DE844309C

DE844309C - Einrichtung zur Erzeugung von ganzzahligen Vielfachen einer Grundfrequenz

Info

Publication number: DE844309C
Application number: DEP28993D
Authority: DE
Inventors: Gustav Dipl-Ing Guanella
Original assignee: Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Current assignee: Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Priority date: 1945-07-26
Filing date: 1949-01-01
Publication date: 1952-07-17
Also published as: CH246545A; US2492218A

Description

iWiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 17. JULI 1952

p 28993 Villa/'21V D

ist als Erfinder genannt worden

(Schweiz)

Grundfrequenz

Die Erfindung l>etrift"t eine Einrichtung zur Erzeugung von Oberwellen aus einer Grundfrequenz f_y Solche Einrichtungen sind zwar bekannt, indem mittels nichtlinearer Übertragungsmittel aus einer Grundfrequenz Oberwellen erzeugt und durch geeignete Siebmittel herausgesiebt werden; diese Einrichtungen erfordern jedoch einen erheblichen Aufwand an Schaltelementen, insbesondere an Siebmitteln.

Vorliegende Erfindung zeigt einen von diesen bekannten Methoden vollständig abweichenden Weg. Es wird dabei die bekannte Tatsache benutzt, daß bei der Frequenzmodulation einer genügend hohen Trägerfrequenz /₀ durch eine Grundfrequenz Z₁ zu l>eiden Seiten des Trägers eine Reihe von Seitenfrequenzen entstellt, deren Abstand untereinander gleich Z₁ ist.

Nach der Erfindung werden aus der Grundfrequenz Z₁ ganzzahlige Vielfache erhalten, indem mit der Grundfrequenz Z₁ eine wesentlich höhere Trägerfrequenz frequenzmoduliert wird und mindestens zwei der dabei in Abständen der Grundfrequenz entstehenden Seitenfrequenzen über Filter einem nachfolgenden Amplitudenmodulator zugeführt werden und, indem im Ausgang dieses Modu- as lators weitere Filter vorhanden sind, die für die gewünschten ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz einen Durchlaß bilden. Von den hier

entstehenden Kombinationsfrequenzen werden die Differenzfrequenzen also durchgelassen. Die eingeführte höhere Trägerfrequenz und ihre Seitenbänder sowie die bei der Modulation entstehenden Summenf requenzen werden im Ausgang unterdrückt.

Die Erfindung wird nun an Hand verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In> der Fig. ι ist die Einrichtung für die Erzeugung eines fortlaufenden Bandes von Oberwellen

to einer Grundfrequenz Z₁ gezeigt. Der Generator G erzeugt die Trägerfrequenz Z₀, z. B. einige MHz. Die Tägerfrequenz wird mit der Grundfrequenz f_v z. B. ι kHz, frequenzmoduliert, indem die Frequenz Z₁ auf das Reaktanzglied R gegeben wird. Das Reaktanzglied R und der Generator G bilden zusammen den Frequenzmodulator. Das Reaktanzg-lied ändert im Takte der Grundfrequenz die Eigenfrequenz Z₀ mit einem ausreichenden Frequenzhub, z. B. mit etwa 100 kHz. Das Reaktanzglied kann z.B. die l>ekannte Reaktanzrohrschaltung enthalten, oder es kann auch eine mit der Grundfrequenz vormagnetisierte Eisendrosiselspule veränderlicher Induktivität aufweisen. Es sind auch andere Moduliermethoden anwendbar. Im Generatorausgang sind die Trägerfrequenz Z₀ und eine Reihe von Seitenbandfrequenzen vorhanden. Die Abstände benachbarter Seitenbandfrequenzen sind unter sich durchweg gleich der Grundfrequenz Z₁. Ein nachfolgendes Bandpaßfilter BP siebt ein bestimmtes Frequenzband heraus. Dem Bandpaßfilter folgt ein Amplitudenmodulator M mit einer im wesentlichen nichtlinearen Aussteuerungskennlinie. Hier entstehen in bekannter Weise die Kombinationsfrequenzen, so daß im Ausgang eines nachfolgenden Tiefpaßfilters TP wieder die Grundfrequeriz Z₁ und die dazu ganzzabligen Vielfachen entnommen werden können. Die höchste mit einer ausreichenden Amplitude noch erhältliche Ol>erschwingung ist im wesentlichen durch die Bandbreite des Bandfilters und durch die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters bestimmt. Beträgt z. B. der Hub wesentlich über 100 kHz, die Filterbandbreite 200 kHz und die Grenzfrequenz des Tiefpasses 200 kHz, so können etwa 200 Frequenzen mit je ι kHz Abstand entnommen werden, also die Frequenzen 1, 2 usw. bis etwa 20,0 kHz. Man erhält also eine bis 2oofache Vervielfachung der Grundfrequenz von ι kHz.

Eine weitere Anordnung der Erfindung ist in der Schaltung nach Fig. 2 gezeigt. Das Frequenzmodulationsprodukt, das dem Generator G entnommen ist, gelangt über zwei Bandpaßfilter BP₁ und BP₂ auf den Amplitudenmodulator M. Der Durchlaß der Filter ist so gewählt, daß das Filter BP_x z. B. einen Durchlaß für die Frequenz f₀ + mf_x und das Filter BP., einen solchen für die Frequenz Z₀ — «/, aufweist, wobei m und η ganze Zahlen sind. Nach dem Modulator und nach Durchlaufen eines Tiefpaßfilters TP kann folgende Differenzfrequenz entnommen werden:

Das ist die (w + n)-te Harmonische der Grundfrequenz Z₁. Da die Trägerschwingun^ herausfällt, besteht der besondere Vorteil des Verfahrens darin, daß die Trägerfrequenz nicht besonders konstant zu sein braucht. Bei einer Trägerfrequenz von einigen MHz und einer Grundfrequenz Z₁ von 1 kHz kann der Frequenzhub über 100 kHz betragen. Es treten dann Seitenbandfrequenzen mit η = m — 100 auf. Es ergibt sich also eine Vervielfachung der Grundfrequenz f_x bis zum Faktor η + m = 200.

Ein weiteres Ausführungsl>eispiel ist in der Fig. 3 gezeigt. Gegenüber der Einrichtung Fig. 2 besteht der Unterschied in der Verschiedenheit der Frequenzdurchlässe der Bandpässe. Der Bandpaß BP₁ besitzt einen Durchlaß für die Trägerfrequenz und sämtlicher oberer Seitenfrequenzen bis zur n-ten Komponente, also /₀ + η Σ nf_x. Der Bandpaß BP₂ besitzt nur Durchlaß für die Frequenz f₀ — mf_x. Nach Passieren des Modulators M und des Tiefpaßfilters TP erhält man ein Spektrum von aufeinanderfolgenden Schwingungen η Σ (m + η) f_x.

In der Fig. 4 ist eine Schaltung dargestellt, die ein Verschwinden der Amplituden einzelner Komponenten im Spektrum verhindert. Sie baut sich auf der Grundschaltung der Fig. 1 auf. Im Ausgang des ■ Tiefpaßfilters TP, wo die Grundfrequenz Z₁ und das Spektrum ihrer Oberwellen vorhanden sind, ist eine Rückführung der Ausgangsfreqnenz ül>erem Band-filter BP₁ und einen Frequenzvervielfacher V auf das Reaktanzglied R vorgesehen. Ist eine Oberschwingung, z. B. die /»-te, sehr schwach oder gar nicht vorhanden, so wird im Vervielfacher die Grundfrequenz Z₁ ver-/>-facht. Die so vervielfachte Frequenz p· Z₁ gelangt zusammen mit der Grundfrequenz Z₁ auf den Reaktanzmodulator R. Im Spektrum der frequenzmodulierten Schwingung des Generators G sind dann die Seitenbänder Z₀ ^± Pfι vorhanden, die im ursprünglichen Spektrum gefehlt haben. Außerdem entstehen noch weitere Ol)erwellen, die eine erwünschte Verstärkung eventuell noch weiterer schwächer Oberwellen zur Folge haben. Der zusätzliche Vervielfacher V kann eventuell auch weggelassen werden, je nach der Amplitudenverteilung auf dem Spektrum.

Es seien noch zwei Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben. In der Fig. 5 ist eine Schaltung zur Frequenzteilung gezeigt. Die Eingangsfrequenz (m + η ± I)Z₁, welche auf die Frequenz Z₁ geteilt werden soll, gelangt auf den Amplitudenmodulator M_x. Hier wird sie mittels der weiteren eingeführten HHfsf requenz (m + M)Z₁ überlagert, so daß im Ausgang die Frequenz Z₁ erscheint. Die Hilfsfrequenz (w + M)Z₁ ist unter Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung dem Ausgang entnommen. Der Vorgang ist folgender: Die Ausgangsfrequenz f_x gelangt auf das Reaktanzglied R und frequenzmoduliert den Generator G mit der mittleren Frequenz f₀. Die Generatorspannung gelangt auf die Bandfilter BP_x und BP₂. Das Filter BP₁ läßt die Frequenz Z₀ + MZ₁ und das Filter BP₂ die Frequenz Z₀ — MiZ₁ durch und unterdrückt aHe übrigen Frequenzen, z. B. auch die Trägerfrequenz Z₀. Die beiden Frequenzen gelangen auf den Amplitudenmodulator .1/. Die entstehende Differenzfrequenz (m + M)Z₁ gelangt über ein Band-

paßfilter auf den bereits erwähnten Modulator M₁. Das ganze System ist als rückgekoppeltes System schwingungsfähig; stabile Verhältnisse.treten aber

. nur für die im Verhältnis - —- geteilte Fre-

m + η + ι ^ö quenz auf.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann auch zur Frequenzvervielfachung von phasenmodulierten Signalen benutzt werden. Eine solche Einrichtung ist

ίο in der Fig. 6 dargestellt. Mit V ist der bereits mehrmals iKSchriebene Frequenzvervielfacher bezeichnet mit dem Unterschied, daß die am Eingang der steuerbaren Reaktanz R liegende FrequenzZ₁ bereits phasenmoduliert ist. Die mittlere Frequenz ist f_g

ij5 und wird vom Generator G erzeugt. Mittels des Phasenmodulators PM wird f_g durch das zu übertragende Signal phasenmoduliert. Z₁ ist die so phasenmodulierte Frequenz am Eingang zur Vervielfachungseinrichtung. Die Vervielfachung erzeugt eine um den Faktor (m + w) vervielfachte mittlere Frequenz (m + n) f., zugleich mit der Vervielfachung des Frequenzhubes um den gleichen Faktor.

Nachdem nun die prinzipielle Wirkungsweise der Erfindung an Hand verschiedener grundsätzlicher Anordnungen gezeigt worden ist, folgen für einzelne Grundschaltungen Heispiele für ihre entsprechenden schaltungsmäßigen Ausführungen. In den Fig. 7,8,9 j sind Schaltungen dargestellt, die den grundsätzliehen Anordnungen der Fig. 1, 2,4 entsprechen. Die ; nicht durch l>esondere Schaltbilder dargestellten Anordnungen der Fig. 3, 5, 6 können durch analoge Zusammenschaltung der entsprechenden Teilschaltungen R, G, BP, M, TP erhalten werden. Das j generell verwendbare Reaktanzglied R weist eine j Mehrgitterröhre auf. Von der Anode ist ein Kon- , densator nach dem Steuergitter geschaltet. Die Eingangsspannung mit der Frequenz Z₁ verschiebt die Steuergitterspannung. wodurch entsprechende Frequenzänderungen im nachgeschaltetem Röhrengenerator G entstehen. Die folgenden Bandpaßfilter BP, BP₁ sowie das Tiefpaßfilter TP sind in Ikkannter Weise aufgebaute Wellenfilter. Der Modulator M weist zwei Dioden auf, welche an einem Kondensatorwiderstandsglied die demodulierte j

Spannung erzeugen. In der Fig. 9 ist ein Frequenzvervielfacher V gezeigt. Dieser enthält eine sehr stark nichtlinear arl>eitende Verstärkerröhre mit einem Anodenkreis, welcher auf die /»-fache Oberwelle der Frequenz Z₁ abgestimmt ist. i

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Einrichtung zur Erzeugung von ganz- : zahl igen Vielfachen einer Grundfrequenz, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Frequenzmodulator eine höhere Trägerfrequenz (/₀) mit der Grundfrequenz (Z₁) frequenzmoduliert ist, daß mindestens zwei der in Abständen der Grundfrequenz entstehenden Seitenfrequenzen über Filter einem nachfolgenden Amplitudenmodulator zugeführt sind und daß im Ausgang dieses Modulators weitere Filter vorhanden sind, die für die gewünschten ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz (/,) einen Durchlaß bilden.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Frequenzmodulator ein Hochfrequenzgenerator vorgesehen ist, dessen Trägerfrequenz (Z₀) mittels eines Reaktanzgliedes mit der Grundfrequenz (Z₁) frequenzmoduliert ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ' das Reaktanzglied ein Reaktanzrohr aufweist.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktanzglied eine vormagnetisierte Eisendrosselspule aufweist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Frequenzmodulator und Amplitudenmodulator ein Handfilter zwischengeschaltet ist, dessen Durchlaß mindestens zwei Seitenfrequenzen umfaßt.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Frequenzmodulator und Amplitudenmodulator zwei Bandfilter zwischengeschaltet sind, deren Durchlaßfrequenz mit je einer Seitenbandfrequenz übereinstimmt.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das eine der Bandfilter einen Frequenzdurchlaß für mehr als eine Seitenbandfrequenz aufweist.
8. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vom Ausgang der Einrichtung eine Rückführung einer einzelnen vervielfachten Frequenz auf den Eingang des Frequenzmodulators vorhanden ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückführungskanal ein Bandpaßfilter mit nachfolgender Frequenzvervielfachung aufweist.
10. Einrichtung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zweck der Erzeugung phasen- oder frequenzmodulierter Signale dem Reaktanzglied (R) eine phasenmodulierte Grundfrequenz (Z₁) zugeführt ist und daß das Ausgangsfilter so bemessen ist, daß sich eine um (m + n) vervielfachte Phasen- oder Frequenzmodulation ergibt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Q 5236 7.