DE2511027B1 - Selektriver UEberlagerungsempfaenger - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einem selektive Überlagerungsempfänger mit einer oder mehrere
Umsetzungsstufen, die zur Durchführung einer getrenn ten Grob- und Feinabstimmung auf eine gewünscht
Empfangsfrequenz von zwei Spannungen einstellbare Frequenz beeinflußt werden, wobei die erste Spannun
von einem auf die Oberwellen einer Quarzgrundfre quenz einstellbaren und einrastbaren, ersten Oszillato
abgeleitet wird, während die zweite Spannung vo: einem zweiten Oszillator abgeleitet wird, der innerhall
eines dem Frequenzabstand zwischen benachbarte: Oberwellen entsprechenden Frequenzbereiches konti
nuierlich einstellbar und auf die jeweils eingestellt Frequenz stabilisiert ist.
Die Stabilisierung des zweiten, in seiner Ausgangsfre quenz kontinuierlich einstellbaren Oszillators dient zu
Verbesserung seines Frequenzfehlers, der ohne dies Stabilisierung in der Größenordnung von ΙΟ-3 seine
Ausgangsfrequenz liegen würde, während der Fre quenzfehler des ersten Oszillators im eingerastete]
Zustand auch ohne besondere Temperaturkonstan: lediglich in der Größenordnung von 10^5 seine
Ausgangsfrequenz liegt. Die Bedeutung der Stabilisie rungsmaßnahmen ist daher umso größer, je höher dl·
vom zweiten Oszillator abgegebenen Frequenzen sind.
Ein Überlagerungsempfänger der eingangs genann
ten Art ist aus der deutschen Patentschrift 10 76 26;
bekannt. Diese Stabilisierung des zweiten Oszillator besteht hier darin, daß seine Ausgangsspannung durcl
Mischung mit einer frequenzstabilisierten Hilfsspan nung in die wesentlich niedrigere Frequenzlage eine
zusätzlichen Interpolationsoszillators umgesetzt un< mittels eines Regelkreises auf den Wert der jeweil
eingestellten Frequenz des Interpolationsoszillator nachgeregelt wird. Setzt man dabei die Ausgangsfre
quenz des zweiten Oszillators wenigstens um dei Faktor 102 herunter und wählt die Frequenzlage de
Interpolationsoszillators entsprechend niedrig, so laß sich der zweite Oszillator mit Hilfe des Interpolations
Oszillators trotz seiner kontinuierlichen Frequenzvaria tion so genau einstellen, als ob jeder einzelne Wert de
Ausgangsfrequenz durch einen Schwingquarz kontrol liert wäre. Dies führt zu einer sehr hohen Abstimmge
nauigkeit und -konstanz des selektiven Überlagerungs empfängers bezüglich jeder beliebigen Abstimmfre
quenz innerhalb eines vorgegebenen Frequenzberei ches. Die Anzeige der Grobabstimmung erfolgt dabei ai
einer dem ersten Oszillator zugeordneten Grobein Stellskala, die Anzeige der Feinabstimmung an de
Einstellskala des Interpoltionsoszillators. Insbesonden durch die genannten Stabilisierungsmaßnahmen ist de:
Schaltungsaufwand bei dem bekannten Überlagerungs empfänger jedoch sehr hoch.
Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt di< Aufgabe zugrunde, bei einem selektiven Überlagerungs
empfänger der eingangs genannten Art eine hohl
Abstimmgenauigkeit und -konstanz mit einem wesentlich geringeren Schaltungsaufwand zu erzielen.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß der Einsatz eines Frequenzzählers zur Anzeige der selektierten
Empfangsfrequenz (fe) eine wesentlich genauere Einstellung des ersten Oszillators auf die einzelnen
Raststellen erlaubt, als dies bisher mit einer ihm zugeordneten Großeinstellskala möglich war. Daher
läßt sich die Quarzgrundfrequenz bzw. der Frequenzabstand benachbarter Oberwellen soweit verringern, daß
der zweite Oszillator diesen trotz einer Quarzstabilisierung auf eine Festfrequenz mit Hilfe einer nur relativ
kleine Verschiebungen der Festfrequenz zulassenden Justiereinrichtung mit kontinuierlich einstellbaren Zwischenwerten
interpolieren kann.
Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht darin, daß die gewünschte große Abstimmgenauigkeit
und -konstanz des Überlagerungsempfängers wesentlich einfachere Stabilisierungsmaßnahmen am zweiten
Oszillator bedingt als bisher. Insbesondere fallen der den zweiten Oszillator kontrollierende Interpolationsoszillator und das die Ausgangsfrequenz des zweiten
Oszillators in die Frequenzlage des Interpolationsoszillators umsetzende Schaltungsteil des aus der deutschen
Patentschrift 10 76 265 bekannten Überlagerungsempf angers nunmehr weg.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Um die Frequenz des zweiten Oszillators in einfacher Weise kontinuierlich einstellen zu können, ist der
Empfänger in Weiterbildung nach Anspruch 2 ausgestaltet.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher
erläutert
35
Der gezeigte Überlagerungsempfänger weist eine Eingangsklemme 1 auf, die mit dem Eingang eines
einstellbaren Spannungsteilers 2 verbunden ist. Diesem schließen sich ein Tiefpaß 3 und eine erste Umsetzungsstufe 4 an. Ein Oszillator 5 führt der ersten
Umsetzungsstufe 4 eine Spannung Ui zu, die zum
Zwecke einer Grobabstimmung des Überlagerungsempfängers auf verschiedene äquidistante Frequenzwerte /1 einstellbar ist. Eine an 1 anliegende
Empfangsspannung Ue oder ein in 2 abgeleiteter Teil derselben wird in 4 mit der Spannung Ui gemischt,
wobei ein in den Durchlaßbereich ZFl eines Bandpaßfilters
6 fallendes Mischprodukt als erste ZF-Spannung UzFi ausgesiebt und sodann einer zweiten Umsetzungsstufe 7 zugeführt wird. In dieser wird Uzf 1 in eine zweite
ZF-Spannung Uzf 2 umgesetzt, was durch die Mischung mit einer von einem Oszillator 8 gelieferten Spannung
i/2 und durch nachfolgende Aussiebung eines Mischproduktes
mittels eines nachgeschalteten Bandpaßfilters 9 geschieht, welches ein zweites ZF-Band ZF2
definiert Dabei ist die Frequenz /2 der Spannung U2 zum Zwecke einer Feinabstimmung des Überlagerungsempfängers
innerhalb eines dem Abstand zweier benachbarter Frequenzwerte /1 entsprechenden Frequenzbandes
kontinuierlich einstellbar. Die Spannung Uzf 2 wird in einer weiteren Umsetzungsstufe 10 durch
Mischung mit der Spannung t/3 eines Oszillators 11 und
durch nachfolgende Aussiebung eines Mischproduktes mittels eines Bandpaßfilters 12 mit einem Durchlaßbereich
ZFZ in eine dritte ZF-Spannung Uzf 3 umgesetzt.
Uzf ζ wird beispielsweise einem Meßkreis 13 zugeführt,
der entweder die Amplitude oder Phase einer sinusförmigen Empfangsspannung Ue oder die Phase
einer dieser aufmodulierten, wesentlich niederfrequenteren Spannung auswertet. Andererseits kann die
Empfangsspannung Ue auch eine mit einem niederfrequenten Nachrichtensignal modulierte Trägerschwingung
sein, in welchem Fall Uzf3 dem Eingang 14 eines
Demodulators 15 zugeführt wird, der das demodulierte Nachrichtensignal über seinen Ausgang 16 an eine sich
in bekannter Weise anschließende, nicht dargestellte Niederfrequenzstufe abgibt.
Der Oszillator 5 ist als sogenannter Rasteroszillator ausgebildet, der auf jede beliebige Oberwelle einer von
einem quarzstabilisierten Oszillator 17 gelieferten Quarzgrundfrequenz f0 einstellbar und einrastbar ist. Zu
diesem Zweck wird fQ einem Oberwellengenerator 18
zugeführt, der eine Vielzahl von Oberwellen fo, 2 · fo... n-fo an einen Phasendetektor 19 abgibt. Dieser liefert
bei hinreichender Annäherung der Frequenz /1 an jede der Oberwellen eine Wechselspannung, die über einen
Tiefpaß 20 einem Frequenzsteuereingang 21 des Oszillators 5 zugeführt wird und dessen Frequenz /1
solange verändert, bis sie auf die jeweils betrachtete Oberwelle der Quarzgrundfrequenz /0 eingestellt ist. Ist
diese Einstellung einmal erreicht, so erzeugt der Phasendetektor 19 eine Gleichspannung Ur, die von der
Phasendifferenz zwischen den ihm zugeführten, gleichfrequenten Eingangsspannungen abhängt. Die Spannung
Ur dient dabei als Regelspannung, die jeder Abweichung von der erreichten Einstellung und damit
von der ausgesuchten Oberwelle entgegenwirkt und somit die »Einrastung« des Oszillators 5 auf der
betreffenden Oberwelle sicherstellt. Durch eine entsprechend große Zahl von Oberwellen von fo gelingt es, mit
/1 einen großen Frequenzbereich zu überstreichen.
Die Frequenz /2 des zweiten Oszillators 8 ist innerhalb eines zweiten Frequenzbereiches kontinuierlich
einstellbar, der der Quarzgrundfrequenz /0 bzw. dem Abstand zweier benachbarter Oberwellen von fo
größenmäßig entspricht. Eine hohe Genauigkeit und Konstanz der kontinuierlichen Einstellung von /2
kommt in der Weise zustande, daß ein Schwingquarz 22 den mit 23 angedeuteten, frequenzbestimmenden Kreis
auf eine Festfrequenz stabilisiert und daß die letztere mit Hilfe einer Justiereinrichtung, die im dargestellten
Ausführungsbeispiel aus einer steuerbaren Kapazitätsdiode 24 besteht, in einem im Verhältnis zu ihr sehr
kleinen Justierbereich verschoben wird. Die Frequenzeinstellung von /2 erfolgt mittels eines Potentiometers
25, das von einer Gleichspannungsquelle 26 gespeist wird. Jede Verstellung des Potentiometers 25 bewirkt
dabei eine Änderung der Steuerspannung Ust, die die Kapazität der Diode 24 und damit den jeweiligen Wert
von /2 beeinflußt. Die Justiereinrichtung, die auch als Zieheinrichtung bezeichnet wird, kann ganz allgemein
aus einer kapazitiven oder induktiven Blindwiderstandsanordnung bestehen, die mittels einer Steuerspannung
auf verschiedene Blindwiderstandswerte einstellbar ist.
Voraussetzung für eine kontinuierliche Abstimmbarkeit des Überlagerungsempfängers ist jedoch, daß der
Frequenzabstand zwischen jeweils benachbarten Oberwellen von /0 so klein gewählt ist, daß er die Breite des
Justierbereiches der Festfrequenz des Oszillators 8 nicht übersteigt. Ein Frequenzzähler 27, der die aufgrund der
jeweiligen Abstimmung selektierte Empfangsfrequenz fe zählt, bietet eine genaue und damit eindeutige
Einstellmöglichkeit des Oszillators 5 auf einzelne Raststellen, die hierzu erforderlich ist. Zweckmäßigerweise
wird der Zähler 27 von den Ausgangsspannungen der Oszillatoren 5 und 8 unmittelbar beeinflußt, wobei
von einer der beiden Oszillatorfrequenzen, z. B. /2, Torimpulse abgeleitet und zur öffnung einer Torschaltung
28 herangezogen werden, über die dann die Schwingungen der anderen Oszillatorfrequenz, z. B. f\,
in 27 eingezählt werden. Von dem so erhaltenen Zählergebnis, das die Frequenzdifferenz zwischen /1
und /2 angibt, wird ein der Mittenfrequenz des Zwischenfrequenzbandes ZF2 entsprechender, konstanter
Zählbetrag abgezogen, was beispielsweise durch eine entsprechende Voreinstellung des Zählers 27
geschieht.
Die einzelnen Oberwellen von /o liegen in der Mitte von sogenannten Fangbereichen, deren Breite jeweils
etwa der doppelten Grenzfrequenz des Tiefpasses 20 entspricht. Dabei erfolgt die Einrastung von /1 auf eine
Oberwelle jeweils beim Erreichen des zugehörigen Fangbereiches. Andererseits ist jeder Oberwelle ein
Haltebereich zugeordnet, bei dessen Verlassen die Einrastung wieder aufgehoben wird. Zwischen jedem
Haltebereich und den benachbarten Fangbereichen ergeben sich dabei Frequenzbereiche, in denen keine
Einrastung erfolgt. Eine Anzeigevorrichtung (Anzeigelampe) 29 dient dazu, beispielsweise in Abhängigkeit
von dem Verschwinden der am Frequenzsteuereingang 21 auftretenden Wechselspannungskomponente die
jeweilige Einrastung des Oszillators 5 anzuzeigen. Die Haltebereiche werden jedoch so groß gewählt, daß sie
die benachbarten Fangbereiche erreichen oder sogar teilweise überlappen. In diesem Fall kann die Anzeigevorrichtung
29 entfallen, da der Oszillator 5 in jeder beliebigen Einstellung einrastet
Soll die Abstimmung des Überlagerungsempfängers auch über einen längeren Zeitraum konstant bleiben,
werden die den einzelnen Oberwellen von /0 zugeordneten
Haltebereiche nach erfolgter Einstellung des Oszillators 5 wesentlich erweitert Die Einrastungen, die
erst beim Verlassen dieser erweiterten Haltebreiche aufgehoben werden, sind dann besonders stabil.
Allerdings ist es hierbei aus Gründen der Eindeutigkeit erforderlich, die sich z. B. weitgehend überlappenden,
erweiterten Haltebereiche während der Frequenzeinstellung des Oszillators 5 auf ihre normale Breite zu
reduzieren.
Man kann die von den Oszillatorfrequenzen /1 und /2 überstreichbaren Frequenzbereiche ganz allgemein
so anordnen, daß sie sowie das erste Zwischenfrequenzband ZFl oberhalb des Frequenzbereiches der
Empfangsfrequenz /e liegen. Insbesondere kann man die Bereiche so legen, daß sie den entsprechenden
Frequenzbereichen zweier gleichartig aufgebauter Sendeoszillatoren, aus deren Oszillatorfrequenzen eine
einstellbare Sendefrequenz durch Differenzbildung gewonnen wird, angepaßt werden. Die Anpassung
besteht dabei darin, daß der Frequenzbereich des Oszillators 5 dem Frequenzbereich des ersten Sendeoszillators
entspricht und der Frequenzbereich des Oszillators 8 gegenüber dem Frequenzbereich des
zweiten Sendeoszillators um den Betrag der Mittenfrequenz des zweiten ZF-Bandes ZF2 verschoben ist
Damit erhält man dann eine leicht synchronisierbare Sender-Empfänger-Anordnung, bei der wahlweise die
Abstimmung des Senders vom Empfänger mitübernommen werden kann oder umgekehrt. Derartige Anordnungen sind besonders zur Durchführung von Messungen
der Übertragungsparameter eines zwischengeschalteten Vierpols sehr vorteilhaft, wobei der Durchlaßbereich
des Filters 12 extrem schmalbandig ausgebildet werden kann.
Das Bandfilter 12 kann wegen der hohen Abstimmgenauigkeit und -konstanz extrem schmalbandig ausgebildet
werden, ohne daß hierdurch die Abstimmfunktion beeinträchtigt wird. Dies ist grundsätzlich bei allen
Anwendungen in Meßschaltungen der Nachrichtentechnik von Interesse und speziell dort, wo es um die
Selektion und Auswertung einer sinusförmigen Meßspannung t/egeht.
Bei dem beschriebenen Überlagerungsempfänger wurde beispielsweise eine Quarzgrundfrequenz f0 von
1 kHz vorgesehen, deren zwischen 24 MHz und 42 MHz liegende Oberwellen für den Oszillator 5 als Raststellen
dienten. Der Oszillator 8 wurde durch den Schwingquarz 22 auf eine Frequenz /2 von 21,6 MHz stabilisiert
und mittels der Justiereinrichtung 24, 25, 26 im Frequenzbereich von 21,599 MHz bis 21,6 MHz kontinuierlich
einstellbar ausgebildet. Damit ergab sich ein kontinuierlich und quarzgenau überstreichbarer Abstimmbereich
für Empfangsfrequenzen fe von 1 kHz bis 18 MHz.
Insbesondere für die Anwendung in der Nachrichtenmeßtechnik ist der Regelkreis des Oszillators 5
wahlweise unwirksam schaltbar, beispielsweise durch eine entsprechende Freischaltung des Frequenzsteuereingangs
21, und der genannte Oszillator ist durch Zuführung einer entsprechenden Frequenzsteuerspannung
an einen zweiten Frequenzsteuereingang wobbelbar. In diesem Betriebsfall bleibt die Feineinstellung des
Oszillators 8 unverändert.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Selektiver Überlagerungsempfänger mit einer oder mehreren Umsetzungsstufen, die zur Durchführung
einer getrennten Grob- und Feinabstimmung auf eine gewünschte Empfangsfrequenz von zwei
Spannungen einstellbarer Frequenz beeinflußt werden, wobei die erste Spannung von einem auf die
Oberwellen einer Quarzgrundfrequenz einstellbaren und einrastbaren, ersten Oszillator abgeleitet wird,
während die zweite Spannung von einem zweiten Oszillator abgeleitet wird, der innerhalb eines dem
Frequenzabstand zwischen benachbarten Oberwellen entsprechenden Frequenzbereiches kontinuierlich
einstellbar und auf die jeweils eingestellte Frequenz stabilisiert ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Oszillator (8) einen Schwingquarz (22) enthält, der seine Frequenz auf
eine Festfrequenz stabilisers und mit Hilfe einer Justiereinrichtung (24,25,26), die die Festfrequenz in
einem im Verhältnis zu ihr sehr kleinen Justierbereich verschiebt, in seiner Frequenz kontinuierlich
einstellbar ausgebildet ist, daß der Frequenzabstand zwischen benachbarten, den ersten Oszillator (5)
kontrollierenden Oberwellen der Quarzgrundfrequenz (fo) so klein gewählt ist, daß er die Breite des
Justierbereiches der Festfrequenz nicht übersteigt, und daß ein die selektierte Empfangsfrequenz (fe)
aus den Frequenzen (fi, f2) der ersten und zweiten Spannung (U 1, U 2) ableitender Frequenzzähler (27)
vorgesehen ist
2. Überlagerungsempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Justiereinrichtung
(24, 25, 26) aus einer im frequenzbestimmenden Kreis angeordneten, spannungsgesteuerten Kapazität,
insbesondere Kapazitätsdiode (24) besteht, die mit einer einstellbaren Spannungsquelle (26) verbunden
ist.
3. Überlagerungsempfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß den einzelnen
Raststellen des ersten Oszillators (5) zugeordnete
Haltebereiche so groß gewählt sind, daß sie Fangbereiche, die den benachbarten Raststellen
zugeordnet sind, erreichen oder diese teilweise überlappen.
4. Überlagerungsempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den
einzelnen Raststellen des ersten Oszillators (5) zugeordnete Haltebereiche wahlweise wesentlich
erweiterbar sind.
5. Überlagerungsempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Frequenzeinstellbereiche beider Oszillatoren (5, 8) sowie das nach der Grobastimmung erhaltene erste
Zwischenfrequenzband (ZFi) oberhalb des Empfangsfrequenzbereiches
liegen.
6. Überlagerungsempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwingungen eines der beiden Oszillatoren (5, 8) dem Zähleingang des Frequenzzählers
(27) über eine Torschaltung (28) zugeführt werden, die während des Auftretens eines aus der
Spannung des anderen Oszillators (8,5) abgeleiteten Torimpulses geöffnet ist, wobei ein konstanter
Zählbetrag, der der Mittenfrequenz eines ausgangsseitig
von den die Abstimmung bewirkenden Umsetzungsstufen abgreifbaren Zwischenfrequenzbandes
(ZF2) entspricht, im Zählergebnis berücl sichtigt wird.
7. Überlagerungsempfänger nach einem de vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeicr,
net, daß der erste Oszillator (5) nach Unwirksam schaltung der die Einrastungen bewirkenden Scha
tungsteile (17 bis 20) in seiner Frequenz stetig un insbesondere periodisch variierbar (wobbelbar) ist.
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