DE855587C - Einrichtung zur Steuerung eines Oszillators fuer ultrakurze Wellen mit einer frequenzmodulierten Steuerfrequenz - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 13. NOVEMBER 1952

P5658 Villa 121a^l

Glarus (Schweiz)

Bei der Richtstrahlübertragung bereitet die Verstärkung der empfangenen frequenzmodulierten Schwingungen in den Relaisstationen Schwierigkeiten. Man kann in der Relaisstation an sich die cmpfangcfncn Schwingungen auf die ursprüngliche Niederfrequenz demodulicren und diese zur Frequenzmodulation eines sclbsterregtcn Senderoszillators verwenden. Wegen der unvermeidlichen Nichtlinearitäten der Demodulations- und Modulationskennlinien treten dabei nichtlineare Verzerrungen auf, die namentlich eine Mehrkanalübertragung nach dem Einträgersystem sehr erschweren. Auch Fernsehsignale werden bei Übertragung über mehrere Relaisstationen unter Umständen unzulässig verzerrt, da eine ausreichend lineare Frequenzsteuerung des Mikrowellenoszillators schwierig ist. Eine Verbesserung ist möglich durch Anwendung von Frequenzgegenkopplung, indem die Sendefrequenz einem Diskriminator zugeführt wird, dessen Ausgangsspannung dem frequenzsteuernden Signal ent- ao gegenwirkt. Die nichtlinearen Einflüsse der Kennlinie werden dadurch zwar vermindert, dagegen bringen allfällige Kennlinienkrümmungen des Kontrolldiskriminators Verzerrungen.

Es ist bekannt, die empfangene und wieder auszusendende Mikrowelle nach einer Frequenzumsetzung auf einer Zwischenfrequenz zu verstärken und durch nachfolgende nochmalige Frequenzumsetzung in die gewünschte Sendefrequenz umzusetzen. Die Sendefrequenz ist dabei bis zur ver-

langten Sendeleistung zu verstärken. Bei solchen Anordnungen werden Mikrowellenverstärkerröhren benötigt, die jedoch heute in technisch brauchbarer Form, insbesondere bei Röhren größerer Leistung, schwer erhältlich sind und die auf alle Fälle verhältnismäßig kompliziert und teuer sind. Bei vorliegender Erfindung werden solche Röhren vermieden.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur

ίο Steuerung eines Oszillators für ultrakurze Wellen mit einer frequenzmodulierten Steuerfrequenz.

Die Erfindung besteht darin, daß die Steuerfrequenz und die Frequenz des Oszillators, welcher selbsterregt ist, über je einen Frequenzverlagerer einem Phasen vergleicher zugeführt werden, und daß dem Phasenvergleicher eine Regelspannung entnommen und einer mit dem Oszillator zusammengeschalteten Reaktanzsteuerung zugeführt wird, derart, daß die Frequenzänderung des Oszillators der so Änderung der Steuerfrequenz entspricht.

Die Erfindung wird an Hand einer Figur näher erläutert. Die Steuerfrequenz /_x der Eingangsspannung e_lt welche z.B. die frequenzmodulierte Empfangsspannung einer Relaisstation sein kann, gelangt auf den Modulator M₁, welcher als Frequenzverlagerer arbeitet. Diesem Frequenzverlagerer wird die konstante Frequenz/₁₀ des örtlichen Generators G₁ zugeführt. Die entstehende, wesentlich niederere Frequenz /₂ gelangt über den Zwischenfrequenzverstärker ZF₁ auf den Phasenvergleicher P. S ist der selbsterregte Oszillator, welcher die Sendespannung e_t liefert. Der Oszillator kann ein Turbator oder ein Reflexklystron od. dgl. sein. Der frequenzbestimmende Schwingungskreis des Oszillators ist mit der Reaktanzsteuerung A verbunden. Diese Reaktanzsteuerung, z. B. ein Reaktanzrohr, beeinflußt die Oszillatorfrequenz derart, daß eine Frequenzänderung eintritt in Abhängigkeit der Steuerspannung e_a. Vom Oszillator 5 wird eine Teilspannung ^₆ des Ausgangs dem Modulator M₂ zugeführt. Dieser Modulator arbeitet als Frequenz verlagerer. Er erhält vom örtlichen Generator O₂ die konstante Frequenz Z₁₁. Durch die Frequenzverlagerung entsteht die Spannung e₆ mit der wesentlieh niedereren Zwischenfrequenz /₆. Nach Verstärkung dieser Spannung e₆ über den Zwischenfrequenzverstärker ZF₂ gelangt die Spannung ^₇ mit der Frequenz /₆ ebenfalls auf den Phasenvergleicher P. Als Phasenvergleicher kann ein Gegentaktmodulator oder ein Ringmodulator verwendet werden. Die Ausgangsspannung e_a des Phasenvergleichers gelangt als Steuerspannung auf die Reaktanzsteuerung A.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Auf den Modulator 7W₁ gelangt die Empfangsspannung als Steuerspannung e_x mit einer Frequenz Z₁. Durch Überlagerung mit der konstanten Hilfsfrequenz /₁₀ ergibt sich die Frequenzdifferenz f₂ mit der Spannung e_x. Diese Spannung wird im Zwischenfrequenzverstärker auf die Spannung e₃ verstärkt. Die Frequenz f₂ wird dabei so gewählt, daß sich möglichst günstige Verhältnisse im Zwischenfrequenzverstärker ergeben bezüglich Verstärkungsgrad und minimalem Aufwand. In gleicher Weise gelangt vom Sender 5 eine Spannung ^₅ auf den Modulator M₂. Durch Überlagerung mit der Hilfsfrequenz /_u ergibt sich auch hier die Differenzfrequenz/₆ mit der Spannung ^₆. e₆ wird über den Verstärker ZF₂ dem Phasenmodulator P zugeführt. Die Frequenzen/₂ und /₆ werden durch entsprechende Wahl der Hilfsfrequenzen /₁₀ und /_n gleich groß gemacht. Entsprechend der gegenseitigen Phasenlage ihrer Spannungen e_s und ^₇ ergibt sich am Ausgang von P eine positive oder negative Gleichspannung. Diese Gleichspannung wirkt auf die Reaktanzsteuerung A ein, die ihrerseits die Frequenz des Generators bestimmt. Die Steuerwirkung von e₈ ist nun so gewählt, daß bei Abweichen der Phasenlage von £₃ und e_n der Sender seine Frequenz in der Weise zu ändern sucht, daß die Phasenabweichungen von e₃ und e₇ sich verringern. Ändert sich unter diesen Umständen die Eingangsfrequenz Z₁, so wird ebenfalls die Frequenz /₄ des Generators entsprechend geändert. Ist die Eingangsspannung e_L um die mittlere Frequenz f₁ frequenz- moduliert, so folgt der Sender S in seiner Frequenz ebenfalls dieser Frequenzsteuerung, da die Steuerung des Senders stets im Sinn einer minimalen Phasenabweichung sich auswirkt.

Die Wirkungsweise beruht somit auf einer Phasengegenkopplung, wodurch eine praktisch frequenzstarre Steuerung des Senders erreicht wird. Kleine Phasenabweichungen in der Apparatur können durch frequenzabhängige Änderungen an den Übertragungskreisen hervorgerufen werden. Sie sind im allgemeinen vernachlässigbar, soweit sie linear frequenzabhängig sind. Nichtlineare Phasenänderungen, welche sich beim übertragenen Signal als Nichtlinearität auswirken könnten, werden durch die Phasengegenkopplung verringert.

Um störungsfreien Relaisstationsbetrieb zu erhalten, sind die Hilfsfrequenzen/₁₀, Z₁₁ 90 gewählt, daß die Frequenzen J₁ und /_t etwas verschieden sind.

Die Überlagererhilfsfrequenzen/₁₀ und /_u können einem gemeinsamen Oszillator entnommen werden, wobei zwischen dem Oszillator und mindestens dem einen Modulator ein weiterer Frequenzverlagerer zwischengeschaltet wird, dessen Hilfsfrequenz der gewünschten Frequenzdifferenz von Z₁ und f_i angepaßt ist.

Es kann vorkommen, daß der synchronisierte OszillatorS aus dem Takt fällt, so daß die automatische Synchronisierung durch Phasenvergleich versagt. In diesem Fall ergeben sich am Ausgang des Phasenvergleichers nicht einfache positive oder negative Reguliergleichspannungen, sondern es treten dann Wechselspannungen auf, mit einer Grundfrequenz, die der Differenzfrequenz von /₂ und /₆ entspricht. Das Auftreten einer solchen Wechselspannung kann nun zur Auslösung eines Alarmes oder zur Inbetriebsetzung einer Wiedersynchronisierungseinrichtung verwendet werden.

Die beschriebene Einrichtung ermöglicht den Betrieb von frequenzmodulierten Relaisstationen, insbesondere auf dem Mikrowellengebiet, wobei ein-

fache Mikrowellenoszillatoren verwendet werden können. Die Schwierigkeiten bei der Verstärkung von Mikrowellen, insbesondere in den Leistungsstufen des Senders, werden dadurch umgangen.
Aus Gründen der Stabilität empfiehlt es sich, die im Rückkopplungskreis enthaltenen Glieder (Modulator M₂, ZG-Verstärker ZF₂, Phasenvergleicher P, Senderoszillator 5 mit Reaktanzsteuerung A) für möglichst kleine Übertragungslaufzeit, ίο d.h. große Bandbreite auszuführen. Aus diesem Grunde ist es ratsam, den ZF-Verstärker ZF₂ nach Möglichkeit überhaupt wegzulassen.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur Steuerung eines Oszillators für ultrakurze Wellen mit einer frequenzmodulierten Steuerfrequenz, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerfrequenz und die Frequenz des Oszillators, welcher selbsterregt ist, über je einem Frcquenzverlagerer einem Phasenvergleicher zugeführt werden, und daß dem Phasenvergleicher eine Regelspannung entnommen und einer mit dem Oszillator zusammengeschalteten Reaktanzsteuerung zugeführt wird, as derart, daß die Frequenzänderung des Oszillators der Änderung der Steuerfrequenz entspricht.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Frequenzüberlagerern und dem Phasenvergleicher Zwischenfrequenzverstärker zwischengeschaltet sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenvergleicher ein Gegentaktmodulator oder ein Ringmodulator ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Phasenvergleicher eine auf eine Wechselspannung ansprechende Alarmeinrichtung nachgeschaltet ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Phasenvergleicher eine auf eine Wechselspannung ansprechende Synchronisicrungseinrichtung nachgeschaltet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 5465 11. 52