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B E S C H R E I B U N G Schaltung zum Feststellen von Nichtlinearitäten
eines Vierpole In Vierpolschaltungen, beispielsweise bei Hochfrequenze1pfangseinrichtungen
mit meist mehrfacher Frequenzumsetzung wie Frequenzanalysatoren, sogenannten Panoranempfängern,
Hochfrequnezpeilern, Feldstärkemessern, selektriven Hochfrequnez-Spannungsmewssern,
Verstärken und dgl., entstehen infolge von Bauelesentcn mit nichtlinearer Kennlinie
wie Röhren, Transistoren, Dioden und dgl. Störsignale, die bei der Auswertung des
Ausgangssignales stören. Wenn solche Störungen vermieden werden sollen, muß bei
Empfängern beispielsweise die eingangsseitige Aussteuerung auf einen Minimalwert
begrenzt -werden, wodurch jedoch der Anwendungsbereich unnötig eingeschränkt wird.
Bei Verstärkern machen sich derartige Nichtlinesritäten im unterschiedlichen Verstärkungsgrad
störend bemerkbar.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung zu schaffen, eit welcher
solche Nichtlinearitäten eines Vierpols, beziehungsweise die in eine solchen Vierpol
erzeugten Störsignale, feststellbar und wenn nötig automatisch unterdrückbar sind.
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Diese rufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vor und nach
dea die nichtlinearen Elemente enthaltenden Vierpol jeweils ein Dämpfungsglied gleichgroßen
Dampfungsfaktors angeordnet ist und diese beiden Dämpfungsglieder wechselweise ein-
und ausschalter sind.
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Gemäß der Erfindung wird die Erkenntnis ausgenutzt, daß sich die durch
Nichtlinearitäten des Vierpols, beispielsweise eines Empfängers, erzeugten Störsignale
von den eigentlichen auszuwertenden Nutzsignalen insofern unterscheiden, als sie
bei Vergrößerung des Signalpegeis stärker als proportional ansteigen. Durch das
wahlweise Einschalten von nur einem der beiden gleichgroßen Dämpfunsglieder in den
Signalaufbreitungszug bleibt die Gesamtverstärkung für das Eignangssignal konstant,
d.h. die Ausgangsgröße aller Nutzsignale bleibt gleich und nur die Ausgangsgröße
der durch Nichtlinearitäten erzeugten Störsignale ändert sich periodisch mit der
Umschaltfrequenz. Damit können sofort Störsignale von Nutzsignalen unterschieden
und eventuelle Maßnahmen zu deren Unterdückung getroffen werden. Eine Möglichkeit
zur automatischen Eliminierung solcher Störsignale besteht beispielsweise darin,
eine zusätzliche Speichereinrichtung zum Speichern der während einer Umschaltperiode
auftretenden Ausgangssignals vorzusehen und damit eine Vergleichs einrichtung zu
speisen, in weicher die Größe der einzelnen während aufeinanderfolgenden Umschaltperioden
auftretenden Signale miteinander verglichen werden und durch welche dann oino weitere
Einrichtung so gesteuert wird, daß nur die in aufeinanderfolgenden Umschaltperioden
gleichbleibenden Signale ausge wertet werden.
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Bei eines empfänger sind im Sinne der Erfindung all diejenigen Stufen
des Aufbreitungszuge störende Mischprodukte erzeugende Vierpole, die eine größere
Bandbreite als die Stufe mit der kleinsten Bandbreite des Gesamtsystemes besitzen
Im allgemeinen wird es sich hierbei um solche Empfängerstufen handeln, welche breitbandige
Verstärker,-Nischstufen, Dämpfungsglieder nichtlinearer kennlinie und dgl., kurzgesagt
Bauelemente mit nichtlinearen Kennlinie, enthalten. Die Empfängerstufe kleinester
Bandbreite ist bei Empfängern dieser Art meist die letzte Stufe, in welcher die
Umsetzung des Frequenzbandes in dis Zwiaschenfrequenz mit der schmalsten Bandbreite
erfolgt und in welohne dann keine störenden Mischprodukte infolge Nichtlinearitäten
mehr auftreten können. Bei solchen Empfängern wird daher das erste
Dämpfungsglied
vor die erste nichtlineare Elemente enthaltende Stufe und das zweite Dämpfungsglied
nach der letzten störende Mischprodukte erzeugenden Stufe geschaltet.
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Die Erfindung ist vor allem fttr Hochfrequenz-Analysatoren vofl Vorteil,bei
denen durch Wobbelung ein Frequenzspektrum auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre
dargestellt wird. Die Umschaltung der Dämpfungsglieder erfolgt in diesem Falle zweckmäßigerweise
während der Rücklaufperiode der Sägezahn-Wobbelspannung so daß während der einen
Wobbelperiode jeweils die Anzeige mit eingeschaltetem vordersten Dämpfunsglied und
während der darauffolgenden Wobbelperiode die Anzeige mit eingeschaltetem hintersten
Dgmpfungsglied usw. erfolgt.
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auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre ändert sich damit die Anzeige
der Störsignale periodisch mit der Umschaltfrequenz während die Anzeigte der eigentlichen
dem Eingang des Analysators zugeführten Nutzaignale konstant bleibt. Bei anderen
SochfrePuenzempfängorefnrichtungen können in analoger Weise die sich änderen Störsignale
beispielsweise durch Abhören der beim tJmschalten hervorgerufenen Amplitudenmodulation
der Störsignale oder durch eine zusätzlische Anzeigeeinrichtung festgestellt werden.
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Die erfindungsgemäße ßchaltung ist aber auch zum Festetellen und Messen
von Nichtlinearitäten anderer Vierpole, beispielsweise von Verstärkern und dgl.
geeignet. Wird im Sinne der Erfindung einem Verstärker ein Dämpfungsglied ve und
nachgeschaltet und wird am Ausgang ein geeignetes Anzeigeinstrument angeschaltet,
so wird bei Einspeisung einer konstanten Eingangsspannung und periodiechem Umschalten
der beiden Dämpfungsglieder die Anzeige am Ausgangs instrument schwanken, wenn der
Verstärker keinen linearen Verstärkungsverlauf besitzt, d.h. geringere Eingangsspannungen
mehr als größere Eingangsspannungen verstärkt.
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Die Erfindung sowie vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden
im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Auafjihrunga beispiel
näher erläutert.
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Die Fig. zeigt das Prinzipschaltbild einer Hochfrequenzempfangseinrichtung
mit mehrfacher Frequenzumsetzung, wie sie beispielsweise bei einem Frequenzanalysator
Anwendung finden kann. Die schematisch angedeuteten drei Umsetzerstufen I, II, und
III bilden in Sinne der Erfindung den nichtlinearen -Vierpol V. Diese Umsetzerstufen
I, II und III enthalten nämlich in bekannter Weise Verstarker, Mischstufen, Dämpfungsglieder
und dgl., also die verschiedenartigsten Bauelemente mit nichtlinearen Kennlinien.
Hierdurch werden störende Misckprodukte und damit Störsignale in Umgebung der dem
Eingang E zugeführten Nutzsignale erzeugt.
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Gemäß der Erfindung ist nun vor der ersten solche nichtlineare Bauelemente
enthaltenden Empfängerstufe T ein Dämpfungsglied D1 und nach der letzten stbrende
Mischprodukte erzeugenden Empfangersture III ein gleichgroßes Dämpfungsglied D2
geschaltet. In beiden Fällen kann es sich z.B. um 3dB-Dämpfungsglieder handeln,
die aber selbstverständlich auch auf verschiedeneDämpfungswerte umschaltbar sein
können. Beide Dämpfungsglieder D1 und D2 besitzen jedoch stets den gleichen Dämpfunge
wert. Sie sind durch eine geeignete Schalteinrichtung, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
angedeutet durch die t!berbrUckungsschalter S1 und S2 sowie die zugeordnete periodische
Umschalteinrichtung T, wahlweise ein- und ausschaltbar, d.h. wenn das Dämpfungsglied
D1 in den Signalzug eingeschaltet ist, ist das Dämpfungsglied D2 ausgeschaltet und
umgekehrt. Je nach Art der verwendeten Dämpfungsglieder können die verschiedenartigsten
mechanischen oder elektronischen Umschalteinrichtungen verwendet werden. Bei einem
Hochfrequenzanalysator, dessen erster Überlagerungsoszillator der Umsetzeratufe
I in der Frequenz periodisch durchgestimmt, d.h. gewobbelt ist, kann die Steuereinrichtung
T in Abhängigkeit von dieser Wobbelspannung automatisch so angesteuert sein, daß
die Umschaltung jeweils während der Rücklaufperiode der Wobbeispannung erfolgt und
damit in der einen Wobbelperiode die Anzeige mit eingeschaltetem Dämpfungsglied
D1 und in der nächsten Wobbelperiode dann die Anzeige mit eingeschalteten Dämpfungsglied
D2
erfolgt. Am Ausgang h, dem in bekannter Weise Demodulatoreinrichtungen,
Anzeigeeinrichtungen oder dgl. nachgeschaltet sind, treten damit die dem Eingang
E zugeführten Nutzsignale mit stets gloichbleibender Amplitude auf, wkhrend die
durch Nichtlinearitäten im Vierpol V erzeugten Störsignale bei der periodischen
Umschaltung sich entsprechend periodisch in der Amplitude andern und so leicht festgestellt
werden können.
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In Abhangigkeit von dieser Art der Störsignalfeststellung kann auch
eine automatische Unterdrückung solcher Störsignale durchgeführt werden, bei Hoch
frequenzanalysatoren beispielsweise eine Unterdrückung der Anzeige solcher Störsignale
auf dem schirm der Kathodenstrahlröhre. Hierzu ist es lediglich erforderlich, die
einzelnen signale (Nutzsignale und Störsignale) einer Abtastperiode in einer geeigneten
Speichereinrichtung zu speichern und diese gespeicherten Signale mit den während
der nächsten Abtastperiode auftretenden entsprechenden ignalen zu vergleichen. Da
nur die Nutzsignale in der Amplitude gleich bleiben kann auf diese Weise erreicht
werden, daß nur diese gleichbleibenden Nutzsignale angezeigt oder anderweitig auagewertet
werden, die in aufeinanderfolgenden Abtastperioden sich jedoch ändernden Störsignale
aber auf geeignete Weise unterdrückt bzw nicht angezeigt werden.
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Als Speicher bieten sich die verschiedenartigeten bekannten Anordnungen
wie Wandler zum Umwandeln der Analogsignale in Digitalsignale und speichern dieser
Dititalsignale in einem Schieberegister, Bandschleifenspeichereinrichtung oder Speicher
in Form von Laufzeitgliedern und dgl. an. Auch fr die Jignalvergleichseinrichtung
können die verschiedenartigen bekannten Schaltungen verwendet werden.
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Patentansprüche