DE2104844C3 - Frequenzregelschaltung für ein wahlweise als Haupt- bzw. als Nebenstation schaltbares Sende-Empfangs-Gerät einer elektronischen DistanzmeBanlage - Google Patents

Description

Das Hauptpatent betrifft eine Frequenzregelschaltung für ein wahlweie als Haupt- bzw. als Nebenstation schaltbares Sende-Empfangs-Gerät eirsor elektronischen Distanzmeßanlage, bei der eine Suchschaltung vorhanden ist, die die Frequenz des Senders durch ein Steuersignal von einem Ende eines vorbestimmten Frequenzbereiches startet und über denselben steuert, bis beim Erreichen des Fangbereiches eines mit der Differenz der Sende- und Empfangsfrequenz gespeisten Frequenzdiskriminators das von diesem erzeugte Fehlersignal die Steuerung des Senden; übernimmt

Die Frequenzregelschaltung gemäß dem Hauptpatent ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Frequenzsteuereingang des Senders ein Kondensator und über einen Widerstand der Ausgang eines durch eine hochohmige Stromquelle gesperrten Steuerverstärkers parallelgeschaltet sind, daß der Eingang des Steuerverstärkers über einen Widerstand mit dem Ausgang des Diskriminators in Verbindung steht und mittels eines Schalters zur Umschaltung zwischen Neben- und Hauptstation an eine den Steuerverstärker sperrende Spannung angeschlossen ist und daß eine monostabile Kippschaltung vorhanden ist deren dynamischer Eingang, der beim Übergang von logisch 1 auf 0 schaltet über eine Diode mit der Steuerverstärkerseite des Schalters in Verbindung steht und deren mit dem Verstärkereingang verbundener Ausgang in der Arbeitslage eine Spannung zur Leitendschaltung des Verstärkers abgibt

Bei dieser Schaltung wird die Spannung über den Kondensator am Frequenz-Steuereingang des Senders durch die verstärkte Regelspannung des Diskriminators aufrechterhalten. Es muß also zwischen der Frequenz der Hauptstition und derjenigen bei der Diskriminatormitte eine Abweichung zugelassen werden Diese ist um so kleiner, je größer die Verstärkung des Verstärkers gewählt wird. Die Verstärkung des Verstärkers kann aber wegen der Schwingneigung des Regelsystems nicht beliebig groß gewählt werden, so daß bei dieser Lösung eine bestimmte Abweichung von vornherein in Kauf genommen werden muß. Diese Schaltung hat den Nachteil, daß der Arbeitspunkt auf der Diskriminatorkurve unsymmetrisch liegt und die Aussteuerung im Betrieb um die genannte Abweichung verkleinert ist

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die im Hauptpatent vorgeschlagene Frequenzregelschaltung insofern mit verbesserten Eigenschaften zu versehen.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere monostabile Kippschaltung vorhanden ist, deren Rückstellzeit größer ist als die Summe aus der Rückstellzeit der ersten monostabilen Kippschaltung plus die Zeit zur praktisch vollständigen Entladung des Kondensators, daß ein dynamischer Eingang der weiteren monostabilen Kippschaltung, der letztere bei jeder Ausschaltflanke des Schalters setzt, über eine Diode mit dem Schalter in Verbindung steht und daß zwecks Einprägung eines Stromes zur Rückführung des Regelarbeitspunktes auf die Mitte des Fangbereichs des Frequenzdiskriminators der Ausgang der Ruheseite der weiteren monostabilen Kippschaltung über einen Widerstand mit dem Eingang des

Steuerverstärkers verbunden ist

Eine weitere monostabile Kippschaltung vorzusehen ist zwar an sich bekannt (DE-OS 19 05 943). Diese ist jedoch anders angeschlossen und dient einer anderen Aufgabe.

Die neue Schaltung hat den Vorteil, daß die Abweichung der geregelten Frequenz von derjenigen bei der Diskriminatormitte sehr klein gehalten werden kann. Es kann somit zur Regelung und Aussteuerung der gesamte Bereich des Diskriminators ausgenützt werden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung ergibt sich, indem der Steuerverstärker als Differenzverstärker ausgebildet ist, auf dessen ersten Eingang die Steuerspannungen für den Suchvor-

gang und auf dessen zweiten Eingang die Steuerspannung für die Rückführung des Regelarbeitspunktes auf die Mitte des Pangbereichs des Frequenzdiskriminators geleitet sind.

An Hand der Zeichnungen wird i.<n folgenden ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltung erläutert

Fi g. 1 zeigt dabei ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Fmiuenzregelschaltung;

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform der Schaltung, bei ι ο der der Steuerverstärker als Differenzverstärker ausgebildet ist;

Fig.3 zeigt ein Diagramm der Diskriminatorausgangsspannung in Funktion der Sendefrequenzen der Haupt- und der Nebenstation. Ferner ist in Fig.3 der Verlauf der Spannungen am Frequenzeingang des Senders, am Ausgang der genannten weiteren monostabilen Kippschaltung sowie am Ausgang des üiskriminators während eines Such vorganges dargestellt.

In F i g. 1 ist eine Frequenzregelschaltung eines als Haupt- oder Nebenstation schaltbaren Distanzmeßgerätes dargestellt Die Frequenzregelschaltung ist umschaltbar. Der Aufbau derselben ist demnach für die Haupt- und die Nebenstation identisch.

In jeder Station ist ein Sender 1 vorhanden, dessen erzeugte Sendewelle mittels einer Sende-Empfangs-Einrichtung 13 zur Gegenstation abgestrahlt wird. Die Sendefrequenzen fS der beiden Stationen weisen eine Differenz entsprechend der in den Empfängern verarbeiteten Zwischenfrequenz auf. Der Sender 1 ist so aufgebaut, daß dessen Sendefrequenz durch die Zuführung einer Steuerspannung LiSregelbar ist.

Die Sende-Empfangs-Einrichtung 13 empfängt gleichzeitig die von der Gegenstation abgestrahlte Welle. Diese Empfangswelle sowie ein Teil der eigenen Sendewellen werden einer Mischschaltung 10 zugeführt, welche aus diesen Wellen ein Zwischenfrequenzsignal erzeugt Dieses Signal weist eine Frequenz entsprechend der Differenz der Sende- und der Empfangswelle auf. Das im Zwischenfrequenzverstärker 11 verstärkte *o Zwischenfrequenzsignal wird einem Frequenzdiskriminator 8 zugeführt dessen Fangbereichsmitte auf die Zwischenfrequenz abgestimmt ist.

Zwischen dem Ausgang des Frequenzdiskriminators 8 und dem Frequenzsteuereingang des Senders I ist eine « Suchschaltung eingefügt. Diese ist folgendermaßen zusammengeschaltet:

Dem Frequenzsteuereingang des Senders 1 ist ein Kondensator 2 und über einen Widerstand 3 der Ausgang eines durch eine hochohmige Spannungsquelle so gesperrten Steuerverstärkers 4 parallelgeschaltet Die hochohmige Spannungsquelle wird durch die Spannungsquelle — U und den Widerstand 6 gebildet Der Eingang des Steuerverstärkers 4 steht über einen Widerstand 12 mit dem Ausgang des Diskriminators 8 in Verbindung und ist mittels eines Schalters S zur Umschaltung zwischen Neben- und Hauptstation an eine den Steuerverstärker 4 sperrende Spannung —U angeschlossen. Ferner ist eine monostabile Kippschaltung 9 vorhanden, deren dynamischer Eingang, der so letztere bei jeder Ausschaltflanke setzt, Ober eine Diode 7 mit dem Schalter 5 in Verbindung steht und deren mit dem Verstärkereingang verbundener Ausgang in der Arbeitslage eine Spannung zur Leitendschaltung des Verstärkers 4 abgibt.

Es ist eine weitere monostabile Kippschaltung 14 vorhanden. Die Räcksicllzcit τ 2 derselben ist größer gewählt als die Sume aus der Rückstellzeit τ der ersten monostabilen Kippschaltung 9 und der Entladezeit τ c des Kondensators 2 auf praktisch vollständige Entladung. Ein dynamischer Eingang dieser monostabilen Kippschaltung 14, der letztere bei jeder Ausschaltflanke des Schalters 5 setzt, steht über eine Diode 15 mit dem Schalter 5 in Verbindung. Zwecks Zuführung einer Spannung zur Einstellung des Regelarbeitspunktes auf die Mitte des Frequenzdiskriminator-Fangbereiches ist der Ausgang der Ruheseite der monostabilen Kippschaltung 14 über einen Widerstand 16 mit dem Eingang des Verstärkers 4 verbunden.

Die Funktionsweise der Schaltung kann an Hand der Diagramme in Fig.3 verfolgt werden. In diesem Diagramm ist die Ausgangsspannung UD des Diskriminators 8 in Funktion der Sendefrequenz ///bzw. /7Vder Haupt- bzw. der Nebenstation dargestellt Die Sendefrequenz fN der Nebenstation ist fest eingestellt Die Sendefrequenz fH der Hauptstation wird durch die Schaltung gesucht und bezüglich derjenigen der Nebenstation geregelt (D ist die Sendefrequenz, bei der die Diskriminatorausgangsspannung UD gleich Null ist (Diskriminator-Mitte).

In der Frequenzregelschaltung der Nebenstation ist der Schalter 5 geschlossen. Dadurch gelangt von der Klemme —U eine negative Gleichspannung auf den Eingang des Verstärkers 4. Der Verstärker 4 ist so aufgebaut, daß er bei dieser Eingangsspannung sperrt, d. h. daß an seinem Ausgang keine Spannung erscheint. Die über die Widerstände 6, 12 und 16 dem Verstärkereingang zugeführten Spannungen haben bei angeschalteter Sperrspannung — U keinen Einfluß auf die Aussteuerung des Verstärkers 4. Am Steuereingang des Senders 1 liegt somit keine Spannung US, so daß dieser auf der Festfrequenz fN schwingt.

Es sei angenommen, es werde im Zeitpunkt f 0 in der Hauptstation zwecks Verbindungsaufnahme der Schalter 5 geöffnet. Die bei geschlossenem Schalter S an den dynamischen Eingängen der monostabilen Kippschaltungen 9 und 14 liegende Spannung — U verschwindet, d. h. es wird eine Ausschaltflanke erzeugt Dadurch kippen im Zeitpunkt 11 die monostabilen Kippschaltungen 9 und 14 in die Arbeitslage. Die monostabile Kippschaltung 9 gibt von ihrem Ausgang eine positive Spannung Ua an den Eingang des Verstärkers 14 ab. Die positive Ausgangsspannung der Kippschaltung 14 dagegen verschwindet. Die positive Eingangsspannung schaltet den Verstärker 4 leitend, d. h. dieser wird bis ins Sättigungsgebiet ausgesteuert und gibt eine diesem Arbeitspunkt entsprechende Ausgangsspannung ab. Die über die Widerstände 6 und 12 zugeführten Ströme haben auch in diesem Falle keinen Einfluß auf die Aussteuerung des Verstärkers. Das Diskriminatorausgangssignal UD ist demnach wirkungslos. Durch die Ausgangsspannung des Verstärkers 4 wird über den Widerstand 3 der Kondensator 2 entsprechend der Kurve L aufgeladen. Durch die am Frequenzsteuereingang des Senders 1 auftretende Spannung US wird die Suchfrequenz fS von der Festfrequenz fN an das Ende fE des Suchbereichs verschoben. Im Zeitpunkt 12, d. h. nach Ablauf der Rückstellzeit r der monostabilen Kippschaltung 9 kippt diese in die Ruhelage zurück, womit die positive Spannung Ua am Eingang des Verstärkers 4 verschwindet. Nun können die über die Widerstände 6 und 12 zugeführten Ströme wirksam werden. Der Diskriminator 8 gibt in diesem Zeitpunkt zunächst noch keine Ausgangsspannungen ab, da die c requcnz «es voni ^w'iaCiicnircqucnzvcratariCcr ΐΐ zugeführten Signals außerhalb des Fangbereichs des

Diskriminators 8 liegt. Durch die über den Widerstand 6 zugeführte negative Spannung wird die Ausgangsspannung des Verstärkers 4 wieder auf Null gesteuert. Der Kondensator 2 entlädt sich nun entsprechend der Kurve £"über den Widerstand 3 und den Ausgangswiderstand des Verstärkers 4. Die Frequenz des Senders 1 wird dabei in Richtung der Festfrequenz fN verschoben. Beim Erreichen des Fangbereichs des Diskriminators 8 im Zeitpunkt 13 gibt diese eine Regelspannung UD ab. Diese Regelspannung UD wird durch den Verstärker 4 verstärkt und über den Widerstand 3 dem Kondensator 2 und dem Frequenzsteuereingang des Senders 1 zugeführt Nach einer gewissen Zeit, z. B. im Zeitpunkt ί 4, wird sich eine Frequenz (H einstellen. Die Spannung US über dem Kondensator 2 am Steuereingang des Senders 1 wird zunächst durch die verstärkte Regelspannung UD des Diskriminators 8 aufrechterhalten. Die Abweichung der Frequenz /A/der Hauptstation von derjenigen bei der Diskriminatormitte fD ist um so kleiner, je größer die Verstärkung des Verstärkers 4 gewählt wird. Falls die Nebenstation nicht eingeschaltet ist (kein Trägersignal fN), wäre der Kondensator 2 nach der Entladezeit reim Zeitpunkt i5 praktisch wieder entladen.

Nach Ablauf der Rückstellzeit τ 2 der monostabilen Kippschaltung 14, d. h. im Zeitpunkt f 6, kippt diese in die Ruhelage zurück, womit an ihrem Ausgang eine positive Spannung Ub erscheint Diese wirkt sich über den Widerstand 16 am Eingang des Verstärkers 4 aus. Die Ausgangsspannung Ub der monostabilen Kippschaltung 14 und der Widerstand 16 sind so bemessen, daß am Eingang des Verstärkers 4 eine Spannung Ua wirksam wird, die die Abweichung der Frequenz (H von derjenigen bei der Diskriminatormitte (D gerade aufhebt. Die mittlere Verstärkeraussteuerung im geregelten Zustand wird durch die Spannung Ub erhalten, während der Diskriminator nur noch einen kleinen positiven oder negativen Wert zur Korrektur von Frequenzungenauigkeiten der Haupt- und Nebenstation liefert.

Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß F i g. 2 ist der Steuerverstärker als Differenzverstärker

ic, 4a ausgebildet. Auf den ersten Eingang des Differenzvcistärkers 4a sind die Steuerspannungen für den Suchvorgang, d. h. die Diskriminatorausgangsspannung UD, die Sperrspannung —i/und die Ausgangsspannung der rr.cnostabücn Kippschaltung 9 geleitet Auf den zweiten Eingang des Differenzverstärkers 4a ist die Ausgangsspannung Ub der genannten weiteren monostabilen Kippschaltung 14 geführt. Der zweite Eingang der monostabilen Kippschaltung 14 ist über einen Widerstand 17 an Erde gelegt.

Die Funktionsweise unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2, indem im Zeitpunkt / 6 die monostabile Kippschaltung 14 eine negative Spannung — Ub an den zweiten Eingang des Differenzverstärkers 4a abgibt. Dadurch erhöht sich die Steuerspannung US am Frequenzsteuereingang des Senders 2 und damit auch dessen Frequenz bis zur Frequenz fD. Die Diskriminatorausgangsspannung UD und die Spannung Ua am ersten Eingang des Differenzverstärkers 4a werden praktisch Null.

Statt der Nebenstation kann auch die Hauptstation auf der Festfrequenz arbeiten und die Nebenstation geregelt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Frequenzregelschaltung für ein wahlweise als Haupt- bzw. als Nebenstation schaltbares Sende-Empfangs-Gerät einer elektronischen Distanzmeßanlage, bei der eine Suchschaltung vorhanden ist, die die Frequenz des Senders durch ein Steuersignal von einem Ende eines vorbestimmten Frequenzbereichs startet und über denselben steuert, bis beim Erreichen des Frequenzbereichs eines mit der Differenz der Sende- und Empfangsfrequenz gespeisten Frequenzdiskriminators das von diesem erzeugte Fehlersignal die Steuerung des Senders übernimmt, bei der nach Patent 20 34 719 dem Frequenz-Steuereingang des Senders (1) ein Kondensator (2) und über einen Widerstand (3) der Ausgang eines durch eine hochohmige Stromquelle gesperrten Steuerverstärkers (4) parallelgeschaltet sind, der Eingang des Steuerverstärkers über einen Widerstand (12) mit dem Ausgang des Diskriminator (8) in Verbindung steht und mittels eines Schalters (S) zur Umschaltung zwischen Neben- und Hauptstation an eine den Steuerverstärker sperrende Spannung (-U) angeschlossen ist und eine monostabile Kippschaltung (9) vorhanden ist, deren dynamischer Eingang, der beim Obergang von logisch 1 auf 0 schaltet, über eine Diode (7) mit der Steuerverstärkerseite des Schalters in Verbindung steht und deren mit dem Verstärkereingang verbundener Ausgang in der Arbeitslage eine Spannung zur Leitendschaltung des Verstärkers abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere monostabile Kippschaltung (14) vorhanden ist, deren Rückstellzeit (τ 2) größer ist als die Summe aus der Rückstellzeit (τ) der ersten monostabilen Kippschaltung (9) plus der Zeit (r c) zur praktisch vollständigen Entladung des Kondensators (2), daß ein dynamischer Eingang der weiteren monostabilen Kippschaltung (14), der letztere bei jeder Ausschaltflanke des Schalters (5) setzt, über eine Diode (15) mit dem Schalter (5) in Verbindung steht, und daß zwecks Einprägung eines Stromes zur Rückführung des Regelarbeitspunktes auf die Mitte (fD) des Fangbereiches des Frequenzdiskriminators (8) der Ausgang der Ruheseite der weiteren monostabilen Kippschaltung (14) über einen Widerstand (16) mit dem Eingang des Steuerverstärkers (4) verbunden ist

2. Frequenzregelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerverstärker als Differenzverker (4a) ausgebildet ist, auf dessen ersten Eingang die Steuerspannungen (Ua) für den Suchvorgang und auf dessen zweiten Eingang die Steuerspannung für die Rückführung des Regelarbeitspunktes auf die Mitte (fD) des Fangbereiches des Frequenzdiskriminators geleitet sind.