DE2538925B1 - Breitband-Wobbelsender - Google Patents

Description

• Fig.2 zeigt den zeitlichen Verlauf 20 der in der bekannten Anordnung gemäß F i g. 1 an der Klemme 13 auftretenden, im wesentlichen dreieckförmigen Steuerspannung, die Lage 21 bzw. 22 der beiden an den zweiten Eingängen 8 und 9 anliegenden, die Umschaltschwellen für den Wobbelspannungsgenerator 12 bestimmenden Vergleichsspannungen UOS und U"" und den sich dabei ergebenden Verlauf 23 der an der Ausgangsklemme 5 des laufzeitbehafteten Filters 4 auftretenden Ausgangsspannung. Wenn letztere die obere oder die untere Schwellspannung erreicht, erfolgt augenblicklich die Umschaltung des Wobbelspannungsgenerators 12. Die von diesem bestimmte Steuerspannung hat aber im Umschaltaugenblick bereits eine Spannung U, + # Ubzw. Uvu- # U erreicht, der eine Momentanfrequenz fO' bzw. i## des spannungssteuerbaren Oszillators 1 entspricht, die um j f ober- bzw.
• unterhalb der »statischen« Wobbelgrenzfrequenzen fo bzw. fu liegt, die sich aus der nicht näher dargestellten fiu-Kennlinie des Umformers 3 bei den Spannungen U, bzw. U, ergibt Der Frequenzfehler Af ist dynamisch d. h. proportional zur Wobbelgeschwindigkeit df/dt Dies verdeutlichen der in F i g. 2 gestrichelt eingezeichnete Verlauf einer Steuerspannung 20' mit gegenüber der Steuerspannung 20 halber Wobbelgeschwindigkeit, und der Verlauf einer zugehörigen Filterausgangsspannung 23'. Die sich im Umschaltaugenblick ergebende Spannungsabweichung A U bzw. der zugehörige Frequenzfehler ille sind halb so groß wie die zu den doppelt so steilen Spannungsverläufen 20, 23 gehörigen entsprechenden Werte j Uund Al: Die bekannten Wobbelsender haben daher den Nachteil, daß den Vergleichsspannungen U, und Uvz, keine eindeutigen Wobbelgrenzfrequenzen fo und fu zugeordnet werden können. Vielmehr nimmt bei ihnen der Wobbelfrequenzbereich bei fest vorgegebenen Vergleichsspannungen U, und U, mit steigender Wobbelgeschwindigkeit zu. Dies ist insbesondere dann störend, wenn die einstellbaren Wobbelgrenzfrequenzen auch bei sehr hohen Wobbelgeschwindigkeiten sehr genau eingehalten werden sollen. Diese Forderung kann dann bestehen, wenn ein mit der gewobbelten Frequenz als Meßfrequenz gewonnenes Meßergebnis seinerseits meßtechnisch, z. B. nach der Methode der doppelten Gleichrichtung, weiter ausgewertet werden soll, z. B.
• zum Einstellen von Entzerrern.
• Aus der DT-OS 24 24200 ist es bei einem Mikrowellenwobbelsender mit freilaufendem Wobbelgenerator und einer nachgeschalteten Pegelregelanordnung bekannt, die durch die Verzögerung in der Pegelregelschleife auftretenden Fehler des Ausgangspegels durch eine entsprechende Ausbildung eines Regelstellgliedes (Modulator 18) zu verringern.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die verzögernde Wirkung der Filterlaufzeit auf die Steuerspannung aufzuheben, so daß jedem bestimmten Wert der Vergleichsspannung unabhängig von der jeweiligen Wobbelgeschwindigkeit eine bestimmte Wobbelgrenzfrequenz zugeordnet ist Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Mitteln. Jeweils eine Weiterbildung der Erfindung ist in den Ansprüchen 2 bis 6 angegeben.
• Die Erfindung ist in den Fig.3 bis 6 der Zeichnung anhand eines Schaubildes und mehrerer Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt, von denen jedes in der in F i g. 1 dargestellten bekannten Anordnung den dort mit einer strichpunktierten Linie umrandeten Bezirk mit den Anschlußklemmen 5 und 8 bis 11 ersetzt Hierbei zeigt Fig,3 einen Ausschnitt aus einem Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels mit einer Differenzier- und einer Additionsschaltung, F i g. 4 ein Schaubild der Spannungen an den Klemmen 5 und 13 der Anordnung gemäß F i g. 3, F i g. 5 einen Ausschnitt aus einem Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels mit einer Differen zier- und einer Subtraktionsschaltung, F i g. 6 einen Ausschnitt aus einem Blockschaltbild eines dritten Ausführmgsbeispiels mit einem gegengekoppelten Differenzverstärker und F i g. 7 ein Schaltbild eines in der Anordnung gemäß F i g. 5 verwendbaren Gegenkopplungszweiges mit einer zusätzlichen Anordnung zur Kompensation einer frequenzabhängigen Laufzeit des Frequenz/Spannungs-Umformers selbst.
• In Fig.3 ist zwischen die Ausgangsklemme 5 des nicht näher dargestellten Filters (4 in Fig. 1) und die beiden an der Klemme 5' angeschlossenen ersten Eingänge der Spannungsvergleicher 6, 7 eine Korrekturschaltung eingefügt. Sie besteht aus einer Differenzierschaltung 30 mit einem Kondensator 31, einem Widerstand 32 und einem Verstärker 33, deren Eingang an der Klemme 5 und deren Ausgang am einen Eingang einer Additionsschaltung 34 liegt, deren anderer Eingang mit der Klemme 5 und deren Ausgang mit der Klemme 5' verbunden ist.
• Bei konstanter Wobbelgeschwindigkeit df/dt und linearer Frequenz/Spannungs-Umformung im Umformer 3 erscheint, wie in F i g. 4 dargestellt, am Ausgang der Differenzierschaltung 30 eine rechteckförmige Korrekturspannung 40, die in der Additionsschaltung (34 in Fig.3) mit der an der Ausgangsklemme 5 liegenden verzögerten Ausgangsspannung des Filters (4 in Fig. 1) zusammengesetzt wird, so daß sich die in Fig.4 gestrichelt dargestellte Summenspannung 41 ergibt, die zum Vergleich mit den an den Klemmen 8 und 9 anliegenden Vergleichsspannungen Ovo und Uv, gelangt. Sie kommt bei richtiger Bemessung der Differenzierschaltung 30 zumindest kurz vor Erreichen der Umschaltzeitpunkte tab und tar der an der Steuerspannungsklemme (13 in Fig. 1) anliegenden frequenzbestimmenden Steuerspannung 42 gleich.
• Das in F i g. 5 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, daß die Ausgangsspannung der Differenzierschaltung 50 mit Hilfe von zwei Subtraktionsschaltungen 51J S2 von den an den Klemmen 8 bzw.
• 9 anliegenden Vergleichsspannungen U, bzw. U, abgezogen wird, während die beiden ersten Eingänge der Spannungsvergleicher 6 und 7 miteinander verbunden sind und unmittelbar an der Ausgangsklemme 5 des Filters (4 in F i g. 1) liegen.
• Bei dem in F i g. 6 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ist zwischen die die laufzeitverzögerte Ausgangsspannung des Filters (4 in Fig. 1) führende Klemme 5 und die mit den beiden ersten Eingängen der beiden Spannungsvergleicher 6 und 7 verbundene Klemme 5' eine Korrekturschaltung 6Q eingefügt Sie besitzt ltn eingeschwungenen Zustand, also zumindest vor Erreichen der Umschaltzeitpunkte tau' bzw. tabs eine die Laufzeit v des Filters (4 in Fig. 1) kompensierende negative Laufzeit, und sie enthält einen Differenzverstärker 61, dessen einer Eingang an der Klemme 5 und dessen Ausgang an der Klemme 5' liegt. Zwischen dem anderen Eingang und dem Ausgang des Differenzverstärkers 61 ist als Gegenkopplungszweig ein Vierpol 62 geschaltet, der eine positive Laufzeit besitzt. Hierfür sind Vierpole mit einer Phasendrehung bis nicht ganz 1800 geeignet Die an den Klemmen 8 und 9 anliegenden Vergleichsspannungen U,O und Uv, werden von zwei DigitaVAnalog-Wandlem 63, 64 geliefert, die über Steuerleitungen 8', 9' einstellbar sind.
• F i g. 7 zeigt eine spezielle Ausführung der in F i g. 6 enthaltenen Korrekturschaltung 60. Sie weist als phasendrehenden Gegenkopplungszweig ein RC-Glied 70, 71 auf, dessen Widerstand 70 mit dem Ausgang des Differenzverstärkers 72 über eine in Durchlaßrichtung betriebene Diode 73 und über einen den Durchlaßstrom der Diode 73 führenden Widerstand 74 mit Masse verbunden ist Der Ausgang des Differenzverstärkers 72 ist mit der zu den beiden ersten Eingängen der Spannungsvergleicher (6, 7 in F i g.6) führenden Klemme 5' über einen als Emitterfolger geschalteten, die Diodenschwellspannung eliminierenden Transistor 75 verbunden.
• Die Gegenkopplung über das RC-Glied 70, 71 bewirkt im eingeschwungenen Zustand der Anordnung ein Voreilen der Spannung an der Klemme 5' gegenüber der Spannung an der Klemme 5, was einer negativen Laufzeit entspricht.
• Der von der Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 61 und damit von der Momentanfrequenz abhängige Strom durch die Diode 73 und den Widerstand 74 ruft eine Änderung des differentiellen Diodeninnenwiderstands hervor, der die Zeitkonstante des RC-Gliedes 70, 71 so beeinflußt, daß sie mit steigender Frequenz abnimmt. Damit kann bei Verwendung eines Zähldiskriminators als Frequenz/Spannungs-Umformers (3 in Fig 1) dessen scheinbare (weitere) Laufzeit, die die Größe einer halben Periode der verarbeiteten Frequenz aufweist, kompensiert werden.
• In nicht näher dargestellter Weise kann zu dem vorgenannten Zweck auch eine frequenzabhängige Spannungssteuerung der in den Korrekturschaltungen der F i g. 3 und 5 enthaltenen Widerstände (z. B. 32 in F i g. 3) vorgenommen werden.
• Die Erfindung ermöglicht es, die Wobbelgrenzfrequenzen eines relativ wenig aufwendigen Wobbelsenders mit einem von einer sägezahn- oder dreieckförmigen Steuerspannung unmittelbar gewobbelten spannungssteuerbaren Oszillator mit einer Genauigkeit einstellen zu können, wie es bisher nur bei quasi-kontinuierlich wobbelbaren (digital einstell- und steuerbaren) Frequenzdekadengeneratoren möglich war.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Breitbandwobbelsender mit einem spannungssteuerbaren Oszillator, dessen Frequenz vom Augenblickswert einer abschnittsweise steigenden und/oder fallenden Steuerspannung, z. B. einer Sägezahn- oder einer Dreieckspannung, abhängt, die ein Wobbelspannungsgenerator mittelbar oder unmittelbar erzeugt, der hinsichtlich der Richtung der Wobbelspannungsänderung (steigend oder fallend) jeweils von den Ausgangssignalen zweier Spannungsvergleicher umsteuerbar ist, an denen einerseits die Ausgangsspannung eines mit der Oszillatorfrequenz beaufschlagten, ausgangsseitig ein laufzeitbehaftetes Filter aufweisenden Frequenz/ Spannungsumformers und an denen andererseits eine von zwei jeweils entsprechend den gewünschten Wobbelfrequenzgrenzen einstellbaren Vergleichsspannungen anliegt, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine mit ihrem Eingang an einer Ausgangsklemme (5) des Filters (4) des Frequenz/Spannungs-Umformers (3) liegende Korrekturschaltung, deren Ausgangssignal von der Änderungsgeschwindigkeit (df/dt) der Filterausgangsspannung (23) abhängt, an einem der beiden Eingänge (8; 9) jedes Spannungsvergleichers (6; 7) zur Wirkung gelangt und die Laufzeit (r) des Filters (4) korrigiert.
2. 2. Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung aus einer an der Ausgangsklemme (5) des Filters (4) liegenden Differenzierschaltung (30) und einer einerseits mit deren Ausgangsspannung (40) und andererseits mit der Ausgangsspannung (23) des Filters (4) gespeisten Additionsschaltung (34) besteht (F i g. 3).
3. 3. Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung aus einer zusammen mit den einen Eingängen der Spannungsvergleicher (6,7) am Ausgang (5) des Filters (4) liegenden Differenzierschaltung (50) und zwei einerseits mit deren Ausgangsspannung und andererseits mit den Vergleichsspannungen gespeisten Subtraktionsschaltungen (51,52) besteht, deren Ausgänge an den anderen Eingängen der Spannungsvergleicher(6,7) liegen (F i g. 5).
4. 4. Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung aus einem mit einem Gegenkopplungsvierpol (62) verbundenen Differenzverstärker (61) besteht, dessen einem Eingang die Filterausgangsspannung und dessen anderem Eingang die Ausgangsspannung des Gegenkopplungsvierpols (62) zugeführt ist der mit seinem Eingang am Ausgang des Differenzverstärkers (61) liegt (F i g. 6).
5. 5. Sender nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkopplungsvierpol ein aus einem Längswiderstand (70) und einer Querkapazität (71) bestehendes RC-Integrierglied ist.
6. 6. Sender nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkopplungsvierpol eine Phasendrehung zwischen 900 und 1800 bewirkt.
7. 7. Sender nach einem der Ansprüche 2 oder 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand und damit die Zeitkonstante eines in der Korrekturschaltung befindlichen RC-Gliedes in Abhängigkeit von der Filter-Ausgangsspannung steuerbar ist.

   Die Erfindung betrifft einen Breitbandwobbelsender mit einem spannungssteuerbaren Oszillator, dessen Frequenz vom Augenblickswert einer abschnittsweise steigenden und/oder fallenden Steuerspannung, z. B.

   einer Sägezahn- oder einer Dreieckspannung, abhängt, die ein Wobbelspannungsgenerator mittelbar oder unmittelbar erzeugt, der hinsichtlich der Richtung der Wobbelspannungsänderung (steigend oder fallend) jeweils von den Ausgangssignalen zweier Spannungsvergleicher umsteuerbar ist, an denen einerseits die Ausgangsspannung eines mit der Oszillatorfrequenz beaufschlagten, ausgangsseitig ein laufzeitbehaftetes Filter aufweisenden Frequenz/Spannungs-Umformers und an denen andererseits eine von zwei jeweils entsprechend den gewünschten Wobbelfrequenzgrenzen einstellbaren Vergleichsspannungen anliegt.

   Aus der DT-PS 12 76 133 ist ein derartiger Wobbelsender bekannt, bei dem der Wobbelspannungsgenerator unmittelbar die Steuerspannung für den Oszillator liefert. Aus der DT-AS 12 76 134 ist ein weiterer Wobbelsender bekannt, bei dem die Steuerspannung die hoch verstärkte Differenzspannung zwischen den Ausgangsspannungen des Wobbelspannungsgenerators und des Frequenz/Spannungs-Umformers ist, wodurch die Charakteristik des letzteren bei linearem Wobbelspannungsverlauf den zeitlichen Verlauf der Oszillatorfrequenz bestimmt.

   In F i g. 1 der Zeichnung ist ein Blockschaltbild des aus der DT-PS 12 76 133 bekannten Wobbelsenders dargestellt. Die Ausgangsspannung eines spannungssteuerbaren Oszillators 1 liegt an einer Ausgangsklemme 2 und am Eingang eines Frequenz/Spannungs-Umformers 3, dessen Ausgang ein laufzeitbehaftetes Filter 4 nachgeschaltet ist. Die Ausgangsklemme 5 des Filters 4 liegt an einer mit den ersten Eingängen zweier Spannungsvergleicher 6 und 7 verbundenen Klemme 5', und die zweiten Eingänge 8 und 9 der Spannungsvergleicher liegen jeweils an einem Abgriff 8 bzw. 9 eines von zwei Potentiometern, an denen einer oberen bzw. einer unteren Wobbelgrenzfrequenz £ bzw. fu zuordenbare Vergleichsspannungen U,e, Uvu einstellbar sind. Die Ausgänge 10 und 11 der beiden Spannungsvergleicher 6 und 7 sind mit zwei Steuereingängen eines umsteuerbaren Wobbelspannungsgenerators 12 verbunden, dessen dreieckförmige Wobbelspannung über eine in Fig.1 teilweise punktiert dargestellte Verbindung an einem Steuereingang 13 des spannungssteuerbaren Oszillators 1 liegt.

   F i g. 1 stellt bei Einbeziehen der gestrichelt gezeichneten Details auch den Wobbelsender gemäß der DT-AS 12 76 134 dar. Bei ihm dient als Steuerspannung die in einem Differenzverstärker 14 hochverstärkte Differenzspannung zwischen der an der Ausgangsklemme 5 liegenden Ausgangsspannung des Filters 4 und der Wobbelspannung des Wobbelspannungsgenerators 12.