DE959468C - Anordnung zur Erzeugung von Frequenzen eines beliebig waehlbaren Verhaeltnisses zu einer vorgegebenen Grundfrequenz - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 7. MÄRZ 1957

Bei vielen technischen Aufgaben tritt das Problem auf, einer gegebenen Frequenz /_u eine andere Frequenz Z₁ zuzuordnen, die in einem willkürlich festgelegten Verhältnis zu f₀ steht. Für den Fall, daß das Verhältnis /₀ : /^₁ ganzzahlig ist, gibt es viele bekannte Verfahren. Eines davon ist z. B. die Frequenzuntersetzung oder Frequenzteilung mittels elektronischer Zählwerke. Eine Heraufsetzung der Frequenz ist leicht möglich, wenn diese durch eine ίο Drehzahl irgendeiner umlaufenden Welle gegeben ist. Dann ist es nur erforderlich, auf der Welle einen elektrodynamischen, lichtelektrischen oder andere Geber anzuordnen. Die resultierende Frequenz bzw. Impulsfolgefrequenz des Gebers ist dann im Verhältnis der Polpaarzahl größer als die Umlauffrequenz der Welle. Gegenüber diesen bekannten Verfahren gestattet die nachstehend näher beschriebene Erfindung, beliebig einstellbare Verhältnisse der gegebenen und der abgeleiteten Frequenz zu erzielen.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung von Frequenzen eines beliebig wählbaren Verhältnisses zu einer vorgegebenen Grundfrequenz. Sie besteht darin, daß ein markierbarer Aufzeichnungsträger, eine Markier-, Abtast- und Löscheinrichtung sowie ein Frequenzuntersetzer derart vorgesehen sind, daß der Aufzeichnungsträger mit einer der Grundfrequenz entsprechenden Relativ-

geschwindigkeit auf geschlossener Bahn eine zyklische Relativbewegung zu der mit festem, jedoch einstellbarem Abstand voneinander angeordneten Markier- und Abtasteinrichtung ausführt, wobei diese Einstellung des Abstandes entsprechend einem gewünschten, gegenüber ι größeren Frequenzverhältnis gewählt wird, daß die Markiereinrichtung unter Steuerung durch die Abtasteinrichtung eine Marke immer dann aufzeichnet, wenn die zuvor ίο aufgezeichnete Marke von der Abtasteinrichtung unter gleichzeitiger Abgabe eines Ausgangsimpulses abgenommen wird, daß die Löschvorrichtung die jeweils aufgezeichnete Marke nach erfolgter Abtastung löscht und den Aufzeichnungsträger dat5 durch zur erneuten Aufnahme einer Marke an gleicher Stelle bereit macht, und daß die jeweils abgegebenen Ausgangsimpulse von gegenüber der Grundfrequenz erhöhter Frequenz für den Fall, daß das gewünschte Frequenzverhältnis kleiner so als ι ist, dem Frequenzuntersetzer zugeführt werden.- Die Ursprungsfrequenz f₀ bestimmt dabei die Bahngeschwindigkeit. Der Abstand der Markier- und Abtasteinrichtung längs der Bahn bestimmt das Verhältnis m der Periodendauer T₀ von f₀ zu der Periodendauer T₁ der abgeleiteten Impulsfrequenz ^₁. Eine auf dem Medium angebrachte Marke wird nach dem Passieren der Abtasteinrichtung bzw. spätestens vor Erreichen der Markiereinrichtung durch eine geeignete Löscheinrichtung wieder entfernt.

Es ist bereits eine Einrichtung zur Umwandlung eines kontinuierlichen Nachrichtenzuges in zeitgeraffte Impulse bekannt. Aufgabe der bekannten Einrichtung ist es, unter Verwendung eines Aufzeichnungsträgers als Zwischenspeicher einen Nachrichtenfrequenzzug in zeitgeraffte Impulse umzuwandeln, um freie Zeitabschnitte zu erhalten, so daß eine Einstaffelung weiterer derartiger Impulszüge möglich ist. Die Einrichtung dient also zur Nachrichtenübertragung. Als Lösung wird vorgeschlagen, den Nachrichtenzug, der im allgemeinen aus einem ganzen Frequenzband bestehen wird, einem Sprechkopf zuzuführen, der den Nachrichtenfrequenzzug auf einen Aufzeichnungsträger aufzeichnet, der sich gleichmäßig dreht. Um nun eine Zeitraffung und damit eine Frequenzdehnung des Frequenzzuges zu erhalten, wird die Aufzeichnung durch einen periodische Schwingbewegungen ausführenden Abnehmer abgetastet, wobei die So dauernde Schwingbewegung des Abnehmers abwechselnd entgegen und mit der Drehrichtung des Aufzeichnungsträgers erfolgt. Die Einrichtung gestattet nicht die Erzeugung von Frequenzen eines beliebig wählbaren Verhältnisses zu einer vorgegebenen Grundfrequenz.

Es ist ferner ein Frequenzteilungsverfahren mittels einer Kathodenstrahlröhre bekannt. Durch das bekannte Frequenzteilungsverfahren soll beispielsweise bei Fernsehübertragungen verhindert werden, daß das Teilungsverhältnis bei Änderung der zu teilenden Frequenz gleichfalls andere Werte annimmt, weil dann eine neue Einstellung der Abstimmittel erfolgen muß, damit das vorgeschriebene Teilungsverhältnis erhalten bleibt. Aufgabe des bekannten Frequenzteilungsverfahrens ist also die Verhinderung der Änderung des Frequenzverhältnisses. Diese Aufgabenstellung unterscheidet sich demnach insofern von der des Erfindungsgegenstandes, als mit diesem gerade die Einstellung eines beliebigen Verhältnisses der erzeugten Frequenz zur Grundfrequenz erreicht werden soll. .

Zur Ausübung des bekannten Verfahrens wird eine Kathodenstrahlröhre verwendet, deren Kathodenstrahl kreisförmig und radial abgelenkt wird und somit eine spiralförmige Bahn beschreibt, wobei er auf seiner Bahn Impulse auslösende Elemente überstreicht. Um eine spiralförmige Ablenkung zu bewirken, ist neben den beiden üblichen senkrecht aufeinander stehenden Ablenksystemen ein weiteres radiales Ablenksystem notwendig. Mit der Kathodenstrahlröhre ist auch kein beliebiges Frequenzverhältnis einzustellen, da die auf der abgetasteten Fläche angeordneten Elemente festgelegt sind. Es können lediglich beispielsweise mehrere Reihen von Elementen vorgesehen sein, die nun mit zusätzlichen Umschaltmitteln abgetastet werden. Mit einer derartigen Anordnung, die verhältnismäßig kompliziert ist, läßt sich auch nur eine von den vorgesehenen Reihen abhängige Anzahl von Frequenzteilungen erreichen.

Bei der nachstehend erläuterten rein elektrischen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes werden lediglich die normalen senkrecht aufeinander stehenden Ablenksysteme benötigt, da nur Kreise und keine Spiralen geschrieben zu werden brauchen. In einfacher Weise erfolgt eine Kathodenstrahlsteuerung derart, daß in zyklischer Folge auf einer entsprechend ausgebildeten Fläche der Röhre mittels zweier Kathodenstrahlen Ladungsflecke erzeugt und gelöscht werden, wobei gleichzeitig Ausgangsimpulse abgegeben werden. Durch einfache Phasenverschiebung der Ablenkspannungen läßt sich, wie noch beschrieben wird, ein beliebiges Frequenzverhältnis zur Grundfrequenz einstellen.

Zum leichteren Verständnis des erfindungsgemäßen Prinzips sei dieses an drei Beispielen näher erläutert. Das erste zeigt in Abb. 1 einen Motor, auf dessen Achse eine Scheibe befestigt ist, deren Umfang mit einer magnetisierbaren Schicht, z. B. einem Tonband, versehen ist. In geringem no radialem Abstand von der Scheibe ist als Markiereinrichtung ein feststehender Magnetisierkopf M angeordnet. Eine nicht dargestellte Abtasteinrichtung, in diesem Falle ein magnetischer Abtastkopf, befindet sich ebenfalls in geringem radialem Abstand H5 von der Scheibe. Die Entfernung beider Einrichtungen längs des Umfanges bzw. ihr Winkelabstand, vom Mittelpunkt gemessen, kann durch geeignete Mittel innerhalb von nahezu 360⁰ geändert werden. In Abb. 2 ist die mit der Umlauffrequenz /₀ rotierende Scheibe S mit dem Magnetisierkopf M und dem Abtastkopf A noch einmal schematisch dargestellt. Die Verstellbarkeit des Abtastkopfes ist durch zwei gegensinnige Pfeile angedeutet. Wird z. B. der Magnetisierkopf durch einen Stromimpuls erregt, so wird die unmittelbar

darunter liegende Schicht auf dem Umfang der rotierenden Scheibe 6* magnetisiert. Die magnetisierte Stelle wandert als Marke oder Zeichen Z mit der durch /₀ gegebenen Umfangsgeschwindigkeit in Richtung auf den Abtastkopf A. In dem Augenblick, in .dem die Marke Z unter dem Abtastkopf A hinwegläuft,-wird in diesem ein Spannungsimpuls ausgelöst, der nach geeigneter Verstärkung dem Magnetisierungskopf M zugeleitet wird. Hierdurch

ίο wird eine neue Marke der umlaufenden Schicht aufgeprägt, die nach entsprechender Zeit einen neuen Spannungsimpuls am Abtastkopf auslöst. Nach einem einmal gegebenen Startimpuls am Magnetisierungskopf wiederholt sich das Spiel immer wieder von neuem. Die »verbrauchten« Marken Z werden ständig durch einen Löschkopf L gelöscht, der in Laufrichtung der Marke gesehen kurz vor dem Magnetisierkopf M angeordnet ist.

Wenn α den Winkelabstand in Graden von A und M, T₁ die Laufzeit der Marke Z von M nach A, T₀ die Umlauf dauer der Scheibe 5" und f_x und ^₀ die zu T₁ und T₀ gehörigen Frequenzen bedeuten, erhält man die folgende Beziehung:

T ^a T A -F SOG r

T₁ = —y- -T₀ oder ti = /0 ·

Wird noch ~- = —— = m gesetzt, dann erhält man

Da α jeden beliebigen Wert von nahezu Null bis nahezu 360⁰ annehmen bzw. eingestellt werden kann, variiert m zwischen einem sehr großen Wert und einem Minimalwert, der etwas über Eins liegt.

Wird jedoch für Z₁ ein Wert benötigt, der unter dem von f₀ liegt, dann ist es nur erforderlich, einen Frequenzuntersetzer U mit dem Untersetzungsfaktor u nachzuschalten. Man erhält dann eine Frequenz Z₁₁. Diese ist:

._T „,

Somit läßt sich innerhalb sehr weiter Grenzen jedes beliebige Verhältnis zwischen einer abgeleiteten Frequenz ^₁₁ und einer Ursprungsfrequenz ^₀ herstellen. In Abb. 3 ist ein Beispiel für eine Schaltmöglichkeit der elektrischen Bauelemente schematisch dargestellt. Danach wird die im Abtastkopf A induzierte Spannung einem Verstärker V zugeführt.

Ein Teil der verstärkten Ausgangsspannung beaufschlagt den Magnetisierkopf M zur Erzeugung von neuen Markierungen, ein anderer Teil der Ausgangsspannung kann unmittelbar an dem mit f₁ bezeichneten Punkt abgenommen werden. Ein weiterer Teil der Ausgangsspannung wird schließlich einem Untersetzer U zugeführt, an dessen

Ausgang die untersetzte Impulsfrequenz f_tl = — · f_t

abgenommen werden kann. Der Untersetzungsfaktor u kann z. B. in bekannter Weise ganzzahlig veränderbar sein. Ein nachgeschalteter Untersetzer oder eine geeignete Kippstufe, z. B. ein Univibrator, bietet die Möglichkeit, aus der abgeleiteten Impulsfrequenz f_v die aus mehr oder minder kurzzeitigen Impulsen besteht, eine Frequenz mit rechteckigem Spannungsverlauf zu gewinnen.

Um eine Verschleifung der Impulsform zu vermeiden, wird zweckmäßig der Verstärker V durch die von A ankommenden Impulse übersteuert. Eine andere Möglichkeit hierzu besteht darin, eine Kippstufe oder einen Impulsformer,, z. B. einen Univibrator, zwischen Abtastkopf A und Verstärker V bzw. zwischen V und dem Magnetisierkopf M vorzusehen. Die Ausgangsimpulse (Z₁) können dann von diesem Univibrator abgezweigt werden.

Die vorstehend beschriebene Anordnung soll vor allem zur Erläuterung des allgemeinen Prinzips dienen und stellt nur eine von vielen, im Rahmen der Erfindung möglichen magneto-mechanischen Ausführungsformen dar.

Das nachstehend beschriebene Ausführungsbeispiel gehört zu den lichtelektrisch-mechanischen Lösungen des der Erfindung zugrunde liegenden Problems. In der Abb. 4 ist eine mit der Umlaufsfrequenz /₀ rotierende Scheibe 5" angedeutet, die auf einer Seite mit einer fluoreszierenden Schicht versehen ist. Mittels einer Optik wird das Licht einer steuerbaren Lichtquelle L, z. B. einer Blitzlampe, auf der Scheibe 5" an einer räumlich festliegenden Stelle M konzentriert. Der vom einfallenden Primärlicht erzeugte fluoreszierende Lichtfleck wandert auf einem Kreisbogen als Marke Z zur ebenfalls räumlich festliegenden Stelle A. Ist er hier angelangt, dann kann das Fluoreszenzlicht über eine zweite Optik die Photozelle P treffen und in dieser einen Stromimpuls auslösen. Der angeschlossene Verstärker V reagiert darauf durch einen Spannungsimpuls am Ausgang. Ein Teil dieser Ausgangsspannung zündet nun unmittelbar die Blitzlampe L oder löst über ein Kippgerät K den nächsten Lichtblitz aus. Dieser erzeugt einen neuen Fluoreszenzfleck, der nach einer gewissen Zeitdauer erneut die Photozelle aussteuert usw. Das Spiel wiederholt sich ständig in regelmäßiger Folge, wenn man dafür sorgt, daß die »verbrauchten« Marken Z, d. h. die Fluoreszenzflecke, gelöscht werden, bevor diese die Stelle M wieder erreicht haben. Das Löschen kann z. B. durch ein Magnetfeld oder andere geeignete Mittel geschehen. Die Ausgangsimpulse des Verstärkers stellen die gewünschte von /₀ abgeleitete Impulsfolge f_t dar. Die Beziehung von /₀ und J₁ lautet genau wie bei dem vorhergehenden Beispiel f_x = ^- ■ f₀, wenn mit a

wieder der einstellbare Winkelabstand der Punkte M und A bezeichnet wird. Ebenso wie beim magnetomechanischen Beispiel kann auch hier die Impulsfolge Z₁ weiter untersetzt werden, bzw. es kann statt der impulsförmigen Spannung eine solche mit rechteckigem oder beliebig anderem Verlauf hergestellt werden.

Als drittes Beispiel sei eine rein elektrische Ausführungsform beschrieben. Sie kann z. B. realisiert werden durch eine elektrostatische Impulsspeicherröhre (memory tube), die im Aufbau einer Braunschen Röhre mit zwei Strahlsystemen ähnelt.

An Stelle des Leuchtschirmes befindet sich eine zur Ladungsspeicherung geeignete Mosaikschicht am Kolbenende. Werden den beiden Plattenpaaren des einen Strahlsystems zwei um 90⁰ versetzte Spannungen gleicher Amplitude mit der Frequenz f₀ zugeführt, dann beschreibt der Elektronenstrahl in bekannter Weise einen Kreis. Wenn der gedrosselte Strahl durch einen Impuls am Wehneltzylinder »hellgesteuert« wird, erzeugt er einen Ladungsfleck auf der Mosaikschicht. Der Strahl des zweiten Systems, der in gleicher Weise wie der des ersten abgelenkt wird und die gleiche Bahn durchläuft, trifft je nach der Phasenverschiebung der Ablenkspannungen der beiden Systeme früher oder später am Ladungsfleck auf der Mosaikschicht ein. Beim Überstreichen des Flecks wird die Lädung gelöscht und gleichzeitig ein Stromstoß über die metallische Grundschicht des Mosaiks ausgelöst. Die Metallschicht dient als gemeinsame Elektrode der EIe-

ao mentarkondensatoren, die durch die Mosaikschicht gebildet werden. Der Stromstoß erzeugt über einen Widerstand und einen Verstärker einen Spannungsstoß, der dem Wehneltzylinder oder Steuergitter des ersten Systems zur Erzeugung eines neuen Ladungsflecks zugeführt wird. Gleichzeitig stellen die Impulse am Verstärker die gewünschte Impulsfolge Z₁ dar, die wieder entsprechend den bei den vorangehenden Beispielen erwähnten Maßnahmen umgewandelt werden.

Die angeführten Beispiele stellen nur jeweils eine Ausführungsmöglichkeit innerhalb des Prinzips der Erfindung dar. So könnte beim ersten Beispiel statt der magnetisierbaren Schicht am Umfang — z. B. aufgeklebtes Tonband — eine Schicht auf einer oder beiden Kreisflächen angeordnet sein, wodurch es möglich würde, mehrere Frequenzen gleichzeitig abzunehmen, wenn entsprechend viele Magnetisier-, Abtast- und Löschköpfe vorhanden sind. Auch ein endloses Tonband, das über geeignete Rollen geführt wird, führt zum Ziel. Ferner können die den Abtastköpfen nachgeschalteten Verstärker als integrierende Verstärker ausgeführt werden, um einen von der Umlaufsgeschwimdigkeit unabhängigen Spannungsanstieg der Impulsflanke zu gewährleisten. Kippstufen können vorteilhaft den Verstärkern angeschlossen werden, um stets gleiche Magnetisierungsspannungen an den Magnetisierköpfen zu erzielen. Werden die Kippstufen als Univibratoren ausgeführt,· so besteht noch die Möglichkeit, eine zusätzliche Zeitdifferenz zwischen dem Abtasten des alten und dem Schreiben des neuen Impulses einzufügen. Entsprechende Abwandlungsmöglichkeiten bieten auch die anderen Beispiele.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Anordnung zur Erzeugung von Frequenzen eines beliebig wählbaren Verhältnisses zu einer vorgegebenen Grundfrequenz, dadurch gekennzeichnet, daß ein markierbarer Aufzeichnungsträger, eine Markier-, Abtast- und Löscheinrichtung sowie ein Frequenzuntersetzer derart vorgesehen sind, daß der Aufzeichnungsträger mit einer der Grundfrequenz entsprechenden Relativgeschwindigkeit auf geschlossener Bahn eine zyklische Relativbewegung zu der mit festem, jedoch einstellbarem Abstand voneinander angeordneten Markier- und Abtasteinrichtung ausführt, wobei diese Einstellung des Abstandes entsprechend einem gewünschten, gegenüber 1 größeren Frequenzverhältnis gewählt wird, daß die Markiereinrichtung unter Steuerung durch die Abtasteinrichtung eine Marke immer dann aufzeichnet, wenn die zuvor aufgezeichnete Marke von der Abtasteinrichtung unter gleichzeitiger Abgabe eines Ausgangsimpulses abgenommen wird, daß die Löschvorrichtung die jeweils aufgezeichnete Marke nach erfolgter Abtastung löscht und den Aufzeichnungsträger dadurch zur erneuten Aufnahme einer Marke an gleicher Stelle bereit macht, und daß die jeweils abgegebenen Ausgangsimpulse von gegenüber der Grundfrequenz erhöhter Frequenz für den Fall, daß das gewünschte Frequenzverhältnis kleiner als 1 ist, dem Frequenzuntersetzer zugeführt werden.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 707 650, 881 677 und 897 115.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

   © 609 617/185 5.56 (609 833 2.57)