DE1940903C2 - Verfahren zur Erzeugung und Absiebung von Oberwellen einer Grundfrequenz, insbesondere von Frequenzen für Trägerfrequenzsysteme - Google Patents

Description

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Die Erflndung betrifft ein Verfahren zur Erzeu- auch ein elektromechaniscber, piezoelektrischer oder gung und Absiebung von Oberwellen einer Grund- magnetostriktiver Schwinger oder ein mittels eines frequenz, insbesondere von Frequenzen für Träger- ÄC-Gliedes selektiv ausgebildeter Verstärker benutzt frequenzsysteme, bei dem die Grundfrequenzspan- werden. Der LC-Resonanzkreis kann als aktives riung verzerrt wird und die gewünschten Oberwellen S ÄC-FUter realisiert und daher in Drucktechnik oder mittels entsprechender Bandpaß-Filter abgesiebt integrierter Technik hergestellt werden. Durch den werden. Anstoß dieser Selektionsmittel erhalten die uner-

Bei der auf diesem Verfahren beruhenden Träger- wünschten Nebenfrequenzen am Ausgang des Selekversorgung der Endgeräte von Trägerfrequenz- tionsmittel eine solche Phasenlage und Amplitude anlagen, bei der Vervielfachungsfaktoren der Grund- io gegenüber der gewitschten Oberwelle, daß sie eine frequenz von mehr.als 50 keine Seltenheit sind, ist Amplitudenmodulation dieser Oberwelle mit dieser es bekannt und üblich, die meist sinusförmige Grund- als Trägerschwingung, mit der Grundschwingung als frequenzspannung in eine entsprechende Impulskette, Modulationsfrequenz und mit den Nebenfrequenzen deren Wiederholungsfrequenz gleich der Grund- als oberen und unteren Seitenfrequenzen darstellen, frequenz ist, zu verwandeln und aus dieser Impuls- 15 Die zur Beseitigung dieser Amplitudenmodulation kette dann rt;*tels mehrkreisiger LC-Bandpässe oder dienende Amplitudenbegrenzung kann mittels eines Quarzfilter die gewünschten Oberwellen bzw. Har- einfachen Amplitudenbegrenzers mit Dioden oder monischen der Grundfrequenz herauszusieben. mittels eines im Nulldurchgang der Oberwelle be-

Es ist auch bekannt, die sinusförmige Grund- tätigten elektronischen Schalters, z.B. eines überfrequenzspannung durch Verzerrung in eine Span- ao steuerten Verstärkers oder einer Trigger- oder Tornungsimpulskette umzuwandeln, die pro Periode der schaltung, durchgeführt werden. Solche Begrenzer Grundfrequenz nicht nur einen Impuls, sondern und Schalter lassen sich in integrierter Technik oder mehrere Impulse aufweist zu dem Zweck, den in Drucktechnik herstellen. Das Verfahren nach der Energieinhalt des aus der Verzerrung resultierenden Erfindung kann mehrfach bzw. in mehreren Stufen Oberwellenspektrums in der Nähe der gewünschten 35 hintereinander angewendet werden, um restliche , Harmonischen zu vergrößern und benachbarte Har- Anteile der störendien Frequenzen weiter zu dämpfen, monische zu unterdrücken. die dadurch verbleiben, daß in der Praxis die ver-

Bei beiden vorgenannten Verfahren treten jedoch wendeten Schaltelemente die an sie gestellten Anneben der gewünschten Harmonischen im Abstand forderungen nicht in idealer Weise erfüllen, der Grundfrequenz Nebenireq» :nzen auf, die von 30 Eine einmal entstandene Phasenmodulation der nachgeschalteten Trägerfiltern unterdrückt werden gewünschten Obemvellc läßt sich zwar durch eine müssen. Solche Trägerfilter sind teuer und fügen sich Amplitudenbegrenzung nicht mehr beseitigen, sie wegen ihrer verhältnismäßig großen Spulen bzw. kann aber wenigstens teilweise wieder in eine Ampli-Quarze schlecht in die übrigen Teile der Schaltung tudenmodulation durch Verwendung eines weiteren ein, die sich in integrierter Technik oder Druckschal- 35 Resonanzkreises verwandelt werden, der beispielstungstechnik herstellen lassen und daher sehr klein weise auf eine bestimmte störende Frequenz oder sind. eine zwischen einem bestimmten Paar störender

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Frequenzen liegende Frequenz abgestimmt ist Durch gleiche Selektion wie mit den Trägerfiltern auf einem selektive Messung; der störenden Frequenzen am anderen Wege zu erreichen, der einen geringeren 40 Ausgang des ersten Amplitudenbegrenzers bzw. der Aufwand in Filterspulen erfordert. ersten Trigger- «kr Torschaltung läßt sich leicht

Das diese Aufgabe lösende Verfahren nach der ein Optimum für die Lage der Resonanzfrequenz Erfindung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeich- des weiteren Resonanzkreises finden, wenn die net, daß die im Oberwellenspektrum im Abstand der richtige Phasendrehung und Dämpfung beim Entwurf Grundfrequenz unter- bzw. oberhalb dieser Ober- 43 der Schaltung berücksichtigt wird. Dem weiteren welle liegenden Nebenfrequenzen um den gleichen Resonanzkreis wild dann ein weiterer Amplituden-Phasenwinkel in einer bzw. der entgegengesetzten begrenzer bzw. eine weitere Trigger- oder Tor-Richtung gedreht werden, wobei die im gleichen schaltung nachgeschaltet, um die noch vorhandene Abstand von der Oberwelle Hegenden Nebenfrequen- Amplitudenmodulation zu entfernen, zen paarweise amplitudengleich sind, und daß die so Auf diese Weise läßt sich der Bedarf an Resonanz-Nebenfrequenzen in der Ausgangsspannung des !reisen und die Anforderung an ihre Selektions-Setektionsmittels durch Amplitudenbegrenzung, Trig- scharfe stark vermindern, weil die Dämpfung der gerung oder mittels eines Tores unwirksam gemacht anerwünschten, störenden Frequenzen vorwiegend werden. durch die Amplitudenbegrenzung erreicht wird. Ins-

Zur Umformung der Orundwelte in Impulse kann u besondere können durch Anwendung de· erfindung·· eine der bekannten Impubformeranordnungen, x, B. gemüSen Verfahrene passive oder aktive JtC-Fliterein Schmitt-Trigger, dienen, die die im allgemeinen schaltungen für hohe Dlmpfungsforderungen ein« sinusförmige Onindweile in eine Rechteckschwingung gesetzt werden, wefl die an sich geringe SelektlvHlt gleicher Impulefelgefrequeni mit dem Tastveniilt· dieser Schaltungen dabei nicht ausschlaggebend ist nte ist oder In eine Folge von schmalen Rechteck- «· Das Verfahren nach der Erfindung wild an Hand impulsen umformt, von denen einer oder mehrere der Figuren der Zeichnung naher erläutert, wobei auf eine Periode der Grundschwlngung kommen. darstellen

Zur Phasendrehung der Nebenfrequenzen kann Fig. 1 eine beispielsweise verwendbare Folge von ein einfacher IC-Resomuukreis als Selektionsmittel schmalen Reehtecklmpuisen, verwendet werden, der mit einer in der Impuls- l| Fig. 2 das ihr entsprechende Oberwellenspektrum, formemordnung erzeugten Kette von schmalen Fig. 3 ein Ausftthrungsbeispiel eine» Schaltungsjmputsen oder einer fteehfecksehwingung mit dem Schemas zur Durchführung des erflndungegetnMeen TOtVBfhUtnie t i 1 angestoßen wird. Ei kann aber Verfahrens,

Claims (5)

Fig,4 eine mögliche Ausfühningsform des Selektionsmittels als einfacher Parallelresonanzkreis, Fig, 5 die amplitudenmodulierte Ausgangsspannung dieses Kreises vor der Amplitudenbegrenzung und Fig. 6 dieselbe Ausgangsspannung nach der Amplitudenbegrenzung. EHe sinusförmige Grundfrequenz (/o)-Schwingung wird in einem vorzugsweise elektronischen Impulsformer, z.B. einem monostabilen Multivibrator, in die in F i g. 1 dargestellte Folge von zwei schmalen Rechteckimpulsen pro Periode T = 1: fo der Grundfrequenz umgeformt. Das dieser Impulsfolge entsprechende, in Fig.2 dargestellte Oberwellenspektrum zeigt, daß die ungeradzahligen Oberwellen 3/o, Sfo usw. amplitudenstärker in Erscheinung treten als die geradzahligen Oberwellen. Dabei sind bei Annäherung an die idealen Bedingungen Pegelunte. schiede von 3 bis S Np zwischen den ungeradzahligeD und den geradzahligen Oberwellen erreichbar. Der Abstand benachbarter Oberwellen bzw. Spektrallinien voneinander ist gleich der Grundfrequenz fo. Wenn z.B. die Oberwelle mit der Frequenz F = Sfo ausgesiebt werden soll, so muß sie vornehmlich von den amplitudenschwachen Nebenfrequenzeu F ± fo und den etwa amplitudengleichen F ± 2 fo befreit werden. Für diese vier Frequenzen wird häufig eine Dämpfung von 10 Np gefordert, während, die Dämpfung der weiter entfernt liegenden Oberwellen kleiner sein darf. F i g. 3 zeigt das Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur zweistufigen, d. h. zweimal hintereinander erfolgenden Durchfahrung des Verfahrens nach der Erfindung. Die aus der im allgemeinen sinuUörmigen Grundwelle abgeleitete Impulsfolge nach F i g. 1 wird dem Eingang eines ersten, einfachen, auf die abzusiebende Oberwelle abgestimmten Bandpasses BPl zugeführt, dessen Ausgangsspannung U1 in einem ersten Amplitudenbegrenzer Bl auf einen bestimmten Wert begrenzt und nach Verstärkung in einem Verstärker V d-m Eingang eines zweiten, einfachen, auf die abzusiebende Oberwelle abgestimmten Bandpasses BP 2 angelegt wird. Die Awgangsspannung des letzteren Bandpasses wird in einem zweiten Amplitudenbegrenzer BP 2 begrenzt und stellt die gewünschte Oberwelle dar. Die beiden Bandpässe BPl und BPl können beispielweise gemäß Fig. 4 jeweils aus einem Vierpol mit einem im Längszweig liegenden Widerstand R und einem im Querzweig liegenden, auf die abzusiebende Oberwelle abgestimmten L/C-Parallelresonanzkreis bestehen. Ein solcher einfacher Bandpaß dreht bei Ansteuerung durch eine Impulsfolge nach Fig. 1 die Phase der beiden ober· und unter· halb der Rttoainzffeqtietu, 2. B, Sfo, liegenden Obetwellen 6fo bzw. 4 fo tun den gleichen Phasen* winkel In entgegengesetzter Richtung gegenüber der Phase der Resonanzfrequenz, die selbst nicht gedreht wird. Es tritt also eine Amplitudenmodulation der gewünschten Oberwelle Sfo durch die Grund- . frequenz fo auf, wie dies aus F ig. 5 mit der gestrichelt dargestellten, der Grundfrequenz entsprechenden Hüllkurve hervorgeht, Die modulierte Spannung l/l wird in beiden Richtungen auf einen bestimmten, durch die strichpunktierten Linien angedeuteten Wert begrenzt. Dabei ergibt sich die in ίο Fig. 6 gezeigte Rechteckspannung 1/2 mit der Impulsfolgefrequenz 5 fo und dem Tastverhältnis 1:1. Diese Rechteckspannung wird nach Verstärkung im Verstärker V nochmals denselben Verfahrensschritten im Bandpaß BP 2 und Amplitudenbegren- is zerB2 unterzogen, an dessen Ausgang die weiter gefilterte, gewünschte Rechteckspannung mit der Impulsfolgefrequenz S fo -'nd dem Tastverhältnis 1:1 abgenommen wird. »o Patentansprüche:

1. -Verfahren zur Erzeugung und Absiebung von Oberwellen einer Grundfrequenz, insbesondere von Frequenzen für Trägerfrequenzsystemc,

»5 bei dem die Grundwelle in Impulse umgeformt wird, deren Oberwellen sämtlich die gleiche Phasenlage haben und die Impulse ein einfaches, auf die abzusiebende Oberwelle abgestimmtes Selektionsmittel steuern, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die im Oberwellenspektrum im Abstand der Grundfrequenz unter- bzw. oberhalb dieser Oberwelle liegenden Nebenfrequenzen um den gleichen Phasenwinkel in einer bzw. der entgegengesetzten Richtung gedreht werden,

wobei die im gleichen Abstand von dt· Oberwelle liegenden Nebenfrequenzen paarweise amplitudengleich sind, und daß die Nebenfrequenzen in der Ausgangsspannung des Selektionsmittels durch Amplitudenbegrenzung, Trig-

gerung oder mittels eines Tores unwirksam gemacht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundwelle in eine Rechteckschwingung gleicher Impulsfrequenz mit dem

Tastverhältnis 1:1 umgeformt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gmndwelle in eine Folge von schmalen Rechteckimpulsen umgeformt wird, von denen einer oder mehrere auf eine

so Periode der Grundwelle kommen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Selektionsmittei eine einfache LC-, RL- oder AC-Schaltung dient, die mit passiven und/oder aktiven Elementen realiss sicrt und vorzugsweise in integrierter Technik

oder Druckschaltungitdchnik hergestellt ist.

5. Verfahren nach Aaspruchl, dadurch gekennzeichnet, daß als Selekü'onsmittel ein elektret mechanischer Schwinger dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen