DE1914919A1

DE1914919A1 - UEberlagerungsempfaenger mit automatischer Abstimmung auf eine Empfangsfrequenz

Info

Publication number: DE1914919A1
Application number: DE19691914919
Authority: DE
Inventors: Martin Ebisch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-03-24
Filing date: 1969-03-24
Publication date: 1970-10-01
Also published as: US3678394A

Description

Überlagerungsempfänger mit automatischer Abstimmung auf

eine Empfangsfrequens

Die Erfindung bezieht sich auf einen Überlagerungsempfänger mit automatischer Abstimmung auf eine insb. variable Empfangsfrequenz unter Verwendung eines Überlagerungsoszillators, dessen Frequenz (Überlagerungsfrequenz) über einen Regelkreis in der V/eise beeinflußt wird, daß die mit ihrer Hilfe an einem Mischer umgesetzte Empfangsfrequenz innerhalb des Durchlaßbereiches eines nachgeschalteten Zv/ischenfrequenzfilters verbleibt«

Bei derartigen Überlagerungsempfängern besteht die Gefahr, daß die Überlagerungsfrequenz in der V/eise nachgeregelt wird, daß ihr Abstand von der Empfangsfroquenz zwar konstant ist, aber nicht dem Filterdurchlaßbereich und somit der Zwischenfrequenz entspricht, für die der Empfänger ausgelegt ist. Die Frequenznachregelung kann z.B. auf eine Subharmonische der Zwischenfrequenz oder gegebenenfalls auf die Spiegelfrequenz mit gleichzeitiger Abweichung vom Zwischenfrequenz-Sollwert erfolgen. In beiden Fällen arbeitet der Empfänger fehlerhaft, da weder seine Selektivität noch seine Empfindlichkeit den vorgegebenen Gerätekennwerten entsprechen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Schwierigkeiten bei der automatischen Abstimmung eines Überlagerungsempfängers der eingangs genannten Art möglichst weitgehend zu beseitigen. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß in den Regelkreis ein

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vorzugsweise elektronischer Schalter eingefügt ist, der ' ' in Abhängigkeit von im Regelkreis abgreifbaren Spannun- '' gen derart steuerbar ist, daß er beim Auftreten von außerhalb des Zwischenfrequenzfiltcr-Durchlaßberoiches liegenden Frequenzen oder Frequenzanteilen den Regelkreis unterbricht.

Der mit der Erfindung erzielbaro Vorteil besteht insbesondere darin, daß eine automatische Abstimmung dea Überlagerungsempfängers ausschließlich auf die vorgegebene Zwischenfrequenz erfolgt, so daß eine Beeinträchtigung der im Empfänger erfolgenden Übertragung oder Auswertung der empfangenen Spannungen infolge von Fehlleistungen der automatischen Abstimmung ausgeschaltet wird.

Falls der Regelkreis gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung einen Begrenzer bzw. Begrenzerverstärker und einen diesem nachgeschalteten Regelspannungserzeuger enthält und der Schalter von den ausgangsseitig vom Begrenzer bzw. Begrenzerverstärker auftretenden Spannungen steuerbar ist, wird zusätzlich auch eine Störbefreiung gegenüber den im Begrenzer erzeugten Oberwellen erzielt.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des Überlagerungsempfängers nach der Erfindung ist der Schalter nach Art eines Ruhekontakts ausgebildet und mittels Spannungen '/^v steuerbar, die von einer Bandsperre mit einem dem Zwi- ~." schenfrequenzfilter-Durchlaßbereich entsprechenden Sperrbereich übertragen werden. Eine Schaltungsvariante hierzu besteht darin, den Schalter nach Art eines Arbeitokontakts auszubilden und mittels Spannungen zu steuern, y die von einem Bandpaß mit einem dem Zwischenfrequenzfilter entsprechenden Durchlaßbereich übertragen werden. : Im letzteren Fall wird allerdings die Störanfälligkeit des Überlagerungsempfängers gegenüber einer Nachregelung

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auf eine Subharraonischo der Zwischenfrequenz nicht herabgesetzt.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Schalter über weitere Filtermittel zusätzlich derart steuerbar, daß er beim Auftreten von Oberwellen von innerhalb des Zuischenfrequenzfilter-Durchlaßbereichos liegenden Frequenzen den Regelkreis nicht unterbricht. Hiermit läßt sich eine automatische Abstimmung trotz stärkerer Oberwellenbildung im Mischer und/oder Begrenzer aufrechterhalten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier bevorzugter, in der Zeichnung teilweise dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt Fig.1 ein erstes, bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit einem Frequenzdiskriminator als Rcgelspannungserzeuger,

Fig.2 einige Frequenzdiagramme zur Erläuterung der Schaltung nach Fig.1 und

Fig.3 ein zweites, bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit einem Phasendiskrirainator als Regelspannungserzeuger.

Der in Fig.1 mit 1 bezeichnete Eingang einen schematisch dargestellten Überlagerungsempfängers erhält ein Signal der Frequenz f- zugeführt, das insbesondere nach dem Durchlaufen eines gegebenenfalls vorgesehenen Vorverstärkers 2 und eines Spannungsteilers 3 dem ersten Eingang eines Mischer 4 zugeführt wird, dessen zweiter Eingang mit der Uberlagerungsfrequenz f.. beaufschlagt ist. Am Ausgang von 4 wird die Zwischenfrequenz f , gegebenenfalls nach vorheriger Verstärkung in 5, über ein Zwischenirequenzfilter 6 ausgesiebt, das im vorliegenden Fall als Bandpaß ausgebildet ist. Hierbei sei angenommen, daß f der Dif-

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ferenz der beiden eingangsseitigen Mischerfrequenzen entspricht. Bio Zwisehenfrequenzspannung durchläuft sodann einen Verstärker 7 und eine Gleichrichterschaltung 8, die aus dem Signal der Frequenz f^ eine amplitudenproportionale Gleichspannung U oder gegebenenfalls eine dem Signal aufmodulierte niederfrequente Spannung der Frequenz f ableitet und der weiteren Auswertung zuführt. So kann die Gleichspannung U beispielsweise zu Meßzwecken in einem Anzeige-, Sicht- oder Registriergerät ausgewertet werden, das aus Gründen einer einfachen Darstellung durch das Symbol 9 eines Anzeigeinstruments angedeutet ist. Eine durch Demodulation gewonnene Spannung der Frequenz f kann in herkömmlicher Weise in einem sich bei 10 anschließenden Niederfrequenzteil weiter verstärkt und ausgewertet werden, beispielsweise zum Zwecke einer Nachrichtenübermittlung.

Der Überlagerungsoszillator 11, der f.. erzeugt, bestimmt mit seinem Abstimmbereich den des Empfängers. Dabei wird f.. mittels einer Regelspannung U jeweils auf einen solchen V/ert nachgercgelt, daß die EcpJangsfrequonz f., unabhängig von gewollten oder zufälligen Frequenzänderungen im Mischer 4 auf eine ständig im Durchlaßberoich des Bandfilters 6 liegende Zwischenfrequenz f umgesetzt wird. Die Regelspannung U_r wird in einem Regelkreis erzeugt, der bei 12 an den Ausgang von 6 geschaltot ist und einen Frequenzdiskrimina-tor 13 als Regelspannungserzeuger enthält. Dieser erfüllt die Aufgabe, in Abhängigkeit von der ihm zugeführten Zwischenfrequenz f eine Gleichspannung zu erzeugen, welche mit ihrer Größe die jeweilige Abweichung der Zwischenfrequenz f_z von einem Sollwert angibt. Ist keine Abweichung vorhanden, so entsteht zweckmäßigerweise auch keine Gleichspannung. Di3 von 13 erzeugte Gleichspannung wird dem Regeleingang des Überlagerungsoszillators 11 gegebenenfalls nach Verstärkung als Regelspan-PA 9/430/3201 ' ' -5-

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nung U zugeführt. Vorteilhafterwoiso ist dem Frequenzdiskriminator 13 ein Begrenzer, gegebenenfalls ein Begrenzerverstärker, 14 vorgeschaltet, der eine unerwünschte Beeinflussung des Regolvörgangs durch eine eventuelle Amplitudenmodulation der Zwischenfrcquenzspannung verhindert.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig»1 sei auf die Frequenzdiagramme nach Fig.2 verwiesen» Fig.2a zeigt die z.B. auf den Schaltungspunkt 12 bezogene Übertragungscharakteristik für die umgesetzten Empfangsfrequenzen unter Berücksichtigung der Bandfilterselektion* Hieraus ist entnehmbar, daß ausgehend von dem genannten, bei 1 mit konstanter Amplitude anliegenden Empfangsfrequenzband lediglich diejenigen Zwischenfrequenzspannungen übertragen werden, die in einem durch f und f begrenzten Durchlaßbereich des Bandpasses 6 liegen. Die absolute Bandbreite f_Q-f_u braucht jedoch noch nicht der vollen Selektion im Zwischenfrequenzteil des Überlagerungsempfängers zu entsprechen. So ist es beispielsweise vielfach von Vorteil, am Schaltungspunkt 12 eine relativ große Übertragungsbandbreite vorzusehen, um ein schnelles Einsetzen der Regelwirkung zu erreichen und die volle Zwischenfrequenzselektion erst mittels eines zusätzlichen, ausgangsseitig vom Schaltungspunkt 12 angeordneten, schmalbandigeren Zwischenfrequenzfilters zu erzielen* Der Frequenzdiskriminator 13 weist hierbei zweckmäßigerweise eine Kennlinie nach Fig.2b auf, die die Gleichspannung als Funktion der ihm zugeführten Frequenz f angibt. Der mittlere, ansteigende Ast der Diskriminatorkennlinie schneidet die Frequenzachse etwa in der Mitte f des Bandfilterdurchlaßbereiches f , f . Hierdurch erfolgt eine Einrastung der Zwisehenfrequens f auf die Mittenfrequenz

f . Außerhalb der erkennbaren Höckerfrequenzen f,™ und f«2 finden sich weitere Aste der Diskriminatorkennlinie,

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die einen fallenden Verlauf, d.h. eine negative Tangentenneigung, aufweisen. Auf diesen Asten ist in der Regellage der Frequenz f^ keine Einrastung möglich, da sich hier ein labiles Verhalten der Rogolschleife ergibt.

Die bei 15 abgegriffene Spannung des Regelkreises wird über eine Filterschaltung 16 geführt und zur Steuerung eines vorzugsweise elektronischen Schalters 17 verwendet, der zwischen dem Ausgang des Frequenzdiskriminators 13 und dem Regeleiiigang des Überlagerungsoszillators 11 angeordnet ist. Die Steuerung des Schalters 17 erfolgt in der Weise, daß bei 15 auftretende Spannungen mit außerhalb des Filterdurchlaßbereiches f , f liegenden Frequenzen oder Froquenzanteilen den Regelkreis unterbrochen. Bei Ausbildung des Schalters 17 nach Art eines Ruhekontakts ist dies dadurch zu erreichen, daß die Filterschaltung 16 als Bandsperro mit einer Sperrdampfung nach Fig.2c realisiert ist. Hierbei wird der Frequenzbereich f bis f nicht übertragen. Als eine in Fig.1 nicht dargestellte Alternative hierzu kann der Schalter 17 auch als Arbeitskontakt ausgebildet sein, wobei die bei 15 abgegriffenen, zur Steuerung benutzten Spannungen über einen Bandpaß 16 mit einem dem Bereich f bis f entsprechenden Durchlaßbereich übertragen werden.

Bei einer Einstellung des Überlagerungsoszillators 11 auf seinen Sollwert, bei dem eine Empfangsfrequenz f^ in die gewünschte Zwischenfrequeiiz f umgesetzt wird, ist der als Ruhekontakt ausgebildete Schalter 17 über die in Figd angedeutete Bandsperre 16 von der steuernden Spannung freigeschaltet, so daß er geschlossen bleibt und der Regelvorgang unges'tört abläuft. Wird die Empfangsfrequenz variiert, so folgt die Überlagerungsfrequenz f.. infolge der Regelwirkung in einem konstanten Frequenzabstand, so daß die ständige Einrastung des Überlagerungsempfängers

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auf die richtige Zwischenfrequenz gewährleistet ist.

Wird der überlagerungsoszillator 11 jedoch auf eine solche Frequenz eingestellt, bei der sich eine Umsetzung von f- auf eine Subharmonische von f ergibt, könnte ohne die Schaltungsteile 16 und 17 eine fälschliche Einrastung erfolgen, da durch Obcrwcllcnbildung im Regelkreis, z.B. im Mischer 4-, im Verstärker 5 oder im Begrenzerverstärker H, eine Zwischenfrequenz f entstehen würde, die den Rogelvorgang ebenfalls einleiten könnte. Dies wird jedoch durch die beschriebene Steuerung des Schaltern 17 unterbunden, da dieser von den außerhalb des Frequenzbandes f , f auftretenden Frequenzantoilen am Eingang 15 des Frequenzdiskriminators beeinflußt wird und demzufolge den Regolkro-is unterbricht.

Stellt man die Überlagorungsfrequenz f.. auf einen solchen Wert ein, daß der überlagerungsempfänger auf eine Frequenz abgestimmt ist, die sich von der Spiegelfrequons von f.. durch einen Frequenzversatz entsprechend dem Yfcrt f -f ' bzw. f "-f unterscheidet, so wäre auch in dienen Fällen eine fehlerhafte Einrastung infolge der Regelwirkung möglich, da die Diskriminatorkennlinie nach Pig=2b für die Spiogelfrequenz umgeklappt zu denken wäre, wie dies gestrichelt angedeutet ist. Hierbei ergibt sich für die Frequenzwerte f ' und f " jeweils ein steigender

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Kennlinicnast, der eine stabile Einrastung der Zwischenfrequenz f ermöglichen würde. Auch dabei treten jedoch ζ

am Schaltungspunkt 15 Frequenzen bzw. Frequenzanteile außerhalb des Durehlaßbereichos f , f auf, die eine Unterbrechung des Regelkreises mittels des Schaltors 17 bewirken.

Der vorstehend geschilderte Einrastfchler auf Spiegelwellen mit gleichzeitigem Frequenzversatz wird bei der

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Ausführung des Schultere als Arbeitskontakt mit gleichzeitiger Ausbildung des Filters 16 als Bandpaß absolut sicher vermieden, während eine Einrastung auf Subharmonische von f bei dieser Durchbildung der Schaltung' nicht ausgeschlossen werden kann. Bei der Ausbildung der Schaltung mit Ruhekontakt und Bandsperre si2id jedoch beide Fehlerartcn zuverlässig auszuschalton.

Ein weiterer Vorteil des Überlagerungsempfängera nach der Erfindung besteht darin, daß bei Abschaltung ^d.°s Signals am Eingang 1 des Empfängers eine unerwünschte Regelung der Überlagerungsfrequenz, die auf die vom Begrenzorvorstärker erzeugte Rauschspannung zurückzuführen ist und zu einem regellosen Springen der Üborlagorungsfroquenz führt, ebenfalls unterbunden wird.

Zweckmäßigerwoiso ist die Filterschaltung 16 in der Weise ausgebildet, daß gemäß Fig.2c neben der Sperrdampfung im Frequenzbereich von f bis f auch eine Sperrdämpfung in demjenigen Frequenzbereich verbunden ist, der den Oberwellen von Frequenzen entspricht, die im Bereich f bis f liegen. Beispielsweise kann dies erreicht v.erden, indoin ein Tiefpaß mit einer Grenzfrequenz von 2*f_u in Serie zur Filterschaltung 16 vorgesehen wird. Der diesbezügliche Ast der Sperrdämpfung ist in Fig.2c gestrichelt angedeutet. Hierdurch wird der wesentliche Vorteil erreicht, daß die Regolwirkung auch beim Auftreten von stärkeren Oberwellen im Kischer 4 und vor allem im Begrenzerverstärker 14 aufrechterhalten werden kann.

In Abweichung von den dargestellten Schaltungsprinzipien können die zur Steuerung des Schalters 17 dienenden Spannungen bei Einfügung von weiteren Schaltungsteilon in den Regelkreis, z.B. weiteren Verstärkern oder selektiven Einrichtungen, statt am Schaltungspunkt 15 auch an anderen

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Schaltungspimkten des Regelkreises abgegriffen werden₉ •sofern die Bedingung eingehalten wird, daß dies vor clera Eingang des Frequenzdiskrirainators 13 erfolgte

Ein weiteres Ausführungsboispiel nach, der Erfindung ist .in Mg₀ 3 anhand einer Prinzipsehaltung näher dargestellt* Hierbei "besteht der Unterschied gegenüber dem Schaltungsprinzip nach Figoi lediglich darin_s daß anstelle des Pro- ' quenzdiskriminators 13 ein Phasend-iskriminator 18 als Regelspannungserzeuger vorgesehen ist= Zum Zwecke der Regelspannungserzeugung wird diesem in an sich bekannter Weise eine von einem vorzugsweisen frequenzstabilisierten Oszillator 19 erzeugte Vergleichsspannung der Frequenz; f zugeführt, die mit der vom Schaltungspunkt 12 abgoloiteten Zwischenfrequenzspannunfi bezüglich ihrer Phase verglichen wird. Die am Ausgang von 18 entstehende Gleichspannung gibt hierbei ein Maß für die Phasenabwoichung beider Eingangsspannungen voneinander» Der Frequenzregelvorgang, der in diesem Fall mit äußerster Genauigkeit erfolgt, wird durch Einfügung der Schaltungsteile 16 und 17 von Pehleinrastungen auf Subharmonische der Frequenz f befreit»

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Bevorzugte Anwendungsmöglichkeiten eines Überlagerungsempfängers nach der Erfindung bieten sich sowohl bei Nachrichtenübertragungen als auch insb. bei Heßempfängern, die in V/obbelmeßplätzen oder -einrichtungen eingesetzt werden. In dem letzteren Fall wird die Empfangsfrequenz f. durch die Wobbelung eines Meßsenders regelmäßig und periodisch variiert, wobei der Meßempfänger automatisch auf die Meßfrequenz abgestimmt bleibt»

5 Patentansprüche
3 Figuren

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Claims

Patentansprüche

Überlagerungsempfänger mit automatischer Abstimmung auf eine insb« Yariable Empfangsfrequonz unter Torwendung eines Überlagerungsoszillators, dessen Frequenz (Überlagerungsfrequenz) über einen Regelkreis in der V/eise beeinflußt wird, daß die mit ihrer Hilfe an einem Mischer umgesetzte Empfangsfrequenz innerhalb des Durchlaßbereiches eines nachgeschalteten Zwisehenfrequenzfliters verbleibt, dadurch gekennz e i ohne t, daß in den Regelkreis ein vorzugsweise elektronischer Schalter (17) eingefügt ist, der in Abhängigkeit von im Regelkreis abgreifbaren Spannungen derart steuerbar ist, daß er beim Auftreten von außerhalb des Zv/ischenfrequenzfilter-Durchlaßbereiches (f _} f ) liegenden Frequenzen oder Prequenzanteilen den Regelkreis unterbricht.

Überlagerungsempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennz ei- chne t, daß der Regelkreis einen Begrenzer bzw. Begrenzerverstärker (14-) und einen diesem nachgeordneten Regelspannungserzeuger (15, 18) enthält und daß der Schalter (17) von den ausgangsseitig vom Begrenzer bzw. Begrenzerverstärker (14) auftretenden Spannungen steuerbar ist.

Überlagerungsempfänger nach Anspruch 1 oder 2, d adurch gekennzeichnet, daß der Schalter (17) nach Art eines Ruhekontakts ausgebildet und mittels Spannungen steuerbar ist, die von der Bandsperre (16) mit einem dem Zwischenfrequenzfilter-Durchlaßbereich (f_u> f ) entsprechenden Sperrbereich übertragen werden.

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Überlagerungsempfänger nach Anspruch 1 odor 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (17) nach Art eines Arbeitskontakts ausgebildet und mittels Spannungen steuerbar ist, die von einem Bandpaß (16) mit einem dem Zv/ischenfroquenzfilter (6) entsprechenden Durchlaßberoich übertragen werden.

überlagerungsempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet," daß der Schalter (17) zusätzlich derart steuerbar ict_s daß er beim Auftreten von Oberwollen von innerhalb des Zwischenfrequenzfilter-Durchlaßberoiehes (f , f ) liegenden Frequenzen den Regelkreis nicht unterbricht«

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