DE821047C

DE821047C - Schaltung zur Erzeugung einer Spannung, die ein Mass fuer die Frequenz einer Hochfrequenzschwingung ist

Info

Publication number: DE821047C
Application number: DEP26531D
Authority: DE
Inventors: Edouard Labin; Marc Ziegler
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1942-11-03
Filing date: 1948-12-24
Publication date: 1952-01-07
Also published as: FR957645A; US2383359A; US2406309A; CH264774A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zur Erzeugung einer Spannung, die ein Maß für die Frequenz einer Hochfrequenzschwingung ist, unter Zuhilfenahme eines sog. Frequenzzählers. Mittels einer solchen Spannung kann z. B. die mittlere Frequenz einer auszusendenden Hochfrequenzschwingung nachgeregelt bzw. eine selbsttätige Abstimmkorrektur eines Empfängers durchgeführt werden.

Bei einer bekannten Schaltung mit Frequenzzähler wird einem Regelkondensator ein impulsförmiger Strom zugeführt, dessen Amplitude proportional mit der Amplitude der nachzuregelnden Schwingungen ist und bei dem die Anzahl der Stromimpulse in der Zeiteinheit der Frequenz der zu stabilisierenden Schwingung entspricht, so daß der mittlere, dem Kondensator zugeführte Strom proportional dieser Frequenz ist. Indem diesem Regelkondensator auch über einen Widerstand ein gleichbleibender Strom mit dem entgegengesetzten Vorzeichen zugeführt wird, ist die am Kondensator erzeugte Gleich- bzw. Niederfrequenzspannung eirt Maß für die Frequenz; auf diese Weise kann z. B. die Gleichspannungskomponente dieser Spannung zum Nachregeln der mittleren Frequenz der erwähnten Hochfrequenzschwingung angewendet werden.

Ein Nachteil dieser Schaltung ist der, daß die Größe der Regelspannung von der Amplitude der Eingangsschwingung abhängt. Es wurde schon vorgeschlagen, diesen Nachteil dadurch zu beheben, daß der Strom, der über den erwähnten Widerstand dem Regelkondensator zugeführt wird, auch von der Amplitude der zu stabilisierenden Schwingun-

gen abhängig gemacht wird, derart, daß für die mittlere Frequefiz dieser Schwingungen eine von der Amplitude der Schwingungen unabhängige Regelspannung erzeugt wird.

Ein anderer Nachteil der bekannten Schaltung ist der, daß zwecks Erzielung einer sehr großen Empfindlichkeit der Wert des erwähnten Regelkondensators sehr niedrig bemessen werden müßte; in diesem Fall stehen der Verwirklichung dieser ίο Schaltung praktische Schwierigkeiten entgegen, da die erzeugte Regelspannung in diesem Falle von Streukapazitäten abhängig wird.

Die Erfindung hat den Zweck, Schaltungen zu schaffen, die den Vorteil aufweisen, daß die er-

¹S zeugte Regelspannung wenigstens für die mittlere Frequenz der Hochfrequenzschwingungen von der Amplitude dieser Schwingungen und auch von der Speisespannung unabhängig ist, wobei außerdem eine große Empfindlichkeit erzielt wird, da kein

ao Kondensator vorgesehen ist, an dem eine von der Frequenz der zu stabilisierenden Schwingungen abhängige Regelspannung erzeugt wird.

Die erfindungsgemäßen Schaltungen enthalten zu diesem Zweck Mittel, durch die elektrisch« Impulse

^a5 erzeugt werden, deren Form und Größe von der Amplitude und der Frequenz der Hochfrequenzschwingung unabhängig sind und deren Anzahl in der Zeiteinheit der Frequenz dieser Schwingung entspricht, so daß der Mittelwert proportional mit dem Produkt aus der augenblicklichen Frequenz der Hochfrequenzschwingung und der Amplitude der erwähnten elektrischen Impulse ist, wobei erfindungsgemäß Einrichtungen vorgesehen sind, die bewirken, daß für die mittlere Frequenz der Hochfrequenzschwingungen die Regelspannung unabhängig von der Amplitude der erwähnten Impulse ist.

Die Erfindung wird besonders an Hand von zwei Prinzipschaltungen beschrieben.

Die erste Prinzipschaltung enthält eine Selbstinduktion, durch die Stromimpulse geschickt werden, deren Anzahl in der Zeiteinheit der Frequenz der Hochfrequenzschwingungen entspricht und deren Größe von der Amplitude dieser Schwingungen unabhängig ist. An dieser Selbstinduktion treten somit Spannungsimpulse von gleichbleibender Form auf, die gleichgerichtet werden, wobei der den Gleichrichter durchfließende Strom ein Maß für die Frequenz der zu stabilisierenden Schwingungen ist.

Erfindungsgemäß wird nun die Regelspannung in Form der Differenz zwischen einer Spannung gebildet, die proportional mit dem mittleren, diesen Gleichrichter durchfließenden Strom ist, und einer Spannung, die proportional mit der Amplitude der erwähnten Stromimpulse ist; hierbei ist die Anordnung derart getroffen, daß für die mittlere Frequenz der zu stabilisierenden Schwingungen die Regelspannung unabhängig von der Größe dieser Stromimpulse ist.

Bei der zweiten Prinzipschaltung werden die Hochfrequenzschwingungen dem Eingang eines synchronisierten Oszillators zugeführt, wobei die Amplitude der von diesem Oszillator erzeugten Impulse unabhängig von der Amplitude der Eingangsschwingung ist; hierauf wird erfindungsgemäß die Regelspannung abermals in der Form der Differenz zwischen dem Mittelwert der diesen Impulsen entsprechenden Spannung und einer Spannung gebildet, die proportional mit der Amplitude dieser Impulse ist; die Anordnung ist dabei derart getroffen, daß auch hier für die mittlere Frequenz der Hochfrequenzschwingungen die Größe dieser Regelspannung unabhängig von der Amplitude dieser Impulse ist.

Die Erfindung wird an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen und Stromzeitdiagrammen näher erläutert.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 werden die Hochfrequenzschwingungen den in den Gitterkreis einer Entladungsröhre 10 eingefügten Eingangsklemmen 32, 34 zugeführt. Diese Röhre 10 ist z. B. auf denjenigen Punkt ihrer Kennlinie eingestellt, bei dem während der positiven Halbwelle der den Klemmen 32, 34 zugeführten Wechselspannung, die eine Gestalt gemäß Fig. 2 a hat, das Gitter Strom führt, so daß die wirksame Gitterspannung eine Gestalt hat, wie sie in Fig. 2 b dargestellt ist. Die Eingangsschwingungen haben eine so große Amplitude, daß der Anodenstrom der Röhre 10 während der positiven Halbwelle dieser Spannung bis zu einem Maximalwert ausgesteuert wird, wogegen er während der negativen Halbwelle der Eingangsspannung schnell bis auf den Nullwert herabsinkt. Dieser Ahodenstrom wird somit beim Fehlen einer Anodenimpedanz die in Fig. 2 c dargestellte Gestalt aufweisen, wobei die Amplitude der Stromimpulse unabhängig von der Amplitude der Eingangsspannung und nur proportional zur Größe der von der Spannungsquelle 16 gelieferten Speisespannung ist.

Der Anodenkreis der Röhre 10 enthält eine Selbstinduktion 12, einen Anodenwiderstand 14 und eine Speisespannungsquelle 16. Zufolge der Anodenimpedanz 12, 14 wird die Form der Anodenstromimpulse gemäß Fig. 2 c in die Form nach Fig. 2 d geändert; Form und Größe bleiben jedoch von der Amplitude der Eingangsschwingungen unabhängig. Durch diese Anodenstromimpulse werden in der Selbstinduktion 12 Spannungsimpulse erzeugt, deren Gestalt in Fig. 2 e dargestellt ist (wegen der Streukapazität der Selbstinduktion 12 muß man sich davor hüten, daß diese Spannungsimpulse vom Widerstand 14 unzureichend gedämpft werden und eine Gestalt, wie die in Fig. 2 f dargestellte, aufweisen) ; sowohl die Amplitude dieser Impulse als auch ihre Form sind somit gleichfalls unabhängig von der Amplitude der Eingangsschwingungen; ihre Anzahl in der Zeiteinheit ist proportional der Frequenz der den Eingangsklemmen 32, 34 zugeführten Schwingungen. Der Mittelwert der an der Selbstinduktion 12 erzeugten Stromimpulse wird somit proportional der Frequenz der Eingangsschwingungen, unabhängig von der Amplitude dieser Schwingungen und proportional der Größe der Speisespannung sein. Diese Impulse können z. B. mittels einer Zweipolröhre 22 mit Aus-

Claims

gangswiderstand 24 gleichgerichtet werden, die parallel zu einer mit der Selbstinduktion 12 gekoppelten Selbstinduktion 15 gelegt sind.

Die am Ausgangswiderstand 24 erzeugte Spannung, die somit proportional der Größe der Speisespannung ist, wird erfindungsgemäß durch -eine Spannung ausgeglichen, die z. B. an einem Spannungsteiler 58 erzeugt wird, der an die Speisespannungsquelle 16 angeschlossen ist und eine solche ίο Größe hat, daß die an den Ausgangsklemmen 30 auftretende Differenzspannung der an dem Widerstand 24 und dem Spannungsteiler 58 erzeugten Spannungen, welche die Regelspannung ergibt, für die mittlere Frequenz der Eingangsschwingungen den Wert Null hat und somit unabhängig von der Größe der Speisespannung ist.

Die erzeugte Regelspannung kann z. B. zur Nachregelung der mittleren Frequenz einer Hochfrequenzschwingung, z. B. einer frequenzmodulierten Schwingung, benutzt werden. Als Beispiel wurde für die Entladungsröhre 10 die Type EL3 gewählt, die mit einer nahezu konstanten Schirmgitterspannung von 150 Volt betrieben wurde: die Selbstinduktion 12 betrug 35 mH, der Widerstand 14 14 kOhm und die Anodenspannung 200 Volt. Die erzeugte Regelspannung war bis zu 75 kHz linear abhängig von der Frequenz und betrug bei einer 10 V übersteigenden Eingangsspannung ι V/kHz.

Eine diesem Zweck entsprechende Schaltung ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. In dieser Schaltung wird mittels des Oszillators 52 z. B. eine frequenzmodulierte Schwingung erzeugt, deren mittlere Frequenz unter Zuhilfenahme einer erfindungsgemäß ausgebildeten Frequenzzählerschaltung nachgeregelt wird. Zu diesem Zweck werden die Ausgangsschwingungen des Oszillators 52 in einer Mischstufe 50 mit von einem Oszillator mit konstanter Frequenz 48 erzeugten Schwingungen gemischt und darauf der Frequenzzählerschaltung 54 zugeführt. Die im Ausgang dieser Frequenzzählerschaltung 54 erzeugte Regelspannung beeinflußt über ein Tiefpaßfilter 68 eine Reaktanzröhre 56, der gegebenenfalls auch die in der Quelle 72 erzeugten Modulationsschwingungen zugeführt werden. Diese Reaktanzröhre 56 steuert die augenblickliche Frequenz der vom Oszillator 52 erzeugten Schwingungen. Eine Änderung der mittleren Frequenz der erzeugten Schwingungen hat eine Regelspannung zur Folge, welche diese Änderung verringert. Weil diese Regelspannung bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltung nur von der Frequenz der Eingangsschwingungen abhängt, ergibt sich eine sehr empfindliche pendelungsfreie Regelung. Mit 66, 64, 62 und 60 sind in Fig. 3 die Vervielfacherstufen, die Endstufe und die Antenne des Senders bezeichnet.

In Fig. 4 der Zeichnung ist eine Schaltung dargestellt, bei der die erzeugte Regelspannung zur Nachregelung der Abs ti mm frequenz eines Empfängers für frequenzmodulierte Schwingungen benutzt wird. Die von der Antenne 1 empfangenen Schwingungen werden mittels eines Hochfrequenzvorverstärkers 2 verstärkt und darauf in der MiscHstufe 4 mit von einem Oszillator 6 kommenden Schwingungen gemischt. Sie passieren darauf das Zwischenfrequenzbandfilter 8, worauf sie einem Frequenzdetektor 20 zugeführt werden, der in Form eines Frequenzzählers gemäß einer der Schaltungen der Erfindung gestaltet ist. Die im Ausgangskreis des Frequenzdetektors 20 erzeugten Schwingungen werden über ein nur für niedrige Frequenzen durchlässiges Filter 26 einer Reaktanzröhre 28 zugeführt, welche die Ahstimmfrequenz des örtlichen Oszillators 6 beeinflußt. Auf diese Weise bleibt der Empfänger selbsttätig auf die Frequenz der Eingangsschwingungen abgestimmt. Mittels der Leitung 30 können der Reaktanzröhre 28 auch mit den Ausgangsschwingungen des Niederfrequenzvenstärkers 22 proportionale Niederfrequenzschwingungen zugeführt werden. Durch diese Maßnahme wird eine Frequenzgegenkopplung bewirkt, die bekanntlich den Vorteil aufweist, daß das Zwischenfrequenzbandfilter 8 weniger breit zu sein braucht, so daß eine höhere Verstärkung möglich ist und auch die Linearität der Frequenzdemodulation verbessert wird.

Wegen der Verwendung eines Frequenzzählers gemäß der Erfindung, dessen Ausgangsspannung unabhängig von der Amplitude der Eingangsspannung und unabhängig von Speisespannungsänderungen ist, kann ein Begrenzer fortfallen und braucht keine selbsttätige Lautstärkeregelung vorgesehen zu werden.

In Fig. 5 ist eine Schaltung dargestellt, mittels deren verhütet werden kann, daß sich eine zu starke Regelung des Oszillators 6 vollzieht. Zu diesem Zweck werden der Reaktanzröhre 28 nicht nur die im Ausgangskreis des Frequenzdetektors 20 erzeugten Schwingungen, sondern auch Schwingungen zugeführt, die im Ausgangskreis eines erfindungsgemäß ausgebildeten Frequenzzählers 3 erzeugt werden, dem Schwingungen zugeführt werden, die durch Mischung in der Mischstufe 5 der vom Oszillator 6 und der von einem Oszillator 36 mit gleichbleibender Frequenz erzeugten Schwingungen entstehen. Die Frequenz, auf die sich der Oszillator 6 in diesem Fall einstellt, wird somit einerseits von dem im Ausgang des Frequenzdetektors 20 erzeugten Schwingungen, d. h. also von der Frequenz der Eingangsschwingung abhängen, und andererseits wird eine zu große Frequenzgegenkopplung verhütet, da diese Frequenz auch von der Frequenzdifferenz des Oszillators 36 und des Oszillators 6 abhängt, wobei letztere Regelung die Tendenz hat, diese Frequenzdifferenz konstant zu halten.

Mittels dieser Schaltung wird der Einfluß mechanischer Schwingungen und unerwünschter Wechselspannungen in den verschiedenen Kreisen herabgemindert. iao

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Patentanspruch:

Schaltung zur Erzeugung einer Spannung, die ein Maß für die Frequenz einer Hochfrequenz- i»s schwingung ist, mit Mitteln zur Erzeugung

elektrischer Impulse, deren Form und Größe unabhängig von der Amplitude und der Frequenz der Hochfrequenzschwingung sind und deren Anzahl in der Zeiteinheit der Frequenz dieser Schwingung derart entspricht, daß der Mittelwert proportional dem Produkt aus der augenblicklichen Frequenz der Hochfrequenzschwingung und der Amplitude der erwähnten elektri schen Impulse ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch Mittel vorgesehen sind, die bewirken, daß die zu erzeugende Spannung als Differenz zwischen dem Mittelwert der diesen Impulsen entsprechenden Spannung und einer Spannung gebildet wird, die proportional der Amplitude dieser Impulse ist, derart, daß für die Mittelfrequenz der Hochfrequenzschwingungen die Größe dieser Regelspannung unabhängig von der Amplitude dieser Impulse ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Q 2652 12.