DE69215211T2 - Justierungsvorrichtung für resonanzmodul - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung in Abstimmungs-Resonanzmodulen, die einen Hohlraum und einen Resonanzkörper aufweisen, der zu einer Resonanzposition gesteuert wird durch einen Motor, der durch eine Spannung angetrieben wird, solange eine Phasendifferenz zwischen dem Eingangssignal zu dem Resonanzmodul und seinem Ausgangssignal, das das Meßsignal genannt wird, existiert, wobei das Eingangssignal von hoher Frequenz ist.
• Es ist im Stand der Technik bekannt, eine Vielzahl von Resonanzmodulen vorzusehen, die mit einem Hohlraum und einer Resonanzeinrichtung arbeiten, die in dem Hohlraum bewegbar ist. In solchen Modulen wird somit ein Referenzsignal verwendet, das vgn dem Eingangssignal herrührt, und ein Meßsignal, das das Ausgangssignal von dem Hohlraum ist. Die Resonanzeinrichtung stellt sich selbst so ein, daß diese beiden Signale in die gleiche Phase gebracht werden, wodurch eine Resonanz in dem Modul verursacht wird. Wenn das Eingangssignal hochfrequent ist, und auch das Referenz-Meßsignal hochfrequent macht, ist es wünschenswert, die Signale herunter zu niederer Frequenz zu transponieren mit der Absicht, die Verwendung von elektronischen Standard-Einheiten beim Vergleichen der Signalphasenpositionen zu ermöglichen. Zusätzlich gibt es das Problem, daß eine Vielzahl von Signalen mit unterschiedliche Frequenzen und Amplituden mit gegenseitiger Interferenz in einem Resonanzmodul, empfangen werden können und es ist deswegen wichtig, daß die Signale von einem oder mehreren benachbarten Modulen davon abgehalten werden, in das jeweilige Modul einzudringen. Auch gibt es immer einen gewissen Reflexionsbetrag von dem Eingangssignal zu dem Resonanzmodul, und diesem darf nicht erlaubt werden, zurückzulaufen und sich dem Referenzsignal zu überlagern, das von dem Signal herausgezogen worden ist.
• Die oben genannten Probleme werden in der vorliegenden Erfindung gelöst, indem ihr die unterscheidenden Merkmale gegeben worden sind, die in den beigefügten Ansprüchen offenbart sind.
• Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben,
• Fig. 1 ist ein Schaltplan in Übereinstimmung mit der Erfindung,
• Fig. 2 erläutert schematisch die Frequenz als eine Funktion des Phasenwinkels und
• Fig.3 erläutert schematisch die Signalumsetzung Hochfrenz zu Niederfrequenz für dasselbe Signal.
• Der Buchstabe A bezeichnet einen Sammelpunkt auf einer Antenne, wo vier Signale mit unterschiedlichen Frequenzen für die gemeinsame Übertragung von der Antenne B gesammelt werden. Ein Signal 4' wird von dem Resonanzmodul 2 gesendet. Ein Sender ist durch die Buchstaben PA bezeichnet, und ein Signal von ihm geht durch einen Isolator 1 und weiter zu dem Resonanzrnodul 2. Der letztere ist ausgebildet mit einem Hohlraum, der eine bewegliche Resonanzeinrichtung aufnimmt, die durch einen Motor angetrieben wird, bis eine Resonanz zwischen dem Referenzsignal und dem Signal (genannt das Meßsignal) auftritt, das von dem Modul kommt. Da das letztere keinen Teil der Erfindung bildet, wird es nicht weiter beschrieben.
• Der Isolator 1 erlaubt nur Durchgang von Signalen in der erwähnten Richtung und verhindert, daß irgendein Signal, das in dem Modul reflektiert wird, wie auch Signale von dem Sammelpunkt A und durch das Modul, den Sender PA erreichen. Ein Referenzsignal wird von dem Eingang bei einem Punkt C genommen. In dem Pfad des Referenzsignals gibt es ein Dämpfungsglied 3 zum Einstellen des Signals auf einen Pegel, der geeignet für einen Mischer 4 ist. Das Signal kommt somit an dem Mischer an, und dieses Referenzsignal von dem Därnpfungsglied wird dann gemischt mit einem Ausgangssignal von einem Oszillator 5. Der Mischer 4 gibt ein Signal, das die Summe der beiden Eingangssignale ist, und eines, das die Differenz zwischen den beiden Signalen ist. Nach dem Mischer gibt es einen Bandpaßfilter 6, der so ausgebildet ist, das er das Signal, das die Differenz zwischen den beiden Eingangssignalen zu dem Mischer 4 bildet, durchläßt. Folglich wird, wenn sowohl das Referenzsignal aus auch das Signal von dem Oszillator von hoher Frequenz, aber dicht beieinander sind, das Ausgangssignal von dem Mischer von niedriger Frequenz sein und kann den Bandpaßfilter 6 passieren. Dies kann die niedrigst mögliche Frequenz liefern, z.B. 20 bis 220 kHz Diese Werte sollten gesehen werden in Relation zu der Frequenz des Eingangssignals von PA, das ungefähr 1000 MHz sein kann.
• Nach dem Bandpaßfilter gibt es ein Dämpfungsglied 7, und dieses, zusammen mit einem Verstärker 8, bestimmt einen Leistungsbereich, der für das System geeignet ist. Somit wird nach dem Dämpfungsglied 7 und dem begrenzenden Verstärker 8 ein Ausgangssignal mit einer konstanten Amplitude erhalten, unabhängig von der Eingangsamplitude, innerhalb eines Leistungsbereichs, der normal für das System ist. Ein Phasendetektor 16 und ein Tiefpaßfilter 15 bilden zusammen einen Breitbandfrequenzdetektor. Eine Integratorschaltung 17 vergleicht die Ausgangsspannung des Frequenzdetektors 15, 16 mit einer Referenzspannung an einem Punkt 18 in dieser Schaltung. Das Ausgangssignal der Integratorschaltung wird über eine Leitung 20 zu dem Oszillator 5 geführt, so daß der Differenzfrequenz in diesem Fall ein Mittelwert von 120 kHz (siehe Fig. 2) gegeben wird, wobei die Referenzspannung ausgewählt worden ist bei 2,5 V.
• Der Oszillator 5 ist spannungsgesteuert, so daß eine höhere Spannung eine höhere Frequenz gibt und eine niedrigere Spannung eine niedrigere Frequenz. Beispielsweise kann der Oszillator eine Empfindlichkeit von 14 MHz per Volt haben. Folglich bedeutet dies, wenn der Frequenzdetektor 16 die Referenzspannung um 90 Grad verschoben hat, so daß die Ausgangsspannung gleich der Referenzspannung ist, daß die Spannung in dem Signal durch die Leitung 20 konstant ist, was somit ein Ausgangssignal von dem Oszillator ergibt, das konstant ist bei einem Wert irgendwo zwischen 90 MHz und 1000 MHz. Wenn das Dämpfungsglied dann die Differenz zwischen dem Signal, das von dem Oszillator kommt, und dem Referenzsignal bestimmt, kann man verstehen, daß das Ausgangssignal von dem Dämpfungsglied eine niedrige Frequenz hat, die desto niedriger sein wird, je näher die Oszillatorfrequenz zu der Referenzsignalfrequenz ist.
• Von dem Verstärker 8 wird ein Signal auch zu einem zweiten Phasendetektor 9 genommen, der die Phasendifferenz des Referenzsignals, das in den Einrichtungen 3 bis 8 verarbeitet worden ist, mit einem Meßsignal vergleicht, das von einem Richtungskoppler 10 kommt. Zum Einstellen des Signals auf einen geeigneten Pegel ist ein Dämpfungsglied 11 von der gleichen Art wie das Dämpfungsglied 3 in der Leitung von dem Richtungskopp-1er angeordnet. Das Signal von dem Dämpfungsglied geht durch einen zweiten Mischer 12, ähnlich zu dem Mischer 4, für eine weitere Übertragung der Differenz zwischen dem Signal von dem Oszillator 5 und dem Signal von dem Dämpfungsglied 11. Insgesamt gibt es vier Ausgangssignale mit sich verändernden Differenzen wegen der Signale, die von 1', 2', 3' und 4' ankommen. Ein Bandpaßfilter 13 sortiert drei dieser Signale von dem Mischer 12 aus, und in diesem Fall wird das Signal 4' zu dem Phasendetektor 9 über einen begrenzenden Verstärker 14 geführt.
• Fig. 3 erläutert die Umsetzung der Senderfrequenz einschließlich ihrer Modulation, z.B. auf einen Wert innerhalb des 900 MHz- bis 1000 MHz-Bereichs zu einem Mittelwert von ungefähr 120 kHz Man kann sehen, daß in diesem Fall der Oszillator von rechts nach links wobbelt (siehe den Pfeil vco), und daß die Signale 1', 2', 3' in dem Bandpaßfilter 13 ausgef iltert werden, da ihre Frequenzen weit weg von der Frequenz von 4' sind, siehe den oberen Teil von Fig. 3. Man kann somit sagen, daß ein "neues" Signal erhalten wird durch Bildung der Differenz zwischen den Frequenzen der Referenz- und Oszillator-Signale, und dieses Signal hat eine Frequenz, die niedriger sein wird, je niedriger die Differenz zwischen den Frequenzen der beiden gerade erwähnten Signale ist. Dies wird erläutert durch die mittlere Frequenzskala in Fig. 3, wo das neu gebildete Signal angeordnet ist, z.B. mit einem Frequenzbereich von 200 kHz (Fig. 3, unterer Teil).
• Die Phasenpositionen der jeweiligen Signale von den Verstärkern 14 und 8 werden verglichen durch den Phasendetektor 9. Der letztere gibt eine Ausgangsspannung, falls es eine Phasendifferenz gibt, und diese Spannung wird verglichen mit einer Referenzspannung 22 in einem Integrator 21, dessen Ausgangsspannung einen Einstellmotor M antreibt. Es ist diese Motor M, der den nicht dargestellten Resonanzkörper des Resonanzrnoduls 2 zu den Position fährt, wo Resonanz erhalten wird, d.h. wenn die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangssignal zu und von dem Modul Null ist.
• Der Oszillator ist vorstehend als ein wichtiger Gegenstand in der Erfindung beschrieben worden, da er mit Hilfe des Mischers das Signal mit niedriger Frequenz abgeben soll. Es ist auch oben beschrieben worden, wie der Oszillator gesteuert wird durch eine Spannung, die durch das Referenzsignal und eine Referenzspannung bestimmt ist. Die oszillatorspannung kann jedoch auf andere Weise bestimmt werden. Das Referenzsignal könnte direkt von dem Sender abgenommen werden, und über eine Modulationseinrichtung könnte ihm eine etwas abweichende Frequenz gegeben werden, was erlaubt ist, um die korrespondierende Frequenz des Oszillators zu bestimmen. Ein anderes Verfahren ist, den Oszillator mit der Hilfe eins digitalen Codes von dem Sender über eine Schaltung, die Frequenzen künstlich herstellt, zu steuern.

Claims (6)

1. Anordnung in Abstimmungs-Resonanzmodulen, die einen Hohlraum und einen Resonanzkörper aufweisen, der zu einer Resonanzposition gesteuert wird durch einen Motor, der durch eine erste Spannung angetrieben ist, solange es eine Phasendifferenz zwischen einem Hochfrequenz-Eingangssignal zu dem Resonanzmodul und einem Ausgangssignal davon, Meßsignal genannt, gibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung einen Hochfrequenzoszillator (5) aufweist, der durch eine zweite Spannung gesteuert ist und einen Frequenzbereich hat, in dem die Frequenz des Eingangssignals liegt; daß die Differenz zwischen dem Ausgangssignal von dem Oszillator (5) und dem Eingangssignal gebildet wird in einer Mischein richtung (4); und daß eine Differenz zwischen dem Oszillator-Ausgangssignal und dem Meßsignal gebildet wird in einer zweiten Mischeinrichtung (12), wobei somit zwei Niederfrequenzsignale gebildet werden, diese Signale in einem Phasendetektor (9) verglichen werden im Hinblick auf die Phasenposition, so daß der Detektor (9) die erste Spannung abgibt, wenn es eine Phasendifferenz gibt, aber wenn es Phasengleichheit gibt, er eine Nullspannung abgibt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator gesteuert ist durch die zweite Spannung, die durch das Signal erzeugt wird, dessen Frequenz die Differenz zwischen der Eingangssignalfrequenz und der Oszillatorsignalfrequenz ist, wobei dieses Signal eine Ausgangsspannung von einem Frequenzdetektor (16) verursacht, die die zweite Spannung ist, und es einen Integrator (17) gibt zum Vergleichen dieser zweiten Spannung mit einer Referenzspannung, so daß, wenn die Differenz konstant ist, der Oszillator bei der gegebenen Frequenz verbleibt.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal zu dem Resonanzrnodul durch einen Isolator (1) läuft, der nur Signale in Richtung auf das Resonanzmodul durchläßt.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bandpaßfilter (6) nach der Mischeinrichtung 4 angeordnet ist und so eingerichtet ist, daß er den Durchgang des Signals erlaubt, das eine niedrige Frequenz in Relation zu der Frequenz des Referenzsignals hat.

5. Anordnungnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bandpaßfilter (13) hinter dem Mischer (12) angeordnet ist, so daß es den Durchgang eines Signals erlaubt, das eine sehr niedrige Frequenz im Bezug zu der der Meßsignale (1', 2', 3' und 4') hat.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator gesteuert ist durch einen digitalen Code von dem Sender über eine Schaltung, die Frequenz künstlich erzeugt, die eine eingestellte Spannung zu dem Oszillator überträgt.