DE2532004A1 - Schaltung zur synchronisierung der schwingung eines gepulsten oszillators mit einer referenzschwingung - Google Patents

Description

Schaltung zur Synchronlsierurg der ?-"rvi\gur;^:

fachung der· Quarz schwingung und ihre Verstärk.":· u.V -lie Sendeleistung ist insbesondere für Kleingeräte w. groß. Ein f reisctiwingender Oscillator o.a_r:-3gcir:_; C^v die S^: 'VLVl ei stung abgeben kann, ist, zwar sehr einfach aufgebaut» ;ber nicht genügend frociuuizko^start. Ist z.B wie hai Be'' 'ndärr ilaranlagen eine quarz stabile Schwingung der Sende.t --aquenz ηίτ; kleiner Leistung al- !nrpf arigsüberlagerer bere.i u-: "vorhanden, so besteht die Möglichkeit, r.it gering.jrn Aufwai· ■ den gepulste;^ Oszillator auf diese 3cb>lr.£run,j -r-i syn- ironisieren, wobei jedoch die Oszi ilatorfrequenz bereits bei::; Anschwingen des Oszillators gefangen werden muß.

Die frequenzstarre Synchronisation einer Oszüj :.torscrrwingung mit einer Vergleichsschwingung mittels eiiuiG Phasendiskrininators und .?■..: rer g?.^teuf;:~c~; T'-:\'-"ianz . .3, ^Tap"U!,i~ ~rit;:dloden , ist; beksjn-;. Hierbei tlrd _uedoch K; ' .st sch alt, .tagen erforderlich, welche die Oszillatorfrequenr -zum Fangen wobboln, wobei sie beim Überstreichen der Sollfrequenz festgehalten wird. Bas Wc L;.-el η dauert jedoch verhäl .lisKußij larri und ist bei;r: g?ru3steu Oscillator daher ur rauohbar»

VP/i 75 E 6501
VL/Klb

6 C 9 8 6 3 / HV *

INSPECTED

Sind beide Frequenzen sehr ähnlich, dann findet das Fangen von selbst statt. Dies kann jedoch nicht vorausgesetzt v/erden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen gepulsten Hochfrequenz-Oszillator, auch für extrem kurze Impulse (bis unter eine/isec), eine über die gesamte Länge der jeweiligen Impulse frequenzstarre Synchronisationsschaltung zu schaffen, wobei davon auszugehen ist, daß ausschließlich eine Referenzschwingung von nur kleiner Amplitude zum Mitziehen zur Verfügung steht. Bekanntlich kann nämlich ein Oszillator durch Einspeisen einer Schwingung der gewünschten Frequenz ohne weiteres mitgezogen v/erden, wenn nur die Amplitude dieser Mitziehschwingung im Verhältnis zur Amplitude der Oszillatorschwingung genügend groß ist. Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Referenzschwingung in den Oszillator eingekoppelt wird, daß eine Phasenregelschleife mit einem Phasendiskriminator vorgesehen ist, der die Phasenlage der beiden Schwingungen vergleicht und eine resultierende Regelspannung zur Steuerung einer einstellbaren Reaktanz für die Frequenzveränderung des gepulsten Oszillators schon während der Anstiegsflanke der Impulse abgibt, daß zwischen dem Oszillator und dem Phasendiskriminator ein bis zu 180 einstellbarer Phasenschieber eingeschaltet ist, und daß der hochohmig ausgelegte Ausgang des Phasendiskriminators über einen Impedanzwandler, z.B. einem Emitterfolger oder einen mehrstufigen Breitbandverstärker niederohmig an die einstellbare Reaktanz geschaltet ist. Bei der Erfindung wird somit die Tatsache ausgenützt, daß die Injektion einer Schwingung kleiner Amplitude in einen Oszillator diesen beim Auftasten mit dieser Frequenz anschwingen läßt. Die Dimensionierung der den Phasenschieber enthaltenden Regelschaltung wird so ausgelegt, daß die beim An-

VPA75E63» 609883/1068

schwingen entstehende Rege3.spannung schnell genug die Schwingung des ansteigenden Impulses weiterhin in Synchronismus hält.

Unter gewissen Umständen kann auf einen als eigenes Bauelement ausgeführten Phasenschieber verzichtet werden, nämlich dann, wenn der Phasendiskriminator unsymmetrisch abgestimmt ist, d.h. wenn er mit der Oszillatorschwingung allein ohne Vergleichsschwingung bereits eine kleine Impuls-Gleichspannung abgibt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung v/erden im folgenden anhand von drei Figuren näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 das Prinzipschaltbild einer im Sender eines Sekundärradar-Kleinabfragegeräts verwendeten Oszillatorschaltung, deren Frequenz zu synchronisieren ist,

Fig. 2 ein Beispiel für eine gesamte Synchronisierschaltung nach der Erfindung, und

Fig. 3 ein Schwingungsdiagramm des Anschwingvorgangs.

Die bei einem Sekundärradar-Kleinabfragegerät verwendete Schwingschaltung nach Fig. 1 weist einen Transistor 1 auf, an dessen Basis und Kollektor zwei Induktivitäten 2 und 3 angeschaltet sind, die im wesentlichen durch transistorinterne Verdrahtungsinduktivitäten dargestellt v/erden. Mit einem Kondensator 4 und der Induktivität 2 wird auf Resonanz bei der auszusendenden Oszillatorfrequenz abgestimmt. Dadurch wird der sehr niederohmige Eingang für die über einen Kondensator 5 eingekoppelte Rückkopplung hochonmiger. Mittels eines Kondensators 6 werden die Induktivität 3 und eine weitere Induktivität 7 ebenfalls auf die auszusendende Oszillatorfrequenz abgestimmt, während mit einem Kondensator -8 die Leistung an einen Verbraucher 9 angepaßt wird. Die rechteckförmigen Tastimpulse 10 werden sowohl dem Kollektor des Transistors 1 über eine Drossel 11 als auch dessen Basis

WA 75 E 6501 609883/1068

über eine Drossel 12 zugeführt, um ein steiles Anschwingen zu erzielen. Die optimale Basisspannung wird mit einem einstellbaren Widerstand 13 eingeregelt. Eine Diode 14 liegt bezüglich der Betriebsspannung der Basis-Emitterdiode des Transistors 1 parallel und bewirkt eine Temperaturstabilisierung des Arbeitspunktes des Oszillators.

Die gesamte Frequenzregelschaltung zur Synchronisierung unter Verwendung von Streifenleitungen zeigt F¹Ig. 2. Hierin sind diejenigen Elemente, welche mit denjenigen der Schwingschaltung nach Fig. 1 übereinstimmen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Frequenzregelschaltung besteht aus der Ankopplung zweier Kapazitätsdioden 15 und 16 an den Basisschwingkreis des Transistors 1 über ein transformierendes Leitungsstück 17 und einem Phasendiskriminator mit zwei Dioden 18 und 19, die mit einer an einem Eingang 20 zugeführten Vergleichsschwingung im Gleichtakt und der Oszillatorschwingung über ein 2 χ £ -Leitungsstück 21 im Gegentakt angesteuert werden. In der Regelschleife ist ein Tiefpaß vorgesehen, welcher aus dem Innenwiderstand eines Verstärkertransistors 22 und einer Kapazität 23 besteht. Der Impedanzwandler-Transistor 22 wird verwendet, um die hochohmige Regelspannung genügend niederohmig den beiden Varaktordioden und 16 sowie dem Kondensator 23 einzuprägen. Der Phasendiskriminator ist einerseits an die vom Eingang 20 kommende Referenzschwingung und andererseits über einen einstellbaren Phasenschieber 29 sowie einen Kondensator 24 an einen kleinen Teil der Ausgangsleistung des Oszillators angeschlossen, welche am Anschluß 25 vorliegt. Um den Oszillator sauber mit den Rechteckimpulsen 10 tasten zu können, sind noch zwei Transistoren 26 und 27 vorgesehen, welche den Taststrom liefern. Der Phasenschieber 29 besteht im Ausführungsbeispiel aus einer mit einem Widerstand überbrückten Längsinduktivität mit einem Mittelabgriff, von dem aus ein Trimmerkondensator an Masse geschaltet ist.

VPA 75 Ξ 6501 609883/1068

Fig. 3 zeigt in einem Schwingungsdiagramm in Abhängigkeit von der Zeit t, wie durch Einkopplung der am Eingang 20 der Schaltung nach Fig. 2 zugeführten Referenzschwingung U in den getasteten Oszillator zumindest beira Anschwingen des Oszillators diese Mitziehschwingung groß genug ist, se daß der Oszillator mit der richtigen Frequenz anschwingt. Dieser Hitziehbereich ist mit IL und die Oszillatorschwingung mit Uq bezeichnet. Beim Anschwingvorgang entsteht sogleich eine kleine Regelspannung, die mit steigender Impulsflanke 23 größer wird und die ständig die Synchronität erhält, so aaß über den gesaraten Impuls die Oszillatorschwingung U_n der Referenz schwingung U frequenzmäßig exakt folgt.

Ein weiterer Anwendungsfall für die erfindungsgamäße Synchroni si er schaltung ist der, sie als aktives Element für phasengesteuerte Antennen zu benutzen. Jeder Strahler wird dabei durch seinen eigenen Oszillator gespeist. Den : --zill^toren kann nun - wie bisher - die in der Phase eingestellte Vergleichsschwingung zugeführt werden. Hier ist es von Nutzen, daß nur eine kleine Leistung in der Phase verschoben v/erden muß und die Dämpfung dabei nicht von Nachteil ist. Eine zweite Methode besteht darin, daß der "Arbeitspunkt¹¹ jedes Oszillators individuell über eine Videoleitung verändert wird. Zwar ist damit nur eine Phasendrehung gegenüber der Vergleichsschwingung von weniger als ^90° möglich, andererseits ist diese Phasenverschiebung direkt aus dem Rechner heraus möglich und somit besonders einfach. In der Praxis dürfte eine Kombination beider Möglichkeiten optimal sein. Der Nachteil der Oszillatormethode besteht darin, daß durch die unvermeidliche Verstimmung der Eigenfrequenz der Oszillatoren ein Phasenfehler proportional der Verstimmung und umgekehrt proportional zum Fangbereich entsteht. Man .nuß also die Frequenzkonstanz möglichst hoch und den Fangbereich möglichst groß machen. Letzteres ist in weiten Grenzen durch den Videoverstärker im Regelweg möglich. Der Vorteil dieser

VPA 73 E 6501 609883/10 6«

oszillatorgespeisten Antennen ist der, daß mit vielen kleinen und billigen Einzelsendern eine hohe abgestrahlte Leistung möglich ist - im Gegensatz zur üblichen Technik, bei der die Sendeleistung in einem Verstärker erzeugt und dann auf die Einzelantennen über Verteiler und Phasenschieber mit unvermeidlichen Verlusten aufgeteilt wird.

7 Patentansprüche
3 Figuren

VPA 75 E 6501 609883/10.68

Claims (1)

1. Patentansprüche

   f1, Schaltung zur Synchronisierung der Schwingung U eines gepulsten Oszillators mit einer Referenzschwingung U von verhältnismäßig kleiner Amplitude, dadurch gekennzeichnet , daß die Referenzschwingung (U ) in den Oszillator eingekoppelt wird, daß eine Phasenregelschleife mit einem Phasendiskrirainator vorgesehen ist, der die Phasenlagen der beiden Schwingungen (U , U) vergleicht und eine resultierende R.e gel spannung zur Steuerung einer einstellbaren Reaktanz für die Frequenzveränderung des gepulsten Oszillators schon während der Anstiegsflanke des Impulse.5 abgibt, daß zwischen dem Oszillator und dem Phasendiskrinünator ein bis zu 180 einstellbarer Phasenschieber eingeschaltet ist und daß der hochohinig ausgelegte Ausgang des Phasendiskriminators über einen Impedanzv/andler, z.B. einen Emitterfolger oder einen mehrstufigen Breitbandverstärker, niederchmig an die einstellbare Reaktanz geschaltet ist.

   2. Schaltung nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebung dadurch hervorgerufen wird, daß der Phasendiskriminator (18, 19» 21) unsymmetrisch abgeglichen ist.

   Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichne'
   quarzstabilisiert ist.

   kennzeichnet, daß die Referenzschwingung (U )

   4. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als einstellbare Reaktanz zur.Frequenzveränderung des gepulsten Oszillators eine oder mehrere Kapazitätsdioden (I5j 16) vorgesehen sind.

   VPA 75 E 6501

   609883/1068

   5. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e kennzeichnet durch die Verwendung bei Sekundärradarabfrage- und antwortgeräten.

   6. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung als Treiber einer nachgeschalteten Leistungsstufe verwendet wird.

   7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5> gekennzeichnet durch die Verwendung als aktives Element bei phasengesteuerten Antennen.

   VPA 75 E 6501 609883/1068

   •ι.

   Leerseite