DE2163914C3 - Schaltungsanordnung zur Durchfährung eines Suchlaufs und zur anschließenden selbsttätigen Regelung der Frequenz eines mittels eines Motorantriebes abstimmbaren Schwingungserzeugers - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Durchführung eines Suchlaufs und zur anschließenden selbsttätigen Regelung der Frequenz eines mittels eines Motorantriebes abstimmbaren Schwingungserzeugers bezüglich einer Bezugsfrequenz, wobei durch Mischung aus dem Schwingungserzeugersignal und dem Bezugsfrequenzsignal ein Zwischenfrequenzsignal gebildet wird, welches einem Frequenzdiskriminator zur Erzeugung einer Diskriminatorspannung und einem Markierer zur Erzeugung eines Fangbereich-Markierungssignals zugeleitet wird, bei dessen Auftreten eine Gatterschaltung die Diskriminatorspannung auf den Eingang der Regelschaltung zur Regelung der Frequenz des Schwingungserzeugers durchschaltet.

In der Radartechnik besteht vielfach die Aufgabe, die Frequenz eines Oszillators bezüglich einer Bezugsfrequenz zu steuern. Dieses Problem ergibt sich beispielsweise auch, wenn es gilt, in einem Radargerät mit veränderbarer Betriebsfrequenz die Frequenzen des Senders und des Empfängerlokaloszillators in Übereinstimmung zu halten. Da die Frequenzabstimmcharakteristiken des Senders und des Empfängers meist nicht übereinstimmen, können die Frequenzen dieser beiden Geräte nicht ohne weiteres durch einen gemeinsamen Antrieb verstellt werden. Es ist deshalb üblich, daß die Frequenz des einen Gerätes mittels einer Nachlaufschaltung selbsttätig der Frequenz des anderen Gerätes nachgeführt wird. Da solche Nachlaufschaltungen nur einen begrenzten Fangbereich aufweisen, werden sogenannte Suchschaltungen verwendet, bei denen durch einen Suchgenerator die Frequenz des nachgeführten Gerätes kontinuierlich über einen vorbestimmten Frequenzbereich gesteuert wird, bis eine aus den beiden Frequenzen erzeugte Differenzfrequenz im Fangbereich einer Diskriminatorschaltung erscheint. In diesem Moment wird der Suchgenerator abgeschaltet, worauf die Diskriminatorschaltung die Steuerung der Frequenz übernimmt.

Eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des eingangs erwähnten Gattungsbegriffs ist beispielsweise aus der DE-OS 18 15 823 bekannt.

Bei einer solchen Schaltungsanordnung ist eine Informationen speichernde bistabile Kippschaltung vorhanden, deren beide Eingangs über ein UND-Tor

mit dem Ausgang eines Frequenzdiskriminators verbunden sind. Diese bekannte Schaltungsanordnung arbeitet zeitlich in der Weise, daß beim NichtVorhandensein eines Signals am Ausgang des FrequenzdisKriminators ein Grobsuchvorgang, beim Auftreten eines Diskriminatorausgangssignals eine Suchlaufsteuerung und bei einem Polaritätswechsel des Diskriminatorausgangssignals eine Feinregelung der Oszillatorfrequenz eingeschaltet werden kann. Der Diskriminator vermag dabei eine der eingespeisten Schwingungsfrequenz proportionale Gleichspannung abzugeben.

Diese bekannte Schaltung hat den Nachteil, daß der Suchvorgang zunächst ία falscher Richtung laufen kann. Die Frequenz wird dabei bis zu einem Bereichsende in dieser falschen Richtung geändert Erst danach beginnt ein neuer Suchlaufsteuerungsvorgang, in dem dann die Frequenz in Richtung zur Sollfrequenz hinläuft Das Auffinden der Sollfrequenz erfordert auf diese Weise sehr viel Zeit _

Aus der DE-OS 19 05 943 ist~feraer eine Schaltungsanordnung anderer Art mit einem Mischer, zwei selektiven Verstärkern, einem Differenznetzwerk, einem ein Sägezahnsignal erzeugenden Suchgenerator, zwei monostabilen Kippschaltungen und einer Steuerschaltung bekannt, welche zusammen eine Mehrbereichsschwellwertschaltung bilden. In dieser Schaltungsanordnung bewirkt die Steuerschaltung eine Umschaltung von einer Suchlaufsteuerung auf eine Feinregelung der Oszillatorfrequenz nach Maßgabe einer vorbestimmten Reihenfolge beim Eintreffen der Ausgangssignale der monostabilen Kippschaltungen. Diese Schaltungsanordnung vermeidet zwar einen Nachteil anderer Schaltungsanordnungen mit Sägezahnsignal, bei denen der Suchvorgang immer an einer bestimmten Stelle des Sägezahnsignals eingeschaltet werden muß, ist aber relativ aufwendig.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einen geringeren Aufwand erfordernde Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Regelung der Frequenz eines Schwingungserzeugers bezüglich einer Bezugsfrequenz anzugeben, wobei das Auffinden der Sollfrequenz in möglichst kurzer Zeit erreicht werden soll.

Diese Aufgabe wird unter Zugrundelegung der eingangs erwähnten Schaltungsanordnung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Dreibereich-Schwellwertschaltung mit einem in seiner Breite dem Fangbereich des Frequenzdiskriminators entsprechenden und in seiner Lage durch eine der Bezugsfrequenz entsprechende Spannung bestimmten mittleren Bereich und je einem daran anschließenden oberen bzw. unteren Bereich vorhanden ist, weiche eingangsseitig mit zur jeweiligen Schwingungsfrequenz wenigstens annähernd proportionalen Gleichspannungen aus mit dem Schwingungserzeuger bzw. dem Bezugsoszillator verbundenen Spannungsgebern beaufschlagt ist und welche ausgangsseitig mit einer außerdem von dem Markierer her mit dem Fangbereich-Markierungssignal beaufschlagten Logikschaltung verbunden ist, und daß die Logikschaltung auf ein dem unteren Bereich entsprechendes Ausgangssignal der Dreibereich-Schwellwertschaltung hin eine Steuerspannung für die eine Motor-Drehrichtung und auf ein dem oberen Bereich entsprechendes Ausgangssignal hin eine Steuerspannung für die andere Motor-Drehrichtung an den Eingang der Regelschaltung durchschaltet und nur auf ein gleichzeitig mit dem Fangbereich-Markierungssignal auftretendes, dem mittleren Bereich entsprechendes Ausgangssignal der Dreibereich-Schwellwertschaltung hin die Diskriminatorspannung an den Eingang der Regelschaltung durchschaltet

Die neue Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß

Ί beim Suchvorgang die Frequenz immer direkt in Richtung der durch die Bezugsfrequenz gegebenen Sollfrequenz gesteuert wird. Es ergibt sich daraus eine sehr kurze Suchzeit

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung

ι ο ergeben sich aus den Ansprachen 2 und 3.

Anhand der Zeichnung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung näher erläutert
F i g. 1 zeigt das Blockschema einer Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Regelung der Frequenz eines mitteis eines Motorantriebes abstimmbaren Schwingungserzeugers,

Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der im Blockschema vorhandenen Logikschaltung.

In Fig.3a) und b) sind verschiedene Signale in der Schaltungsanordnung in Funktion der Frequenz dargestellt

In Fig. 1 ist ein mechanisch abstimmbarer Schwingungserzeuger 1, z. B. ein Magnetronsender, vorhanden.

Die Achse zur Verstellung der Frequenz ist mit einem Motorantrieb 12 gekuppelt Der Ausgang des Schwingungserzeugers 1 ist auf eine Sende-Empfangseinrichtung 17 geführt die die erzeugte Sendewelle abstrahlt Ein Teil der Sendewelle wird durch einen Koppler 18

jo abgezweigt und einer Mischschaltung 11 zugeführt Ferner sind zwei Bezugsoszillatoren 2a, 2b vorhanden. Deren Ausgänge sind mittels eines Schalters IS wahlweise auf einen zweiten Eingang der Mischschaltung 11 schaltbar. Die Bezugsoszillatoren 2a, 2b stellen beispielsweise die Lokaloszillatoren eines Radarempfängers dar, der auf zwei verschiedene Empfangsfrequenzen umschaltbar ist. Der Ausgang der Mischschaltung 11 ist auf den Eingang eines Zwischenfrequenzverstärkers 14 geführt Ferner ist ein Frequenzdiskriminator 10 sowie ein Markierer 13 für das verstärkte Zwischenfrequenzsignal i/14 vorhanden. Der Frequenzdiskriminator weist eine Frequenz/Spannungscharakteristik entsprechend Diagramm U10 in F i g. 3a) und b) auf. Er erzeugt ein Fehlersignal U10 sofern die

■r> Zwischenfrequenz /11 einen vom Sollwert (entsprechend dem Schwingungsfrequenzsollwert /Oa bzw. fob) abweichenden Wert annimmt. Der Markierer 13 besteht aus einer Schaltstufe, die in ihrem Ausgang ein logisches Signal i/13 erzeugt, sofern die erzeugte Zwischenfre-

■)0 quenz /11 innerhalb des vom Verstärker 14 übertragenen Frequenzbandes bzw. im Fangbereich des Frequenzdiskriminators 10 liegt.

Im weiteren sind mit dem Schwingungserzeuger 1 bzw. mit dem Bezugsoszillator 2 verbundene Span-

v> nungsgeber 3,4a bzw. 4b vorhanden, die eine einer der betreffenden Frequenzen /1 bzw. /2 wenigstens annähernd proportionale Gleichspannung i/3, t/4a bzw. U 4b abgeben. Der Ausgang des Spannungsgebers 3 des Schwingungserzeugers 1 ist auf zwei Schaltstufen

■5, 6 geführt, deren Schaltschwellenspannungen U4a-U7 oder U4b-U7 bzw. i/4a+t/8 oder U4b+1/8 über zwei separate zueinander gegenpolige Gleit-hspannungsquellen 7,8 vom Spannungsgeber 4 des Bezugsoszillators 2 zr^eführt sind. Die Ausgänge der . Schaltstufen 5, 6 und das Markierungssignal i/13 sind auf eine Logikschaltung 80 geführt, die beim Vorhandensein eines Markierungssignals i/13 und bei gleichzeitigem Ansprechen de; einen Schaltstufe 5 die

Diskriminator-Ausgangsspannung U10 an den Eingang der Regelschaltung 9 durchgeschaltet und die unabhängig vom Markierungssignal beim Ansprechen keiner bzw. beider Schaltstufen 5,6 eine Spannung + U für die andere Moicr-Drehnchtung an den Eingang der Regelschaltung 9 durchschaltet. Der Ausgang der Logikschaltung 80 ist auf einen Regler 90 geführt, dessen Ausgang den Motorantrieb 12 speist.

Die Logikschaltung ist beispielsweise folgendermaßen aufgebaut:

Es ist eine bistabile Kippschaltung 20 vorhanden, deren Rücksetzeingang R über ein erstes Negationsglied 21 am Ausgang der einen Schaltstufe 5 angeschlossen ist Der Setzeingang S dieser Kippschaltung 20 ist über die Serienschaltung eines zweiten und eines dritten Negationsgliedes 22, 23 am Ausgang der anderen Schaltstufe 6 angeschlossen. Der Ausgang der Kippschaltung 20 speist ein erstes Relais 28. Ferner ist ein Exklusiv-Oder-Tor 24 vorgesehen, dessen erster bzw. zweiter Eingang am Ausgang des ersten Negationsgliedes 21 bzw. am Ausgang des zweiten Negationsgliedes 22 angeschlossen ist.

Der Ausgang des Exklusiv-Oder-Tores 24 ist über ein viertes Negationsglied 25 auf einen Eingang eines NOR-Tores 26 geführt, dessen zweiter Eingang über ein fünftes Negationsglied 27 mit dem Ausgang des Markierers 13 in Verbindung steht und dessen Ausgang ein zweites Relais 29 speist.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung funktioniert nun folgendermaßen:

Aus den von den beiden Signalquellen 1 und 2a bzw. 2b abgegebenen Signalen wird in der Mischstufe 11 in bekannter Weise eine Signalkomponente U11 erzeugt, die die Differenz der Frequenzen der beiden zugeführten Signale aufweist Dieses Zwischenfrequenzsignal t/11 wird in einem nachfolgenden Zwischenfrequenzverstärker 14 verstärkt Das verstärkte Zwischenfrequenzsignal i/14 gelangt einerseits auf den Frequenzdiskriminator 10 und andererseits auf den Markierer 13.

Es sei zunächst angenommen, daß die Frequenz des Schwingungserzeugers 1 im Punkt A (F i g. 3a) liegt

Die erzeugte Zwischenfrequenz ist dann außerhalb des vom Zwischenfrequenzverstärker 14 verstärkten Frequenzbandes bzw. außerhalb des Fangbereiches des Diskriminator 10. Am Ausgang des Markierers 13 und am Ausgang des Diskriminators 10 ist deshalb kein Ausgangssignal vorhanden.

Die von den Spannungsgebern 3, 4a abgegebenen Spannungen sind wenigstens annähernd proportional zur eingestellten Frequenz des betreffenden Schwingungserzeugers. Zur Schwellwertspannung UAa addieren sich die beiden Spannungen -Ul bzw. +US, so daß an der Schaltstufe 5 eine Schwellwertspannung von t/4a—i/7 und an der Schaltstufe 6 eine Schwellwertspannung von t/4a + i/8 wirksam wird Die Spannung in ist so gewählt, daß die Schaltstufe 5 bei einer Frequenz fta schaltet, die etwas oberhalb des unteren Endes des Fangbereiches des Frequenzdiskriminators 10 liegt (F i g. 3a). Die Spannung US ist so gewählt daß die Schaltstufe 6 bei einer Frequenz fha schaltet die etwas unterhalb des oberen Endes des Fangbereiches des Frequenzdiskriminators 10 liegt

Auf diese Weise ergeben sich drei verschiedene Schaltbereiche. Unterhalb der Frequenz fta ist keine Schaltstufe eingeschaltet Zwischen den Frequenzen fta und fha ist die Schaltstufe 5 eingeschaltet Oberhalb der Frequenz fha sind beide Schakstufen 5 und 6 eingeschaltet

Im angenommenen Fall, bei einer Frequenz entsprechend Punkt A erhält die Logikschaltung 80 von den Schaltstufen 5 und 6 keine Eingangsspannung. Die Eingänge der beiden Negationsglieder 21, 22 sind

"j spannungslos. Das Negationsglied 21 gibt eine Ausgangsspannung an den Rücksetzeingang R der bistabilen Kippschaltung 20 ab. Der Ausgang der bistabilen Kippschaltung 20 ist spannungslos, so daß das erste Relais 28 nicht anzieht. Vom Ruhekontakt 30 dieses

i» Relais 28 gelangt eine Spannung - U über den Umschaltkontakt 31 und den Ruhekontakt 33 des zweiten Relais 29 zum Regler 9. Der Regler 9 speist den Motor 12 in der Weise, daß die Frequenz des Schwingungserzeugers 1 gegen höhere Frequenzen,

ι) d. h. in Richtung der Sollfrequenz /Oa, verstellt wird. Diese Verstellung dauert so lange, bis bei der Frequenz fta die beiden Spannungen i/3 und i/4a—L/7 gleich groß sind und die Schaltstufe 5 eine Ausgangsspannung einschaltet. Der Eingang a des ersten Negationsgliedes

jii 21 erhält somit eine Spannung. Die Spannung am Ausgang des Negationsgliedes 21 verschwindet. In diesem Zustand gibt das Exklusiv-Oder-Tor 24 ein Ausgangssignal ab. Dieses wirkt sich zusammen mit dem Markierungssignal U13 am NOR-Tor 26 dahin aus, daß

2~> das zweite Relais 29 anzieht Durch das Umschalten des Kontaktes 34 wird die Diskriminator-Ausgangsspannung U10 zum Regler 9 durchgeschaltet. Der Regler steuert nun mit der Diskriminator-Fehlerspannung U10 die Frequenz des Schwingungserzeugers 1 auf die

'M Sollfrequenz /Oa.

Der zweite Bezugsoszillator 2b ist auf eine andere Frequenz flb abgestimmt Dementsprechend ist der Spannungsgeber 4b ebenfalls auf eine andere Spannung IAb eingestellt. Diese ist so gewählt, daß die Schaltstufe

:'' 5 bei einer Frequenz ftb und die Schaltstufe 6 bei einer Frequenz fhb schaltet (F i g. 3b). Diese beiden Frequenzen ftb und fhb liegen im Fangbereich des Frequenzdiskriminators 10, dessen Mitte um die Zwischenfrequenz von der Bezugsfrequenz f2b entfernt ist.

•κι Werden nun die beiden Schalter 15 und 16 umgeschaltet, so schwingt der Schwingungserzeuger 1 zunächst noch auf der Frequenz entsprechend dem Punkt B (Fig.3b). Es wird dann aber sofort die Schaltstufe 6 ansprechen, so daß nun an beiden

i" Eingängen ab der Logikschaltung 80 eine Spannung vorhanden ist Die Spannung am Eingang b wirkt sich am Setzeingang der bistabilen Kippschaltung 20 aus, so daß diese kippt und das Relais 28 an ihrem Ausgang anzieht Da beide Eingänge des Exklusiv-Oder-Tores 24

">» spannungslos sind, gibt dieses keine Ausgangsspannung mehr ab. Infolgedessen fällt das Relais 29 ab. In diesem Falle wird also eine Spannung + t/über die Kontakte 32 und 31 des ersten Relais 28 sowie über die Kontakte 34 und 33 des zweiten Relais 29 an den Regler 9 durchgeschaltet Der Regler 9 speist den Motor 12 in der Weise, daß die Frequenz des Schwingungserzeugers 1 gegen tiefere Frequenzen, dh. in Richtung der Sollfrequenz /Ob, verstellt wird Diese Verstellung dauert so lange, bis die Schaltstufe 6 bei der Frequenz

-» fhb zurückschaltet Damit wird wieder die Diskriminatorausgangsspannung i/10 auf den Regler 9 durchgeschaltet Der Regler 9 steuert nun anhand der Diskriminator-Fehlerspannung t/10 die Frequenz des Schwingungserzeugers 1 auf die neue Sollfrequenz Mb.

<■ Im gleichen Frequenzabstand zur Bezugsfrequenz fla bzw. flb wird bei der Spiegelfrequenz fSa bzw. fSb ebenfalls ein Zwischenfrequenzsignal erzeugt Ein Ansprechen auf diese Frequenz fSa bzw. fSb ist jedoch

nicht möglich, da die Logikschaltung 80 die Diskriminator-Ausgangssparinung c/10 nur innerhalb des von den Spannungsgebern 3 und 4a bzw. 46 und den Spannungsquellen 7, 8 gegebenen Bereichs auf den Regler 9 durchschallet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Durchführung eines Suchiaufs und zur anschließenden selbsttätigen s Regelung der Frequenz eines mittels eines Motorantriebes abstimmbaren Schwingungserzeugers bezüglich einer Bezugsfrequenz, wobei durch Mischung aus dem Schwingungserzeugersignal und dem Bezugsfrequenzsignal ein Zwischenfrequenzsignal gebildet wird, welches einem Frequenzdiskriminator zur Erzeugung einer Diskriminatorspannung und einem Markierer zur Erzeugung eines Fangbereich-Markierungssignals zugeleitet wird, bei dessen Auftreten eine Gatterschaltung die Diskriminatorspannung auf den Eingang der Regelschaltung zur Regelung der Frequenz des Schwingungserzeugers durchschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dreibereich-Schwellwertschaltung (4a, 5, 6, 7, 8) mit einem in seiner Breite dem Fangbereich des Frequenzdiskriminators (10) entsprechenden und in seiner Lage durch eine der Bezugsfrequenz entsprechende Spannung bestimmten mittleren Bereich und je einem daran anschließenden oberen bzw. unteren Bereich vorhanden ist, welche eingangsseitig mit zur jeweiligen Schwingungsfrequenz wenigstens annähernd proportionalen Gleichspannungen aus mit dem Schwingungserzeuger bzw. mit dem Bezugsoszillator verbundenen Spannungsgebern (3; 4a bzw. 4b) beaufschlagt ist so und welche ausgangsseitig mit einer außerdem von dem Markierer (13) her mit dem Fangbereich-Markierungssignal (t/13) beaufschlagten Logikschaltung (80) verbunden ist, und daß die Logikschaltung (80) auf ein dem unteren Bereich entsprechendes Ausgangssignal der Dreibereich-Schwellwertschaltung (4a, 5,6,7,8) hin eine Steuerspannung (— U) für die eine Motor-Drehrichtung und auf ein dem oberen Bereich entsprechendes Ausgangssignal hin eine Steuerspannung (+ U) für die andere Motor-Drehrichtung an den Eingang der Regelschaltung (9) durchschaltet und nur auf ein gleichzeitig mit dem Fangbereich-Markierungssignal (t/13) auftretendes, dem mittleren Bereich entsprechendes Ausgangssignal der Dreibereich-Schwellwertschaltung (4a, 5,6, 7, 8) hin die Diskriminatorspannung (i/10) an den Eingang der Regelschaltung (9) durchschaltet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Bezugsoszillator (2b) vorhanden ist, der durch Umschaltglieder ^r>o (15, 16) anstelle des normalerweise die Bezugsfrequenz liefernden Bezugsoszillators (2a) einschaltbar ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Logikschaltung ■> > (80) eine bistabile Kippschaltung (20) vorhanden ist, deren RUcksetzeingang (R) über ein erstes Negationsglied (21) mit einem über einen ersten Ausgang der Dreibereich-Schwellwertschaltung (4a, 5,6,7,8) gelieferten Ausgangssignal (LJ5) beaufschlagt ist, wi deren Setzeingang (S) über die Serienschaltung eines zweiten und eines dritten Negationsgliedes (22, 23) mit dem über einen zweiten Ausgang der Dreibereich-Schwellwertschaltung (4a, 5, 6, 7, 8) gelieferten Ausgangssignal (U6) beaufschlagt ist i>"> und deren Ausgang ein erstes Relais (28) speist, daß ein Exklusiv-Oder-Tor (24) vorgesehen ist, dessen erster bzw. zweiter Eingang am Ausgang des ersten bzw. zweiten Negationsgliedes (21 bzw. 22) angeschlossen ist, daß der Ausgang des Exklusiv-Oder-Tores (24) über ein viertes Negationsglied (2S) auf einen Eingang eines NOR-Tores (26) geführt ist, dessen zweiter Eingang über ein fünftes Negationsglied (27) mit dem Ausgang des Markierers (13) in Verbindung steht und dessen Ausgang ein zweites Relais (29) speist, daß beim ersten Relais (28) ein Ruhekontakt (30) mit einer Spannungsquelle (-U) für die eine Motor-Drehrichtung in Verbindung steht und ein Arbeitskontakt (32) mit einer Spannungsquelle (+U) für die andere Motor-Drehrichtung in Verbindung steht und daß beim zweiten Relais (29) ein Ruhekontakt (33) mit einem Umschaltkontakt (31) des ersten Relais (28), ein Arbeitskontakt (35) mit dem Ausgang des Diskriminators (10) und ein Umschaltkontakt (34) mit dem Eingang des Reglers (9) in Verbindung steht