DE3030271A1 - Batteriebetriebener oszillator, insbesondere fuer einen ueberlagerungsempfaenger - Google Patents

Description

• Batteriebetriebener Oszillators insbesondere für einen Über-
• lagerungsempfänger Die Erfindung betrifft einen batteriebetriebenen Oszillator laut Oberbegriff des Hauptanspruches.
• Für batteriebetriebene Empfänger werden blsher kaum Überlagerungsoszillatoren mit digitaler Frequenzanzeige bzw. mit digitaler Frequenzeinstellung verwendet, da die hierfür nötigen elektronischen Frequenzzähler einen zu grossen Betriebsstrom benötigen.
• Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen batteriebetriebenen Oszillator mit einem in einer Regischleife liegenden Frequenzzähler zu schaffen, der minimalen Stromverbrauch besitzt Diese Aufgabe wird ausgehend von einem batteriebetriebenen Oszillator laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Bei dem erfindungsgemässen Oszillator ist der Frequenzzähler mit seinen starkstromverbrauchenden Schaltungsteilen jeweils nur dann an die Batterie angeschaltet und damit in Betrieb, wenn dies für die Anzeige bzw. für die Regelung unbedingt nötig ist, d.h. also nur während des eigentlichen Einstellvorganges und während des eigentlichen Regelvorganges, bei dem nach einer Frequenzänderung der Oszillator durch aufeinanderfolgende Zählzyklen auf den vorgegebenen Sollwert geregelt wird. Wenn die Frequenzeinstellung bzw. der Regelvorgang abgeschlossen ist und nur noch ein bei solchen Regelschleifen üblicher vernachlässigbarer Regelrest bleibt, der nicht weiter ausgeregelt werden kann, werden automatisch die viel Betriebsstrom verbrauchenden Schaltungsteile des Frequenzzählers während vorbestimmter Pausenzeiten von der Batterie abgeschaltet d.h. nur noch in aufeinanderfolgenden und durch längere Pausen voneinander getrennten Einschaltzeiten, während welcher jeweils erneute Zählzyklen für die Anzeige bzw. Regelung durchgeführt werden, an die Batterie angeschaltet. Im abgestimmten Zustand verbraucht damit der Oszillator ein Minimum an Batteriestrom, nur während des Abstimmvorganges bzw. des dazu nötigen Regelvorganges wird mehr Batteriestrom verbraucht. Damit ist es möglich, auch bei batteriebetriebenen Überlagerungsempfängern anstelle von mechanischen Skalen über den Frequenzzähler gesteuerte Ziffernanzeigeeinrichtungen für die Empfangsfrequenzanzeige zu benutzen und solche Überlagerungsoszillatoren in an sich bekannter Weise mit digitaler Frequenzeinstellung mittels eines Frequenzzählers vorzusehen.
• Das An-und Abschalten der Viel Strom verbrauchenden Zählerschaltungsteile erfolgt im einfachsten Fall so, dass dann, wenn über einen der Frequenzeinstelleinrichtung bzw. der Regelschleife zugeordneten Wandler festgestellt wird, dass eine Frequenzeinstellung durchgeführt wird bzw. ein Regelvorgang nötig ist (grosser Regelrest), der die viel Strom verbrauchenden Schaltungsteile des Zählers mit der Batterie verbindende Schalter geschlossen bleibt und dann, wenn über diesen Wandler festgestellt wird, dass die Frequenzabstimmung und auch die Regelung beendet ist (geringer Regelrest), dieser Schalter periodisch vorbestimmte Pausenzeiten geöffnet wird und nur noch während dazwischenliegender kurzer Einschaltzeiten kurzzeitig geschlossen wird, um einen neuen Anzeige- bzw. Regelzyklus durchzuführen. Ein solches Umschalten zwischen kontinuierlichem und zyklischem Zählerbetrieb ist jedoch nicht optimal. Zweckmässiger ist es, dieses Umschalten kontinuierlich durchzuführen.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
• Die Figur zeigt das Prinzipschaltbild eines in einer Regelsohleife liegenden und damit in seiner Frequenz auf einen vorbestimmten Wert nachregelbaren Hochfrequenzoszillators 1, der beispielsweise als Überlagerungsoszillator für einen Funkempfänger 2 dient. Die digitale Frequenzeinstellung und Frequenzanzeige erfolgt mit einer in der Regelschleife liegenden Frequenzzählerschaltung 5, die in bekannter Weise ausgebildet ist und nach einem der bekannten Frequenzzählverfahren zur Frequenzanzeige bzw. Frequenznachregelung arbeitet. In dem gezeichten Ausführungsbeispiel wird die Ausgangsfrequenz des Oszillators 1 über eine Entkopplungsstufe 4 einem Vorverstärker 5 zugeführt, in einem anschliessenden Frequenzteiler 6 herabgeteilt und dem einen Eingang eines Zähltores 7 zugeführt.
• Über einen Referenzoszillator 8 mit nachgeschaltetem Frequenzteiler 9 und einer darauffolgenden Tor-Flipflop-Stufe 10 wird der andere Eingang dieses Zähltores 7 angesteuert, und zwar so, dass während einer über die Tor-Flipflop-Stufe 10 vorbestimmten Zählzeit das Zähltor 7 offen ist und damit während dieser Zählzeit in den anschliessenden Zähldekaden 11 die Frequenz des Oszillators 1 gezählt wird. Nach dieser Zählzeit wird über die Tor-Flipflop-Stufe 10 mit einer vorbestimmten Verzögerung (Verzögerungsstufe 12) das Zählergebnis der Zähldekaden in den Ergebnisspeicher 15 eingegeben und anschliessend der Sollwert-Istwert-Vergleich in der Vergleichseinrichtung 14 durchgeführt. Der Sollwert wird der Vergleichseinrichtung 14 über einen Sollwertspeicher 15 eingegeben, dem die eigentliche Frequenzeinstellvorrichtung zugeordnet ist, beispielsweise ein geeigneter von Hand betätigbarer Einstellknopf, Drucktasten oder dgl. Das Zählergebnis aus dem Ergebnisspeicher 13 stromsparenden wird ausserdem in einer üblichen /Ziffernanzeigeeinrichtung 16 bei-Flüssigkristallanzeige spielsweise mit # angezeigt. Über den Ausgang der Vergleichseinrichtung 14 wird der Oszillator 1 in seiner Frequenz nachgeregelt, bis seine Ausgangsfrequenz mit der eingegebenen Sollfrequenz übereinstimmt.
• Die viel Betriebsstrom verbrauchenden Schaltungsteile der Frequenzzählerschaltung 5 sind von den übrigen weniger Strom verbrauchenden Schaltungsteilen getrennt zu einem Speiseanschluss 17 zusammengefasst, der über einen elektronischen Schalter 1-8 mit der Speisebatterie 19 verbunden ist. Die übrigen weniger Strom verbrauchenden Schaltungsteile der Schaltung stehen in bekannter Weise unmittelbar mit der Batterie 19 in Verbindung, beispielsweise die Anzeigeeinrichtung 16 sowie der Ergebnisspeicher 15. Der Batterie 19 kann gegebenenfalls noch ein Speicherglied 20 zugeordnet sein, das als Puffer -Stromstösse auffängt und mit geringem Strom wieder aufladbar ist.
• Der elektronische Schalter 18 wird über ein Flipflop 21 betätigt, dessen einem Schalteingang 22 die Taktimpulse aus einem Taktimpulsgeber 25 zugeführt werden und dessen anderer Eingang 24 über den Ausgang der Tor-Flipflop-Stufe 10 gesteuert ist. Die Tor-Flipflop-Stufe 10 ist so geschaltet, dass sie beim Einschalten in der dargestellten Ruhelage zu liegen kommt und dort bleibt, bis sie durch einen ersten Im puls aus dem Referenzfrequenzteiler 9 gekippt wird. Der Referenzteiler 9 ist so geschaltet, dass er diesen ersten Impuls um mindestens die Zeit verzögert nach dem Einschalten liefert, die der Verstärker 5 zum Einstellen seines Arbeitspunktes benötigt.
• Der Taktimpulsgenerator 25 ist beispielsweise als astabiler Impulsgenerator ausgebildet, der über eine Steuerspannung U aus einer geschalteten Stromquelle 25 in seiner Frequenz steuerbar ist. Die geschaltete Stromquelle 25 wird ihrerseits über eine Steuerschaltung 26 gesteuert und zwar sowohl von einem Verstimmungsmelder 27, der mit der eigentlichen Frequenzeinstelleinrichtung 15 gekoppelt ist, auch als Y<uber die Sollwert-Istwert-Vergleichseinrichtung 14. Der Verstimmungsmelder stellt auf elektrischem oder mechanischem Wege fest, ob eine Frequenzeinstellung durchgeführt wird oder diese ruht. Im einfachsten Fall ist dies ein mit dem Drehknopf der Frequenzeinstellvorrichtung gekoppelter Wandler, der bei Betätigung des Drehknopfes ein entsprechendes Steuersignal an die Steuerschaltung 26 abgibt.
• Die Steuerspannung U der Stromquelle 25 wird durch die Grösse der Sollwert-Istwert-Differenz der Vergleichseinrichtung 14 bestimmt, sie ist vorzugsweise dieser Abweichung proportional. Wird über die Vergleichseinrichtung 14 eine grosse Frequenzdifferenz festgestellt so verursacht die Stromquelle 25 eine relativ grosse Spannung U und der Taktimpulsgeber 25 eine entsprechend hohe Taktfrequenz fmax wie dies in der Figur als Impulszug schematisch angedeutet ist.
• Durch jeden einzelnen Impuls J wird also über den Eingang 22 das Flipflip 21 gekippt und-damit-der Schalter 18 geschlossen, sämtliche Zählerschaltungen sind also an die Batterie angeschlossen und es kann während der Zeit te ein üblicher Zählzyklus ablaufen.
• Ist der Zählzyklus abgeschlossen, so wird über den Eingang 24 gesteuert durch die Tor-Flipflop-Stufe 10, das Flipflop 21 wieder gekippt und hierdurch der Schalter 18 geöffnet. Nachdem bei dem Impulszug max anschliessend sofort wieder der nächste Schaltimpuls J dem Eingang 22 zugeführt und damit der Schalter 18 sofort wieder geschlossen wird, bleibt praktisch bei f der Frequenzzähler mit all seinen Schaltungsteilen ständig eingeschaltet und der Anzeige-und Regelvorgang kann wie üblich ablaufen. Es ist zweckmässig, dass der Eingang 22 dem Eingang 24 bevorrechtigt ist. Damit kann der Schalter 18 bei f ganz geschlossen bleiben. Die maximale Steuerspannung U wird nicht nur bei grosser Frequenzablage über die Steuerschaltung 26 erzeugt sondern über den Verstimmungsmelder 27 auch bei einer Betätigung der Frequenzeinstelleinrichtung.
• Ist die Frequenzeinstellung abgeschlossen bzw. der Regelvorgang beendet und liefert die Vergleichsschaltung 14 ein entsprechendes Ausgangssignal, so wird über die Steuerschaltung 26 eine geringere Spannung U dem spannungsgesteuerten Taktimpulsgeber 25 zugeführt und dieser liefert eine entsprechend herabgesetzte Taktfrequenz fmin an den Eingang 22. Der Schalter 18 ist also nunmehr nur noch während kurzer durch die Impulse J bestimmter Schliesszeiten t e geschloscen, dazwischen während relativ grosser Pausen ta offen.
• Während dieser Pausen sind die viel Strom verbrauchenden Schaltungsteile des Zählers von der Batterie getrennt und diese wird daher minimal belastet.
• Der Übergang von fmax zu fmin erfolgt vorzugsweise kontinuierlich und, wie dies durch das RC-Glied 28 angedeutet ist, nach einer Exponentialfunktion.
• L e e r se it e

Claims (1)

1. Patentansprüche t9 Batteriebetriebener Oszillator, insbesondere für einen Überlagerungsempfänger, mit einen in einer Regelschleife liegenden Frequenzzähler zur Freuenzanzeige und/oder zur digitalen Frequenzeinstellung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mindestens ein Teil (5,6,7,9,10,11) der Frequenzzählerschaltung ()) über einen Schalter (18) mit der Speisebatterie (19) verbunden ist, der von einer Schalteinrichtung (21 bis 28) in Abhängigkeit von der Frequenzeinstelleinrichtung (15) und/oder der Sollwert-Istwert-Vergleichseinrichtung (14) der Regelschleife so gesteuert ist, dass er bei nicht betätigter Frequenzeinstelleinrichwertes tung I) una/oder Oei Unterschreitung eines vorbesAimmbEt der Sollwert-Istwert-Differenz während Pausezeiten (ta) die zwischen aufeinanderfolgenden Fliesszeiten (te) liegen, offen ist.

   2. Oszillator nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, dass die Schalteinrichtung einen Taktimpulsgeber (2)) umfasst, mit dessen Taktimpulsen (J) der Schalter (18) gesteuert ist und dessen Impulsfrequenz bei betätigter Frequenzeinstelleinrichtung (15) und/oder bei einer einen vorbestimmten Wert überschreitenden Sollwert-Istwert-Differenz der Regelschleife einen Maximalwert (fmax) besitzt und die bei Übergang auf nicht betätigte Frequenzeinstelleinrichtung (15) und/oder bei sinkender Sollwert-Istwert-Differenz auf einen niedrigeren Wert (fmin) absenkbar ist.

   5. Oszillator nach Anspruch 2, d a du r c h g e -k e n n z e i c h n e t, dass das Absinken der Impulsfrequenz kontinuierlich, insbesondere nach einer Exponentialfunktion erfolgt.

   4. Oszillator nach Anspruch 2 oder 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, dass mit den Taktimpulsen (J) des Taktimpulsgebers (2)) ein Flipflop (22) gesteuert ist, das zusätzlich durch die das Ende eines Zählzyklus bestimmende Schaltung (Tor-Flipflop-Stufe 10) des Frequenzzählers ()) gesteuert ist und ihrerseits den Schalter (18) so steuert, dass jeder Taktimpuls diesen Schalter (18) schliesst und jeder Zählzyklus-Endimpuls diesen Schalter (18) öffnet.

   5. Oszillator nach Anspruch 2 bis 4, d a d ur c h g e -k e n n z e i c h n e t, dass die Taktfrequenz des Taktimpulsgebers (2)) über eine Steuerspannungsquelle (25) einstellbar ist, deren Ausgangsspannung (U) durch einen der Frequenzeinstellvorrichtung (15) zugeordneten Verstimmungsmelder (27) und/oder durch ein der Sollwert-Istwert-Differenz entsprechendes Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung (14) der Regelsohleife einstellbar ist.

   6. Oszillator nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die viel Batteriestrom verbrauchenden Schaltungsteile (5,6,7,9,10,11), insbesondere die Breitbandverstärker, Hochfrequenzteiler, Torschaltungen und Zähldekaden, über den Schalter (18) und alle übrigen Schaltungsteile der Frequenzzählerschaltung (3), insbesondere der Ergebnisspeicher (13) und die Anzeigeeinrichtung (16), direkt mit der Batterie (19) verbunden sein.

   7. Oszillator nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t, dass zwischen Batterie und Schalter und/oder zwischen Batterie und wenig Strom verbrauchenden Schaltungsteilen, insbesondere Oszillator, Tiefpässe geschaltet sind und/ oder zwischen Batterie und wenig Strom verbrauchenden Schaltungsteilen, insbesondere Oszillator, ein Spannungsregler vorgesehen wird.