DE1947493C3 - Verfahren zum Ableiten von Schwingungen aus einer Steuerschwingung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ableiten von Schwingungen aus einer Stcuers.hwingung, die in einem harmonischen oder rationalen Verhältnis zur Steuerfrequenz stehen, insbesondere zur Anwendung in Trägerfrequenzgeräten der Nachrichtentechnik. ,.

In vielen Geräten der Nachrichtentechnik werden bekanntlich zur Erzeugung bestimmter Schwingungen entsprechende freischwir.gende Oszillatoren verwendet, die durch direkte Synchronisierung (Mitnahme) oder über eine Regelschaltung auf eine hochkonstante ι Steuerschwingung nachgestimmt werden.

In vielen Fällen soll aber auch von einer konstanten Steuerschwingung eine Oberwelle derselben oder eine in einem rationalen Verhältnis zur Steuerschwingung stehende Schwingung abgeleitet werden. Da diese ^ Schwingungen, insbesondere aber die Trägerschwingungen in Vielkanal-Trägerfrequenzsystemen, weitgehend von störenden Nebenschwingungen, die bei der Ableitung unerwünschterweise mitentstehen, befreit werden müssen, werden zur Absiebung der gewünschten Schwingungen bekanntlich im allgemeinen sehr selektive und daher sehr aufwendige Trägerfilter verwendet. Um diesen hohen Filteraufwand zu vermeiden, ist es auch in der Trägerfrequenztechnik bekannt, die benötigten Schwingungen in freischwingenden ι,· Oszillatoren zu erzeugen, die von einer Subharmonischen der Steuerschwingung synchronisiert werden. Das Problem, die Nebenschwingungen zu unterdrücken, tritt aber auch dabei auf. Dazu kommt die Schwierigkeit, den Fangbereich, innerhalb dessen der Oszillator .· synchronisiert werden kann, hinreichend groß zu machen. Ferner sind auch noch besondere Maßnahmen erforderlich, die sicherstellen, daß der Oszillator bei einem etwaigen Ausfall der Steuerschwingung nicht auf einer falschen Frequenz schwingt, was die üblicherweise vorhandenen Schaltungen zur Pegelüberwachung nicht anzeigen. Besonders unangenehm ist dabei der Fall, daß durch eine Störung in der Synchronisierungsschaltung der Oszillator nicht mehr synchronisiert wird und unter dem Einfluß der Steuerschwingung ein frequenzmoduliertes Signal abgibt, das einen starken Anteil an Nebenschwingungen aufweist.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zum Ableiten von Schwingungen aus einer Steuerschwingung anzugeben, bei dem der Ausfall der Steuerschwingung oder sonstige Störungen eine Amplitudenänderung der erzeugten Schwingung bewirkt.

Dieses Verfahren ist erfindungsgemäö dadurch gekennzeichnet, daß eine durch einen Impulsformer aus dir Steuerschwingung gebildete Impulsfolge mit einer ihrer Flanken jedesmal ein auf der abzuleitenden Frequenz schwingfahiges, verlustbehaftendes Gebilde anstößt, dessen Resonanzfrequenz durch eine aus einem Phasendiskriminator abgeleitete Stellgröße abstimmbar ist und daß aus der durch das Anstoßen entstandenen Folge von gedämpften Schwingungen eine Rechieckschwingung der abzuteilenden Frequenz mit konstanter Amplitude durch einen Amplitudenbegrenzer oder einen elektronischen Schalter gewonnen wird dadurch, daß die Begrenzung oder die Ansprechschwclle des Schalters so gelegt wird, daß sie unterhalb der kleinsten auftretenden Amplituiie der gedämpften Schwingung liegen.

Die im allgemeinen sinusförmige Steuerschwingung kann mittels eines Amplitudenbegrenzers oder eines Triggers, beispielsweise mittels eines Schmitt-Triggers, in eine frequenzglciche Rechleckschwingung mit dem Tastverhältnis I : 1 umgewandelt werden.

Das schwingfähige Gebilde kann ein einfacher LC-, RC- oder RL-Schwingkreis sein, der mit passiven oder aktiven Elementen realisiert und daher weilgehend entdämpft sein kann und vorzugsweise in integrierter Tecnnik oder in Druckschaltungstechnik hergestellt wird. Als schwingfahiges Gebilde ka..p aber auch ein elektromechanischer, d. h. also piezoelektrischer oder magnetostriktiver Schwinger verwendet werden. Notwendig is· dabei nur, daß sich das schwingfähige Gebilde in seiner Eigenfrequenz innerhalb eines Frequenzbereichs verändern läßt, der dem normalen Schwankungsbereich seiner Eigenfrequenz entspricht, so daß es auf den Sollwert seiner Eigenfrequenz nachgestimmt werden kann. Dies geschieht durch eine Regelschaltung, die durch einen Phasendiskriminator gesteuert wird, der die Phase der gedämpften Schwingung mit derjenigen der Steuerschwingung vergleicht. Die gedämpfte Schwingung, die einer Oberschwingung der Steuerschwingung entspricht und die während jeder Periode oder Halbperiode der Steuerschwingung einmal angestoßen wird, enthält noch einen erheblichen Anteil an störenden, eine Amplitudenmodulation bewirkenden Nebenschwingungen. Diese können unwirksam gemacht werden, indem die gedämpfte Schwingung einem elektronischen Schalter, z. B. einer Trigger- oder Torschaltung, als Steuerspannung zugeführt wird, der in ihren Nulldurchgängen einen Stromkreis abwechselnd öffnet und schließt und eine phasengleiche Rechteckschwingung erzeugt. Im einfachsten Falle genügt es, die gedämpfte Schwingung zu verstärken und ihre Amplituden zu begrenzen.

Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand der

Figuren der 2;eichnung näher erläutert, wobei darstellen:

Fig.) ein Ausführungsbeispiel eines Schaltungsschemas zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 2a die aus der sinusförmigen Steuerschwingung durch Umformung gebildete, frequenzgleiche Rechteckschwingung mit dem Tastverhältnis 1:1,

Fi g. 2b die gedämpfte Schwingung der gewünschten fünften Oberwelle der Steuerschwingung und

Fig.2c die hieraus durch Amplitudenbegrenzung gewonnene, phasengleiche Rechteckspannung, welche die abzuleitende Ausgangsschwingung darstellt.

Die .hochkonstante, sinusförmige Steuerschwingung fo wird in einem Impulsformer I in eine frequenzgleiche Rechteckschwingung gemäß Fig. 2a umgewandelt und einerseits einem auf die fünfte Oberwelle 5/b abgestimmten Z-C-Parallelresonanzkreis 2, der mittels einer Kapazitätsdiode 3 nachgestimmt werden kann, und andererseits — gegebenenfalls über einen gestrichelt dargestellten ersten Frequenzwandler 4 — dem einen Eingang eines Phasendiskriminators 5 zugeführt, dessen Ausgangsspannung die Kapazitätsdiode 3 steuert. Der Resonanzkreis wird jedesmal von der Vorderflanke der vom Impulsformer 1 gelieferten Rechteckimpulse angestoßen und zu gedämpften Sinusschwingungen gemäß Fig.2b veranlaßt, die in einem Amplitudenbegrenzer 6 verstärkt und beidseitig auf die durch die strichpunktierten Linien angedeuteten Werte begrenzt werden und die in Fig.2c dargestellte phasengleiche, mit ihren Flanken praktisch mit den Nulldurchgängen der Sinusschwingung zusammenfallende Rechteckschwingung liefern, welche die abzuleitende fünfte Oberwelle der Steuerschwingung ist. Diese Rechteckschwingung wird — gegebenenfalls über einen zweiten, gestrichelt dargestellten Frequenzwandler 7 — dem anderen Eingang des Phasendiskriminators 5 zugeführt, der seine beiden Eingangsschwingungen miteinander vergleicht und bei einer Phasenabweichung den Resonanzkreis 2 über die Kapazitätsdiode 3 nachstimmt.

Wenn die abzuleitende Schwingung nicht in einem ganzzahligen, sondern in einem rationalen Verhältnis zur Steuerschwingung steht, müssen die Frequenzwandler 4 und 7 eingeschaltet werden, die ;ls Frequenzvervielfacher oder Frequenzteiler ausgebildet sein können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Palentansprüche:

   I.'Verfahren zum Ableiten von Schwingungen aus einer Steuerschwingung mit niedrigerer Frequenz, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch einen Impulsformer (1) aus der Steuerschwingung (to) gebildete Impulsfolge mit einer ihrer Flanken jedesmal ein auf der abzuleitenden Frequenz (5fo) schwingfähiges, verlustbehaftendes Gebilde (2) anstößt, dessen Resonanzfrequenz durch eine aus einem Phasendiskriminator (5) abgeleitete Stellgröße abstimmbar ist und daß aus der durch das Anstoßen entstandenen Folge von gedämpften Schwingungen eine Rechteckschwingung der abzuleitenden Frequenz (5fo) mit konstanter Amplitude durch einen Amplitudenbegrenzer (6) oder einen elektronischen Schalter gewonnen wird dadurch, daß die Begrenzung oder die Ansprechschwelle des Schalters so gelegt wird, daß sie unterhalb der kleinsten auftretenden Amplitude der gedämpften Schwingung ii»gen.
2. 2. Verfahren nach. Anspruch !, dadurch gekenn zeichnet, daß als schwingfähiges Gebilde ein einfacher, mit aktiven und/oder passiven Elementen realisierter Resonanzkreis dient.
3. J. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als schwingfähiges Gebilde ein elektromechanischer Schwinger verwendet wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß den Eingangen des Pliasendiskriminators(5) Frequenzwandler (4,7) vorgeschaltet sind.