DE954981C

DE954981C - Method for comparing the frequency of two oscillations with the correct sign

Info

Publication number: DE954981C
Application number: DESCH10772A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hubert Martin Schmidt
Original assignee: SCHOMANDL K G HERSTELLUNG WISS
Current assignee: SCHOMANDL K G HERSTELLUNG WISS
Priority date: 1952-10-21
Filing date: 1952-10-21
Publication date: 1956-12-27

Description

Verfahren zum vorzeichenrichtigen Vergleich der Frequenz zweier Schwingungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum vorzeichenrichtigen Vergleich der Frequenz zweier Schwingungen unterschiedlicher Amplitude durch Schwebungsbildung und Umwandlung der Schwebungen in Impulse, deren Vorzeichen dem Vorzeichen der Frequenzdifferenz entspricht.Method for comparing the frequency of two oscillations with the correct sign The invention relates to a method for comparing with the correct sign Frequency of two oscillations of different amplitude due to the formation of beats and converting the beats into pulses, the sign of which corresponds to the sign of the frequency difference is equivalent to.

Zum Vergleich zweier Frequenzen sind mehrere Anordnungen bekannt, die eine Bestimmung des Vorzeichens und Betrages 'der Abweichung der Frequenzen voneinander gestatten.Several arrangements are known for comparing two frequencies, one determination of the sign and amount of the deviation of the frequencies allow each other.

Eine dieser Anordnungen arbeitet derart, daß die beiden zu vergleichenden Schwingungen mit relativ wenig voneinander verschiedenen Amplituden linear überlagert und die Summenschwingung einem Frequenzdiskriminator bekannter Bauart beaufschlagt wird, in dessen Linearitätsbereich die beiden verglichenen Schwingungen fallen.One of these arrangements works in such a way that the two are to be compared Vibrations with relatively few different amplitudes superimposed linearly and the sum oscillation is applied to a frequency discriminator of known type in whose linearity range the two compared oscillations fall.

Da die Summenschwingung so dargestellt werden kann, als wenn die Schwingung der größeren Amplitude mit der Differenzfrequenz impulsartig frequenzmoduliert wäre, entstehen als Richtspannung des Diskriminators positive öder negative Impulse, je nachdem, ob die Frequenz mit der größeren Amplitude einen höheren oder niedrigeren Wert als die mit der kleineren Amplitude hat.Since the total oscillation can be represented as if the oscillation the larger amplitude would be frequency-modulated in a pulse-like manner with the difference frequency, result as a directional voltage of the discriminator positive or negative impulses, depending according to whether the frequency with the larger amplitude is higher or lower Value than the one with the smaller amplitude.

Es ist ebenfalls bekannt, einen Überlagerungsempfänger mit den beiden Frequenzen zu beaufschlagen und.die das Vorzeichen der Differenz anzeigenden Impulse dem Zwischenfrequenzdiskriminator zu entnehmen. Auf diese Weise kann der Vorzeichenvergleich bei beliebigen Frequenzen vorgenommen werden, so lange deren Differenz kleiner als die Empfängerbandbreite ist.It is also known to use a heterodyne receiver with the two To apply frequencies and. Which indicate the sign of the difference Impulses refer to the intermediate frequency discriminator. In this way the sign comparison can be made at any frequencies as long as their difference is less than is the receiver bandwidth.

Diese Einschränkung ist nachteilig, ebenso die Notwendigkeit, den Empfänger nachstimmen zu müssen, wenn verschiedene Frequenzen verglichen werden sollen.This restriction is disadvantageous, as is the need for the Having to retune the receiver when comparing different frequencies should.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung anzugeben, die im Gegensatz zum Frequenzdiskriminator bei beliebigen Werten der verglichenen Frequenzen ohne jeweilige Nachstimmung arbeitet.It is the object of the present invention to provide an arrangement which in contrast to the frequency discriminator for any values of the compared Frequencies without any re-tuning works.

Erfindungsgemäß wird eine der beiden Frequenzen mit der Summenschwingung beider Frequenzen in einer Phasenmeßanordnung verglichen, deren Ausgangsgröße einer Differentiation nach der Zeit unterworfen wird,.so daß die Polarität der so gewonnenen Impulse in an sich bekannter Weise die Richtung der Frequenzabweichung angibt.According to the invention, one of the two frequencies becomes the sum oscillation both frequencies compared in a phase measuring system, the output of which is a Differentiation according to time is subjected, so that the polarity of the Pulses indicating the direction of the frequency deviation in a manner known per se.

Als Beispiel für eine Anordnung gemäß der Erfindung soll eine Schaltung mit einer Mehrgittermischröhre angegeben werden, deren Verwendung zur Phasenmessung an sich bekannt ist. Abb. i zeigt eine Röhre mit zwei Steuergitte=rn. Das erste Gitter i wird mit einer der beiden Schwingungen f 1 ausgesteuert, das andere Gitter 2 mit der Überlagerung der beiden Schwingungen f1 und f2 ausgesteuert, wobei die Amplitude der beiden Schwingungen um einen Betrag verschieden ist, der ausreicht, um die Begrenzung durch das zweite Steuergitter mit Sicherheit ansprechen zu lassen. Um ein einwandfreies Arbeiten zu gewährleisten, -ist es notwendig, der an einem Gitter wirksamen Steuer= spannung eine Phasenverschiebung von etwa go° gegenüber der Schwingung zu geben, mit der die zweite Vergleichsfrequenz überlagert wird, z. B. durch das RC-Glied 3, q.. Da die Mischröhre als Begrenzer arbeitet, bringt die Frequenzabhängigkeit der Spannungsteilung des RC-Gliedes keine Nachteile mit sich, es kann also, wenn der Widerstand von 3 groß gegen den Blindwiderstand von q. gemacht wird, eine in weiten Bereichen praktisch genügend konstante go°-Drehung erzielt werden.As an example of an arrangement according to the invention, a circuit with a multigrid mixer tube, their use for phase measurement is known per se. Fig. I shows a tube with two control grids. The first Grid i is controlled with one of the two oscillations f 1, the other grid 2 controlled with the superposition of the two oscillations f1 and f2, with the The amplitude of the two oscillations differs by an amount sufficient to allow the limitation by the second control grid to be addressed with certainty. In order to ensure perfect work, it is necessary to have a Lattice effective control voltage compared to a phase shift of about go ° the oscillation with which the second comparison frequency is superimposed, z. B. through the RC element 3, q .. Since the mixer tube works as a limiter, brings the frequency dependence of the voltage division of the RC element does not have any disadvantages itself, so it can when the resistance of 3 is great against the reactance of q. is made, a go ° rotation that is practically sufficiently constant over a wide range be achieved.

Werden beide Gitter bis zur Begrenzung ausgesteuert, dann erhält der Anodenstrom einen sägezahnförmigen Verlauf, dessen Richtungssinn davon abhängt, ob die Frequenz an Gitter i höher oder niedriger ist als die zwischen Gitter i und 2 gelegte Frequenz.If both grids are controlled up to the limit, then the Anode current has a sawtooth-shaped curve, the direction of which depends on whether the frequency at grid i is higher or lower than that between grid i and 2 placed frequency.

Aus dem sägezahnförmigen Verlauf des Anodenstroms kann mit bekannten Mitteln eine Anzeige-.. bzw. Regelgröße gewonnen werden. Zum Beispiel kann der Anodenstrom durch einen induktiven Außenwiderstand oder, wie in Abb. 2 gezeigt, der Spannungsabfall an einem ohmschen Widerstand 5 durch einen Kondensator 6 zeitlich differenziert werden. Die dadurch entstehenden positiven oder negativen Impulse können beispielsweise unmittelbar zum Betrieb eines Schrittschaltwerkes 7 verwendet werden, das seine Drehrichtung abhängig von der Polarität der Impulse ändert, so daß eine vorzeichenrichtige Zählung der Schwebungen erfolgt. Ein mögliches Beispiel einer derartigen Anordnung zeigt Abb. z. Die Ausgangsimpulse der Anordnung werden einem polarisierten Relais A mit dem Kontakt a zugeführt, dessen Ansprechschwellwert so hoch gewählt ist, daß er nur vom Impuls überschritten wird, wie in Abb. 3 gezeigt ist. Das Relais mit stabiler Nullage schaltet bei jedem ankommenden Impuls die dessen Polung entsprechende Spule des Schrittschaltwerkes 7 ein-Der Vorteil gegenüber einer anderen bekannten Anordnung, die den gleichen Zweck verfolgt, ist darin zu sehen, daß nur ein einziges Relais benötigt wird. Die Stellung des Schrittschaltwerkes kann in Weiterbildung der Erfindung zu Meß- oder Regelzwecken verwendet werden, beispielsweise zur Frequenzregelung des Oszillators, der eine der beiden Frequenzen liefert.From the sawtooth-shaped course of the anode current can be known with Mean a display .. or controlled variable can be obtained. For example, the anode current by an inductive external resistance or, as shown in Fig. 2, the voltage drop differentiated in time at an ohmic resistor 5 by a capacitor 6 will. The resulting positive or negative impulses can, for example can be used directly to operate a stepping mechanism 7, its Direction of rotation changes depending on the polarity of the pulses, so that the correct sign The beats are counted. One possible example of such an arrangement shows fig. The output pulses of the arrangement are a polarized relay A supplied to the contact a, whose response threshold is selected so high that it is only exceeded by the impulse, as shown in Fig. 3. The relay with stable zero position switches the polarity corresponding to each incoming pulse Coil of the stepping mechanism 7 a-The advantage over another known Arrangement that pursues the same purpose can be seen in the fact that only one Relay is needed. The position of the stepping mechanism can be further developed of the invention can be used for measurement or control purposes, for example for frequency control of the oscillator that delivers one of the two frequencies.

An Stelle eines Schrittschaltwerkes kann auch eine bekannte elektrische Speicheranordnung verwendet werden, in der die Impulse vorzeichenrichtig gespeichert werden.Instead of a stepping mechanism, a known electrical Memory arrangement are used in which the pulses are stored with the correct sign will.

Die Erfindung ist keineswegs auf die Verwendung der beschriebenen Phasenmeßanordnung beschränkt, es können vielmehr alle bekannten Phasenmeßanordnungen verwendet werden.The invention is by no means limited to the use of those described Phase measuring arrangement limited, all known phase measuring arrangements can be used be used.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können mit der Anordnung auch Frequenzen verglichen werden, die in einem rationalen, insbesondere ganzeahligen Verhältnis zueinander stehen. Dabei ist es zweckmäßig, die Schwingung der tieferen Frequenz nicht sinusförmig, sondern impulsartig zu machen. Dies kann z. B. in der oben beschriebenen Phasenvergteichsanordnung durch Gitterstrombegrenzung bei starker Aussteuerung der Röhre erfolgen. Die Anordnungen nach der Erfindung sind besonders vorteilhaft, wenn ein örtlicher Sender auf die durch Leitungen oder drahtlos übertragene Frequenz eines räumlich entfernten Senders hingeregelt werden soll.In a further embodiment of the invention, the arrangement can also Frequencies are compared, which are in a rational, in particular whole Relate to each other. It is useful to use the vibration of the deeper To make frequency not sinusoidal, but pulse-like. This can e.g. B. in the Phase comparison arrangement described above through grid current limitation with strong Modulation of the tube take place. The arrangements according to the invention are special advantageous if a local transmitter is transmitted by wires or wirelessly Frequency of a spatially distant transmitter is to be regulated.

Die Vorteile einer nicht phasenstarren Regelung für solche Zwecke ist bekannt, da durch spontane Schwankungen im Phasenmaß des Übertragungsweges kein Herausfallen aus dem Haltebereich der Regelschaltung erfolgen kann und ein Regelschritt immer erst ausgelöst wird, wenn mindestens eine Schwebung zwischen den verglichenen Frequenzen erfolgt ist, so daß kleine Phasenschwankungen der übertragenen Normalfrequenz keine Beunruhigung der Regelung herbeiführen können. Durch die besondere Einfachheit der Anordnung nach der Erfindung können die Vorteile einer nicht phasenstarren Regelung mit geringstem Aufwand an Schaltmitteln erreicht werden.The advantages of non-phase-locked regulation for such purposes is known because spontaneous fluctuations in the phase dimension of the transmission path do not Falling out of the holding range of the control circuit can take place and a control step is only triggered when at least one beat between the compared Frequencies is done so that small phase fluctuations in the transmitted normal frequency cannot cause concern about the regulation. Due to the particular simplicity the arrangement according to the invention can take advantage of a non-phase-locked control can be achieved with the least amount of switching means.

Die Erfindung zeigt ihre Vorteile besonder -in Anordnungen, bei denen zwar eine phasenstarre Regelung der einen Frequenz auf die andere erfolgen soll, jedoch eine besondere Breite des Einfangbereichs der Regelung und eine Verminderung der Pendelungen der Phasenregelung erwünscht ist. Wie aus der Theorie der Regelschaltungen und der Praxis der mechanischen Drehzahlregelung be -kannt ist, kann eine stabilisierende Wirkung bzw. eine Erweiterung des Einfangbereichs der Regelung dadurch erzielt werden, daß neben der Regelspannung aus dem Phasenvergleich eine solche aus einem Frequenzvergleich ein frequenzbestimmendes Element des Oszillators steuert. Dies wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, daß die nicht differenzierte Ausgangsgröße (Strom oder Spannung) eines Phasenvergleichsdetektors und die aus einer Anordnung nach der Erfindung gewonnene Regelspannung gleichzeitig als Regelgröße auf frequenzbestimmende Uxlieder (z. B. Schubröhre) des Oszillators, der eine der beiden verglichenen Frequenzen liefert, gegeben wird. Eine besonders einfache Anordnung ergibt sich, wenn der Phasenmesser der Anordnung nach der Erfindung unmittelbar zur Gewinnung der aus. dem Phasenvergleich gewonnenen Regelspannungherangezogen wird. Hierbei hat es auf die Wirkungsweise keinen EinfluP, daß im Gegensatz zu den gebräuchlichen Phasenvergleichsanordnungen für Frequenzregelzwecke nicht die Phasen der beiden Schwingungen unmittelbar, sondern die der resultierenden Summenschwingung mit der amplitudengrößeren Teilschwingung verglichen wird. Die Phasen- und Frequenzvergleichsregelspannung kann auf bekannte Weise gemischt oder einzeln den Frequenzregelgliedern zugeführt werden. So kann z. B. der Anodenstrom der Phasenvergleichsröhre zur Vormagnetisierung des Eisenkerns der Oszillatorspule verwendet werden, wobei der Spannungsabfall an der Magnetisierungsspule über eine vorzeichenrichtig speichernde Gleichrichteranordnung als Frequenzregelspannung auf eine Schubröhre gegeben werden kann.The invention shows its advantages particularly in arrangements in which a phase-locked regulation of one frequency to the other should take place, however, a particular breadth of the catchment range of the regulation and a reduction the oscillation of the phase control is desired. As from the theory of control circuits and the practice of mechanical speed control is, can have a stabilizing effect or an expansion of the capture range of the Control can be achieved that in addition to the control voltage from the phase comparison one from a frequency comparison a frequency-determining element of the oscillator controls. This is achieved in a further embodiment of the invention in that the undifferentiated output quantity (current or voltage) of a phase comparison detector and the control voltage obtained from an arrangement according to the invention at the same time as a control variable on frequency-determining Ux members (e.g. thrust tube) of the oscillator, which delivers one of the two compared frequencies is given. A special one simple arrangement results when the phase meter of the arrangement according to the invention directly to the extraction of. the control voltage obtained from the phase comparison will. It has no effect on the mode of action that, in contrast to the conventional phase comparison arrangements for frequency control purposes not the phases of the two oscillations directly, but rather that of the resulting sum oscillation is compared with the amplitude greater partial oscillation. The phase and frequency comparison control voltage can be mixed in a known manner or fed individually to the frequency control elements will. So z. B. the anode current of the phase comparison tube for premagnetization of the iron core of the oscillator coil are used, the voltage drop being at the magnetizing coil via a rectifier arrangement storing the correct sign can be given as a frequency control voltage to a thrust tube.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method for the correct sign comparison of the frequency of two oscillations of different amplitudes by generating and converting the beats into pulses, the sign of which corresponds to the sign of the frequency difference, characterized in that one of the two frequencies is compared with the total oscillation of both frequencies in a phase measuring arrangement, the output variable of which is a differentiation is subjected to the time, so that the polarity of the pulses thus obtained indicates the direction of the frequency deviation in a manner known per se. .

2. Order to carry out the procedure according to Claim i, characterized by the use of a multi-grid mixing tube known per se as a phase meter, one of which is a control grid, the sum oscillation and the other Control grid one of the two partial oscillations after approximately go ° phase shift is fed, with both grids acting as amplitude limiters and one approximately cause rectangular control of the electron flow passing through them.

3. Arrangement according to claim 2, characterized by the use for the comparison of two frequencies, which are in a rational, in particular integer, relationship.

4. Arrangement according to one of claims 2 and 3, characterized in that the output signal of the phase meter is fed via suitable switching means to a stepping mechanism which counts the beats occurring between the compared oscillations in such a way; that the direction of rotation of the switching mechanism depends on the sign of the difference frequency. 5. AnoFdnung according to one of claims 2 and 3, characterized in that the time-differentiated output signal of the phase meter is fed directly to an electrically operating known arrangement for the correct sign of pulse storage: 6. Arrangement according to one of claims 2 to 5, characterized in that the output signal the phase meter or the pulse counter or memory is used for frequency control of one of the two compared oscillations. 7. Arrangement according to claim 6, characterized by the use for regulating the frequency of a local transmitter on the frequency of a remote transmitter transmitted via lines or wirelessly. B. Arrangement according to claim 6, characterized by control of the - transmitter of one of the compared vibrations to the frequency of the other transmitter, the controlled transmitter being an additional one. with known means working phase-locked control is subject to the frequency of the other transmitter. 9. Arrangement according to claim 8, characterized in that the phase meter is used to obtain the additional control voltage from the phase comparison for phase-locked control of the transmitter to be compared. Documents considered: Swiss Patent No. 194 295; French Patent No. 877 270; "Journal for Applied Physics", 195o, H.

5, p. 21 j; Electronics magazine, 1951, May, p. 140, 186 and 188.