DE844312C

DE844312C - Wobble generator

Info

Publication number: DE844312C
Application number: DEM7257A
Authority: DE
Inventors: Leslie Howard Dawson
Original assignee: Marconis Wireless Telegraph Co Ltd
Current assignee: Marconis Wireless Telegraph Co Ltd
Priority date: 1949-10-20
Filing date: 1950-10-19
Publication date: 1952-07-17
Also published as: CH287905A; FR1022763A

Description

Die Erfindung betrifft Schwingungserzeuger und insbesondere Anordnungen solcher Art, die im folgenden als Wobbeigeneratoren bezeichnet werden, d. h. Schwingungserzeuger mit veränderlicher Frequenz, die benötigt werden, wenn eine Frequenz im Hinblick auf eine Grenzfrequenz geändert werden soll, die ein Ende des Änderungsbereiches festlegt. Üblicherweise, wenn auch nicht unbedingt, verlangt man von einem Wobbelgenerator, daß sich seine Frequenz zwischen zwei vorherbestimmten Grenzfrequenzen ändert.The invention relates to vibrators and, more particularly, to arrangements of the type described below are called wobbe generators, d. H. Vibration generator with variable frequency, which are required when a frequency is changed with respect to a cutoff frequency which defines an end of the change range. Usually, if not necessarily, required one of a wobble generator that its frequency is between two predetermined cutoff frequencies changes.

Hauptaufgabe der Erfindung ist es, verbesserte Schwingungserzeugersysteme des Wobbelgeneratortyps zu schaffen, bei denen wenigstens eine der Grenzfrequenzen selbsttätig genau auf einen vorherbestimmten Wert gehalten wird, auch wenn unerwünschte Änderungen der Betriebsbedingungen, die im allgemeinen zu einer Verwerfung führen, auftreten, beispielsweise Änderungen der Umgebungstemperatur, der Kathodenheizspannung oder der Anodengleichspannung, mit denen die Röhren der Schwingungserzeuger gespeist werden.The main object of the invention is to provide improved vibrator systems of the wobble generator type to create, in which at least one of the cut-off frequencies automatically exactly on a predetermined one Value is maintained, even if undesired changes in the operating conditions, which generally lead to warping occur, for example changes in the ambient temperature, the cathode heating voltage or the anode DC voltage with which the tubes of the Vibration generators are fed.

Erfindungsgemäß besteht ein Schwingungserzeugersystem des Wobbelgeneratortyps aus einem Resonanzkreis oder einer Siebkette, der bzw. die auf eine Frequenz abgestimmt ist, die dicht an der vorherbestimmten, gewünschten Grenzfrequenz des Wobbeigenerators liegt, aus Mitteln zur Weiterleitung der Ausgangsleistung des Generators zu dem Resonanzkreis oder der Siebkette, aus Mitteln zur Gewinnung einer Regelspannung an dem Resonanzkreis oder der Siebkette und aus Mitteln zur Verwertung der Regelspannung zur Frequenzkorrektur des Schwingungserzeugers, derart, daß er bei AnAccording to the invention, a vibration generator system of the wobble generator type consists of one Resonance circuit or a sieve chain that is tuned to a frequency that is close to the predetermined, desired cut-off frequency of the wobbe generator is from means for forwarding the output power of the generator to the resonance circuit or the sieve chain, from means for Obtaining a control voltage on the resonance circuit or the sieve chain and from means for recovery the control voltage for frequency correction of the vibration generator, such that it is at An

näherung an die genannte Grenzfrequenz von der Regelspannung beeinflußt und dadurch praktisch daran gehindert wird, von der Grenzfrequenz abzuweichen. approximation to the limit frequency mentioned is influenced by the control voltage and is therefore practical is prevented from deviating from the cutoff frequency.

Die Regelspannung ist vorzugsweise eine Gleichspannung, die durch Gleichrichtung der Ausgangsspannung des Resonanzkreises oder der Siebkette gewonnen und zu elektronischer Steuerung benutzt wird. Wenn der Generator selbst zum sogenannten Reaktanzröhrentyp gehört, kann die Gleichspannung als Gittervorspannung entweder an der Oszillatorröhre selbst oder an einer gesonderten, mit der Oszillatorröhre verbundenen Reaktanzröhre verwendet werden. Wird, wie es praktisch geschehen kann, die Oszillatorfrequenz mechanisch geändert, l>eispielsweise durch mechanische Änderung einer veränderbaren Kapazität im Oszillatoranodenkreis, dann wird eine getrennte Reaktanzröhre vorzugsweise mit dem Generator verbunden und die Regel-Gleichspannung als Gittervorspannung für die getrennte Reaktanzröhre verwendet.The control voltage is preferably a direct voltage that is generated by rectifying the output voltage of the resonance circuit or the sieve chain is obtained and used for electronic control. If the generator itself is used for the so-called Reactance tube type, the DC voltage can be applied as either grid bias the oscillator tube itself or on a separate reactance tube connected to the oscillator tube be used. If, as can be done in practice, the oscillator frequency is changed mechanically, l> e.g. by mechanical change of a variable capacitance in the oscillator anode circuit, then a separate reactance tube is preferably connected to the generator and the control DC voltage used as grid bias for the separate reactance tube.

Der Resonanzkreis oder die Siebkette kann aus einem oder mehreren abgestimmten Kreisen bestehen oder zum piezoelektrischen Typ gehören.The resonance circuit or the sieve chain can consist of one or more coordinated circles or of the piezoelectric type.

Der Stromkreis, der die Regelspannung liefert, muß natürlich eine solche Zeitkonstante haben oder muß so aufgebaut sein, daß die Korrektur den vergleichsweise langsamen, umgebungst>edingten Veränderungen der Betriebsverhältnisse, die sonst eine Verwerfung der Grenzfrequenz l>ewirken würden, folgen kann, ohne jedoch irgendeine merkbare Steuerwirkung als Ergebnis der normalerweise viel schnelleren (gewünschten) Frequenzänderungen infolge Schwingens über den durch die Grenzfrequenz bestimmten Frequenzbereich zu erzeugen. Praktisch sind keine Schwierigkeiten bei der Berücksichtigung dieses Erfordernisses aufgetreten.The circuit that supplies the control voltage must of course have such a time constant or must be structured in such a way that the correction can cope with the comparatively slow, environmental changes the operating conditions that would otherwise cause the cut-off frequency to be rejected, can follow, however, without any noticeable tax effect as a result of normally a lot faster (desired) frequency changes as a result of oscillation above the limit frequency to generate a certain frequency range. Practically there are no difficulties in taking it into account this requirement occurred.

Obgleich die Erfindung nicht auf die Anwendung l>ei Wobbeigeneratoren frequenzmodulierter Radarsysteme des sogenannten Panoramaempfängertyps beschränkt ist, so ist sie doch besonders gut dafür geeignet und hauptsächlich dafür entwickelt und wird insbesondere in ihrer Anwendung auf solche Systeme beschrieben.Although the invention does not apply to the application of wobble generators of frequency-modulated radar systems the so-called panorama receiver type is limited, it is especially good for it suitable and mainly developed for it and is especially used in its application to such Systems described.

Bei frequenzmodulierten Radarsystemen wird eine ungedämpfte Welle, die periodisch in vorherl >estimmter Gesetzmäßigkeit zwischen festgelegten Grenzen frequenzmoduliert ist, auf Peilziele übertragen und von diesen reflektiert, wobei die reflektierte oder Echoenergie mit der wiederausgestrahlten Energie gemischt wird, so daß Schwebungstöne entstehen, deren Frequenzen natürlich den Bereichen, d. h. den Entfernungen zu den Peilzielen, proportional sind. Diese Schwebungstöne werden mit einem Panoramaempfänger aufgelöst, in dem Schwingungen eines zwischen festgelegten Frequenzgrenzen arbeitenden Wobbeigenerators mit den Sch webungs tönen gemischt werden, so daß eine Ausgangsspannung entsteht, die von einem Verstärker bestimmter Frequenz und Bandbreite verstärkt und dann zur Darstellung der Peilziele verwendet wird.With frequency-modulated radar systems, an undamped wave is generated periodically in previous > frequency-modulated according to a certain regularity between defined limits, transferred to DF targets and reflected from these, the reflected or echo energy with the re-emitted Energy is mixed, so that beat tones arise, whose frequencies, of course, correspond to the areas, d. H. the distances to the bearing targets, proportional are. These beat tones are resolved with a panorama receiver in which vibrations a wobble generator working between defined frequency limits with the weaving tones are mixed, so that an output voltage is produced by an amplifier of a certain frequency and bandwidth is amplified and then used to represent DF targets.

Da sich in einem solchen Radarsystem die von dicht beieinanderliegenden Peilzielen erzeugten j Schwebungstöne bis zu verhältnismäßig niedrigen ^! Frequenzen erstrecken, ist es notwendig, daß sich ! die Wobbelgeneratorfrequeuz hinreichend dicht dem festgelegten Empfangsband des Verstärkers, der gewöhnlich als Zwischenfrequenzverstärker bezeichnet wird, nähert. Die Erfindung verlangt, daß der Wobtelgenerator zwecks Erzielung genauer Entferhungsbestimmungen sehr stabil in der Frequenz und hochgradig frei von Frequenzverwerfung insbesondere am niederfrequenteren Ende seines Frequenzänderungsbereiches arbeitet. So wird beispielsweise bei einem frequenzmodulierten Radarsystem, bei dem die erzeugten, aufzulösenden Schwebungstonfrequenzen irgendeinen Wert zwischen 4 und 40 kHz haben können und der Wobbelgenerator zwischen den Grenzen 114 und 150 kHz arbeiten kann, wobei die Frequenz des Zwischenfrequenz-Verstärkers bei 110 kHz liegt, l>ei einer Frequenzabweichung des Wobbeigenerators um 1 ⁰Zo von der Sollfrequenz 114 kHz ein EntfermmgsmeßfehlerSince in such a radar system the j beat tones generated by closely spaced DF targets can go down to relatively low ^! Frequencies, it is necessary that yourself! the wobble generator frequency is sufficiently close to the fixed reception band of the amplifier, which is usually referred to as the intermediate frequency amplifier. The invention requires that the wobble generator works very stable in frequency and highly free from frequency distortion, in particular at the lower-frequency end of its frequency change range, in order to achieve precise distance determinations. For example, in a frequency-modulated radar system in which the generated beat tone frequencies to be resolved can have any value between 4 and 40 kHz and the wobble generator can operate between the limits 114 and 150 kHz, the frequency of the intermediate frequency amplifier being 110 kHz, l > If the frequency of the wobbe generator deviates by 1 ⁰ Zo from the target frequency 114 kHz, a distance measurement error

von — = 29 °/o (angenähert; auftreten, wo- ,of - = 29% (approximated; occur where-,

gegen dieser l>ei gleichem Prozentsatz der Frequenzabweichung und der Sollfrequenz 150 kHz nuragainst this l> ei the same percentage of the frequency deviation and the target frequency 150 kHz only

— 3,75 °/o ausmacht. Es ist deshalb außer-- 3.75 ° / o. It is therefore ex-

1 χ 1501 χ 150

4040

ordentlich wichtig, daß der Wobl>elgenerator genau auf seiner vorherbestimmten Frequenz am unteren Ende seines Frequenzänderungsbereiches arbeitet. Eine wichtige Anwendung dieser Erfindung ist in diesem Zusammenhang die Stabilisierung der Wobbelgeneratorfrequenz eines frequenzmodulierten Radarsystems mit Panoramaempfänger an dem Ende des Wobbelgeneratorfrequenzbereiches, der dem Meßbereich größter Peilzieldichte entspricht.It is really important that the wobble generator is accurate operates at its predetermined frequency at the lower end of its frequency change range. An important application of this invention in this context is the stabilization of Sweep generator frequency of a frequency-modulated radar system with a panorama receiver on the End of the wobble generator frequency range which corresponds to the measuring range of the greatest bearing target density.

Die Erfindung ist l>eispiels\veise durch die Zeichnung veranschaulicht, in der Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform und die Fig. 2 a und 2 b erklärende graphische Darstellungen sind.The invention is illustrated, for example, by the drawing, in which FIG. 1 is a block diagram of an embodiment and Figs. 2a and 2b are explanatory diagrams.

In Fig. ι stellt das Rechteck 1 -den Wobbelgenerator eines frequenzmodulierten Radarsystems des Panoramaempfängertyps dar und liefert seine Ausgangsleistung ül>er eine Leitung 2 an eine geeignete, normalerweise vorgesehene (nicht gezeigte) Mischstufe des Panoramaempfängers. Die Ausgangsleistung des Generators wird auch einem abgestimmten Kreis oder einer Siebkette 3 zugeführt, dessen bzw. deren Resonanzfrequenz F₁ —/ ist, wobei F₁ die erforderliche untere Grenze der Frequenz des Wobbeigenerators 1 und / nahezu eine Hälfte der Bandbreite des abgestimmten Kreises oder der Siebkette 3 bedeutet. Der Ausgang des abgestimmten Kreises 3 steht ül>er eine Trenn- oder Pufferstufe 4 des Kathodenverstärkertyps mit einer Diode oder einem anderen geeigneten Gleichrichter 5 in Verbindung. Die Ausgangsspannung des Gleichrichters 5 wird als Regelvorspantuing einer sögenannten Reaktanzröhre 6 zugeleitet, die mit dem Oszillator verbunden ist und zwischen diesem und dem normalerweise vorgesehenen Zeitablenkgerät 7 liegt, durch das die erforderliche Wobbeiwirkung erhalten wird. Die Ausgangsspannung des Zeitablenkgerätes liegt auch über ^l ie Leitung 8 an derIn Fig. Ι the rectangle 1 represents the wobble generator of a frequency-modulated radar system of the panorama receiver type and supplies its output power over a line 2 to a suitable, normally provided (not shown) mixer of the panorama receiver. The output power of the generator is also fed to a tuned circuit or a sieve chain 3, whose resonance frequency is F ₁ - /, where F _{1 is} the required lower limit of the frequency of the wobbe generator 1 and / almost half the bandwidth of the tuned circuit or the Sieve chain 3 means. The output of the tuned circuit 3 is connected to a separator or buffer stage 4 of the cathode amplifier type with a diode or another suitable rectifier 5. The output voltage of the rectifier 5 is fed to a so-called reactance tube 6, which is connected to the oscillator and lies between this and the normally provided time deflection device 7, by means of which the required wobble effect is obtained. The output voltage of the timing device is also on line 8 across the line

normalerweise vorgesehenen Kathodenstrahlröhre oder einer anderen (nacht gezeigten) Anzeigevorrichtung des Radarsystems.normally provided cathode ray tube or other display device (shown at night) of the radar system.

Der Oszillator ι ist so eingestellt, daß bei Fehlen der angewandten Regelvorspannung die Frequenz in den Durchlaßbereich des abgestimmten Kreises 3 schwingen würde, so daß die maximale Regelspannung erzeugt würde. Die Regelspannung ist so gepolt, daß eine Vergrößerung ihres Wertes die Mittelfrequenz des Oszillators von der Resonanzfrequenz des abgestimmten Kreises wegbewegt. Demgemäß wird diese Mittelfrequenz durch die Regelvorspannung so verschoben, daß der Generator gerade in den Durchlaßbereich des abgestimmten Kreises schwingt, wenn die Vorspannung auf einen Wert vermindert wird, der die untere Grenze der Wobbelgeneratorfrequenzen dicht an der Resonanzfrequenz des abgestimmten Kreises hält.The oscillator ι is set so that if there is no the applied control bias the frequency in the pass band of the tuned circuit 3 would oscillate so that the maximum control voltage would be generated. The control voltage is polarized that an increase in its value reduces the center frequency of the oscillator from the resonance frequency of the coordinated circle moved away. Accordingly, this center frequency is determined by the control bias shifted so that the generator is just in the pass band of the tuned circuit oscillates when the bias voltage is decreased to a value which is the lower limit of the wobble generator frequencies keeps close to the resonance frequency of the tuned circuit.

Die Kathodenverstärkerpufferstufe ist vorgesehen, um eine übermäßige Dämpfung des abgestimmten Kreises zu verhindern, denn die ständig in der Diodenbelastung verlorengegangene Energie muß in kurzen, stoßartigen Impulsen geliefert werden, da der Wobbelgenerator in dem Durchlaßbereich des abgestimmten Kreises schwingt. Bei einigen Arten von Gleichrichtern kann der Pufferverstärker weggelassen werden.The cathode amplifier buffer stage is provided to avoid excessive attenuation of the tuned Circle to prevent, because the constantly lost in the diode load energy must be in short, burst-like pulses are delivered, as the wobble generator is in the pass band of the coordinated circle swings. With some types of rectifiers, the buffer amplifier can be omitted will.

Dem (micht getrennt dargestellten) Dioden-1 >elastungswiderstand ist ein (ebenfalls nicht gezeigter) Kondensator parallel geschaltet, der groß genug ist, um eine Zeitkonstante zu ergeben, die wesentlich größer als die Wiederholungsperiode der Wobbelgeneratorfrequenz ist, die aber nicht so groß ist, daß sie die Regelvorspannung daran hindert, den normalen, langsamen Verwerfungen zu folgen.Diode-1 (not shown separately) > A large enough capacitor (also not shown) is connected in parallel to the elastic resistance is to give a time constant which is substantially greater than the repetition period of the sweep generator frequency is, but is not so great that it prevents the control bias from the normal, to follow slow faults.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Diode ein Spitzengleichrichter ist. Größte Stabilität des Oszillators wird erhalten, wenn die Einstellungen so gewählt sind, daß a) d'ie unter stetigen Bedingungen angewandte Korrektion ^/2 der erzielbaren Maximalvorspannung ist und daß b) bei nicht angewandter Korrektion die entgegengesetzte Grenzfrequenz dicht an der Resonanzfrequenz des abgestimmten Kreises liegt, so daß eine große normale Korrektion angewandt wird. Mit anderen Worten verlangt die Bedingung b), daß die obere Grenzfrequenz des Wobbeigenerators bei Fehlen der Korrektion an der unteren Seite des Durchlaßbereiches des abgestimmten Kreises oder der Siebkette liegen muß, daß aber die Korrektion die mittlere Frequenz des Wobbelgenerator so anhebt, daß die untere Grenzfrequenz dann an der oberen Seite des Durchlaßbereiches liegt. Dies ist graphisch in den Abb. 2 a und 2 b dargestellt. In Abb. 2 a ist der Frequenzbereich A der mögliche Bereich, über den der Generator 1 schwingen würde, wenn keine Regelvorspannung angewandt wird. TC stellt die Resonanzkurve des abgestimmten Kreises 3 dar, und R ist der Schwingungsbereich des Wobbeigenerators, wenn er durch die Regelvorspannung stabilisiert ist. In Abb. 2b, in der die Steuerspannung des Aggregates 5 in gestrichelten Linien gegen die mittlere Frequenz des Oszillators 1 dargestellt ist, veranschaulicht die Kurve X die erzielbare Regelvorspannung, die geneigte Gerade Y die erforderliche Vorspannung und der Schnittpunkt Z den Arbeitspunkt.It should be noted that the diode is a peak rectifier. The greatest stability of the oscillator is obtained if the settings are chosen so that a) the correction applied under steady conditions is ^ / 2 of the maximum bias voltage that can be achieved and that b) the opposite cut-off frequency close to the resonance frequency of the tuned circuit when the correction is not applied so that a large normal correction is applied. In other words, condition b) requires that the upper limit frequency of the wobble generator in the absence of the correction must be on the lower side of the pass band of the tuned circuit or the sieve chain, but that the correction raises the mean frequency of the wobble generator so that the lower limit frequency then lies on the upper side of the pass band. This is shown graphically in Figures 2a and 2b. In Fig. 2a, the frequency range A is the possible range over which the generator 1 would oscillate if no control bias is applied. TC represents the resonance curve of tuned circuit 3, and R is the oscillation range of the wobble generator when it is stabilized by the control bias. In Fig. 2b, in which the control voltage of the unit 5 is shown in dashed lines against the mean frequency of the oscillator 1, the curve X illustrates the achievable control bias, the inclined straight line Y the required bias and the intersection Z the operating point.

Die Stabilität der gesteuerten Grenzfrequenz wird durch diese Erfindung durch einen Faktor 1 + kB verbessert, wobei k die Frequenzempfindlichkeit des Wobbeigenerators in Hz/V der angelegten Regelvorspannung und B die Empfindlichkeit des abgestimmten Stromkreisgleichrichters in WHz Verwerfung ist. Um praktische Zahlen zu geben, kann k gleich 4000 und B gleich 0,01 sein, was den Verbesserungsfaktor 40 ergeben würde.The stability of the controlled cut-off frequency is improved by this invention by a factor of 1 + kB , where k is the frequency sensitivity of the wobble generator in Hz / V of the applied control bias and B is the sensitivity of the tuned circuit rectifier in WHz rejection. To give practical numbers, k can be 4000 and B equal to 0.01, which would give the improvement factor 40.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. wobble generator, characterized in that it automatically passes through a predetermined Cutoff frequency is prevented by means that consist of a resonance circuit or a sieve chain (3), which or on a is tuned close to said, predetermined cut-off frequency lying frequency and to which the output power of the generator (1) is supplied, with a control voltage is obtained at the resonance circuit or the sieve chain and used to correct the frequency of the generator, so that the generator is influenced by the control voltage as it approaches the cut-off frequency and this practically prevents deviating from this cut-off frequency.

2. wobble generator according to claim 1, characterized in that the control voltage is a DC voltage is that an electronic control causes and rectifies the Output voltage of the resonance circuit or the sieve chain (3) is obtained.

3. wobble generator according to claim 2, characterized in that it is of the so-called reactance tube type and that the DC voltage is used as control voltage either on the oscillator tube itself or on a separate, is connected to the oscillator tube reactance tube (6).

4. wobble generator according to one of the preceding claims, characterized in that that it is set so that its upper limit frequency in the absence of correction to the the lower side of the passage area of the coordinated circle or the sieve chain (3), but that when the correction is applied, the mean frequency of the wobble generator (1) is so is raised so that the lower limit frequency is then on the upper side of the Durchlaßl) area lies.

5. wobble generator according to one of the preceding claims, characterized in that that it is inserted into a frequency-modulated radar system of the panorama type.

1 sheet of drawings

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