DE936881C - Search voltage generator for a frequency stabilized oscillator - Google Patents
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Description
AUSGEGEBEN AM 22. DEZEMBER 1955ISSUED DECEMBER 22, 1955
N 7186 Villa/21 α* N 7186 Villa / 21 α *
ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit einem Oszillator, der mit einem Kreis zur automatischen Frequenzkorrektion ausgestattet ist, um die Oszillatorfrequenz in bezug auf eine Steuerfrequenz selbsttätig zu stabilisieren, insbesondere in bezug auf eine durch anfängliche Abstimmung des Oszillators zu wählende Komponente aus dem Frequenzspektrum einer impulsförmigen Steuerspannung, wobei die Frequenz-Steuer-Spannung eine mit dem Oszillator gekoppelte Reaktanzröhre steuert.The invention relates to a device with an oscillator with a circuit for automatic Frequency correction is equipped to set the oscillator frequency in relation to a control frequency to stabilize automatically, especially with respect to an initial vote Component of the oscillator to be selected from the frequency spectrum of a pulse-shaped control voltage, wherein the frequency control voltage is a reactance tube coupled to the oscillator controls.
Es ist bekannt, solche Vorrichtungen mit einem Suchspannungsgenerator zu versehen, der zum Erweitern des Fangbereiches des Frequenz-Steuer-Kreises eine Änderung der Oszillatorfrequenz mittels einer niederfrequenten Suchspannung herbeiführt, solange die Oszillatorfrequenz noch nicht stabilisiert ist.It is known to provide such devices with a search voltage generator to expand of the capture range of the frequency control circuit a change in the oscillator frequency by means of brings about a low-frequency search voltage as long as the oscillator frequency is not yet is stabilized.
Es wurden bereits Vorrichtungen dieser Art vorgeschlagen, bei denen zur Erweiterung des Fangbereiches die bei fehlender Stabilisierung auftretende hohe Anodengleichspannung der Reaktanzröhre zum Erregen eines Sägezahnspannungsgenerators mit Glimmröhre benutzt wird und die so erzeugte Suchspannung die Reaktanzröhre den ganzen Regelbereich durchlaufen läßt. Hierbei erfolgt nur während des langsamen Anstiegs der Sägezahnsuchspannung ein Fangen, und die Erzielung einer hinreichend konstanten, sehr niedrigen Suchspannungsfrequenz bereitet praktische Schwierigkeiten.Devices of this type have already been proposed in which to expand the The high DC anode voltage of the reactance tube that occurs in the absence of stabilization is used to excite a sawtooth voltage generator with a glow tube and the generated in this way Search voltage allows the reactance tube to run through the entire control range. This only takes place during the slow rise of the sawtooth search voltage catching, and the achievement of a sufficiently constant, very low search voltage frequency causes practical difficulties.
Bei einem Suchspannungsgenerator für einen Oszillator mit selbsttätiger Stabilisierung der Oszilla-In the case of a search voltage generator for an oscillator with automatic stabilization of the oscillator
torfrequenz in bezug auf eine Steuerf requenz,. insbesondere auf eine durch anfängliche Abstimmung des Oszillators zu wählende Harmonische einer iinpulsförmigen Steuerspannung, mit einer mit dem 5 Oszillator gekoppelten Reaktanzröhre, die durch eine Frequenz-Steuer-Spannung gesteuert wird, ergibt sich eine besonders einfache und zweckdienliche Anordnung mit erweitertem Fangbereich, wobei eine sinusförmige Suchspannung sehr niedriger Frequenz erzeugt werden kann, wenn gemäß der Erfindung der Suchspannungsgenerator, der bei fehlender Stabilisierung der Oszillatorfrequenz eine zum Ändern derselben, dienende Niederfrequenz-Suchspannung erzeugt, aus der Reaktanzröhre besteht, die über eine Hilfsverstärkerröhre und einen die Suchspannungsfrequenz bestimmenden Kreis rückgekoppelt ist.gate frequency in relation to a control frequency. in particular to a harmonic of a pulse-shaped harmonic to be selected by initial tuning of the oscillator Control voltage, with a reactance tube coupled to the 5 oscillator, which through a frequency control voltage is controlled, the result is a particularly simple and useful one Arrangement with extended capture range, with a sinusoidal search voltage being very lower Frequency can be generated if, according to the invention, the search voltage generator, which at In the absence of stabilization of the oscillator frequency, a low-frequency search voltage, which is used to change the same, is generated from the reactance tube consists of an auxiliary amplifier tube and a determining the search voltage frequency Circle is fed back.
Zweckmäßig wird als Reaktanzröhre eine Mehrgitterröhre verwendet, bei der die Frequenzsteuerspannung dem Steuergitter zugeführt wird und die Rückkopplung von ihrer Anode auf eines ihrer Gitter erfolgt.A multigrid tube is expediently used as the reactance tube, in which the frequency control voltage is fed to the control grid and the feedback from its anode to one of its Grid is done.
Die Verwendung zweier getrennter Gitter in derThe use of two separate grids in the
Reaktanzröhre für die Frequenzsteuerung einerseits und die Einführung der Suchspannung 'in die Reaktanzröhre andererseits trägt besonders zur Stabilität der Schaltung bei.Reactance tube for frequency control on the one hand and the introduction of the search voltage 'into the Reactance tube, on the other hand, makes a particular contribution to the stability of the circuit.
Das "die Suchspannungsfrequenz bestimmende Netzwerk besteht zweckmäßig aus Widerständen und Kondensatoren und zwar derart, daß die Reaktanzröhre und die Hilfsverstärkerröhre zusammen einen sogenannten Wien-Brückengenerator bilden. Die Frequenzkonstanz eines solchen i?C-Generators ist, wie an sich bekannt, besonders günstig. Der nach der Erfindung erhaltene i?C-Generatorkreis kann, wie an Hand der Zeichnung näher erläutert wird, für die Oszillatorfrequenzen nahezu vollständig entkoppelt werden, was aus Stabilitätsgründen besonders günstig ist. The "network that determines the search voltage frequency is expediently made up of resistors and capacitors such that the reactance tube and the auxiliary amplifier tube come together form a so-called Vienna bridge generator. The frequency constancy of such an i? C generator is, as is known, particularly cheap. The i? C generator circuit obtained according to the invention can, as will be explained in more detail with reference to the drawing, almost completely for the oscillator frequencies are decoupled, which is particularly favorable for reasons of stability.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der eine praktisch besonders bewährte Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt ist.The invention is explained in more detail with reference to the drawing, in which a particularly well-proven practical Embodiment of a device according to the invention is shown.
Die Schaltung enthält einen in einem Bereich von z. B. ι V2 bis 4 MHz abstimmbaren Hochfrequenzoszillator ι. Die Oszillatorröhre besteht aus dem Hexodenteil 2 einer Triode-Hexode 3, deren Anode über einen abstimmbaren Anodenkreis 4 mit der Plusklemme 5 einer nicht' dargestellten .Anoden-So Spannungsquelle verbunden ist. Mit dem Anodenkreis ist eine im Steuergitterkreis der Hexode liegende Rückkopplungsspule 6 gekoppelt.The circuit includes one in a range of e.g. B. ι V2 to 4 MHz tunable high-frequency oscillator ι. The oscillator tube consists of the hexode part 2 of a triode-hexode 3, its anode Via a tunable anode circuit 4 to the positive terminal 5 of a non-illustrated .Anode-So Voltage source is connected. With the anode circle there is one in the control grid circle of the hexode Feedback coil 6 coupled.
Die Anode der Oszillatorhexode ist unmittelbar mit der Anode einer Penthode 7 verbunden, die einen Teil einer in üblicher Weise ausgebildeten Reaktanzröhrenschaltung 8 bildet und einen zwischen Anode und Steuergitter liegenden Rückkopplungskondensator 9 enthält. Dem Steuergitter der Reaktanzröhre 7 wird über die Leitung 10 eine zur Frequenz-Stabilisierung des Hochfrequenzoszillators ι erforderliche Frequenz-Steuer-Spannung derart zugeführt, daß die Oszillatorfrequenz synchron mit einer durch anfängliche Abstimmung des Anodenkreises 4 zu wählenden höheren Harmonischen einer von einem kristall-gesteuerten Impulsgenerator 11 stammenden impulsförmigen Spannung schwingt. Die erforderliche Frequenz-• Steuer-Spannung entsteht durch Mischen der am Oszillatorsteuergitter auftretenden Spannung mit der Ausgangsspannnung des Impulsoszillators 11 in einer Mischstufe 12. Diese ist normalerweise gesperrt und wird jeweils nur während des Auftretens eines Impulses freigegeben. Sie wirkt als Phasendetektor und liefert über ein integrierendes Netzwerk 13 und ein Tiefpaßfilter 14 eine Frequenz-Steuer-Spannung, die bei Stabilisierung des Hochfrequenzoszillators ι aus einer Gleichspannung und bei fehlender Stabilisierung aus einer Wechselspannung besteht, deren Frequenz dem Unterschied zwischen der Oszillatorfrequenz und der in der freqüenzbehachbarten höheren Harmonischen der impulsförmigen Spannung entspricht. Die Filter 13 und 14 werden aus verschiedenen Gründen, unter anderem zum Verhüten von Instabilitäten des Frequenz-Steuer-Kreises, derart bemessen, daß nur verhältnismäßig niedrige Differenzfrequenzen von z. B. maximal einigen tausend oder hundert Hertz nahezu ungeschwächt über die Leitung 10 an die Reaktanzröhrenschaltung 8 weitergegeben werden und also eine Frequenzmodulation des Oszillators 1 bewirken, bis der Fangpunkt überschritten wird. In diesem Falle erfolgt eine selbsttätige Verriegelung der Oszillatorfrequenz auf die benachbarte höhere Harmonische des Impulsspektrums.The anode of the oscillator hexode is directly connected to the anode of a penthode 7, the forms part of a conventionally designed reactance tube circuit 8 and one contains feedback capacitor 9 lying between anode and control grid. The control grid the reactance tube 7 is a line 10 for frequency stabilization of the high-frequency oscillator ι required frequency control voltage supplied so that the oscillator frequency synchronously with a higher harmonic to be selected by initially tuning the anode circuit 4 a pulse-shaped originating from a crystal-controlled pulse generator 11 Tension swings. The required frequency • control voltage is created by mixing the am Oscillator control grid occurring voltage with the output voltage of the pulse oscillator 11 in a mixer stage 12. This is normally blocked and is only activated during each occurrence of an impulse released. It acts as a phase detector and delivers via an integrating Network 13 and a low-pass filter 14 a frequency control voltage, the stabilization of the high-frequency oscillator ι from a DC voltage and If there is no stabilization, it consists of an alternating voltage, the frequency of which is the difference between the oscillator frequency and that in the frequency adjacent corresponds to higher harmonics of the pulse-shaped voltage. The filters 13 and 14 are used for various reasons, including to prevent instabilities in the frequency control circuit, dimensioned such that only relatively low difference frequencies of z. B. a maximum of a few thousand or hundred Hertz almost unattenuated via line 10 to the Reactance tube circuit 8 are passed on and thus a frequency modulation of the oscillator 1 cause until the snap point is exceeded. In this case an automatic locking takes place the oscillator frequency to the adjacent higher harmonic of the pulse spectrum.
Um den Fangbereich des Frequenz-Steuer-Kreises zu erweitern, wird ein Suchspannungsgenerator verwendet. Hierfür ist zwischen der Anode und dem Schirmgitter der Reaktanzröhre 7 eine Rückkopplung vorgesehen, der eine Triode 15 als Hilfsverstärkerröhre sowie ein aus Widerständen und Kondensatoren bestehendes phasendrehendes Netzwerk als das die Suchspannungsfrequenz bestimmende Element enthält. Die Triode 15 ist ein Teil der Triode-Hexode 3, deren Hexodenteil als Oszillatorröhre dient. Die Anode der Reaktanzröhre 7 ist über eine Hochfrequenzdrossel 16 mit der Eingangsklemme eines erdungssymmetrischen Vierpols verbunden, dessen Längsimpedanz aus der Reihenschaltung eines Widerstandes 17 und eines Kondensators 18 besteht, während die zwischen den Ausgangsklemmen liegende -Querimpedanz aus der Parallelschaltung eines Widerstandes 19 und eines Kondensators 20 besteht. Quer zum Eingang dieses Vierpols liegt ein Kondensator 21, der einen Kurzschluß für die Oszillatorfrequenzen bildet. Die Ausgangsklemme des Vierpols ist mit dem Steuergitter der Triode 15 verbunden. Deren Anode ist mit dem Schirmgitter der Reaktanzröhre und über einen gemeinsamen Widerstand 22 samt Entkopplungskondensator 23 mit dem Pluspol 5 der Anodenspan- nungsquelle verbunden. Derart bilden ein Teil der Reaktanzröhre 7, die Triode 15 und das .RC-Netzwerk 17 bis 20 zusammen einen sogenannten Wien-Brückengenerator mit dem RC-Vierpol 17 bis 20 als frequenzbestimmendem Teil. Letzterer ist z.B. für eine Frequenz von einigen Hertz bemessen,A search voltage generator is used to expand the capture range of the frequency control circuit. For this purpose, a feedback is provided between the anode and the screen grid of the reactance tube 7, which contains a triode 15 as an auxiliary amplifier tube and a phase-rotating network consisting of resistors and capacitors as the element determining the search voltage frequency. The triode 15 is part of the triode-hexode 3, the hexode part of which serves as an oscillator tube. The anode of the reactance tube 7 is connected via a high-frequency choke 16 to the input terminal of a symmetrical four-pole terminal, the series impedance of which consists of the series connection of a resistor 17 and a capacitor 18, while the cross impedance between the output terminals consists of the parallel connection of a resistor 19 and a capacitor 20 consists. A capacitor 21, which forms a short circuit for the oscillator frequencies, is located across the input of this quadrupole. The output terminal of the quadrupole is connected to the control grid of the triode 15. Its anode is connected to the screen grid of the reactance tube and via a common resistor 22 including decoupling capacitor 23 to the positive pole 5 of the anode voltage source. In this way, part of the reactance tube 7, the triode 15 and the .RC network 17 to 20 together form a so-called Wien bridge generator with the RC quadrupole 17 to 20 as the frequency-determining part. The latter is dimensioned for a frequency of a few Hertz, for example,
Der ÄC-Generator schwingt nur dann, wenn der Hochfrequenzoszillator ι nicht auf einer höheren Harmonischen des Impulsgenerators ii verriegelt ist. In der verriegelten Lage nämlich ist die Reaktanzröhre 7 unempfindlich gegen Schirmgitterspannungsänderungen. Diese führen also praktisch keine Anodenspannungsänderung herbei, was erforderlich wäre, um den i?C-Generator in Selbsterregung zu versetzen. Eine Schirmgitterspannungsänderung würde infolge der damit einhergehenden Änderung der scheinbaren Reaktanz der Reaktanzröhrenschaltung 8 eine Änderung der Oszillatorfrequenz herbeiführen, die von dem stabilisierenden Frequenz-Steuer-Kreis verhindert wird und also den Einfluß einer Schirmgitterspannungsänderung auf den Anodenstrom der Reaktanzröhre 7 ausgleicht. Mit anderen Worten: die Reaktanzröhre ist in der verriegelten Lage so stark gegengekoppelt, daß der Einfluß der positiven Rückkopplung über die Triode 15 wettgemacht wird und der i?C-Generator unwirksam ist.The ÄC generator oscillates only when the high frequency oscillator is not on a higher level Harmonics of the pulse generator ii is locked. The reactance tube is in the locked position 7 insensitive to changes in the screen grid voltage. So these lead practically none Anode voltage change brings about what would be required to set the i? C generator in self-excitation to move. A change in the screen grid voltage would occur as a result of the associated change of the apparent reactance of the reactance tube circuit 8, a change in the oscillator frequency bring about, which is prevented by the stabilizing frequency control circuit and thus the Influence of a screen grid voltage change on the anode current of the reactance tube 7 compensates. In other words: the reactance tube is so strongly counter-coupled in the locked position that the Influence of the positive feedback via the triode 15 is offset and the i? C generator ineffective is.
Bei fehlender Verriegelung erzeugt aber der i?C-Generator eine sinusförmige Suchspannung, wodurch sich die Steilheit der Reaktanzröhrenschaltung 8 und daher die Frequenz des Hochfrequenzoszillators ι im Rhythmus der Suchspannungsfrequenz ändert. Der Hochfrequenzoszillator ι »sucht« dann, von der Abstimmfrequenz des Anodenkreises 4 ausgehend, einen FrequenzbereichIf there is no locking, however, the i? C generator generates a sinusoidal search voltage, whereby the steepness of the reactance tube circuit 8 and therefore the frequency of the high frequency oscillator ι changes to the rhythm of the search voltage frequency. The high frequency oscillator Then, starting from the tuning frequency of the anode circuit 4, "seeks" a frequency range
z. B. von + 50 kHz ab, bis das Fangen und Verriegeln stattfindet.z. B. from + 50 kHz until catching and locking takes place.
Wie eingangs bemerkt, ist der Eingang des i?C-Vierpols 17 bis 20 mittels der Drossel 16 und des Kurzschlußkondensators 21 in bezug auf die Oszillatorfrequenzen entkoppelt. Der Ausgang dieses RC-Vierpols ist ferner von dem zwischen die Ausgangsklemmen geschalteten Kondensator 20 für die Oszillatorfrequenzen kurzgeschlossen. Wird in üblicher Weise das Steuergitter der Triode 15 mit dem zweiten Steuergitter der Hexode 2 in der Trioden-Hexodenröhre verbunden, so kann dies also keine Störungen verursachen. An der Anode der Triode 15 und am Schirmgitter der Reaktanzröhre 7 können infolge des Entkopplungskondensators 23 ebenso wenig Hochfrequenzspannungen auftreten. Infolge der erwähnten Entkopplungsmaßnahmen ist der i?C-Generatorkreis weitgehend gegen den Oszillator- und Reaktanzröhrenkreis entkoppelt, und diese Kreise beeinträchtigen einander nicht. Nach Verriegelung der Frequenz des Hochfrequenzoszillators ι auf eine Harmonische der impulsförmigen Spannung des Impulsoszillators 11 ist der Suchspannungsgenerator vollständig unwirksam, und es tritt am Anodenkreis 4 des Oszillators ausschließlich die gewünschte Oszillatorspannung auf, die über einen Kopplungskondensator 24 einem Verbraucher zugeführt werden kann. Die Erfindung kann auch dann Anwendung finden, wenn die Oszillatorfrequenz mit einer sinusförmigen statt einer impulsförmigen Steuerspannung stabilisiert wird. In diesem Fall wird ein Sinusoszillator statt des Impulsgenerators an die Mischstufe 12 angeschlossen, und der Suchspannungsgeneratorkreis kann ungeändert beibehalten werden. . .As noted at the outset, the input of the i? C quadrupole 17 to 20 is decoupled with respect to the oscillator frequencies by means of the choke 16 and the short-circuit capacitor 21. The output of this RC quadrupole is also short-circuited by the capacitor 20 connected between the output terminals for the oscillator frequencies. If the control grid of the triode 15 is connected to the second control grid of the hexode 2 in the triode-hexode tube in the usual way, then this cannot cause any interference. At the anode of the triode 15 and on the screen grid of the reactance tube 7, as a result of the decoupling capacitor 23, no high-frequency voltages can occur either. As a result of the decoupling measures mentioned, the IC generator circuit is largely decoupled from the oscillator and reactance tube circuit, and these circuits do not interfere with one another. After locking the frequency of the high-frequency oscillator ι to a harmonic of the pulse-shaped voltage of the pulse oscillator 11, the search voltage generator is completely ineffective, and only the desired oscillator voltage occurs on the anode circuit 4 of the oscillator, which can be fed to a load via a coupling capacitor 24. The invention can also be used when the oscillator frequency is stabilized with a sinusoidal instead of a pulse-shaped control voltage. In this case a sinusoidal oscillator is connected to the mixer 12 instead of the pulse generator, and the search voltage generator circuit can be kept unchanged. . .
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