DE967013C - Reihendiskriminator, insbesondere fuer selbsttaetige Frequenzkorrektion - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Frequenzdiskriminator mit einem abgestimmten Reihenkreis und an dessen Selbstinduktion bzw. Kapazität angeschlossenen Detektoren mit gegeneinandergeschalteten Auisgangskreisen·; die Erfindung bezweckt insbesondere eine zum Erzeugen einer Regelspannung für selbsttätige Frequenzkorrektion (AFC) geeignete Ausbildung eines solchen Reihendiskriminators.

Diskriminatorschaltungsanordnungen der erwähnten Art weisen die günstige Eigenschaft auf, in einem sehr großen Frequenzbereich eine insbesondere für Regelzwecke brauchbare Ausgangsgleichspannung zu liefern, zum Unterschied gegenüber dem häufig angewandten Diskriminator mit abgestimmtem Bandfilter.

Ein Nachteil ist jedoch der, daß im Vergleich zum üblichen Bandfilterdiskriminator die Eingangsimpedanz eines Reihendiskriminators für seiner Abstimmfrequenz entsprechende Frequenzen sehr gering ist, während außerdem die Steilheit (d. h. die Änderung der Ausgangsgleichspannung für eine bestimmte Änderung der Frequenz der zugeführten Schwingungen) sogar in der Nähe der Abstimmfrequenz des Reihenkreises verhältnismäßig gering ist.

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Die Erfindung bezweckt, einen Diskriminator mit abgestimmtem Reihenkreis der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß diese Nachteile weitgehend behoben werden unter Beibehaltung des erwähnten Vorteils.

Gemäß der Erfindung ist zu diesem Zweck bei einem solchen Reihendiskriminator der Reihenkreis mit einer Spule oder einem Kondensator eines Parallelkreises in Reihe geschaltet, wobei die Ab-Stimmfrequenz des Parallelkreises praktisch gleich der Abstimmfrequenz des in ihn eingefügten Reihen kreises ist.

Es wird also eine »Resonanzanpassung« des Reihenkreises an die speisende Stromquelle vorgenommen, wie sie für andere Zwecke der Hochfrequenztechnik an sich bekannt ist.

Eine für praktische Zwecke geeignete Eingangsimpedanz liegt vor, wenn die Abstimmfrequenz des Reihenkreises innerhalb der Halbwertsbreite der Resonanzkennlinie des Paralljslkreises liegt. Ohne Schwierigkeiten hinsichtlich der Eingangsimpedanz kann die Abstimmfrequenz des Reihendiskriminators gegenüber der Abstimmfrequenz des Parallelkreises innerhalb eines beschränkten Bereiches, insbesondere des vorstehend erwähnten Frequenzbereiches, verschoben werden, indem nur die Kapazität des Reihenkreises geändert wird.

Der Frequenzdiskriminator gemäß der Erfindung kann in Frequenzregelschaltanordnungen zu gleicher Zeit mit Vorteil als Phasendiskriminator wirksam sein. Zu diesem Zweck wird den beiden in Gegentakt geschalteten Detektoren, gegebenenfalls einem der Detektoren, eine Schwingung der Steuerfrequenz zugeführt.

Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert.

Fig. ι zeigt ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung für selbsttätige Abstimmungskorrektion eines Schwingkreises auf die Frequenz einer ihm zugeführten Schwingung mittels eines Frequenzdiskriminators gemäß der Erfindung;

Fig. 2 a und 2 b zeigen Kennlinien zur Erläuterung der Erfindung;

Fig. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einer AFC-Schaltungsanordnung für einen Oszillator, während

Fig. 4 eine Abart der in Fig. 3 verwendeten Diskriminatorschaltungsanordnung zeigt, bei der diese durch Zuführen einer Steuerschwingung zu gleicher Zeit als Phasendiskriminator wirksam ist.

Das in Fig. 1 dargestellte Schaltbild einer Schaltungsanordnung für selbsttätige Korrektion der Abstimmung eines Schwingkreises auf die Frequenz einer ihm zugeführten Eingangsschwingung ist mit einem Frequenzdiskriminator versehen. Der Frequenzdiskriminator enthält einen Reihenkreis und an die Selbstinduktion 1 bzw. die Kapazität 2 dieses Kreises angeschlossene Gleichrichter 3 und 4 mit gegeneinandergeschalteten Ausgangswiderständen S und 6, die durch Kondensatoren 7 und 8 kapazitiv überbrückt sind. Dem Kondensator 2 liegt dabei ein Ableitwiderstand parallel. Wenn dem Reihenkreis 1, 2 eine Eingangsschwingung zugeführt wird, ergibt sich an den Ausgangswiderständen 5, 6 eine Gleichspannung e_d, deren Wert und Polarität von dem Frequenzunterschied zwischen der Abstimmfrequenz des Reihenkreises r, 2 und der Frequenz der Eingangsschwingung abhängig ist. Diese Gleichspannung^ steuert den in Fig. 1 schematisch dargestellten Regelmotor 9 zur selbsttätigen Korrektion der Diskriminator-Abstimmfrequenz auf die Frequenz der Eingangsschwingung.

Die bisher beschriebene Diskriminatorschaltungs anordnung, deren Ausgangsspannung e_d als Funktion der Frequenz der Eingangsschwingung in Fig. 2 a durch Kurve α (Diskriminatorkennlinie) dargestellt ist, weist sogar in der Nähe des bei der Abstimmfrequenz /₀ liegenden Nullpunktes eine geringe Steilheit auf.

Gemäß der Erfindung ist der Reihenkreis 1, 2 in Reihe mit einer Spule 10 eines Parallelkreises 1, 2, 10, 11 geschaltet, dessen Abstimmfrequenz praktisch gleich der Abstimmfrequenz des Reihenkreises i, 2 ist. Der Reihenkreis könnte statt dessen auch in den kapazitiven Zweig des Parallelkreises (in Reihe mit dem Kondensator 11) eingefügt werden.

Infolge dieser Anordnung wird die Steilheit der Diskriminatorkennlinie in der Nähe des Nullpunktes erheblich verbessert. Der Eingangskreis des Diskriminators besteht jetzt aus einem Parallelkreis i, 2, 10, 11, der für die Resonanzfrequenz eine zur Verwendung im Ausgangskreis einer Verstärkerröhre, insbesondere einer Mehrgitterverstärkerröhre, vorteilhafte Eingangsimpedanz aufweist. Außerdem erfährt ein den Eingangsklemmen 12,13 des Parallelkreises zugeführter Eingangs wechselstrom der Resonanzfrequenz eine von dem Gütefaktor Q des Parallelkreises abhängige Auf schaukelung, wodurch der Strom durch denReihenkreisi,2 proportional vergrößert wird. Da die Steilheit der Diskriminatorkennlinie in der Nähe des Nullpunktes direkt proportional dem Strom durch den Reihenkreis ist, wird die Steilheit infolge der Wirkung des Parallelkreises erheblich erhöht.

Zur Erläuterung der vorstehend beschriebenen Wirkung zeigt Fig. 2 a durchKurvefr den Verlauf der Diskriminatorkennlinie, wenn der Reihenkreis 1, 2 in einen Parallelkreis 1, 2, 10, 11 der in Fig. 1 dargestellten Art eingefügt ist, wenn der Gütefaktor Q des Parallelkreises angenähert 10 beträgt. Die Resonanzkennlinie dieses Parallelkreises ist in Fig. 2 b durch die Kurve d dargestellt.

Die in Fig. 2 a gestrichelt dargestellte Kurve c stellt die Diskriminatorkennlinie dar bei Anwendung eines Parallelkreises mit einem Q = angenähert 3; die in diesem Fall geltende Resonanzkennlinie des Parallelkreises ist in Fig. 2 b durch e gestrichelt dargestellt. t2o

Die in Fig. 2 a dargestellten Diskriminatorkennlinien b und c zeigen in bezug auf den Diskriminatornullpunkt /₀ einen genau symmetrischen Verlauf. Diese symmetrische Gestalt ergibt sich nur, wenn die.Abstimmfrequenzen des Reihenkreises 1,2 und des Parallelkreises 1, 2, 10, 11 genau gleich

sind. Eine solche genaue Gleichheit der Abstimmung der beiden Kreise ist in der Praxis schwierig erreichbar und auch nicht notwendig. Eine für die Praxis vorteilhafte Eingangsimpedanz ist erreicht, wenn die Abstimmfrequenz des Reihenkreises innerhalb der Halbwertsbreite der Resonanzkennlinie des Parallelkreises liegt.

Diese vorteilhafte Eingangsimpedanz ermöglicht es, den Diskriminator gemäß der Erfindung ohne ίο weiteres in den Ausgangskreis einer Speisequelle mit hoher Impedanz einzufügen. Der Parallelkreis i, 2, io, Ii und der zugehörige Reihenkreis i, 2 können beispielsweise unmittelbar in den Anodenkreis einer Pentode geschaltet werden. Der zu wählende Wert des Q des Parallelkreises 1, 2, io, 11 ist von der maximal zulässigen Aussteuerung der vorgeschalteten Pentode abhängig. Gewünschtenfalls kann zur Anpassung der Impedanz des Diskriminators an die vorgeschaltete Verstärkerröhre die Spule 10 des Parallelkreises 1,2, 10, 11 oder die Spule 1 des Reihenkreises 1, 2 mit einer mit der spannungsführenden Eingangsklemme verbundenen Anzapfung versehen sein.

Da die Abstimmfrequenzen des Reihenkreises 1,2 und des Parallelkreises 1,2, io, 11 nicht genau gleich zu sein brauchen, kann die Diskriminatorabstimmfrequenz in dem zwischen der Halbwer'tsbreite des Parallelkreises liegenden Frequenzbereich dadurch geändert werden, daß nur die im Reihenkreis 1,2 liegende Kapazität 2 geändert wird.

Zum Erzielen einer passenden Impedanzanpassung in einem verhältnismäßig breiten Frequenzbereich kann der Reihenkreis in einen Parallelkreis eingefügt werden, der einen Teil eines Bandfilters bildet. Diese Maßnahme kann auch vorteilhaft sein hinsichtlich der Änderung der Diskriminatorabstimmfrequenz durch Änderung eines einzigen Reihenkreiselements, beispielsweise des Reihenkreiskondensators.

Zum Ändern der Abstimmfrequenz des Diskriminators in einem erheblichen Frequenzbereich müssen der Reihenkreis und der Parallelkreis in gleicher Weise verstimmt werden, beispielsweise dadurch, daß die Kapazität 2 des Reihenkreises 1,2 und der Kondensator 11 des Parallelkreises 1, 2, 10, 11 in der in Fig. 1 angegebenen Weise gemeinsam einstellbar ausgebildet und durch ein gemeinsames Bedienungsorgan, beispielsweise den Motor 9, regelbar sind.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung, bei der der aus den Elementen 1, 2, 10 und 11 bestehende Schwingungskreis selbsttätig auf eine den Eingangsklemmen 12, 13 zugeführte Eingangsschwingung abgestimmt wird, kann beispielsweise vorteilhaft Verwendung finden zur selbsttätigen Frequenzabstimmung eines in einer Senderschaltungsanordnung liegenden Schwingkreises.

Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Frequenzkorrektion eines Oszillators- mittels eines Frequenzdiskriminators gemäß der Erfindung. In dieser Schaltungsanordnung bezeichnet 14 einen Oszillator mit einer Triode 15 und einen mit einem Abstimmkondensator 16 und einer Spule 17 versehenen Oszillatorkreis; zwischen Anodenkreis und Gitterkreis liegt ein Rückkopplungskondensator 18.

Mit dem Oszillator 14 ist ein als Reaktanzröhren-Schaltungsanordnung ausgebildeter Frequenzkorrektor 19 verbunden, der mit einer Triode 20 versehen ist. Das Steuergitter dieser Triode ist über ein 90 ° phasendrehendes Netzwerk mit einem Kondensator 21 und einem Gitterableitwiderstand 22 an die Oszillatoranode angeschlossen.

Über einen Kopplungskondensator wird die Oszillatorspannung dem Steuergitter einer als Trennstufe 23 geschalteten Pentode 24 zugeführt. An die über eine Spule 25 mit einer Anodenspannungsquelle verbundene Anode der Pentode 24 ist eine Frequenzdiskriminator-Schaltungsanordnung 26 zum Erzeugen eines den Frequenzkorrekter 19 steuernden Regelgleichstromes angeschlossen.

Der Frequenzdiskriminator enthält einen aus einer Spule 27 und einem einstellbaren Kondensator 28 bestehenden Reihenkreis 27, 28. Ähnlich wie in Fig. ι ist der Reihenkreis 27, 28 in Reihe mit einer Spule 29 und einem Abstimmkondensator 30 eines Parallelkreises 27, 28, 29, 30 geschaltet, dessen einstellbare Abstimmfrequenz stets praktisch der Abstimmfrequenz des Reihenkreises 27, 28 entspricht. An die Spule 27 und den Kondensator 28 sind über Kopplungskondensatoren 31,32 Diodengleichrichter 33 bzw. 34 mit gegeneinandergeschalteten Ausgangswiderständen 35, 36 angeschlossen. Die dem Diskriminator 26 über die Trennstufe 23 zugeführte Oszillatorspannung erzeugt an den Ausgangswiderständen 35 und 36 eine Gleichspannung e_d', deren Wert und Polarität ähnlich wie in Fig. 1 von der Frequenzdifferenz zwischen der dem Diskriminatornullpunkt entsprechenden Frequenz /₀ und der Oszillatorfrequenz abhängig sind. Diese Gleichspannung e_d' wird über ein Tiefpaßfilter 37, 38 und eine Leitung 39 mit Entkopplungswiderstand 40 dem Steuergitter der Reaktanzröhre 20 zugeführt zur selbsttätigen Korrektion der Frequenz des Oszillators 14 auf die Abstimmfrequenz des Diskriminators 26.

Fig. 4 zeigt eine Abart der Diskriminator-Schaltungsanordnung 26 der Fig. 3 zum Synchronisieren der Oszillatorspannung auf eine Steuerspannung. (Entsprechende Elemente der Fig. 3 und 4 sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.)

Zu diesem Zweck wird eine einem Steueroszillator 41 entnommene Steuerspannung, deren Frequenz wenigstens nahezu der Abstimmfrequenz f₀ des Reihenkreises 27, 28 entspricht, der Gegentakt-Demodulations-Schaltungsanordnung mit den Dioden 33 und 34 über die Primärwicklung 42 eines Gegentakt-Transformators zugeführt. Die Gegentakt-Ausgangswicklungen 43, 43' dieses Gegentakt- 12a Transformators sind zu diesem Zweck zwischen die Ausgangswiderstände 35, 36 geschaltet, während die Mittel anzapfung mit dem Verbindungspunkt der Anoden der Dioden 33, 34 verbunden ist.

Bei Verwendung der in Fig. 4 dargestellten Diskriminator-Schaltungsanordnung26' in der Schal-

tungsanordnung nach Fig. 3 bewirkt wiederum die am Diskriminatorausgang auftretende Regelgleichspannung e/ eine Herabsetzung des ursprünglichen Frequenzunterschiedes zwischen den den Oszil-Iatoreni4und4i entnommenen Spannungen. Sofern diese Reduktion ausreichend groß ist, was bei einem Frequenzdiskriminator gemäß der Erfindung infolge der großen Steilheit einfach erzielbar ist, ergibt sich in der Gegentakt-Demodulations-Schaltungsanordnung 31 bis 36 durch Mischung der Oszillator- und S teuer spannung eine Schwebungsspannung einer so niedrigen Differenzfrequenz (z.B. Von wenigen kHz), daß diese das Tiefpaß-Ausgangsfilter 37,38 praktisch ungeschwächt durchlaufen kann. Diese Schwebungsspannung erreicht über die Leitung 39 den mit dem Oszillator 14 gekoppelten Frequenzkorrektor 19 und bewirkt, wie an sich bereits bekannt ist, eine Frequenzmodulation des Oszillators 14, bis beim Erreichen des Synchronisierungspunktes das sogenannte »Fangen« auftritt. Die dann erzielte Synchronisierung der Oszillator- und Steuerspannung wird darauf durch die von dem Phasenunterschied der gemischten Spannungen abhängige Regelgleich spannung aufrechterhalten.

In Fig. 4 wird die Steuerspannung der Demodulations-Schaltung in Gegentakt zugeführt; wie an sich bekannt, ist dies nicht notwendig zum Erzielen der erwünschten Synchronisierung der Steuer- und Oszillatorspannung. Die Steuerspannung kann somit auch einer einzigen der beiden Diodendetektor-Schaltungen zugeführt werden.

Bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 ist die im Anodenkreis der Röhre 24 liegende Spule 25 unmittelbar mit der Anode dieser Röhre verbunden. Es ist jedoch auch möglich, die Spule 25 mit einer Anzapfung der Spule 29 oder mit dem Verbindungspunkt der Spulen 29 und 27 zu verbinden, wie dies durch die gestrichelt dargestellte Leitung "44 angegeben ist.

Bei experimenteller Anwendung dieser letzten Abart der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 stellte sich heraus, daß in einigen Fällen in einer der Flanken der Diskriminatorkennlinie (Fig. 2 a) bei .einer Abstimmfrequenz ^₀ des Rei'henkreises 27, 28 erheblich unterschreitenden Frequenzen infolge von Streuimpedanzen Unregelmäßigkeiten auftreten.

Solche Unregelmäßigkeiten können meist durch passende Bemessung der Spule 25 vermieden werden.

Eine für praktische Anwendung besonders vorteilhafte Ausführungsform, bei der die erwähnten Unregelmäßigkeiten gleichfalls verringert werden, ergibt sich dadurch, daß der Eingangskreis des Detektors 31 bis 33, 35 nicht mit den Enden der Spule 27, sondern mit den Enden der Reihenschaltung der Spule 27 und 29 verbunden wird; die Detektor-Ausgangsspannung kann in diesem Fall dem Ausgangswiderstand entnommen werden, oder aber es kann, um hohe Spannungen an der Detektordiode zu vermeiden, der Detektoreingangskreis über einen (kapazitiven) Spannungsteiler an die Reihenschaltung der Spule 27, 29 angeschlossen werden.

Hinsichtlich der in dem Parallel- und Reihenkreis liegenden Selbstinduktionen sei bemerkt, daß diese gegebenenfalls gekoppelt sein können. Gewünschtenfalls, beispielsweise zur Herabsetzung der Anfangskapazität, können diese Selbstinduktionen als einzige Spule mit Anzapfung ausgebildet werden.

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   i. Frequenzdiskriminator, insbesondere zum Erzeugen einer für selbsttätige Frequenzkorrektion (AFC) geeigneten Regelspannung, mit einem abgestimmten Reihenkreis und an dessen Selbstinduktion bzw. Kapazität angeschlossenen Detektoren mit gegeneinandergeschalteten Ausgangskreisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Reihenkreis mit einer Spule oder einem Kondensator eines Parallelkreises in Reihe geschaltet -- ist, wobei die Abstimmfrequenz des Parallelkreises praktisch gleich der Abstimmfrequenz des in ihm liegenden Reihenkreises ist.
2. 2. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmfrequenz des Reihenkreises wenigstens innerhalb der Halbwertsbreite der Resonanzkennlinie des Parallelkreises liegt.
3. 3. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule des Parallelkreises mit einer mit einer Eingangsklemme verbundenen Anzapfung versehen ist.
4. 4. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Parallelkreis und der in ihm liegende Reihenkreis in den Anodenkreis einer Pentode geschaltet sind.
5. 5. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Parallelkreis einen Teil eines Bandfilters bildet.
6. 6. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 1, 2, 3,4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des Reihenkreises einstellbar ist.
7. 7. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 1, 2,

   3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des Reihenkreises und der Kondensator des Parallelkreises aus mittels eines gemeinsamen Bedienungsorgans einstellbaren Kondensatoren bestehen.
8. 8. Frequenzdiskriminator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einem der Detektoren eine Steuerschwingung zugeführt wird.
9. 9. Frequenzdiskriminator nach einem der Ansprüche 1 bis .7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerschwingung den Detektoren in Gegentakt zugeführt wird.
10. 10. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Eingangsspannung des Frequenzdiskriminators einem Oszillator entnommen wird, der mit einem durch eine Regel-

    spannung steuerbaren Frequenzkorrektor ver- ; nators zugeführt wird und die Abstimmfrequenz

    sehen ist, und die Ausgangsspannung des Frequenzdiskriminators die an den Frequenzkorrektor angelegte Regelspanaung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß zum Stabilisieren j

    des Frequenzdiskriminators gleich der Frequenz der Steuerschwingung gewählt ist. 10

    In Betracht gezogene Druckschriften:

    des Oszillators auf der Steuerschwingung diese Elektrische Nachrichtentechnik, 1935, S. 107 dem(den) Detektoren) des Frequenzdiskrimi- bis 113.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

    © »9596/89 11.55 (70S SWtZ*. 57)