DE913324C

DE913324C - Method for frequency measurement by comparing an unknown frequency with the harmonic spectrum of a normal frequency

Info

Publication number: DE913324C
Application number: DER2230D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Richard Leonhardt
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 1941-10-30
Filing date: 1941-10-30
Publication date: 1954-06-10

Description

Verfahren zur Frequenzmessung durch Vergleich einer unbekannten Frequenz mit dem Oberwellenspektrum einer Normalfrequenz Zum Eichen von Hochfrequenzsendern sind Anordnungen bzw. Verfahren in Gebrauch, die den Vergleich der abgegebenen Frequenz mit den Oberwellen einer Norrnalfrequenz dadurch ermöglichen, daß die unbekannte Frequenz x mit den Oberwellen der Normalfrequenz n in einem Modulator (Gleichrichter, Hexode u. ä.) überlagert und die Schwebungen zwischen x und der nächstgelegenen Oberwelle von n in einem Kopfhörer abgehört werden. Meistens werden die Oberwellen im Modulator selbst durch starkes Aussteuern gebildet. Will man mit Oberwellen hoher Ordnungszahl überlagern, so ist eine starke Aussteuerung des Modulators mit n notwendig. Durch diese Übersteuerung sinkt die Überlagerungssteilheit des Modulators, und es ist eine hohe Niederfrequenzverstärkung im Hörverstärker nötig. Außerdem zeigen diese Anordnungen noch verschiedene Nachteile. Erfahrungsgemäß steigt bei starker Übersteuerung der Modulatoren der niederfrequente Störpegel (Rauschen, Kathodengeräusche, Isolationsschwankungen an den Röhrensockeln usw.) vor allem bei tiefen Frequenzen außerordentlich stark an, was sich bei Einstellung auf Schwebungsnull sehr störend bemerkbar macht. Außerdem bringen die große Niederfrequenzverstärkung, die meist nötig ist, und die tiefe Grenzfrequenz, die der Verstärker für Anzeige niedriger Schwebungsfrequenzen haben muß, in der praktischen Ausführung noch Unannehmlichkeiten mit sich. Teilweise lassen sich diese Schwierigkeiten durch Verwendung von Gegentakt-, Ringmodulatoren oder äquivalenten Schaltungen umgehen. Es werden hier aber nur die Störungen unterdrückt, die mit dem Träger von außen her auf den Modulator gelangen. Außerdem bleiben die Schwierigkeiten der NF-Verstärkung voll bestehen. Durch die Erfindung ist es gelungen, die genannten Mängel der bekannten Verfahren zu beseitigen. Die Erfindung beruht auf folgendem Grundgedanken: Angenommen, die Frequenz x sei etwas niedriger als die m-te Oberwelle von n. Die Differenzfrequenz sei 8 Hz. Im Modulator wird außer # auch die Differenzfrequenz von x zur (m-I0-ten und (m+1)-ten Oberwelle von n gebildet, und zwar n b und t<5. Im Frequenzspektrum des Iodulationsausgangs befindet sich auch die Grundwelle n. Nun betrachtet man n-# und n+d als Modulationsseitenbänder eines Trägers n.Frequency measurement method by comparing an unknown frequency with the harmonic spectrum of a normal frequency For calibrating high-frequency transmitters arrangements or procedures are in use that enable the comparison of the frequency output with the harmonics of a normal frequency thereby enabling the unknown Frequency x with the harmonics of the normal frequency n in a modulator (rectifier, Hexode and the like) superimposed and the beats between x and the closest Harmonic of n can be heard in headphones. Most of the time the harmonics are formed in the modulator itself by strong modulation. If you want higher harmonics Superimpose ordinal number, a strong modulator control with n is necessary. This overdrive reduces the superimposition steepness of the modulator, and it a high low-frequency amplification in the hearing amplifier is necessary. Also show these arrangements have several disadvantages. Experience has shown that increases with stronger Overriding the modulators of the low-frequency interference level (noise, cathode noise, Insulation fluctuations on the tube sockets etc.) especially at low frequencies extremely strong, which is very annoying when set to zero beat makes noticeable. Also bring the large low frequency gain that mostly is necessary, and the low cut-off frequency that the amplifier for display is lower Must have beat frequencies, in the practical implementation still inconveniences with himself. Some of these difficulties can be solved by using push-pull, Ring modulators or equivalent circuits. But only the disturbances are suppressed here, which reach the modulator with the carrier from the outside. Besides, they stay Difficulties in the AF amplification exist in full. The invention made it possible to to eliminate the shortcomings mentioned in the known processes. The invention is based on the following basic idea: Assume that the frequency x is slightly lower than the mth harmonic of n. The difference frequency is 8 Hz. In the modulator, except # the difference frequency from x to the (m-I0-th and (m + 1) -th harmonic of n is also formed, namely n b and t <5. In the frequency spectrum of the iodulation output is also the fundamental wave n. Now consider n- # and n + d as modulation sidebands of a carrier n.

Am Modulatorenausgang erscheint also der Träger n mit # moduliert. Man verstärkt nun nicht die Differenzfrequenz b selbst, sondern n mit einem Verstärker mit genügender Bandbreite, der die Seitenbänder, die der höchsten gewünschten Differenzfrequenz entsprechen, noch verstärkt. Auf diese Weise vermeidet man die Schwierigkeiten der niederfrequenten Verstärkung vollständig und kann in den meisten praktischen Fällen mit bandfiltergekoppelten Zwischenfrequenzverstärkern arbeiten, wie sie in Rundfunkempfängern üblich sind. Das Abhören der Differenzfrequenz erfolgt nach einer Gleichrichtung der Zwischenfrequenz n mit bekannten Mitteln. Die Erfindung besteht also darin, daß die unbekannte Frequenz x, die von der nt-ten Oberwelle der Normalfrequenz n den Abstand b hat (å<n/2), in einem mit n übersteuerten Modulator mit der (m YI)-ten und der (m r)-ten Oberwelle von it überlagert wird und die beiden hierbei gebildeten Differenzfrequenzen (n+#) und (n-#) zusammen mit der Grundfrequenz n als Träger verstärkt und zur Bildung der Differenzfrequenz # gleichgerichtet werden unter Wiederzusetzung von n.At the modulator output, the carrier n appears modulated with #. The difference frequency b itself is not amplified, but n with an amplifier with sufficient bandwidth that the sidebands represent the highest desired difference frequency correspond, even more so. This way one avoids the difficulties of the low frequency amplification completely and can in most practical cases work with band-filter coupled intermediate frequency amplifiers like those in radio receivers are common. The interception of the difference frequency takes place after rectification the intermediate frequency n by known means. The invention consists in that the unknown frequency x, which is caused by the nt-th harmonic of the normal frequency n the distance b has (å <n / 2), in a modulator overdriven by n with the (m YI) -th and the (m r) -th harmonic of it is superimposed and the two here formed difference frequencies (n + #) and (n- #) together with the basic frequency n amplified as a carrier and rectified to form the difference frequency # with the addition of n.

Als weiterer Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung hat es sich gezeigt, daß der aus dem übersteuerten Modulator stammende Störpegel im hochfrequenten Bereich viel kleiner ist als bei tiefen Frequenzen. Außerdem erhält man bei dieser Anordnung auch die Gleichstromkomponente der Überlagerung von x und »t, n, d. h. man ist in der Lage, die Phasenschwankungen von x gegen fl festzustellen, wenn x in der Frequenz genau mit einer Oberwelle von n übereinstimmt. Bei einer niederfrequenten Verstärkung der Differenzfrequenz müßte man in diesem Fall mit einem Gleichstromverstärker arbeiten, was weitere Schwierigkeiten in der Handhabung mit sich brächte. It has proven to be a further advantage of the method according to the invention shown that the interference level originating from the overdriven modulator in the high-frequency Range is much smaller than at low frequencies. You also get this Arrangement also the direct current component of the superposition of x and »t, n, d. H. one is able to determine the phase fluctuations of x against fl if x coincides exactly with a harmonic of n in frequency. With a low frequency In this case, the differential frequency would have to be amplified with a direct current amplifier work, which would bring further difficulties in handling with it.

Die beschriebenen Vorteile der Anordnung lassen sich vergrößern, wenn man den Träger n ganz oder teilweise unterdrückt. Für die praktische Anwendung hat es sich als günstig erwiesen, den Träger so weit zu unterdrücken, daß er durch die Seitenbänder n # # angenähert zu 100% moduliert erscheint. The described advantages of the arrangement can be increased, if the carrier n is wholly or partially suppressed. For practical use it has proven to be beneficial to suppress the carrier so far that it can get through the sidebands n # # appears to be approximately 100% modulated.

In diesem Fall läßt sich die Verstärkung des modulierten Trägers mit bestem Wirkungsgrad durchführen.In this case, the gain of the modulated carrier can be adjusted with perform with the best possible efficiency.

Ein weiterer Vorteil dieser Trägerunterdrückung besteht darin, daß etwaige Störmodulationen des Trägers, z. B. Brummodulation, im Verhältnis der Trägerunterdrückung geschwächt werden. Die Trägerunterdrückung wird mit bekannten Mitteln durchgeführt. Man verwendet z. B. zwei Mischröhren, denen die Frequenz x im Gegentakt, die Normalfrequenzen im Gleichtakt zugeführt wird und deren Anoden im Gegentakt geschaltet sind. Durch eine geringe beabsichtigte Unsymmetrie dieser Anordnung kann man vom Träger gerade so viel durchlassen, daß er mit den Mischprodukten n## mit einem gewünschten Modulationsgrad moduliert erscheint. Another advantage of this carrier suppression is that any interference modulations of the carrier, e.g. B. Hum modulation, in the ratio of the carrier suppression to be weakened. Carrier suppression is performed by known means. One uses z. B. two mixing tubes, which the frequency x in push-pull, the normal frequencies is fed in common mode and the anodes are connected in push-pull. By a slight intended asymmetry of this arrangement can be seen by the wearer let through so much that he can with the mixed products n ## with a desired degree of modulation appears modulated.

Der modulierte Träger wird nach seiner Verstärkung mit bekannten Mitteln demoduliert und die Differenzfrequenz abgehört oder angezeigt. Man kann den Träger auch vollständig unterdrücken, bekommt dann aber bei der Demodulation bekanntermaßen die doppelte Differenzfrequenz, wenn man den Träger im Demodulator nicht eigens zusetzt.The modulated carrier is amplified by known means demodulated and the difference frequency listened to or displayed. One can be the carrier can also be suppressed completely, but is then known to be obtained during demodulation twice the difference frequency if the carrier in the demodulator is not specially designed clogs.

An Stelle der Abstimmung des Zwischenfrequenzverstärkers auf die Grundfrequenz kann diese auch auf eine Oberschwingung der Normalfrequenz abgestimmt werden. Ist die Ordnungszahl der Oberwellen hoch, so bereitet es Schwierigkeit, den Durchlaßbereich des Zwischenfrequenzverstärkers kleiner als n/2 zu machen. Dann treten zwischen zwei Normalfrequenzen ungewollte Schwebungsnullstellen auf. Instead of tuning the intermediate frequency amplifier to the The base frequency can also be matched to a harmonic of the normal frequency will. If the ordinal number of the harmonics is high, it is difficult to make the pass band of the intermediate frequency amplifier smaller than n / 2. then unwanted zero beat points occur between two normal frequencies.

Um dies zu vermeiden, wird ein Gegentaktgleichrichter mit Zusetzung der für die Zwischenfrequenz verwendeten Normalfrequenz angewendet. Hierdurch ist eine Interferenzbildung zweier im Zwischenfrequenzverstärker vorhandener Frequenzen unmöglich. Es treten nur Schwebungen gegendenzugesetzten Träger in gewünschter Weise auf. Unerwünschte Zwischenpfiffe von irgendwelchen Frequenzkombinationen werden vermieden. To avoid this, a push-pull rectifier with clogging is used the normal frequency used for the intermediate frequency is applied. This is an interference formation between two frequencies present in the intermediate frequency amplifier not possible. There are only beats against the added carrier in the desired manner on. Unwanted intermediate whistles from any frequency combination avoided.

An Hand einer Zeichnung möge die Erfindung näher erläutert werden. Die zu bestimmende Frequenz x wird gleichzeitig mit der Normalfrequenz n, die aus dem Generator G stammt, gemischt. Die Mischstufe ist mit M bezeichnet. Das Mischprodukt, welches die Frequenzdifferenzen n + # und n - # enthält, wird durch einen Bandpaß Bp, welcher eine Breite von fl/2 besitzt, geführt. Durch den Bandpaß gehen nur die Frequenzen n und die beiden Frequenzen n + # und n - #. Diese drei Frequenzen werden verstärkt, V, und einem Gegentaktdemodulator Gt zugeführt. Diesem Modulatorwird die Normalfrequenz n oder deren Obenvelle zugeführt. The invention will be explained in more detail with the aid of a drawing. The frequency to be determined x is simultaneously with the normal frequency n, which from the generator G is mixed. The mixer stage is labeled M. The mixed product, which contains the frequency differences n + # and n - # is through a bandpass Bp, which has a width of fl / 2, is performed. Only those go through the band pass Frequencies n and the two frequencies n + # and n - #. These three frequencies will be amplified, V, and fed to a push-pull demodulator Gt. This modulator is used the normal frequency n or its harmonic supplied.

Nach der Demodulation wird die entstandene Tonfrequenz und der Gleichstrom durch einen Tiefpaß TP zur Anzeige Az oder Telefon T geführt. Das Telefon oder das Anzeigegerät, welches zweckmäßig ein Frequenzzeiger ist, zeigt dann die Frequenz 8 an, um die die unbekannte Frequenz von der Normalfrequenz verschieden ist. After the demodulation, the resulting audio frequency and the direct current are used led through a low-pass filter TP to display Az or telephone T. The phone or that Display device, which is expediently a frequency pointer, then shows the frequency 8, by which the unknown frequency differs from the normal frequency.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: I. Procedure for frequency measurement by comparing an unknown frequency with the harmonic spectrum of a normal frequency, characterized in that the unknown fre- sequence x, that of the m-th harmonic of the normal frequency n has the distance # (o <n / 2), in one with n overdriven modulator with the (m + I) th and (m - 1) th harmonic of n is superimposed and the two difference frequencies n + õ and n n - # amplified together with the fundamental frequency n as a carrier and to form the Difference frequency õ are rectified with the addition of n.

2. Method for frequency measurement according to claim 1, characterized in that that the carrier is wholly or partially suppressed by known means.

3. A method for frequency measurement according to claims I and 2, characterized characterized in that the intermediate frequency gain is not based on the fundamental, but takes place on a harmonic.

4. Arrangement for carrying out the method for frequency measurement according to claims * I to 3, characterized in that the carrier additives to find desired frequencies can be switched off.