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Schaltungsanordnung zur Nachregelung der Frequenz einer
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Schwingungserzeugungsschaltung, insbesondere für ein Informations-Abfragesystem
zur Ermittelung der Nummern von Eisenbahnfahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf
eine Schaltungsanordnung zur Nachregelung der Frequenz einer einen quarzgesteuerten
Oszillator enthaltenden Schwingungserzeugungsschaltung. Diese Schaltungsanordnung
wird insbesondere in einem Abfragegerät eines Informations-Abfragesystems zur Ermittelung
der Nummern von Eisenbahn-fahrzeugen eingesetzt, bei dem aus den von der Schwingungserzeugungsschaltung
abgegebenen Schwingungssignalen Markierimpulse abgeleitet sind, die mit von gesondert
angesteuerten Antwortgeräten des Informations-Abfragesystems gelieferten Antwortimpulsen
verglichen werden.
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Die Nachregelung der Frequenz einer einen quarzgesteuerten Oszillator
enthaltenden Schwingungserzeugungsschaltung geschieht üblicherweise dadurch, daß
in der Schwingungserzeugungsschaltung frequenzbestimmende Zusatzele-
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vorgesehen werden, beispielsweise Varactor-Dioden, die durch Zuführen einer Steuerspannung
in gewissem Ausmaß die Frequenz der Schwingungserzeugungsschaltung zu ändern gestatten.
Bei dieser Art der Frequenzregelung zeigt sich Jedoch, daß nur ein relativ enger
Ziehbereich möglich ist, innerhalb dessen die Frequenz der von der Schwingungserzeugungsschaltung
abgegebenen Schwingungssignale durch Zuführen einer entsprechenden Steuerspannung
geändert werden kann.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen,
wie bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art die Frequenz der von
der einen quarzgesteuerten Oszillator enthaltenden Schwingungserzeugungsschaltung
abgebbaren Schwingungssignale in einem demgegenüber größeren Bereich geändert werden
kann, so daß also insgesamt ein größerer Ziehbereich möglich ist.
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Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Schaltungsanordnung
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß der quarzgesteuerte Oszillator
an einem Eingang eines Mischers angeschlossen ist, der mit einem weiteren Eingang
am Ausgang eines spannungsgesteuerten Oszillator angeschlossen ist, welcher eine
Nachstimmspannung zur Frequenznachregelung zugeführt erhält, und daß dem Mischer
ein Filter nachgeschaltet ist, welches ein Mischsignal lediglich einer Frequenz
der vom Mischer jeweils gelieferten Mischsignale abgibt.
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Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß mit besonders geringem
schaltungstechnischen Aufwand der Frequenzmitziehbereich der Schwingungserzeugungsschaltung
über den Mitziehbereich des quarzgesteuerten Oszillators hinaus ausgedehnt werden
kann und daß dennoch die durch die Verwendung eines quarzgesteuerten Oszillators
erzielte
Frequenzgenauigkeit in dem Jeweils erzeugten Schwingungssignal
zumindest weitgehend erhalten bleibt.
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Der zuvor erwähnte Vorteil der Beibehaltung der hohen Genauigkeit
in der Frequenz des vom quarzgesteuerten Oszillator abgegebenen Schwingungssignals
wird besonders dann erhalten, wenn der spannungsgesteuerte Oszillator Schwingungssignale
mit einer Frequenz abgibt, die nur einen Teil der Frequenz des von dem quarzgesteuerten
Oszillator abgegebenen Schwingungssignals beträgt.
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Eine besonders zweckmäßige Anwendung der Schaltungsanordnung gemäß
der Erfindung ergibt sich in einem Abfragegerät eines Informations-Abfragesystems,
welches zur Ermittelung der Nummern von Eisenbahnfahrzeugen durch diesen algehörige
und von dem Abfragegerät ansteuerbaren Antwortgeräten dient, die auf ihre jeweilige
Ansteuerung hin Antwortimpulse abgeben, welche mit aus den Schwingungssignalen der
Schwingungserzeugungsschaltung abgeleiteten Markierimpulsen verglichen werden, um
daraus die jeweilige Information zu gewinnen. Bei dieser Schaltungsanordnung ist
dem genannten Filter zweckmäßigerweise eine Frequenzvervielfacherschaltung nachgeschaltet,
die ausgangsseitig an einem Eingang eines weiteren Mischers angeschlossen ist.
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An einem weiteren Eingang dieses weiteren Mischers ist ein wobbelbarer
Oszillator angeschlossen, dessen Ausgangsschwingungen als Abfragesignale an das
jeweilige Antwortgerät abgegeben werden. Am Ausgang dieses weiteren Mischers ist
ein digitaler Vergleicher mit einem Eingang angeschlossen; an einem weiteren Eingang
erhält dieser digitale Vergleicher Antwortimpulse vom jeweiligen Antwortgerät zugeführt.
Ausgangsseitig gibt dieser digitale Vergleicher eine Nachstimmspannung für den spannungsgesteuerten
Oszillator der Schwingungserzeugungsschaltung ab. Hierdurch ergibt sich der Vorteil,
daß in dem Informations-Abfragesystem für die Auswertung der Antwortimpulse benötigte
Markierimpulse
mit relativ hoher Frequenzgenauigkeit erzeugt werden können und zugleich eine Änderung
dieser Frequenz über einen besonders großen Mitziehbereich möglich ist.
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Der zuvor genannte wobbelbare Oszillator ist zweckmäßigerweise ein
in der Frequenz zeitlich linear durchstimmbarer Oszillator. Dadurch ergibt sich
der Vorteil, daß ein übersichtliches Schaltungskonzept realisierbar ist. Die von
den Antwortgeräten des Informations-Abfragesystems abzugebenden Antwortimpulse können
nämlich Frequenzen entsprechen, die sich um gleiche Beträge voneinander unterscheiden,
so daß also mit nur einer einzigen, besonders einfach realisierbaren Frequenzvervielfachersdhaltung
ausgekommen werden kann, die das von der Schwingungserzeugungsschaltung jeweils
abgegebene Schwingungssignal zugeführt erhält.
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Zwischen dem Ausgang des erwähnten weiteren Mischers und dem einen
Eingang des digitalen Vergleichers ist zweckmäßigerweise eine Markierimpuls-Verarbeitungsschaltung
vorgesehen, die einen Markierimpuls entsprechend lediglich demJenigen Schwingungssignal
der von dem genannten Frequenzvervielfacher abgegebenen Schwingungssignale abgibt,
das dem zu dem Jeweiligen Augenblick auftretenden Schwingungssignal des wobbelbaren
Oszillators entspricht. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, daß
bei Jeder Frequenz der von dem wobbelbaren Oszillator abgegebenen Schwingungssignale,
bei der vom jeweiligen Antwortgerät ein Antwortimpuls abgegeben werden kann, dem
digitalen Vergleicher nur ein Markierimpuls zugeführt wird, so daß ein einfacher
Vergleich der betreffenden Impulse vornehmbar ist.
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Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert
Die in der Zeichnung in einem Blockschaltbild dargestellte
Schaltungsanordnung enthält als wesentliche Elemente einen quarzgesteuerten Oszillator
Qo und einen spannungsgesteuerten Oszillator VCO. Der quarzgesteuerte Oszillator
Qo ist ausgangsseitig an einem Eingang eines Mischers M1 angeschlossen. Der spannungsgesteuerte
Oszillator VCO ist ausgangsseitig an einem weiteren Eingang des Mischers M1 angeschlossen.
Am Ausgang des Mischers Mi ist ein Filter HP angeschlossen, welches im vorliegenden
Fall ein Hochpaßfilter sei. Geht man beispielsweise davon aus, daß die Frequenz
des vom quarzgesteuerten Oszillator Qo abgegebenen Schwingungssignals bei 13,5 MHz
liegt und daß der spannungsgesteuerte Oszillator VCO ein Schwingungssignal mit einer
Frequenz von 1,5 MHz abgibt, so liefert der Mischer M1 ein Schwingungssignal mit
einer Frequenz von 12 MHz und ein weiteres Schwingungssignal mit einer Frequenz
von 15 MHz. Durch die Ausbildung des Filters HP als Hochpaßfilter ist es möglich,
lediglich das Schwingungssignal mit der Frequenz von 15 MHz von der betrachteten
Schwingungserzeugungsschaltung abzugeben. Bei der Frequenz von 15 MHz handelt es
sich - worauf weiter unten noch eingegangen werden wird - um die Frequenz, um die
sich frequenzmäßig betrachtet einander benachbarte Abfrage signale unterscheiden,
die in einem die gerade betrachtete Schwingungserzeugungsschaltung verwendenden
Informations-Abfragesystem Abfragesignale verwendet werden.
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Dem zuvor erwähnten spannungsgesteuerten Oszillator VCO wird an einem
gesonderten Frequenzsteuereingang eine Nachstimmspannung zur Frequenzregelung zugeführt.
Diese Nachstimmspannung wird bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform
vom Ausgang eines digitalen Vergleichers Vgl geliefert. Grundsätzlich kann diese
Nachstimmspannung Jedoch auch durch eine andere Einrichtung bereitgestellt werden,
und zwar dann, wenn es darum
geht, von der erläuterten Schwingungserzeugungsschaltung
ein Schwingungssignal hoher Frequenzkonstanz abzugeben, welches dennoch innerhalb
eines den Ziehbereich des quarzgesteuerten Oszillators Qo übersteigenden Frequenz-Mitziehbereichs
eingestellt werden soll.
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Der zuvor erwähnte digitale Vergleicher Vgl ist mit einem Eingang
an einer durch eine Empfangsantenne E angedeuteten Empfangseinrichtung angeschlossen,
die Antwortimpulse von Antwortgeräten zugeführt erhält, welche zu dem erwähnten
Informations-Abfragesystem gehören und zur Abgabe derartiger Antwortimpulse in noch
zu beschreibender Weise angesteuert werden. Mit einem weiteren Eingang ist der Vergleicher
Vgl über eine Markierimpuls-Verarbeitungsschaltung am Ausgang eines weiteren Mischers
M2 angeschlossen.
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Bei dieser Markierimpuls-Verarbeitungsschaltung Fm mag es sich im
vorliegenden Fall um ein Filter handeln, welches aus den vom Ausgang des Mischers
M2 Jeweils abgegebenen Schwingungs-Mischsignalen ein einziges Schwingungssignal
in Form eines Impulses abgibt, der hier als Markierimpuls bezeichnet wird.
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Der zuvor erwähnte weitere Mischer M2 ist mit einem Eingang über eine
Frequenzvervielfacherschaltung Cg am Ausgang des bereits erwähnten Filters HP angeschlossen.
Diese Frequenzvervielfacherschaltung Cg, die auch als Kammspektrumsgenerator bezeichnet
wird, gibt auf das ihr vom Ausgang des Filters HP zugeführte Schwingungssignal hin
ausgangsseitig gleichzeitig eine Vielzahl n von Schwingungssignalen ab, von denen
in der Frequenz einander benachbarte Schwingungssignale sich um die Frequenz des
von dem Filter HP abgegebenen Schwingungssignals unterscheiden. Bei dem hier besonders
bevorzugten Einsatz der oben betrachteten Schwingungserzeugungsschaltung in einem
Informations-Abfragesystem zur Ermittelung der Nummern
von Eisenbahnwagen
mag die Frequenzvervielfacherschaltung Cg so ausgelegt sein, daß sie aus dem ihr
eingangsseitig zugeführten Schwingungssignal beispielsweise 100 voneinander verschiedene
Schwingungssignale gleichzeitig erzeugt, und zwar bei einem Wert für n zwischen
200 und 300.
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Bei einer Frequenz von 15 MHz des vom Ausgang des Filters HP normalerweise
abgegebenen Schwingungssignals liegen die von der Frequenzvervielfacherschaltung
Cg abgegebenen Schwingungssignale somit zwischen 3 GHz und 4,5 GHz.
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Der erwähnte weitere Mischer M2 ist mit einem weiteren Eingang kapazitiv
am Ausgang eines wobbelbaren Oszillators Wo angekoppelt, dessen Ausgangsschwingungssignale
als Abfragesignale über eine als Sendeantenne dargestellte Sendeeinrichtung S an
das jeweilige Antwortgerät abgegeben werden. Diese Schwingungssignale des wobbelbaren
Oszillators Wo mögen sich zeitlich linear zwischen 3 GHz und 4,5 GHz ändern. Die
betreffende Frequenzänderung bei dem wobbelbaren Oszillator Wo erfolgt zweckmäßigerweise
dadurch, daß dieser durch eine geeigneteSägezahnspannung angesteuert wird.
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Wie oben bereits erwähnt, enthalten die einzelnen Antwortgeräte, die
mit dem in der Zeichnung dargestellten Abfragegerät zusammeirbeiten, eine Anzahl
von Antworteinrichtungen, die bei unterschiedlichen Frequenzen in Resonanz gelangen
mögen und die daraufhin entsprechende Antwortimpulse an das Abfragegerät abgeben.
Diese Antwort impulse gelangen dann über die Empfangsantenne E zu dem digitalen
Vergleicher Vgl hin. Infolge der zeitlich linearen Änderung der Frequenz der von
dem wobbelbaren Oszillator Wo abgegebenen Abfragesignale treten somit zu unterschiedlichen
Zeitpunkten während jedes Wobbelhubs Antwortimpulse vom jeweiligen Antwortgerät
her auf. Die Anzahl dieser Antwortimpulse und deren zeitliche Lage innerhalb dieser
Zeitspanne
ist maßgebend für die Jeweilige Information, die das betreffende Antwortgerät auf
seine Ansteuerung hin abzugeben hat. Während dieser Zeitspanne gibt der Mischer
M2 über das Filter Fm jedoch Markierimpulse entsprechend sämtlichen Frequenzen ab,
auf die in den Antwortgeräten enthaltene Antworteinrichtungen ansprechen können.
Vergleicht man die am Ausgang der Frequenzvervielfacherschaltung Cg jeweils gleichzeitig
auftretenden Schwingungssignale mit den innerhalb des genannten Zeitbereichs am
Ausgang des Filters Fm auftretenden Markierimpulsen, so läßt sich feststellen, daß
zwischen diesen Schwingungssignalen und den betreffenden Markierimpulsen eine feste
Zuordnung vorhanden ist.
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Der digitale Vergleicher Vgl ist nun so ausgelegt, daß er Jeden innerhalb
einer bestimmten Zeitspanne nach Auftreten eines Markierimpulses auftretenden Antwortimpuls
als einen mit diesem Markierimpuls zu vergleichenden Antwortimpuls erfaßt und aus
dem zeitlichen Unterschied des Auftretens der beiden miteinander zu vergleichenden
Impulse eine Regelspannung ableitet, die dann dem spannungsgesteuerten Oszillator
VCO zugeführt wird. Tritt innerhalb der festgelegten Zeitspanne auf das Auftreten
eines Markierimpulses hin kein Antwortimpuls auf, so gibt der Vergleicher Vgl eine
mittlere Regelspannung ab, bzw. eine Regelspannung, wie sie beim letzten Vergleich
eines Markierimpulses mit einem Antwortimpuls gebildet worden ist.
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Entsprechend dieser Regelspannung wird die Frequenz des spannungsgesteuerten
Oszillators VCO eingestellt und damit die Frequenz des vom Ausgang des Filters HP
abgegebenen Schwingungssignals. Dies bedeutet, daß in dem betrachteten Informations-Abfragesystem
infolge von Temperatureinflüssen auftretende Frequenzverschiebungen - und zwar sowohl
bei den Antwortgeräten infolge temperaturbedingter Resonanzfrequenzverschiebungen
der jeweiligen Antworte in-
richtungen als auch bei dem wobbelbaren
Oszillator Wo des Abfragegeräts - für die Auswertung der Antwortimpulse kompensiert
werden. Durch di e die Frequenznachregelung in der betrachteten Schwingungserzeugungsschaltung
werden nämlich bei Auftreten derartiger Abweichungen die Zeitpunkte des Auftretens
der Markierimpulse an die Zeitpunkte des Auftretens der Antwortimpulse gewissermaßen
herangeführt.
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Dies geschieht dadurch, daß die Änderung der Frequenz des vom Ausgang
des Filters HP abgegebenen Schwingungssignals eine entsprechende Frequenzänderung
der von der Frequenzvervielfacherschaltung Cg abgegebenen Sehwingungssignale zur
Folge hat und damit eine entsprechende zeitliche Verschiebung des Auftretens der
Markierimpulse innerhalb der Zeitspanne, während der der wobbelbare Oszillator Wo
einen Wobbelhub ausführt, also Schwingungssignale abgibt, die sich innerhalb dieser
Zeitspanne von 3 GHz bis 4,5 GHz ändern. Auf diese Weise treten dann die Antwortimpulse
in bezug auf die entsprechenden Markierimpulse so auf, daß durch Vergleich der Markierimpulse
und der Antwortimpulse eine eindeutige Ermittelung der durch die Antwortimpulse
übertragenen Information ermöglicht ist. Das praktisch gleichzeitige Auftreten eines
Markierimpulses und eines Antwortimpulses kann beispielsweise als kennzeichnend
für das Vorliegen eines Binärzeichens "1" gewertet werden.
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Aus vorstehendem dürfte ersichtlich sein, daß die Schwingungserzeugungsschaltung
gemäß der Erfindung mit besonderem Nutzen bei dem erläuterten Informations-Abfragesystem
zur Ermittelung der Nummern von Eisenbahnfahrzeugen enseizber ist, da gerade in
diesem Fall mit solchen erheblichen Frequenzverstimmungen infolge von temperaturbedingten
Einflüssen gerechnet werden muß, daß derartige Frequenzänderungen nicht mit einem
quarzgesteuerten Oszillator erfaßt werden können.
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5 Patentansprüche 1 Figur