DE963342C - Senderschaltung mit einer Nachstimmeinrichtung - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 9. MAI 1957

T 2585 VIII al 21 al·

(Ges. v. 15. 7.1951)

Es ist häufig erwünscht, einen Sender wahlweise auf der einen oder der anderen von mehreren vorbestimmten Festfrequenzen arbeiten zu lassen, die sich voneinander, z. B. um jeweils den gleichen Frequenzbetrag, unterscheiden. Man könnte eine¹ einfache Einstellung auf diese vorbestimmten Festfrequenzen etwa dadurch erreichen, daß man, wie an sich bekannt, am Einstellglied des Abstimmkondensators an den betreffenden Stellen Marken oder Rasten vorsieht. Häufig entsprechen jedoch diese mechanisch festgelegten Raststellungen nicht genau den gewünschten Festfrequenzen. Dies gilt insbesondere für sehr kurze Wellen, bei denen die Senderfrequenz nicht nur von der mechanischen Einstellung des Abstimmgliedes, sondern von vielen anderen Einflüssen abhängt.

Es ist auch bekannt, an Stelle der mechanischen Einrastung der Senderfrequenz eine elektrische Einrastung zu bewirken, indem eine Nachstimmeinrichtung die Senderfrequenz jeweils auf die nächstgelegene der vorbestimmten Festfrequenzen bringt. Diese vorbestimmten Festfrequenzen werden zweckmäßigerweise durch die von den Schwingungen eines oder mehrerer Hilfsoszillatoren, insbesondere durch die Oberwellen eines Oberwellengenerators, gebildeten festen Vergleichsfrequenzen bestimmt. Die Grundschwingung des Oberwellengenerators, der vorzugsweise ein Quarzoszillator

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sein soll, entspricht dann der Differenz benachbarter fester Vergleichsfrequenzen.

Nach, diesem Prinzip arbeitet auch die in der britischen Patentschrift 543 391 angegebene An-5 Ordnung. In dieser ist edn Generator für eine Mehrzahl fester Vergleichsfrequenzen vorgesehen. Ferner sind ein abstimmbarer Oszillator und eine auf diesen einwirkende Nachstimmeinrichtung vorhanden, welche bewirkt, daß die mit einem Einstellglied nur grob eingestellte Oszillatorfrequenz jeweils auf den nächstgelegenen der durch die Vergleichsfrequenzen vorbestimmten Frequenzwerte einrastet. Die Nachstimmeinrichtung erhält zu diesem Zweck eine Regelspanndng, welche durch unmittelbaren Phasenvergleich einer von der Frequenz des abstimmbaren. Oszillators abgeleiteten Misehfrequenz mit einer der festen. Vergleichsfrequenzen gewonnen wird.

Bei bekannten Anordnungen der beschriebenen Art besteht noch die Schwierigkeit, daß sich nur innerhalb eines sehr engen und mit der Höhe der jeweiligen Vergleichsfrequenz veränderlichen Bereiches der Frequenzablage eine eindeutig mit dieser zusammenhängende Regelgleichspannung eras gibt. Dementsprechend ist der sogenannte »Fangbereich« einer solchen Regelanordnung, in welchem sich die Frequenz des abstimmbaren Oszillators durch die Regelwirkung selbsttätig auf den durch die Vergleichsfrequenz oder Vergleiichsfrequenzen vorbestimmten Wert einstellt, verhältnismäßig schmal und von der Höhe der Vergleichsfrequenz abhängig. Außerdem ergibt sich beim Weiterdrehen der Abstimmung des abstimmbaren Oszillators ein Hängenbleiben der geregelten Oszillatorfrequenz an derjenigen Vergleichefrequenz, mit der durch die Regelung bereits eine Verknüpfung eingetreten ist. Diese Erscheinung führt dazu, daß nach vorheriger Verknüpfung mit einer der Vergleichsfrequenzen eine Verknüpfung mit einer anderen, insbesondere einer benachbarten. Vergleichsfrequenz, nur dadurch erreichbar ist, daß zu diesem Zweck die Regelwirkung während der Neuabstimmung unterbrochen wird.

Die erwähnte bekannte Anordnung enthält dazu einen besonderen Schalter, welcher bei jeder Neuabstimmung im Sinne einer solchen Unterbrechung und danach wieder im Sinne einer Einschaltung der Regelwirkung betätigt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einer Senderschaltung mit einer Nachstimmeinrichtung der angegebenen Art den Fangbereich der Regelung zu erweitern und von der Höhe der jeweiligen Vergleichsfrequenz unabhängig zumachen. In einer Senderschaltung mit einer Naehstimmsteuerung, welche eine Mischstufe zur Bildung von Mischfrequenzen aus der Senderfrequenz und einer Mehrzahl fester Vergleichsfrequenzen. — beispielsweise den Harmonischen einer Normalfrequenz — sowie ein Filterglied zur Berücksichtigung der mit den beiden, näehstgelegenen Vergleichsfrequenzen gebildeten Mischfiequenzen und eine nachfolgende Anordnung zur Erzeugung einer Regelspannung enthält, durch deren Wirkung die nur grob· voreingestellte S ender frequenz selbsttätig mit einer benachbarten aus einer Mehrzahl von Festfrequenzen (Rastfrequenzen) in -Übereinstimmung gebracht wird, welche ihrerseits durch die genannten Vergleichsfrequenzen bestimmt sind, ist erfindungsgemäß eine Einrichtung zur Frequenzmodulation der Senderschwingung oder der Vergleichsschwingungen vorgesehen, wobei die Regelspannung durch Phasenvergleich der frequenzmodulierenden Schwingung mit der durch Frequenzdemodulation einer Misehfrequenz wieder erhaltenen Modulationsschwingung gewonnen wird. Durch den auf die nied- rigere Modulationsfrequenz abgestellten Phasenvergleich" wird im Vergleich zu der Wirkung der besprochenen bekannten Anordnung der Bereich, in welchem eindeutig mit der Frequenzablage zusammenhängende Regelgrößen erhalten werden, von der jeweiligen Höhe der Trägerfrequenz unabhängig und wesentlich erweitert. Die Erfindung macht sich dabei die Tatsache zunutze, daß die Phasenlage der Frequenzmodulation einer Misehfrequenz aus einer Senderfrequenz und einer Vergleichsfrequenz sich umkehrt,, wenn die Senderfrequenz oberhalb statt unterhalb der Vergleichsfrequenz liegt.

Zur Erleichterung des Verständnisses seien nachfolgend die Bedeutungen der einzelnen erwähnten Frequenzarten· zusammengestellt. Mit »Festfrequenzen« sind diejenigen Frequenzen bezeichnet, auf welche die Senderfrequenz unter dem Einfluß der Regelung selbsttätig eingestellt werden kann. Diese Frequenzen sind mit Rücksicht auf das selbsttätige Einrasten der Senderfrequenz auf diese Werte auch verschiedentlich »Rastfrequenzen« genannt; sie brauchen mit den von einem Normalfrequenzgenerator erzeugten »festen Vergleichsfrequenzen« keineswegs übereinzustimmen, sind aber durch die letzteren bestimmt. Beispielsweise kann es durch die Eigenschaften der Regelschaltung bewirkt werden, daß die Rastfrequenzeu. jeweils entweder in der Mitte zwischen je zwei festen Vergleichsfrequenzen liegen oder- — nach. Änderung einer Schalterstellung — tatsächlich mit den festen Vergleichsfrequenzen übereinstimmen.

Eine nach der Erfindung ausgeführte Senderschaltung kann durch Bemessung gewisser Teile so ausgebildet werden, daß der Wirkungsbereich der Regelung jeweils durch die Mittenfrequenz zwisehen zwei Rastfrequenzen begrenzt wird. Die Regelwirkung soll also> bei wachsender Frequenzablage der ohne Berücksichtigung der Regelung vorhandenen Senderabstimmung aufhören, wenn die Frequenzablage der halben Differenz zwischen zwei benachbarten Rastfrequenzen entspricht, damit ohne Unterbrechung· der Regelwirkung ein unmittelbarer Übergang von einer auf eine benachbarte Rastfrequenz ermöglicht wird. Zu diesem Zweck kann ein zur Umwandlung der Frequenzmodulation der Misehfrequenz aus der Senderfrequenz und einer Vergleichsfrequenz in Amplitudenmodulation vorgesehenes Filter, welches ein mit wachsender Frequenz vorzugsweise in annähernd linearem Zusammenhang abnehmendes Übertragungsmaß besitzt, derartig bemessen wer-

den, daß sein Übertragungsmaß bei einer Frequenz von ungefähr der halben Differenzfrequenz einander benachbarter Vergleichsfrequenzen und vorzugsweise auch oberhalb dieser Frequenzen praktisch gleich Null ist.

Zur Erzeugung einer Regelgröße für das Nachstimmorgan wird in einer später noch genauer beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Senderschaltung nach der Erfindung die von einer auf das genannte Filter folgenden Gleichrichteranordnung abgegebene, entsprechend der Frequenzmodulationskomponente' der Mischfrequenz pulsierende gleichgerichtete Spannung und eine Spannung der frequenzmodulierenden Schwingung je einer Steuerelektrode einer phasenvergleichenden Mehrgitterröhrenstufe zugeführt. Als besonders zweckmäßig hat sich eine Anordnung erwiesen, in welcher zwei durch die Spannung der frequenzmodulierenden Schwingung in Gegentakt gesperrte und entsperrte· Mehrgitterröhren vorgesehen sind, welche zusätzlich durch die gleichgerichtete Spannung in Gleichtakt gesteuert werden.

In Abb. ι ist ein Ausführungsbeispiel einer Senderschaltung nach der Erfindung in Form eines Blockschaltbildes dargestellt. Darin wird die Frequenz des Senders S₁ der ein Dezimeterwellensender sein kann, mit den durch die Oberwellen des Oberwellengenerators O gegebenen Vergleichsfrequenzen (vgl. die Frequenzskala in Abb¹. 2) in einer Mischstufe M gemischt. Der Sender möge durch eine übliche Modulationseinrichtung M' frequenzmoduliert sein, wobei das übliche Verhältnis von Hub zur Modulationsfrequenz von z. B. 4:1 oder mehr vorausgesetzt sei. Die entstehenden Mischfrequenzen sind dann ebenfalls frequenzmoduliert. Abb. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf der Senderfrequenz und der entstehenden Mischfrequenz, und zwar in der Zeile I für den Fall, daß der Senderträger in der Mitte zwischen zwei Vergleichs- frequenzen liegt, in der Zeile III für den Fall, daß der Träger mit einer Vergleichsfrequenz zusammenfällt. Der Fall I soll in vorliegendem Falle einer Raststelle entsprechen..

In der Mischstufe M werden mit sämtlichen Vergleichsfrequenzen Mischfrequenzen gebildet, von denen jedoch nur die mit der näcbstliegenden oder den beiden nächstgelegenen Vergleichsfrequenzen gebildeten Mischfrequenzen berücksichtigt zu werden brauchen. Schickt man diese Mischfrequenz bzw. diese Mischfrequenzen über ein frequenzabhängig übertragendes Filterglied F und richtet sie anschließend durch den Gleichrichter G gleich, nimmt man also eine Frequenzdemodulation vor, so kann man eine Regelspannung erhalten, welche über einen Nachstimmotor die Senderfrequenz auf die gewünschte Rastfrequenz bringt.

Das Filter F mit frequenzabhängigem Übertragungsmaß bzw. ein in entsprechender Weise frequenzabhängiger Verstärker hat im vorliegenden Falle gemäß Abb. 3 eine angenähert linear mit der Frequenz fallende Durchlaßkurve, welche bei der halben Differenz benachbarter Rastfrequenzen, d. h. bei der halben Grundfrequenz des vorzugsweise quarzstabilisierten Vergleichsfrequenzgenerators die Durchlässigkeit bzw. die Verstärkung Null annimmt, welche auch oberhalb dieser Frequenz Null bleiben. Im Falle II gelangt mithin nur die mit der nächstgelegenen Vergleichsfrequenz gebildete Mischfrequenz durch das Filter hindurch, während die Mischfrequenz mit der etwas weiter entfernt liegenden Vergleichsfrequenz (vgl. die unterbrochene Linie in Zeile II der Abb. 3) ebenso wie alle noch höheren Mischfrequenzen unterdrückt wird. Beim Durchgang durch das Filter wird die Frequenzmodulation der Mischfrequenz in eine Amplitudenmodulation umgewandelt, so daß sich nach anschließender Gleichrichtung in einem Gleichrichter der in der Zeile II der Abb-. 3 dargestellte pulsierende Gleichstromverlauf ergibt.

Um zu unterscheiden, ob sich die Senderfrequenz oberhalb oder unterhalb der nächstgelegenen Vergleichsfrequenz befindet, ist eine Umschaltvorrichtung mit zwei abwechselnd gesperrten und entsperrten Mehrgitterröhren R₁, R₂ zwischen zwei Strom wegen vorgesehen, welche durch die Modulationseinrichtung M' gesteuert wird und abwechselnd bald die eine Halbperiode bald die andere Halbperiode der pulsierenden Gleichspannung im umgekehrten Sinn — z. B. über ein Differentialrelais D ■—■ zur Steuerung des umsteuerbaren Nachstimmotors N wirksam macht. Da die Phasenlage der Frequenzmodulation der Mischfrequenz sich umkehrt, wenn die Senderfrequenz oberhalb' statt unterhalb' der überlagerten Vergleichsfrequenz liegt, hängt die Abstimmrichtung vom Sinn der Ver-Stimmung gegenüber der nächstgelegenen Vergleichsfrequenz ab, und man kann die Polung des Motors SO' vornehmen, daß die Abstimmung von der Vergleichsfrequenz wegläuft bis- zur Mitte zwischen zwei benachbarten Vergleichsfrequenzen:. Die Regelspannung wird also durch Phasenvergleich der ursprünglichen Modulationsschwingung mit der Frequenzmodulation der Mischfrequenz gebildet.

Dieser Fall, daß die Senderfrequenz in der Mitte zwischen zwei benachbarten. Vergleichsfrequenzen liegt, ist in Abb'. 2 in Zeile I dargestellt. Die Mischfrequenzen mit den benachbarten Vergleichsfrequenzen sind in diesem Fall gleich groß und lediglich in der Phase um i8o° verschieden. Die Ausgangsspannungen der beiden Stromwege sind in diesem Falle gleich groß und heben sich bei der Gegeneinanderschaltung auf. Der Abstimmotor bleibt daher in Ruhe.

In Zeile III in Abb. 2 ist der Fall dargestellt, daß die Senderfrequenz mit einer Vergleichsfrequenz zusammenfällt. In diesem Falle entsteht, wie man aus den zugehörigen Kurvendarstellungen ohne weiteres erkennt, ebenfalls keine resultierende Regelspannung, und der Abstimmotor bleibt ebenfalls in Ruhe. Jedoch handelt es sich bei dieser Stellung um ein labiles Gleichgewicht, da schon eine in der Praxis kaum vermeidbare geringe Unsymmetrie eine Regelspannung entstehen läßt und die S ender frequenz auf die Mitte zwischen zwei Vergleichsfrequenzen bringt. Die letztere Stellung

bedeutet ein stabiles Gleichgewicht und damit eine wirkliche Raststellung-.

Die Nachstimmrichtung entspricht der Laufrichtung von mechanischen Kugeln in dem Senkensystem der Abb·. 4a. Dabei ist in: der Abszissenrichtung die Frequenz aufgetragen. Die Senken· entsprechen den Rastfrequenzen, in diesem Falle also· den. Mitten zwischen zwei Vergleichsfrequenzen, die Gipfel den Vergleichsfrequenzen selbst. Kehrt man die Laufrichtung des Motors etwa durch Umpolung des Differentialrelais D um, so· läuft die Senderfrequenz stets in Richtung auf die nächstgelegene Vergleichsfrequenz. Die Vergleichsfrequenzen fallen in diesem Falle mit den Rastfrequenzen zusammen, während die Mitten zwischen zwei Vergleichsfrequenzen gemäß dem Senkensystem in Abb. 4b nunmehr die Stellen labilen. Gleichgewichtes (Umkippstellen) darstellen. Sieht man einen derartigen Umschalter für die Nachstimmrichtung vor, z. B. den doppelpoligenUmschalter U' oder einen entsprechenden Umpoler für den Transformator F₁ der die Modulationsfrequenz überträgt, so· erhält man insgesamt doppelt soi viel Raststellen wie bisher mit dem halben Abstand, jedoch nach geraden oder ungeraden geordnet. In jeder Stellung des Umschalters U' ist nur die Hälfte der Raststellen wirksam.

Bei gegebener Rastfrequenzdifferenz (Kanalbreite) empfiehlt es sich dann, mit der doppelten Grundfrequenz für das Raster von Vergleichsfrequenzen, zu arbeiten. Der Nachstirnmbereich ist dann bei einer bestimmten Stellung des Umschalters U' doppelt so· breit, und die Grobabstimmung des Senders kann dementsprechend den doppelten Fehler aufweisen. Ein Sender, der im Falle einer starken Frequenzänderung bei der oben geschilderten einfachen Nachstimmeinrichtung mit seiner Frequenz schon in den nächsten Kanal geraten würde, so· daß diese an der dortigen Rastfrequenz hängenbleiben würde, findet seinen richtigen Rastpunkt wieder.

Die Nachstimmkraft ist den Gleichstromuntersch'ieden auf beiden Stromwegen verhältnisgleich. Durch Erhöhung der Frequenzabhängigkeit des Filters T in der Umgebung einer bestimmten Frequenz, z. B. der Rastfrequenz, kann die Nachstellkraft an dieser Stelle erhöht werden·. Sie sinkt dafür an den anderen Stellen. In den Gebieten frequenzunabhängiger Verstärkung ist die Nach-Stimmkraft gleich Null.

Die Durchlässigkeit des Filters F bzw. die Verstärkung oberhalb der nächsthöheren Vergleichsfrequenz (vgl. Abb. 3) kann unter Umständen auch von Null verschieden sein. Hierdurch wird allerdings die Nachstimmkraft herabgesetzt.

Ist der Sender S nicht frequenzmoduliert, so· kann man statt dessen auch den Generator für die Vergleichsfrequenzen entsprechend frequenzmodulieren.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Senderschaltung mit einer Nachstimmeinrichtung, welche eine Mischstufe zur Bildung von Mischfrequenzen aus der Senderfrequenz und einer Mehrzahl fester Vergleichsfrequenzen — beispielsweise den Harmonischen einer Normalfrequenz — sowie ein Filterglied zur Berücksichtigung der mit den beiden nächstgelegenen Vergleichsfrequenzen gebildeten Mischfrequenzen und eine nachfolgende Anordnung zur Erzeugung einer Regelspannung enthält, durch deren Wirkung die nur grob voreingestellte Senderfrequenz selbsttätig mit einer benachbarten aus einer Mehrzahl von Festfrequenzen (Rastfrequenzen) in Übereinstimmung gebracht wird, welche ihrerseits durch die genannten Vergleichsfrequenzen bestimmt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Frequenzmodulation der Senderschwingung oder der Vergleichsschwingungen vorgesehen und die Regelspannung¹ durch Phasenvergleich der frequenzmodulierenden Schwingung mit der durch Frequenzdemodulation einer Mischfrequenz wieder erhaltenen Modulationsschwingung gewonnen ist.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Umwandlung der Frequenzmodulation der Mischfrequenz in Amplitudenmodulation vorgesehenes Filter (T) ein mit wachsender Frequenz vorzugsweise in an- go nähernd linearem Zusammenhang abnehmendes Übertragungsmaß besitzt.
3. 3. Schaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsmaß des Filters bei einer Frequenz von ungefähr der halben Differenzfrequenz einander benachbarter Vergleichsfrequenzen und vorzugsweise auch oberhalb dieser Frequenz praktisch gleich Null ist.
4. 4. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von einer auf das Filter (T) folgenden Gleichrichteranordnung (G) abgegebene, entsprechend der Frequenzmodulationskomponente der Mischfrequenz pulsierende gleichgerichtete Spannung und eine Span- nung der frequenzmodulierenden Schwingung je einer Steuerelektrode einer phasenvergleichenden Mehrgitterröhrenstufe zugeführt werden.
5. 5. Schaltung nach Anspruch^, dadurch gekennzeichnet, daß zwei durch die Spannung der frequenzmodulierenden Schwingung in Gegentakt gesperrte und entsperrte Mehrgitterröhren vorgesehen sind, welche zusätzlich durch die gleichgerichtete Spannung in Gleichtakt gesteuert werden.
6. 6. Schaltung, nach einem der Ansprüche 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (U') zum Umpolen der dem Ausgang der phasenvergleichenden Stufe (U) entnommenen Regelspannung und/oder der dem einen Eingang der phasenvergleichenden Stufe zugeführten Eingangsspannung, beispielsweise der Spannung der frequenzmodulierenden Schwingung, vorgesehen sind.
7. 7. Schaltung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden, gekennzeichnet durch der-

   artige Wahl der Polung der Regelspannung und/oder der einem Eingang der phasenvergleichenden Stufe (U) zugeführten Eingangsspannung, daß die Senderfrequenz durch die Regelung auf die Mitte zwischen, zwei festen Vergleichsfrequenzen einrastet.
8. 8. Schaltung nach Anspruch ι oder einem der darauffolgenden, gekennzeichnet durch derartige Bemessung, daß die festen Vergleichsfrequenzen den doppelten Abstand der Rastfrequenzen voneinander aufweisen.
9. 9. Schaltung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden, besonders nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch derartige Verwendung, daß aus einem Harmonischenraster wahlweise entweder die Frequenzen mit gerader oder diejenigen mit ungerader Ordnungszahl wirksam gemacht werden.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Britische Patentschrift Nr. 543 391; Proc. Inst. Rad. Eng. 1936, S. 433 ... 446.

   Entgegengehaltene ältere Rechte: Deutsches Patent Nr. 938 969.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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