DE955697C

DE955697C - Vorrichtung zur selbsttaetigen Frequenzkorrektion eines Oszillators gegenueber einerStabilisationsspannung

Info

Publication number: DE955697C
Application number: DEN8805A
Authority: DE
Inventors: Arnaud Cramwinckel; Hendrik De Lange
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1953-04-29
Filing date: 1954-04-25
Publication date: 1957-01-10
Also published as: NL177982B; GB752390A; US2851602A; FR1099720A; BE527380A

Description

AUSGEGEBEN AM 10. JANUAR 1957

N 8805 Villa/21 a*

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zur selbsttätigen Frequenzkorrektion (SFK) eines Oszillators gegenüber einer Steuerspannung, wie z. B. Stabilisierimpulsen.

Zur selbsttätigen Frequenzkorrektion eines Oszillators gegenüber einer S teuer spannung sind Vorrichtungen bekannt, bei denen ein von einer SFK-Spannung gesteuerter Frequenzkorrektor mit dem Oszillator gekoppelt ist und die SFK-Spannung einem Regelspannungsgenerator entnommen wird, der nacheinander eine von der Steuer- und Oszillatorspannung gesteuerte Mischstufe, einen abgestimmten Hochfrequenzverstärker zur selektiven Verstärkung von der Mischstufe entnommenen Schwingungen und einen Demodulator enthält, dessen Ausgang die SFK-Spannung über einen Tiefpaßfilter entnommen wird.

Bei Regelvorrichtungen der beschriebenen Art treten vielfach Onstabilitätserscheinungen auf, welche auf Phasendrehungen im Regelkreis zurückgeführt sind und ein Oszillieren des Regelkreises mit verhältnismäßig niedriger Frequenz, z. B. etwa 10 kHz, verursachen können.

Die Erfindung bezweckt, solche Unstabilitätserscheinungen bei diesen Regelschaltungen, die einer günstigen Bemessung und der Anwendung

einer hohen Regelempfmdlichkeit im Wege stehen, herabzusetzen bzw. zu vermeiden.

Nach der Erfindung besitzt bei Regelvorrichtungen der in der Einleitung beschriebenen Art der Hochfrequenzverstärker Mittel zum wenigstens teilweisen Ausgleich der von einer steigenden Phasen-Frequenzkurve eines oder mehrerer Abstimmkreise des Hochfrequenzverstärkers herbeigeführten Nacheilung von Wechselspannungskomponenten der demodulierten SFK-Spannung.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. ι zeigt eine Vorrichtung nach der Erfindung zur selbsttätigen Frequenzkorrektion eines Hochfrequenzoszillators gegenüber einer aus Stabilisierimpulsen bestehenden S teuer spannung;

Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform eines im Regelspannungsgenerator nach Fig. 1 zu verwendenden Hochfrequenzverstärkers mit Phasenausgleichmitteln;

Fig. 3 zeigt das Blockschema einer Vorrichtung nach der Erfindung zur selbsttätigen Frequenzkorrektion eines Hochfrequenzoszillators gegenüber Stabilisierimpulsen und einer einem Interpolations-Oszillator entnommenen Interpolationsfrequenz.

In Fig. ι bezeichnet 1 einen über einen Bereich von z. B. 10 bis 20 MHz abstimmbaren Hochfrequenzoszillator, der mit einer von einer SFK-Spannung zu steuernden Reaktanzröhrenschaltung 2 gekoppelt ist. Die Abstimmfrequenz des Hochfrequenzoszillators ι muß mittels der Reaktanzröhrenschaltung 2 auf einer durch anfängliche Abstimmung des Hochfrequenzoszillators zu wählenden hohen Harmonischen von Stabilisierimpulsen stabilisiert werden. Die Stabilisierimpulse werden mittels eines kristallgesteuerten Stabilisierimpulsgenerators 3 erzeugt. Zur Erzeugung der der Reaktanzröhrenschaltung 2 zuzuführenden SFK-Spannung werden die sinusförmige Ausgangsspannung des Hochfrequenzoszillators 1 und die Ausgangsimpulse des Stabilisierimpulsgenerators 3 einer Mischstufe 4 zugeführt, die normalerweise gesperrt und jeweils nur während des Auftretens eines Stabilisierimpulses geöffnet wird. Der Ausgangskreis der Mischstufe 4 besitzt einen auf z. B. die dritte Harmonische der Impulswiederholungsfrequenz abgestimmten Hochfrequenzverstärker mit darauffolgendem Amplitudendemodulator und einen Tiefpaßfilter, wie in Fig. 1 in dem von gestrichelten Linien umgebenden Teil 5 des Regelspannungsgenerators dargestellt. Die Ausgangsspannung des Teiles 5 stellt die erforderliche SFK-Spannung dar und wird über die Leitung 6 der Reaktanzröhrenschaltung 2 zugeführt.

Der Eingangskreis des Teiles 5 ist über die Verbindungsleitung 7 mit dem Ausgang der Mischröhre 4 gekoppelt und besteht aus einem Kopplungskondensator 8 und einem auf die dritte Harmonische der Stabilisierimpulse abgestimmten Parallelkreis 9. Die über dem Kreis 9 auftretende Spannung wird über einen noch näher zu besprechenden Ausgleichkreis 10 und einen Kopplungskondensators 11 dem Steuergitter eines Pentodenverstärkers mit abgestimmtem Ausgangskreis 13 zugeführt. Die verstärkte-Spannung wird einer Anzapfung der Spule des Kreises 13 entnommen und über einen Kopplungskondensator 14 einem Amplitudendemodulator mit einem Eingangswiderstand 15 und einer Gleichrichterzelle 16 zugeführt. Der Ausgangskreis dieses Demodulators enthält die Parallelschaltung eines Kondensators 17 und eines Widerstandes 18; die an dieser Parallelschaltung auftretende demodulierte Spannung wird über ein Abflachfilter mit einem Reihen widerstand 19 und einem Querkondensator 20 der Reaktanzröhrenschaltung 2 zugeführt.

Bei der dargestellten Ausführungsform enthält der SFK-Schleifenkreis, wenn vom Hochfrequenzoszillator ι ausgegangen wird, den Regelspannungsgenerator mit der Mischstufe 4 und dem Teil 5 und die Reaktanzröhrenschaltung 2. In einem solchen Schleifenkreis treten leicht Schwingungen auf, und zwar sofort, wenn der Verstärkungsgrad beim Umgang durch das Schleifensystem für die der Reaktanzröhre zugeführte Wechselspannungen mit z. B. einer Frequenz von einigen kHz größer als 1 ist und die dabei auftretenden Phasendrehungen insgesamt etwa i8o° betragen. Dabei muß berücksichtigt werden, daß bei Regelvorrichtungen der vorliegenden Art zwecks Vermeidung solcher Schwingungen die in Verstärkern und Filtern des·Schleifenkreises· auftretenden Phasendrehungen kleiner als 90⁰ sein müssen. Solche Wechselspannungen treten, dann im Hochfrequenzverstärker 9 bis 15 des Regelspannungsgenerators als Modulationen der zu verstärkenden Hochfrequenzschwingungen auf und werden über den Demodulator 15, 16 und das Abflachfilter der Reaktanzröhiretischaltung 2 zurückgeführt. Infolge der negativen Steigung der Phasen-Frequenzkurve der normalerweise verwendeten Hochfrequenzverstärker erfahren zusammengehörige Seitenbandfrequenzen der zu verstärkenden Hochfrequenzschwingungen gegenüber der Trägerwellenfrequenz entgegengesetzt gerichtete Phasendrehungen, die eine Phasendrehung gleicher Größenordnung der durch Amplitudendemodulation erhaltenen, den erwähnten. Seitenbandfrequenzen entsprechenden Niederfrequenzsignale herbeiführen. Bei einer praktischen Ausführungsform des in Fig. ι dargestellten Kreises trat bei Abwesenheit no des Ausgleichkreises 10 ein störendes Schwingen mit einer Frequenz von 9,1 kHz in der SFK-Schleife auf.

Das störende Schwingen wurde durch Anwendung eines auf die gleiche Frequenz wie der Kreis 9 abgestimmten Ausgleichkreises 10 unterdrückt. Der Ausgleichkreis 10 stellt mit einem Widerstand 21 einen parallel zum Kreis 9 liegenden Spannungsteiler dar, wobei die über dem Widerstand 21 auftretende Teilspannung über den Kopplungskondensator 11 dem Steuergitter der Pentode 12 zugeführt wird. Die durch den Ausgleichkreis 10 in Verbindung mit dem Widerstand 21 herbeigeführten Phasendrehungen für Seitenbandfrequenzen der dem Pentodenverstärker 12 zugeführten Spannung sind den vom Kreis 9 herbeigeführten Phasen-

drehungen entgegengesetzt. Es tritt also wenigstens ein teilweiser Ausgleich der vom Kreis 9 herbeigeführten unerwünschten Phasendrehungen auf. Ein vollständiger Ausgleich der vom Kreis 9 herbeigeführten unerwünschten Phasendrehungen kann bei der dargestellten Schaltung mit dem Ausgleichkreis 10 dadurch erreicht werden, daß die Güte Q dieses Kreises höher als die des Kreises 9 gewählt wird. Dies hat aber zur Folge, daß der Spannungsteiler mit dem Ausgleichkreis 10 und dem Widerstand 21 eine wesentliche Abschwächung der über dem Kreis 9 auftretenden und an den Pentodenverstärker 12 weiterzuleitenden Spannung herbeiführt. Im Zusammenhang damit ist es erwünscht, den Ausgleich der unerwünschten Phasendrehungen nicht weiter zu steigern als durchaus notwendig.

In Fig. 2 ist eine abgeänderte Ausführungsform des Teiles 5 des Regelspannungsgenerators aus Fig. ι dargestellt. Entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen angedeutet.

Die Teile 11 bis 18 in Fig. 2 entsprechen ähnlichen Teilen in Fig. 1. Das Tiefpaß ausgangsfilter des Teiles 5 besteht, in Abweichung von Fig. 1, aus einer Reihenspule 22 und einem Querkondensator 23, dies besonders mit Rücksicht auf die Unterr drückung von der Abstimmfrequenz des vorhergehenden Hochfrequenzverstärkers entsprechenden Frequenzen.

Die Eingangsschaltung des Hochfrequenzverstärkers besteht in Fig. 2 aus einem Bandfilter mit Kreisen 24 und 25, die auf die für ein Bandfilter übliche Weise nahezu kritisch gekoppelt sind. Diese Kopplung kann induktiv sein, wie in der Fig. 2 dargestellt, jedoch auch eine kapazitive Kopplung oder eine gemischt induktive-kapazitive Kopplung ist anwendbar.

Zur Erzielung eines Ausgleichs von unerwünschten Phasendrehungen von Seitenbandfrequenzen wird die Ausgangsspannung des Bandfilters, abweichend vom üblichen Verfahren, dem primären Bandfilterkreis, also dem Kreis 24 entnommen. Das spannungsführende Ende des Kreises 24 ist über den Kopplungskondensator 11 mit dem Steuergitter der Pentode 12 gekoppelt. Der Sekundärkreis des Bandfilters ist mit einem Dämpfungswiderstand 25' versehen. Bei Anwendung der besprochenen Bandfilterschaltung kann ein vollständiger Ausgleich oder, sogar Überausgleich von unerwünschten Phasendrehungen der Seitenbandfrequenzen erzielt werden.

Eine weitere Möglichkeit zur Beschränkung unerwünschter Phasendrehungen mittels eines Abstimmkreises ist in Fig. 2 im Ausgangskreis der Pentode 21 angewendet. Die Ausgangsimpedanz besteht aus der Reihenschaltung des Anodenkreises 13 und eines Widerstandes 26, wobei letzterer eine Herabsetzung der Steigung der Phasen-Frequenzkurve für die Gesamtausgangsimpedanz der Röhre 12 gegenüber dem Zustand bei Abwesenheit des Widerstandes 26 ergibt. Bemerkt wird, daß der Widerstand 26 die Trennschärfe der Ausgangsimpedanz des Verstärkers 12 nachteilig beeinflußt, so daß die im vorhergehenden besprochenen Ausgleichmittel daher vorzuziehen sind.

In Fig. 3 ist das Blockschema einer Vorrichtung zur selbsttätigen Frequenzkorrektion eines Hochfrequenzoszillators 27 dargestellt, bei der die Erfindung gleichfalls vorteilhaft anwendbar ist. In Fig. 3 wird der Hochfrequenzoszillator 27 gegenüber einer durch anfängliche Abstimmung des Hochfrequenzoszillators zu wählenden hohen Harmonischen, von mittels eines Impulsgenerators 28 erzeugten Stabilisierimpulsen und einer von einem stabilen Oszillator 29 herrührenden sinusförmigen Spannung von verhältnismäßig niedriger Frequenz (Interpolations-Oszillator) stabilisiert. Die vom Oszillator 29 erzeugte Frequenz kann z. B. in einem Bereich von 250 bis 350 kHz in Stufen von je 10 kHz einstellbar sein.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 3 wird die einer mit dem Hochfrequenzoszillator 27 gekoppelten Reaktanzröhrenschaltung 30 zuzuführende SFK-Spannung wie folgt erzeugt: Die Ausgangsspannung des Hochfrequenzoszillators 27 wird in der Mischstufe 31 mit der Ausgangsspannung des Interpolations-Oszillators 29 gemischt, und die erhaltene Differenzfrequenz (gewünschtenfalls Summenfrequenz) wird in einem Hochfrequenzverstärker 32 selektiv verstärkt. Die dem Hochfrequenzverstärker

32 entnommene Spannung der Differenzfrequenz wird einer Impulsmischstufe 33 zugeführt, die normalerweise gesperrt ist und jeweils beim Auftreten eines Impulses des Stabilisier impulsgenerator s 28 entsperrt wird. Mit dem Ausgang der Mischstufe

33 ist ein weiterer selektiver Hochfrequenzverstärker 34 mit einem darauffolgenden Demodulator auf ähnliche Weise wie der Hochfrequenzverstärker 5 mit dem zugehörigen Demodulator mit der Impulsmischstufe 4 in Fig. ι verbunden. Die demodulierte Ausgangsspannung des Verstärkers 34 wird als SFK-Spannung der Reaktanzröhrenschaltung 30 zugeführt.

Beim Betrieb des beschriebenen SFK-Kreises wird die Frequenz des Hochfrequenzoszillators 27 auf eine Frequenz stabilisiert, die gleich der Summe der Frequenz der stabilisierenden Harmonischen der Stabilisierimpulse (28) und der Frequenz des Interpolations-Oszillators 29 ist. Die stabilisierende Harmonische der Stabilisierimpulse kann durch anfängliche Abstimmung des Oszillators 27 gewählt werden. Bei Verstimmung des Oszillators 27 muß der Hochfrequenzverstärker 32 auch verstimmt werden, die Abstimmorgane des Oszillators 27 und des Hochfrequenzverstärkers 32 können mechanisch gekuppelt sein. Bei Ausbildung des abstimmbaren Hochfrequenzverstärkers 32 als Breitbandverstärker (Bandbreite z. B. 100 kHz) braucht dieser Hochfrequenzverstärker bei Änderung der vom Oszillator 29 herrührenden Interpolationsfrequenz nicht verstimmt zu werden.

Sowohl im Hochfrequenzverstärker 32 als auch im Hochfrequenzverstärker 34 können, wie beim Hochfrequenzverstärker in Fig. 1 besprochen, unerwünschte Phasendrehiingen von Seitenbandfrequenzen auftreten, die !Instabilitäten des SFK-'

Kreises veranlassen. Um diese zu vermeiden, können die Hochfrequenzverstärker 32 und 34 mit Mitteln zum Ausgleich dieser unerwünschten Phasendrehungen versehen werden, wie an Hand der Fig. 1 und 2 im einzelnen erklärt wurde.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Vorrichtung zur selbsttätigen Frequenzkorrektion (SFK) eines Hochfrequenzoszillators gegenüber einer Steuerspannung, z. B. Stabilisierimpulsen, wobei ein von einer SFK-Spannung gesteuerter Frequenzkorrektor mit dem Oszillator gekoppelt ist und die SFK-Spannung einem Regelspannungsgenerator entnommen wird, der eine von der Steuer- und Oszillatorspannung gesteuerte Mischstufe, einen abgestimmten Hochfrequenzverstärker zur selektiven Verstärkung von der Mischstufe entnommenen Schwingungen und einen Demodulator

ao enthält, dessen Ausgang die SFK-Spannung über ein Tiefpaßfilter entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenzverstärker mit Mitteln zum wenigstens teilweisen Ausgleichdervon einer steigenden Phasen-Frequenzkurve eines oder mehrerer Abstimmkreise des Hochfrequenzverstärkers herbeigeführten Nacheilung von Wechselspannungskomponenten der demodulierten SFK-Spannung versehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu einem Abstimmkreis des Hochfrequenzverstärkers ein Spannungsteiler liegt, der aus einem auf die Abstimmfrequenz des Hochfrequenzverstärkers abgestimmten Ausgleichkreis, und einem Ausgangswiderstand besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenzverstärker einen Bandfilter enthält, dessen Primärseite die Ausgangsspannung entnommen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 609 548/345 6.56 (609 742 1.57)