweckmäßigerweise wird die bei 21 abgegriffene Zvrischenfrequenzspannung
zusammen mit einer von einem vorzugsweise mittels Schwingquarzen frequenzstabilisierten
Oszillator 22 erzeugten Spannung U@, deren Frequenz mit der Zwischenfrequenz übereinstimmt
oder einer Harmonischen oder Subharmonischen derselben entspricht, einen Phasendiskriminator
23 zugeführt, dessen Ausgangsspannung die Frequenz n.fü des Überlagerungsoszillators
derart regelt, daß sich der Phasenunterschied der Zwischenfrequenzspannung gegenüber
der Spannung Uv verringert. Damit wird eine ungewollte Frequenzverschiebung des
Überlagerungsoszillators 10 sowie eine Frequenzabweichung der bei 1 zugeführten
Empfangsfrequenz gleichermaßen ausgeregelt, so daß eine Beeinflussung des bei 8
erhaltenen Meßergebnisses infolge einer dadurch entstehenden Verschiebung der Zwischenfrequenz
in bezug auf die Durchlaßkurve des Zwischenfrequenzbandfilters 5 nicht auftreten
kann. Zweckmäßigerweise kann die Schaltung in diesem Fall insofern vereinfacht werden,
als-der Oszillator 17 zur Ableitung der Schaltspannung 13 und der Oszillator 22
zur Ableitung der Spannung Uv identisch sein können.
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7 Patentansprüche 1 Figur