DE841609C

DE841609C - Frequency demodulator or frequency detector circuitry

Info

Publication number: DE841609C
Application number: DEP30038D
Authority: DE
Inventors: Brian Easter
Original assignee: Marconis Wireless Telegraph Co Ltd
Current assignee: Marconis Wireless Telegraph Co Ltd
Priority date: 1946-07-12
Filing date: 1949-01-01
Publication date: 1952-06-16
Also published as: GB621694A; CH265357A; FR951695A

Description

AUSGEGEBEN AM 16. JUNI 1952ISSUED JUNE 16, 1952

p JOOJ(V VIIIaI Ji a⁴ D p JOOJ (V VIIIaI Ji a ⁴ D

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

Die Erfindung betrifft Frequenzdemodulator- und Frequenzdetektorschaltanordnungen, d. h. Schaltanordnungen, die geeignet sind, eine Ausgangsleistung zu liefern, die eine Funktion der Frequenzabweichung einer Wechselstromeingangsspannung von einer vorbestimmten oder Grundfrequenz ergibt.The invention relates to frequency demodulator and frequency detector switching arrangements; H. Switching arrangements, which are capable of delivering an output power which is a function of the frequency deviation an AC input voltage of a predetermined or fundamental frequency.

Frequenzdemodulator- und Frequenzdetektorschaltungen od. dgl. (Frequenzüberwacher) geben im allgemeinen einen Gleichspannungsausgang, dessen Größe und Polarität von der Größe und dem Richtungssinn der Wechseleingangsspannung von der Grundfrequenz abhängt. Solche Schaltanordnungen sind l>ei der Demodulation frequenzmodulierter Wellen, bei der Erzeugung der Spannung für selbsttätige Scharfabstimmung bei Radioempfängern u. dgl. sowie bei zahlreichen anderen Einrichtungen in Gebrauch. Die vorliegende Erfindung bietet verbesserte Frequenzüberwacher, die beispielsweise für die genannten Zwecke geeignet sind.Frequency demodulator and frequency detector circuits or the like (frequency monitor) give generally a DC voltage output, its size and polarity on the size and the Direction of the alternating input voltage depends on the base frequency. Such switching arrangements are l> ei of the demodulation of frequency-modulated waves when generating the voltage for automatic sharpening of radio receivers and the like, as well as numerous other facilities in use. The present invention provides improved frequency monitors such as are suitable for the purposes mentioned.

Ein Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten und seht einfachen Frequenzüberwachers, der einen Gleichstromausgang liefert, welcher innerhalb eines ausreichenden Bereiches im wesentlichen linear mit der Frequenzabweichung ansteigt, der ferner weitgehend unveränderlich sein soll und der schließlich im Bedarfsfall fähig sein soll, kleine Berichtigungen der Grundfrequenz vorzunehmen, ohne die Stabilität wesentlich zu beeinträchtigen. An object of the invention is to provide an improved and simple frequency monitor, which provides a DC output which is within a sufficient range in increases essentially linearly with the frequency deviation, which also has to be largely unchangeable and who should finally be able to make small corrections to the basic frequency if necessary, without significantly impairing the stability.

Das Wort Bereich im vorhergehenden Absatz ist in der vorliegenden Erfindung mit seiner gewöhnlichen Bedeutung bei F requenzüberw achern benutzt, d. h. es bedeutet den Bereich der Eingangsfrequenzen, für die der Frequenzüberwacher eine Ausgangsspamnung liefert, welche nach Polarität und GrößeThe word range in the preceding paragraph is in the present invention with its ordinary Meaning used in frequency monitoring, d. H. it means the range of input frequencies, for which the frequency monitor delivers an output voltage, which according to polarity and size

von Richtung und Größe der Abweichungen der Einfiangsfrequenz von der Grundfiequnz abhängt.of the direction and size of the deviation of the input frequency depends on the basic fiequnz.

Wie weiter unten gezeigt wird, bietet die Erfindung verbesserte Frequenzüberwacher jener Art, die einen piezoelektrischen Kristall in einem frequenzbestimmenden Kreis verwenden.As will be shown below, the invention provides improved frequency monitors of the type using a piezoelectric crystal in a frequency-determining circuit.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Frequenzüberwacherkreis ein Gleichrichterpaar mit angeschlossenen Belastungsinpedanzen auf, die soAccording to the present invention, a frequency monitor circuit a rectifier pair with connected load impedances, the so

ίο angeordnet sind, daß die gleichgerichteten Ausgangsspannungen jeweils entgegengesetzt sind; er weist ferner einen geteilten Eingangskreis auf, der an die Gleichrichterkreise angeschlossen oder angekoppelt ist, wobei dieser geteilte Eingangskreis im wesentlichen mit der genannten Grundfrequenz in Resonanz ist, aber einen Durchlaßbereich hat', der wesentlich breiter ist als der verlangte Bereich; er weist weiterhin einen piezoelektrischen Kristall auf, der dem einen Gleichrichterkreis zugeordnet ist; erίο are arranged that the rectified output voltages are each opposite; it also has a shared input circuit, the is connected or coupled to the rectifier circuits, this divided input circuit is essentially in resonance with said fundamental frequency, but has a passband 'that is much wider than the required range; it also has a piezoelectric crystal, which is assigned to the one rectifier circuit; he

ao weist außerdem einen Neutralisationskondensator zum Ausgleichen der Parallelkapazität des Kristalls auf, der dem anderen Gleichrichterkreis zugeordnet ist; und er weist schließlich eine Reaktanz auf, die mit dem piezoelektrischen Kristall mit derao also has a neutralization capacitor to balance the parallel capacitance of the crystal on, which is assigned to the other rectifier circuit; and he eventually exhibits a reactance the one with the piezoelectric crystal with the

«5 gewünschten Grundfrequenz in Resonanz ist, wobei diese Reaktanz entweder in einen gemeinsamen Teil der Gleichrichterkreise oder in einen gemeinsamen Teil des geteilten Eingangskreises eingebaut ist.«5 desired fundamental frequency is in resonance, where this reactance either in a common part of the rectifier circuits or in a common one Part of the divided input circuit is installed.

In Abb. ι ist der dargestellte FrequenzüberwacherIn Fig. Ι is the frequency monitor shown

3» mit einer in der Mitte angezapften, Induktanz L² versehen, die parallel zum Abstimmkondensator C² liegt und mit ihm einen abgestimmten Kreis bildet, der mit der gewünschten Grunidfrequenz in Resonanz ist, aber einen Durchlaßbereich hat, der groß ist im Vergleich zu dem gewünschten Bereich des Überwachers. Dementsprechend kann dieser Resonanz^ kreis betrachtet werden, als ob er innerhalb des Überwacherbereiches nur eine reelle Impedanz hätte. Die Eingangsenergie wird diesem abgestimmten Kreis z. B. in der dargestellten Weise mittels eines anderen abgestimmten < Kreises L¹, C¹ zugeführt, der mit ihm induktiv gekoppelt ist, wobei die Koppelung vorzugsweise lose ist und in jedem Fall unter dem kritischen Wert liegt. Je loser die Koppelung ist, desto kleiner ist die Neigung zu Charakte-. ristikänderungen des Überwachers bei Änderungen in dem zu ihm führenden Speisekreis. Der genannte Speisekreis kann in üblicher Weise einen nichtdargestellten Amplitudenbegrenzer enthalten.3 »provided with an inductance L ² tapped in the middle, which lies parallel to the tuning capacitor C ² and forms a tuned circuit with it, which is in resonance with the desired basic frequency, but has a passband which is large compared to that desired area of the supervisor. Accordingly, this resonance circuit can be viewed as if it had only one real impedance within the monitor area. The input energy is this coordinated circle z. B. supplied in the manner shown by means of another matched <circuit L ¹ , C ¹ , which is inductively coupled to it, the coupling preferably being loose and in any case below the critical value. The looser the coupling, the smaller the tendency to character-. ristic changes of the supervisor in the event of changes in the supply circuit leading to him. Said feed circuit can contain an amplitude limiter (not shown) in the usual way.

Die entgegengesetzten Enden des abgestimmten Kreises L², C² sind jeweils an die Anoden eines Diodenpaares D¹, D² angeschlossen, deren Kathoden miteinander über ein Belastungswiderstandspaar R¹, R², von dem jeder durch einen Nebenschlußkondensator C³, C* überbrückt ist, verbunden sind, wobei der Verbindungspunkt über einen Entkoppelungskondensator C⁵ geerdet ist. Dieser Verbindungspunkt ist außerdem über einen piezoelektrischen Kristall an die eine Anode sowie durch einen Neutralisationskonden«ator CN an die andere Anode angeschlossen, wobei dieser Neutralisationskondensator vorzugsweise einstellbar ist und die Eigenkapazität des Kristalls ausgleicht; schließlich ist der Verbindungspunkt auch über die 'Reaktanz X₁ die im Bedarfsfall einstellbar sein kann, an den Mittelpunkt der Spule L² angeschlossen. Diese Reaktanz X und die Impedanz der Ersatzreihenschaltung des Kristalles PC sind mit der gewünschten Grundfrequenz des Frequenzüberwachers in Resonanz, und durch Einstellen der Reaktanz kann· die 7» Grundfrequenz ohne Beeinflussen der Stabilität innerhalb eines kleinen Bereiches geändert werden. Der Ausgang des Frequenzüberwachers wird Ausgangsklemmen zugeführt, von denen jede an eine der Diodenkathoden angeschlossen ist.The opposite ends of the matched circuit L ² , C ² are each connected to the anodes of a pair of diodes D ¹ , D ² , the cathodes of which are connected to one another via a load resistor pair R ¹ , R ² , each of which is bridged by a shunt capacitor C ³ , C * , are connected, the connection point being grounded ^{via a decoupling capacitor C 5.} This connection point is also connected to one anode via a piezoelectric crystal and to the other anode via a neutralization capacitor CN , this neutralization capacitor preferably being adjustable and compensating for the intrinsic capacitance of the crystal; Finally, the connection point is also connected to the center point of the coil L ² via the reactance X _1, which can be adjusted if necessary. This reactance X and the impedance of the equivalent series connection of the crystal PC are in resonance with the desired fundamental frequency of the frequency monitor, and by adjusting the reactance the 7 »fundamental frequency can be changed within a small range without affecting the stability. The output of the frequency monitor is fed to output terminals, each of which is connected to one of the diode cathodes.

Die Reaktanz X kann grundsätzlich entweder eine Kapazität oder eine Induktivität sein. Wenn sie einstellbar ist, so ist es im allgemeinen zweckmäßiger, sie als Kondensator auszubilden; da jedoch der Diodengleichstrom notwendigerweise über diese Reaktanz fließen muß, kann der Kondensator dann durch eine Induktanz überbrückt werden, die innerhalb des benutzten Frequenzbereiches eine viel größere Reaktanz hat als der Kondensator. Gegegebenenfalls ikann die Schaltung gemäß Abb. 1 dadurch geändert werden, daß die Belastungswiderstände T?¹, R² nicht zwischen die Kathoden und den Verbindungspunkt gelegt werden, wie dies Abb. 1 zeigt, sondern gemäß Abb. 2 zwischen die Kathoden und jene Seite der Reaktanz X, die im Mittelpunkt der Spule L² zugekehrt ist. Bei dieser Abänderung kann im übrigen jeder Teil der Schaltung einschließlich der Überbrückungskondensatoren unverändert bleiben.The reactance X can in principle either be a capacitance or an inductance. If it is adjustable, it is generally more convenient to make it a capacitor; However, since the diode direct current must necessarily flow via this reactance, the capacitor can then be bridged by an inductance which, within the frequency range used, has a much greater reactance than the capacitor. If necessary, the circuit according to Fig. 1 can be changed in that the load resistances T? ¹ , R ^{2 are} not placed between the cathodes and the connection point, as shown in Fig. 1, but according to Fig. 2 between the cathodes and that side of the reactance X, which faces the coil L ² in the center. With this modification, any part of the circuit including the bypass capacitors can remain unchanged.

Man erkennt, daß mit jeder der beschriebenen Anordnungen die einer der beiden Dioden D¹ oder D² zugeführte Spannung gleich der Summe der Spannungen an der Reaktanz X einerseits und der zugeordneten Hälfte des geteilten Eingangskreises L², C² andererseits ist. Da bei Resonanz der Kristallimpedanz und der Reaktanz, d. h. bei der gewünschten Grundfrequenz, die Wechselspannung an der Reaktanz X ein Maximum erreicht und die Spannungen an den Hälften der geteilten Eingangskreise L², C² ein Maximum erreichen, und bei Vernachlässigung kleiner Fehler infolge der Widerstandskomponente der Reaktanz die Spannung an dieser Reaktanz um 90⁰ gegen die Spannungen an den Hälften des geteilten Eingangskreises verschoben sein wird, und da außerdem die Dioden im Bezug auf den Ausgangskreis gegeneinander arbeiten, so wird bei Resonanz kein Ausgangsstrom auftreten, da in diesem Fall die Ausgangsspannungen der Dioden gleich und entgegengesetzt sind. Jede Abweichung der zugeführten Frequenz von der Grundfrequenz, naturgemäß innerhalb des Arbeitsbereiches des Frequenzüberwachers, wird eine Ausgangsspannung erzeugen, deren Polarität und Größe dem Richtungssinn bzw. der Größe der Frequenzänderung entspricht und dieser im wesentlichen iao linear proportional ist.It can be seen that with each of the arrangements described, the voltage supplied to one of the two diodes D ¹ or D ^{2 is} equal to the sum of the voltages at the reactance X on the one hand and the associated half of the divided input circuit L ² , C ² on the other. Since at resonance of the crystal impedance and the reactance, i.e. at the desired fundamental frequency, the alternating voltage at the reactance X reaches a maximum and the voltages on the halves of the divided input circuits L ² , C ² reach a maximum, and neglecting small errors due to the resistance component the reactance, the voltage at this reactance will be ^{shifted by 90 0} against the voltages on the halves of the divided input circuit, and since the diodes also work against each other in relation to the output circuit, no output current will occur in the case of resonance, since in this case the output voltages the diodes are equal and opposite. Any deviation of the supplied frequency from the basic frequency, naturally within the operating range of the frequency monitor, will generate an output voltage whose polarity and magnitude correspond to the sense of direction or the magnitude of the frequency change and which is essentially linearly proportional.

Claims

Patent claims:

i. Frequency demodulator or frequency detector circuitry with a rectifier pair, the load resistors such

are assigned that the rectified output currents are oppositely directed and with a divided input circuit that is switched or coupled between the rectifier circuits and which is essentially in resonance with the desired fundamental frequency, but has a passage width which is substantially larger than the desired area, characterized in that that in the one rectifier circuit

ίο piezoelectric crystal is included,

its parallel capacitance in the other rectifier circuit through a neutrodyne capacitor is balanced and that there is a reactance in the common part of the rectifier circuits, which, together with the crystal, form a series resonant circuit that is tuned to the fundamental frequency forms.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that that the reactance between the center tap of the coil of the divided input circuit and the connection point of the Load resistances of the rectifier (Fig. 1).

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the connection point of the load resistors of the rectifier is directly connected to the center tap of the coil of the divided input circuit and that the reactance is between this point and the connection point between the crystal and its neutralization capacitor (Fig. 2) .

4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the reactance is adjustable.

5. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the reactance is formed by a capacitor.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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