DE2518729C2

DE2518729C2 - Elektrischer Schwingkreis hoher Konstanz

Info

Publication number: DE2518729C2
Application number: DE19752518729
Authority: DE
Inventors: Michael Dr.-Ing. 6100 Darmstadt Hausdörfer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-04-26
Filing date: 1975-04-26
Publication date: 1982-11-18
Also published as: DE2518729A1

Description

reellen Leitvertes

—τ=-

des reellen Leitwertes ist

IO

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schwingkreis hoher Konstanz mit dem komplexen Leitwert

Y = G+j (ω-C —y),

20

mit dem reellen Leitwert G, der Kapazität C, der Induktivität /. und der Winkelgeschwindigkeit ω bei Resonanzfrequenz.

Zur Verbesserung des Störabstandes und der Kompatibilität verwendet das SECAM-Farbfernsehsystern senderseitig eine sogenannte Hochfrequenz-Preemphasis, durch welche das Farbträgersignal in der Amplitude geformt wird. Diese Formung des Farbträgersignals erfolgt mit einem Netzwert (Anticloche). Auf der Empfängerseite wird die Verformung des Farbträgersignals durch ein Netzwerk mit umgekehrtem Dämpfungsverlauf (cloche) rückgängig gemacht. Es ist daher zweckmäßig, ein »Norm-Netzwerk« mit einem bestimmten komplexen Leitwert, der der gewünschten Übertragungsfunktion genügt, als Referenz zu verabreden, um beispielsweise die Hochfrequenz-Preemphasis exakt abgleichen zu können. Ein derartiges »Norm-Netzwerk« muß in seinen elektrischen Daten sehr konstant sein. Hochkonstante Schwingkreise mit eingebrannten Spulenwindungen und temperaturstabilen Kapazitäten genügen an sich den Anforderungen. Fehler durch Alterung der Schwingkreiselemente sind jedoch niciit auszuschließen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen elektrischen Schwingkreis hoher Konstanz anzugeben, dessen Frequenzeigenschaften auch bei kleinen Änderungen der elektrischen Daten des Schwingkreiselementes konstant gehalten werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Generator zur Erzeugung eines Wechselspannungssignals mit der Resonanzfrequenz des Schwingkreises, einen reellen Leitwert mit der Leitfähigkeit des reellen Leitwertes des Schwingkreises bei Resonanzfrequenz, eine Einrichtung zur Ableitung einer ersten Regelspannung in Abhängigkeit der Phasenabweichungen von Wechselspannungen, die durch das Wechselspannungssignal mit der Resonanzfrequenz des Schwingkreises an dem Schwingkreis und an dem reellen Leitwert entstehen, eine Einrichtung zur Ableitung einer zweiten Regelspannung in Abhängigkeit der Beträge der Wechselspannu^en, die durch das Wechselspannungssignal mit der Resonanzfrequenz des Schwingkreises an dem Schwingkreis und an dem reellen Leitwert entstehen, einer Reaktanz, die in Abhängigkeit der ersten Regelspannung den komplexen Leitwei i des Schwingkreises beeinflußt, und einen reellen Leitwert, der in Abhängigkeit der zweiten Regelspannung den reellen Leitwert des Schwingkreises verändert.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schwingkreises sind in den Kennzeichen der Unteransprüche angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Schwingkreis hoher Konstanz wird die Erkenntnis genutzt, daß die frequenzabhängige Phase (jr) eines Schwingkreises im Resonanzfall gleich Null wird. Für einen komplexen Leitwert gilt

= G(1

2/rX/XL Y = G+j O)₀X CXv = G(I +jQ), mit der Winkelgeschwindigkeit ω₀ t ei der Resonanzfrequenz f_a und der Verstimmung v;

φ = arc tan Ω = arc tan

Q₀ (— - -^²Ί,
\/ο //

55

G(I+712)

damit wird im Resonanzfall Y=G und η = 0 da Schwingkreis eine Spannung Ω = 0.

Die Erkenntnis dieser Kriterien wird ausgenutzt zur Realisierung des erfindungsgemäßen Schwingkreises.

Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Schwingkreises werden nun nicht mehr allein durch physikalische Schwingkreiselemente, sondern darch Regelung nach einem Phasen- bzw. Amplitudenvergleich mit einer konstanten Frequenz und einer konstanten Spannung bestimmt. Eine Anordnung zur Erzeugung eines Wechselspannungssignals mit konstanter Frequenz läßt sich z. B. mit einem Quarzoszillator realisieren, welcher erfahrungsgemäß eine geringe AlterUngs- und Frequenz^ abweichung erfährt. Ein derartiges WechselspsnnUngssignal erzeugt mit eip.er Einströmung / an dem Da je nach Frequenzabweichung von der Sollfrequenz positive und negative Phasenwinkel möglich sind, wird neben der Einströmung / eine ,gleichfrequente Einströmung /' erzeugt. An einem ohmschen Widerstand wird durch Einströmung /'eine Spannung

erzeugt. Durch Vergleich der beiiden Spannungen L/Und

U' nach Betrag und Phase lassen sich zwei Regelspanflungen ableiten, die zur Nachregelung des elektrischen Schwingkreises auf den gewünschten Sollwert dienen. Der erfindungsgemäße Schwingkreis hoher Konstanz ist somit als selbstabstimmender Schwingkreis zu bezeichnen.

Nach einer in den Unteransprüchen angegebenen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schwingkreises brauchen die beiden Regelspannungen nicht kontinuierlich erzeugt zu werden. Es genügt, die beiden Regelspannungen in einem dem eigentlichen Abgleichvorgang vorausgehenden Iniervall zu erzeugen und zu speichern, da plötzliche Änderungen der Schwingkreiseigenschaften durch einfache konstruktive Maßnahmen ausgeschlossen werden können.

Der erfindungsgemäße Schwingkreis soll nunmehr anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert und beschrieben werden. In der Figur sind nur die zum Verständnis notwendigen Teile eingezeichnet.

Die Figur zeigt ein Blockschaltbild eines selbstabgieichenden Schwingkreises. Die im folgenden genannten technischen Daten beziehen sich auf einen für das SECAM-Farbfernsehsystem ausgelegten Schwingkreis (Hochfrequenz-Preemphasis). Für andere Anwendungsfälle ändern sich die technischen Daten entsprechend.

In der Figur ist in dem strichpunktiert-umrahmten Block 1 em Paraliel-Resonanzkreis mit einer Induktivität L hoher Güte Q. einer Kapazität C und einem Leitwert C dargestellt. Es sei angenommen, daß der Leitwert Y= G(I + jQ) des Parallel-Resonanzkreises in bezug auf Konstanz den Anforderungen nicht genügt, die beispielsweise an einen »Norm-Schwingkreis« gestellt werden. Damit der jeweilige Ist-Scheinleitwert des Parallel-Resonanzkreises dem jeweiligen Soll-Scheinleitwert des Resonanzkreises angepaßt wird, ist parallel zum Paraliel-Resonanzkreis eine steuerbare Reaktanz 2 und e\n steuerbarer Leitwert 3 gelegt. Zur Erzeugung einer ersten Regelspannung für die steuerbare Reaktanz 2 und einer zweiten Regelspannung für den steuerbaren Leitwert 3 ist zunächst ein Quarzoszillator 4 vorgesehen, der auf einer Frequenz von 4 · 4,286 MHz schwingt. Die Frequenz von 4.286 MHz entspricht der Resonanzfrequenz des Schwingkreises, bei welcher die Dämpfung ein Maximum wird. Das vom Quarzoszillator 4 erzeugte Wechselspannungssignal wird sodann über eine Leitung 5 einem Frequenzteiler 6 zugeführt, am Ausgang des Frequenzteilers 6 ist ein Signal der Frequenz 2 4.286 MHz und ein zu diesem Signal invertiertes Signal der gleichen Frequenz abnehmbar. Das nicht invertierte Signal wird mit einem Frequenzteiler 7 in der Frequenz geteilt und das invertierte Signal mit einem Frequenzteiler 8. Am Ausgang des Frequenzteilers 7 mit Klemme 9 liegt ein Signal mit der Frequenz von 4,286 MHz, welches gegenüber dem am Ausgang des Frequenzteilers 8 mit Klemme 10 liegenden Signal gleicher Frequenz um 90° phasenverschoben ist

Ober einen Umschalter 11 wird das eine Signal dem Paraliel-Resonanzkreis zugeführt Die Einströmung / bewirkt an dem Paraliel-Resonanzkreis eine Spannung

G(I +JQ.)

10

15

20

25

30

35

40 des reellen Leitwertes G' soll der Leitfähigkeit des reellen Leitwertes des Sollscheinleitwertes des Pafallel-Resonanzkreises entsprechen. Der in diesem Leitwert fließende Strom /'führt zu einer Spannung W.

Mit einem Phasenvergleich^ 13 wird in Abhängigkeit der Phasenabweichungen der Wechselspannungen U und U' eine erste Regelspannung abgeleitet, die mit einern Tiefpaß 14 gesiebt wird. Diese erste Regelspannung wird einer Einrichtung 15 zum zeitselektiven Abtasten und Speichern zugeführt. Eine, derartige Einrichtung besteht im wesentlichen aus einem Speicherköndensator, der über einen Schalter mit der Regelspannung verbunden wird. Anstelle der Einrichtung 15 zum zeitselektiven Abtasten und Speichern kann auch ein mechanischer Speicher treten. Die gespeicherte Regelspannung wird sodann über einen Regelverstärker 16 dem Stelleingang der steuerbaren Reaktanz 2 zugeführt. Die steuerbare Reaktanz 2 wird durch die erste Regelspannung derart geregelt, daß Phasenabweichungen des Schwingkreises gegenüber dem reellen Leitwert G'nahezu Null werden.

Unterschiede in den Amplituden der Wechselspannungen U und U' dienen dazu, eine zweite Regelspannung für den regelbaren reellen Leitwert 3 zu erzeugen. Hierzu wird zunächst von den Wechselspannungen U und U' mit Hilfe der Gleichrichterstufen 17 und 18 ein Betrag gebildet. Ein Differenzverstärker 19 leitet von den beiden Beträgen eine zweite Regelspannung ab. die mit eirit'in Tiefpaß 20 gesiebt wird.

Mit einer anderen Einrichtung 21 zum zeitselektiven Abtasten und Speichern wird auch hier die Regelspannungsamplitude gespeichert, bevor die Regelspannung über einen Regelspannungsverstärker 22 dem Stelleingang dem regelbaren reellen Leitwertes zugeführt wird. Ein am Paraliel-Resonanzkreis angeschlossener Verstärker 23 dient zur Entkopplung des Schwingkreises.

Der abgeglichene Paraliel-Resonanzkreis wird als »Norm-Deemphasis« definiert. Wird nun die abzugleichende senderseitige Hochfrequenz-Preemphasis mit der Norm-Deemphasis in Reihe geschaltet, so muß bei exaktem Abgleich der senderseitigen Preemphasis bei Zuführung eines frequenzmodulierten Signales auf dem Bildschirm eines Oszillographen ein frequenzmoduliertes Signal ablesbar sein, welches in der Amplitude dem zugeführten frequenzmodulierten Signal entspricht^

Wird der Schwingkreis mit einer Frequenz entsprechend der normierten Frequenz Ω = +/—1 beaufschlagt, so ergibt sich als Spannung über dem Paraliel-Resonanzkreis

50 U =

G(I

60

Das andere Signal (Klemme 9) wird einem im strichpunktiert'umrahmten Block 12 befindlichen reellen, konstanten Leitwert G'zugeführt. Die Leitfähigkeit mit dem Betrag \U = f (ß)[. Ändert man ferner die Leitfähigkeit des reellen Leitwertes im strichpunktiert-

umrahmten Block 12 zu—?— so erhält man bei Zuführung ν 2

eines einer Amplitudenmodulation unterworfenen frequenzmodulierten Signals, z. B. durch eine Hochfrequenz-Deemphasis, am Ausgang mit Klemme 25 ein frequenzmoduliertes Signal konstanter Amplitude.

Der erfindungsgemäße Schwingkreis hoher Konstanz bleibt nicht nur auf das vorgeschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt Eine andere Ausführungsform, z. B. ein Quarzoszillator 4, der auf einer Resonanzfrequenz von 2 · 2^286 MHz schwingt, und anschließender Frequenzteilung im Verhältnis 1 :2, sind ebenfalls möglich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Schwingkreis hoher Konstanz mit dem komplexen Leitwert

Y =G+j ω-C—^L- ,

dem reellen Leitwert G, der Kapazität C, der ι ο Induktivität L und der Winkelgeschwindigkeit ω bei der Resonanzfrequenz, gekennzeichnet durch

einen Generator (4) zur Erzeugung eines Wechselspannungssignals mit der Resonanzfrequenz des u Schwingkreises (1), einen reellen Leitwert (12) mit der Leitfähigkeit des reellen Leitwertes des Schwingkreises (1) bei Resonanzfrequenz, eine Einrichtung (13) zur Ableitung einer ersten Regelspannung ^;i Abhängigkeit der Phasenabweichungen von Wechj-elspannungen (U. U'), die durch das Wechselspannungssignal mit der Resonanzfrequenz des Schwingkreises an dem Schwingkreis (1) und an dem reellen Leitwert (12) entstehen,
eine Einrichtung (19) zur Ableitung einer zweiten Regelspannung in Abhängigkeit der Beträge der Wechselspannungen, die das Wechselspannungssignal mit der Resonanzfrequenz des Schwingkreises an dem Schwingkreis und dem reellen Leitwert (12) entstehen, einer Reaktanz (2), die in Abhängigkeit der ersten Regelspannung den komplexen Leitwert Y des Schwingkreises (1) be .-influß and
einen reellen Leitwert <3), der in Abhängigkeit der zweiten Regelspannung den r.· rllen Leitwert G des Schwingkreises (1) verändert.

2. Schwingkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das am Schwingkreis (1) liegende Wechselspannungssignal (U) mit der Resonanzfrequenz des Schwingkreises gegenüber dem Wechsel-Spannungssignal (U') am reellen Leitwert (12) in der Phase verschoben ist.

3. Schwingkreis nach Anspruch 1 und 2, dadurvh gekennzeichnet, daß das vom Generator (4) erzeugte Wechselspannungssignal mit der vierfachen Resonanzfrequenz des Schwingkreises (1) einem ersten Frequenzteiler (6) mit einem inversen und einem nicht inversen Ausgang zugeführt wird und daß am inversen Ausgang des ersten Frequenzteilers (6) ein zweiter Frequenzteiler (7) und am nichtinversen Ausgang des ersten Frequenzteil -s (6) ein dritter Frequenzteiler (8) angeschlossen ist, an deren Ausgängen Wechselspannungssignale ab nehmbar sind, die zueinander um 90° in der Phase verschoben sind.

4. Schwingkreis nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Generator (4) erzeugte Wechselspannungssignal von doppelter Resonanzfrequenz des Schwingkreises (1) einem Frequenzteiler mit einem inversen und einem nichtinversen Ausgang zugeführt wird, wobei an den Ausgängen Wechselspannüngssignäie abnehmbar sind, die zueinander um 180° in der Phase verschoben sind,

5. Schwingkreis nach Anspruch ί bis 4, dadurch gekennzeichnet, dilß für jede Regelspannung eine Einrichtung (15 bzw, 21) zum Speichern der Regelspannungsamplitude vorgesehen ist.

6. Schwingkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einrichtung (15 bzw. 21) zum Speichern der Regelspannungsamplitude aus einer Einrichtung zum zeitselektiven Abtasten und Speichern besteht.

7. Schwingkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einrichtung (15 bzw. 21) zum Speichern der Regelspannungsamplitude aus einem von der Regelspannung geregelten Mow besteht, welcher die Achse eines Potentiometers antreibt.

8. Schwingkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in Abhängigkeit der ersten Regelspannung geregelte komplexe Leitwert eine steuerbare Kapazität (2) ist.

9. Schwingkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (4) zur Erzeugung des Wechselspannungssignals ein quarzstabilisierter Oszillator ist.

10. Schwingkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der reelle Leitwert (12) mit der Leitfähigkeit des Realanteils des komplexen Leitwertes des Schwingkreises ein ohmscher Widerstand (G') hoher Konstanz ist

11. Schwingkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (13) zur Ableitung der ersten Regelspannung ein Phasendiskriminatorist.

12. Schwingkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (19) zur Ableitung der zweiten Regelspannung eine Subtraktionsstufe ist.

13. Schwingkreis nach Anspruch 1 zum Eichen der Hochfrequenz-Preemphasis bzw. Hochfrequenz-Deemphasis beim SECAM-Farbfernsehsystem, gekennzeichnet durch

einen Quarzoszillator (4) zur Erzeugung eines Wechselspannungssignals,

einen ohmschen Widerstand (G') hoher Konstanz, dessen Leitfähigkeit der de-, reellen Leitwertes eines Schwingkreises mit einem Übern agungsfaktor

_
⁸

1 + j 1,26- ν
1+J16-V

entspricht, wobei die relative Verstimmung

V = L
Λ /

eine Einrichtung (13) zur Ableitung einer ersten Regelspannung in Abhängigkeit der Phasenabweichungen von Wechselspannungen, die durch das Wechselspannungssignal der Frequenz

/0 = 4,286 MHz am Schwingkreis und am reellen Leitwert (12) entstehen,

eine Einrichtung (19) zur Ableitung einer zweiten Regelspannung in Abhängigkeit der Beträge der Wechselspannungen, die durch das Wechselspannungssignal mit der Frequenz k - 4,286 MHz am Schwingkreis und am reellen Leitwert entstehen,
einer Reaktanz (2), die in Abhängigkeit der ersten Regelspannung den komplexen Leitwert des Schwingkreises (1) regelt,

Und einen reellen Leitwert (3), der in Abhängigkeit der zweiten Regelspannung den reellen Leitwert des Schwingkreises (1) ändert.

14, Schwingkreis nach Anspruch 13, dadurch

gekennzeichnet, daß zur Vereinfachung der Auswertung der Übertragungsfunktion der Hoehfrequenz-Preemphasis bzw. Hochfrequenz-Deemphasis auf dem Bildschirm eines Oszillografen die Freqenz des vom Generator erzeugten Wechselspannungssignals derart gewählt ist, daß die normierte Verstimmung Q = Q-V=I ist, wobei für den komplexen Leitwert Y = G (i + jCl) die Güte Q = G · 2π ■ Γα ■ L ist und die Leitfähigkeit des