DE977003C - Schaltung zur Frequenzmodulation eines Hochfrequenzgenerators - Google Patents

Description

Bei Schaltungen zur Frequenzmodulation eines Hochfrequenzgenerators bildet es eine gewisse Schwierigkeit, die mittlere Trägerfrequenz mit der geforderten hohen Genauigkeit auf ihrem Sollwert zu halten. Diese bei Amplitudenmodulation auf einfache Weise zu lösende Aufgabe macht deswegen Schwierigkeiten, weil ja bei Frequenzmodulation die Trägerfrequenz selbst entsprechend der wiederzugebenden Modulation geändert wird und der bei Amplitudenmodulation in Gestalt der stets vorhandenen Trägerschwingung gegebene feste Bezugswert in dem betrachteten Falle wenigstens zeitweise verlorengeht.

Es sind aber Schaltungen zur Frequenzmodulation mit Einrichtungen zur Stabilisierung der mittleren Frequenz bekannt, welche für viele Zwecke brauchbare Ergebnisse liefern. Unter diesen sind besonders Schaltungen mit einer Regelanordnung zu nennen, in welchen eine in Abhängigkeit von Frequenzänderungen des Generators erzeugte Regelgröße, vorzugsweise eine Regelspannung, auf die Frequenz des Generators in korrigierendem Sinne zurückwirkt. Dabei kann die Regelspannung mit Hilfe eines passiven frequenzunterscheidenden Organs (Diskriminators) gebildet werden, welches selbst eine feste Frequenzabstimmung besitzt und die Augenblicksfrequenz des Generators mit dieser eigenen Abstimmfrequenz vergleicht und eine der Abweichung nach Größe und Richtung entsprechende Regelspannung abgibt. Für eine Abweichung Null ist auch die Regelspannung gleich Null; beiderseits der Nullstelle

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ergeben sich bei entgegengesetzten -- Frequenzabweichungen entgegengesetzt polarisierte Regelspannungen, welche über eine elektronische Blindwiderstandsanordnung in dem Sinne auf die Generatorfrequenz zurückwirken, daß die mittlere Frequenz immer derjenigen Frequenz angenähert . wird, für welche die Regelwirkung Null ist.

Eine derartige Anordnung hat also die Tendenz, die vom Generatorteil kommende Frequenz, welche ίο auch eine durch Mischung in einen geeigneten Frequenzbereich verlagerte Vergleichsfrequenz sein kann, mit einer festen, durch die Eigenschaften des Diskriminators bestimmten Frequenz in Übereinstimmung zu bringen. Erwünscht ist diese Wirkung zum Ausgleich gewisser spontaner Frequenzabweichungen der Generatoranordnung während des Betriebes. Da diese störenden Vorgänge zum größten Teil im Vergleich zu den schnellen, der Modulation entsprechenden Frequenzänderungen sehr langsam verlaufen, hat man bei bekannten Schaltungen in die Regelspannungsleitung vor dem Schaltungsteil, an welchem die Regelspannung frequenzkorrigierend wirksam wird, ein Tiefpaßfilter von so bestimmter Grenzfrequenz eingeschaltet, daß die am Diskriminatorausgang erscheinenden, der Modulation entsprechenden Spannungskomponenten nicht zu dem frequenzregelnden Schaltungsteil gelangten und daher eine rückwirkende Auslöschung oder Schwächung der Modulation vermieden wurde.

Es ist an anderer Stelle bereits eine Anordnung vorgeschlagen worden, welche in einer selbständig frequenzregelnden Schaltung der beschriebenen Art das Prinzip der Unterscheidung zwischen gewollter Modulation und spontaner Änderung nach der Frequenzhöhe verläßt und eine andere Unterscheidungsmöglichkeit dafür schafft durch eine andersartige Zuführung der Modulationsspannung. Diese wird dabei nicht der die" Generatorf requenz beeinflussenden Blindwiderstandsröhfe, sondern dem Diskriminator zugeführt, der die Regelspaunung erzeugt, und zwar so, daß die erwähnte Nullstelle der Regelspannung, auf welche die Generatorfrequenz durch die Automatik des Regelvorganges eingestellt wird, in Abhängigkeit von dem Momentanwert der Modulationsspannung in der Frequenz verschoben wird. Über die Regelschaltung wird die Generatorfrequenz jeweils auf die gewissermaßen modulierte Nullstelle eingestellt. Da die Regelung auch bei den höchsten Modulationsfrequenzen noch mitkommen soll, ist hier die Zeitkonstante der Regelschleife genügend klein zu wählen.

Außerdem ist bereits eine Schaltung bekannt, in welcher die der Modulation entsprechende Komponente der Frequenzregelgröße mindestens teilweise, vorzugsweise aber vollständig kompensiert ist durch im wesentlichen gegenphasige Überlagerung mit einer aus der Modulationsschwingung abgeleiteten elektrischen Größe geeignet gewählter Amplitude. Der Vorteil dieser Maßnahme besteht hauptsächlich darin, daß je nach dem Ausmaß der erzielten Kompensation nun keine oder nur geringe Modulationsspannungen zur Frequenzregelstufe gelangen können und' daher die Abhängigkeit der Regelung von dem Modulatiansvorgang und der Art der Modulationsspannung in gewünschtem Maße verringert oder aufgehoben ist. Die Zeitkonstante der Regelschleife und das Frequenzverhalten der Regelspannungsleitung können dabei grundsätzlich beliebig gewählt sein. Zur Einstellung auf ein geeignetes Amplitudenverhältnis, besonders auf Amplitudengleichheit der von der Modulationsschwingung abgeleiteten kompensierenden Größe mit der der Modulation entsprechenden Komponente der Frequenzregelgröße kann eine Einrichtung zur einstellbaren Schwächung bzw. Teilung der Modulationsspannung in der Weise vorgesehen sein, daß entweder dem frequenzmodulierenden Schaltungsteil oder dem regelspannungsbildenden Diskriminator ein geringerer Teil der Modulationsspannung zugeführt werden kann.

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der letzterwähnten bekannten Schaltung mit dem Ziel, das Amplitudenverhältnis der beiden genannten Größen selbsttätig in dem Sinne zu beeinflussen, daß das Ausmaß der eingestellten Kompensation auch bei Änderungen des Betriebszustandes wenigstens in Annäherung erhalten bleibt. In einer Schaltung zur Frequenzmodulation eines Hochfrequenzgenerators mit einer Regelanordnung zur Stabilisierung der mittleren Trägerfrequenz mit Hilfe einer in Abhängigkeit von Frequenzänderungen des Generators erzeugten Regelgröße (Frequenzregelgröße) und mit Kompensation der der Modulation entsprechenden Komponente der Regelgröße durch im wesentlichen gegenphasige Überlagerung mit einer aus der .Modulationsschwingung abgeleiteten elektrischen Größe ist erfindungsgemäß die den frequenzmodulierenden Schaltungsteil beeinflussende: Modulationsschwingung vor ihrer Zuführung zu diesem oder vorzugsweise die genannte aus der Modulationsschwingung abgeleitete Größe vor ihrer Zuführung zu der Überlagerungsstelle über ein Übertragungsglied, vorzugsweise einen Verstärker geleitet, dessen Übertragungsmaß bzw. Verstärkungsgrad in Abhängigkeit von dem Amplitudenunterschied der beiden einander zu überlagernden Größen selbsttätig in derartigem Sinne geregelt wird, daß dieser Unterschied verringert wird. In einer zweckmäßigen Ausführungsform einer Schaltung nach der Erfindung kann jede der einander zu überlagernden Größen einer Gleichrichteranordnung zugeleitet werden, deren Ausgleichspannungen gegeneinandergeschaltet eine Regelspannung (Verstärkungsregelspannung) für den genannten Verstärker bilden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Schaltung nach der Erfindung, teilweise als Blockschaltbild, dargestellt. Mit 1 ist ein rück-

ekoppelter Röhrengenerator bezeichnet, dessen aus Kapazität und Induktivität bestehender Schwinungskreis durch eine Modulations-Blindwiderstandsröhre 2 in an sich bekannter Weise verstimmt werden kann. Zu diesem Zweck wird dieser Röhre über das Potentiometer 8 von den Klemmen 3 her die Modulationsspannung zugeführt.

Vom Generator ι gelangt die frequenzmodulierte und gegebenenfalls außerdem mit Frequenzfehlern behaftete Schwingung zu dem Diskriminator 4, der '' an seinem Ausgang eine zur Frequenznachregelung geeignete Spannung in Abhängigkeit von den Frequenzfehlern liefert. Diese Regelspannung gelangt über das Filterglied aus dem Widerstand 6 und dem Kondensator 7 auf den frequenzbeeinflussenden Teil 5, der ebenso wie 2 durch eine mit dem Generatorschwingkreis in an sich bekannter Weise verbundene Blindwiderstandsröhre gebildet werden kann. Von dem Potentiometer 8 gelangt ein der Einstellung des Abgriffes entsprechender Teil der Modulationsspannung über das zum Ausgleich verschiedener Laufzeiten dienende Widerstands-Kondensator-Glied 9, 10 zum Eingang des Verstärkers 11. Man erkennt aus dem Schaltbild, daß die modulationsfrequenten Ausgangswechselspannungen des Verstärkers 11 und des Diskriminators 4 in Reihe geschaltet sind, so daß bei gleicher Amplitude und entgegengesetzter Phase auf das Frequenzregelglied S keine Modulationsspannung übertragen wird. Zu den Ausgängen des Verstärkers 11 und des Diskriminators 4 ist über die Kondensatoren 16 und 17 je eine Gleichrichterstrecke 12 bzw. 14 mit in Bezug aufeinander entgegengesetzten Durchlaßrichtungen parallel geschaltet. Die Belastungswiderstände 13 und 15 der Gleichrichterstrecken liegen in Reihe, und die Ver-Stärkungsregelspannung wird von der Reihenschaltung dieser Widerstände abgenommen. Der Kondensator 17 dient in dieser Anordnung ebenso wie der Kondensator 16 zur rückwärtigen Absperrung des Gleichstromweges für die an den Widerständen 13 und 15 entstehenden Teilbeträge der Verstärkungsregelspannung. Außerdem bildet der Kondensator 17 ein Sperrglied zwischen dem Ausgang des Diskriminators 4 und der zugehörigen Gleichrichterstrecke 14 für Wechselspannung sehr tiefer Frequenz, welche den langsamen, unerwünschten Änderungen der mittleren Frequenz des Generators ι entsprechen, die durch die Frequenzregeleinrichtung ausgeglichen werden sollen; daher soll die selbsttätige Einstellung der Kompensation über den Verstärker 11 nicht von diesen langsamen Änderungen beeinflußt werden.

Die Verstärkungsregelspannung für den Verstärker 11 gelangt im Schaltbild vom oberen Ende des Widerstandes 15 über ein aus dem Widerstand 18 und dem Kondensator 19 gebildetes Filterglied zu dem Verstärker und kann in an sich bekannter Weise dort dem Steuergitter oder Regelgitter einer geeigneten Verstärkerröhre zugeführt sein. Das Filterglied ist zur Aussiebung der Modulationskomponenten der gleichgerichteten Spannung bestimmt. Die Spannung an der Reihenschaltung der Widerstände 13 und 15 ist gleich Null, wenn die gegenphasigen modulationsfrequenten Ausgangsspannungen des Verstärkers 11 und des Diskriminators 4 einander amplitudengleich sind, also im Falle vollständiger Kompensation. Wenn die Ausgangsspannung des Verstärkers 11 überwiegt, ergibt sich am oberen Ende des Widerstandes 15 eine negative Spannung gegenüber dem Potential der gemeinsamen Bezugsleitung bzw. Erde. Dadurch wird die Verstärkung in 11 verringert, so daß die Summenspannung der genannten gegeneinandergeschalteten Ausgangsspannungen verkleinert wird. Wenn die Ausgangsspannung des Diskriminators 4 überwiegt, ist die entstehende Verstärkungsregelspannung positiv, so daß eine Erhöhung der Verstärkung in 11 und damit wieder eine Regelung im Sinne des gewünschten Ausgleichs eintritt.

Das bereits erwähnte Verzögerungsglied 9, 10 dient zum Ausgleich verschiedener Laufzeiten der beiden einander kompensierenden Größen über die beiden voneinander getrennten Wege vom Potentiometer 8 bis zu den Ausgängen des Diskriminators 4 und des Verstärkers 11. Im Beispiel ist der im allgemeinen häufigere Fall angenommen, daß die Laufzeit über die Modulatoreinrichtung 2, den Generator ι und Diskriminator 4 an sich größer ist als diejenige über den Verstärker 11. Daher ist das Verzögerungsglied in den über den Verstärker führenden Weg eingeschaltet. Wenn jedoch die Laufzeit über den Verstärker größer ist als die über die Stufen 2, 1,4, so muß sinngemäß die zusätzliche Verzögerung in diesem Weg durch entsprechende Einschaltung eines Verzögerungsgliedes bewirkt werden.

Die Schaltung nach der Erfindung vermeidet die Notwendigkeit von Nachregelungen am Potentiometer 8 zur Aufrechterhaltung der Kompensation, welche sonst bei Änderungen der Betriebsverhältnisse, beispielsweise beim Wechsel der Betriebsfrequenz, erforderlich waren.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Schaltung zur Frequenzmodulation eines Hochfrequenzgenerators mit einer Regelanordnung zur Stabilisierung der mittleren Trägerfrequenz mit Hilfe einer in Abhängigkeit von Frequenzänderungen des Generators erzeugten Regelgröße (Frequenzregelgröße) und mit Kornpensation der der Modulation entsprechenden Regelgröße durch im wesentlichen gegenphasige Überlagerung mit einer aus der Modulationsschwingung abgeleiteten elektrischen Größe, dadurch gekennzeichnet, daß die den frequenzmodulierenden Schaltungsteil (2) beeinflussende Modulationsschwingung vor ihrer Zuführung zu diesem oder vorzugsweise die genannte aus der Modulationsschwingung abgeleitete Größe vor ihrer Zuführung zu der Überlagerungsstelle über ein Übertragungsglied, vorzugsweise einen Verstärker (11) geleitet ist, dessen Übertragungsmaß bzw. Verstärkungsgrad in Abhängigkeit von dem Amplitudenunterschied der beiden miteinander zu überlagernden Größen selbsttätig in derartigem Sinne geregelt wird, daß dieser Unterschied durch die Regelwirkung verringert wird.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der miteinander zu überlagernden Größen einer Gleichrichteranordnung

   (ι 2, 14) zugeleitet ist, deren Ausgangsgleichspannungen gegeneinandergeschaltet eine Regelspannung (Verstarkungsregelspannung) für den Verstärker (11) bilden.
3. 3. Schaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die modulationsfrequenten Ausgangswechselspannungen des geregelten Verstärkers (11) und des Erzeugers der Frequenzregelgröße bzw. des Diskriminators (4) in Reihe gegeneinandergeschaltet sind und zu den Ausgängen — gegebenenfalls über Zwischenglieder — je eine Gleichrichterstrecke (12, 14) mit in Bezug aufeinander entgegengesetzten Durchlaßrichtungen parallel geschaltet ist, wobei die Belastungswiderstände (13, 15) der Gleichrichterstrecken in Reihe liegen und die Verstärkungsregelspannung von der Reihenschaltung dieser Widerstände abgenommen ist.
4. 4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwischen dem Ausgang des Diskriminators (4) und der zugehörigen Gleichrichter strecke (14) ein Sperrglied für Wechselspannungen sehr tiefer Frequenzen, vorzugsweise ein Kondensator (17), eingeschaltet ist.
5. 5. Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verzögerungsglied (9, 10) zum Ausgleich der Laufzeiten der beiden miteinander zu überlagernden Größen mit dem Verstärker (11), vorzugsweise eingangsseitig verbunden ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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