DEN0010379MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 19. März 1955 Bekanntgeniacht am 24. November 1955

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf einen Frequenzdiskriminator mit einem abgestimmten Reihenkreis und an dessen Selbstinduktion bzw. Kapazität angeschlossenen Detektoren mit gegeneinandergesclialtefcen 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 Ausgangsgleich-

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spannung für eine bestimmte Änderung der Frequenz der zugeführten Schwingungen) sogar in der Nähe der Abstinnnfrequenz des Reihenkreises verhältnismäßig gering ist.

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.

in Gemäß der Erfindung ist zu diesem Zweck· bei einem solchen Reihendiskriminator der Reihenkreis mit einer Spule oder einem Kondensator eines l'arallelkreises in Reihe geschaltet, wobei die Ab stiiumfrequenz des Parallelkreises praktisch gleich der Abstiinmfiequenz des in ihn eingefügten Reihenkreises ist.

Eine für praktische Zwecke geeignete Eingangsim])edanz liegt vor, wenn die Abstimmfrequenz des Reihenkreises innerhalb der I lalbwertsbreite der Resonanzkennlinie des Parallelkreises liegt. Ohne Schwierigkeiten hinsichtlich der Eingangsimpedaiiz kann die Abstimnifrequenz des Reihendiskrinii nators gegenüber der Abstimmf rcquenz des 1 'arallelkreises innerhalb eines beschränkten Bereiches.

insbesondere des vorstehend erwähnten Frequenzbereiches, verschoben werden, indem nur die Kapazität des Reihenkreises geändert wird.

Der Freqiicnzdiskriniinator gemäß der Erfindung kann in Frcqtien/.regelsehaltanordnungen zu gleicher Zeit mit Vorteil als I'liascndiskriininator wirksam sein. Zu diesem Zweck' wird den beiden in Gegen takt geschalteten Detektoren, gegebenenfalls einem der Detektoren, eine Schwingung der Steuerfrequenz zugeführt.

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

Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung für selbsttätige Abstimmungskorrektion eines Schwingkreises auf die Frequenz einer ihm zugeführteii Schwingung mittels eines Frequcnzdiskrimiiiators gemäß der Erfindung;

l''ig. 2a \\\\i\ -ib zeigen Kennlinien zur Erläuterung der Erfindung;

Eig. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung bei

4.1 einer A F( 'Schaltungsanordnung für einen Oszillator, während

Fig. .| eine Abart der in Fig. 3 verwendeten Diskriminatorschaltuiigsanordnung zeigt, bei der diese durch Zuführen einer Steuerschwingung zu gleicher Zeit als I'hasendiskriminator 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 Frequcnzdiskriminator versehen. Der Erequcnzdiskriminator enthält einen Keiheiikreis und an die Selbstinduktion 1 bzw. die Kapazität 2 dieses Kreises angeschlossene Gleichrichter 3 und .j mit gegeneinandergeschalteten

fio Ausgangswidcrständen 5 und Ci, die durch Kondensatoren 7 und S 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 (.·,/, deren Wert und Polarität von dem Frequenzunterschied zwischen der Abstimmfrequenz des Reihenkreises r, 2 und der Frequenz der Eingangsschwingung abhängig ist. Diese Gleichspannung e_rf steuert den in Fig. 1 schematisch dargestellten Regelmotor 9 zur selbsttätigen Korrektion der Diskrimiuator-Abstimmfrequenz auf die Frequenz der Eiiigangsschwingung.

Die bisher beschriebeneDiskriininatorschaltungsanordnung, deren Ausgangsspannung c_(l als Funktion der Frequenz der Eingangsschwingung in Fig. 2a durch Kurve ff (Diskriminatorkennlinic) dargestellt ist, weist sogar in der Nähe des bei der Abstimmfrequenz Z₀ liegenden Nullpunktes eine geringe Steilheit auf.

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

Infolge dieser Anordnung wird die Steilheit der Diskriminatorkennlinic in der Nähe des Nullpunktes erheblich verbessert. Der Eingangskreis des Diskriminator besteht jetzt aus einem Parallclkreis 1, 2, 10, 11, der für die Resonanzfrequenz eine zur Verwendung im Ausgangskreis einer Verstärkerröhre, insbesondere einer Mchrgitterverstärke.rröhre, vorteilhafte Eingangsimpedanz aufweist. Außerdem erfährt ein den Eingangsklemmcn T2, 13 des Parallelkreises zugeführter Eingangswechselstrom der Resonanzfrequenz eine von dem Gütefaktor Q des Parallelkrcises abhängige Auf.schaukehing, wodurch der Strom durch den Reihenkreis t, 2 proportional vergrößert wird. Da die Steilheit der Diskriniinatorkennlinie in der Nähe des Nullpunktes direkt proportional dem Strom durch den Reihenkreis ist, wird die Steilheit infolge der Wirkung des Parallelkrcises erheblich erhöht.

Zur Erläuterung der vorstehend beschriebenen Wirkung zeigt Fig. 2 a durch Kurve b den Verlauf der Diskriniinatorkennlinie, 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 l'arallelkreises angenähert io beträgt. Die Resonanzkennlinie dieses Parallelkreises ist in Fig. 2 b durch die Kurve d dargestellt.

Die in Fig. 2a gestrichelt dargestellte Kurve c stellt die Diskriminatorkennlinic dar bei Anwendung eines Parallelkrcises mit einem Q = angenähert 3; die in diesem Fall geltende Rcsonanzkeiinliuic des Parallelkrcises ist in Fig. 2b durch c gestrichelt dargestellt.

Die in Fig. 2 a dargestellten Diskriminatorkennlinien h und c zeigen in bezug auf den Diskriminatornullpunkt Z₀ einen genau symmetrischen Verlauf. Diese symmetrische Gestalt ergibt sich nur, wenn die Abstimmfrequenzen des Reihenkreises τ, 2 und fies Parallelkreises ι, 2, 10, 11 genau gleich

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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, 10, 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, 10, 11 nicht genau gleich zu sein brauchen, kann die Diskriminatorabstimmfrequenz in dem zwischen der Halbwertsbreite desParalielkreises 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 Diskrimi-' natorabstimmfrequenz 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 Frequienzdiskriminators 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 90⁰ 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 Frequenzkorrektur 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/, deren Wert und Polarität ähnlich wie in Fig. 1 von der Frequenzdifferenz zwischen der demDiskriminatornullpunkt entsprechenden Frequenz /₀ und der Oszillatorfrequenz abhängig sind. Diese Gleichspannung e/ 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 /₀ 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·· Transformators sind zu diesem Zweck zwischen die Ausgangs widerstände 35, 36 geschaltet, während die Mittelanzapfung mit dem Verbindungspunkt der Anoden der Dioden 33, 34 verbunden ist.

Bei Verwendung der in Fig. 4 dargestellten Diskriminator-Schaltungsanordnung 26' in der Schal-

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Claims (10)

N 10379 VIII a/21a* tungsauordnung nach Fig. 3 bewirkt wiederum die am I Mskriniinatorausgang auftretende Regelgleichspaiiming <■/ eine I herabsetzung des ursprünglichen Frcqticnzunterschicdes zwisciien den den Oszillatorcn 1 4 und 4 1 entnommenen Spannungen. Sofern diese Reduktion ausreichend groß ist, was bei einem Frcqucnzdiskriminntor gemäß der Erfindung infolge der grol.len Steilheit einfach erzielbar ist, ergibt sich in der (icgentakt-I )cmodulations-Schaltungsanordnuug 31 bis 36 durch Mischung der Oszillator- und Steuerspaimung eine Schwebungsspannung einer so niedrigen Differenzfrequenz (z.H. von wenigen kl Iz), dall diese das TiefpalV Ausgangsfilter 37, 3S piaktisch ungesch wacht durch laufen kann. Uiese Schwebungsspannung erreicht über die Leitung 39 den mit dem Oszillator 14 gekoppelten Frequenzkorrektor 19 und bewirkt, wie an sich bervits bekannt ist, eine Frequenzmodulation des Oszillators 14, bis beim Erreichen des Synehronisierungspunktes das sogenannte »Fangen*·- auftritt. Die dann erzielte Synchronisierung der Oszillator- und .Steuerspannung wird darauf durch die von dem l'hasenunterschied der gemischten Spannungen abhängige Regelgleich- 2Γ) spannung aufrechterhalten. In Fig. 4 wird die Steuerspaimung der Deniodiilations-Selialtung in (iegentakt zugeführt; wie an sich bekannt, ist dies nicht notwendig zum Erzielen der erwünschten Synchronisierung der Steuer und Oszillatorspannuiig. Die Steuerspanming kann somit auch einer einzigen der beiden I liodendetektor Schaltungen zugeführt werden. Hei der Schaltungsanordnung gemäli Fig. 3 ist die im Anodenkreis der R("ihre 24 liegende Spulc25 unmittelbar mit der Anode dieser Röhre verbunden. l''.s ist jedoch auch möglich, die Spule 25 mit einer .Anzapfung der Spule 29 oder mit dem Yerbindungs-Imilkt der Spulen 29 und 27 zu verbinden, wie dies durch die gestrichelt dargestellte Leitung 44 angegeben ist. Hei experimenteller Anwendung dieser letzten Abart der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 stellte sich heraus, daß in einigen Fällen in einer <\rv Flanken der Diskriminatorkennlinie (Fig. 2a) ΊΓ) bei einer Ahstimnifrequcnz /„ des Reihenkreises 27, jS erheblich unterschreitenden Frequenzen infolge von Slreuin1peda11y.cn Unregelmäßigkeiten auf-1 rcteii. Solche Unregelmäßigkeiten können meist durch passende !!(-messung der Spule 25 vermieden werden. F.iiie für praktische Anwendung besonders vorteilhafte Ausführuugsform, bei der die erwähnten I liiregelniäßigkeiten gleichfalls verringert werden, ergibt sich dadurch, daß der Eingangskreis des Detektors 31 bis 33, 35 nicht mit den Enden der Sp sondern mit den linden der Reihenschaltung der Spule 27 und 29 verbunden wird: die Detektor-Ausgangsspannung kann in diesem Fall dein Ausgangsw iderstand entnommen werden, oiler aber es kann, um hohe Spannungen an der Detektordiode zu vermeiden, der Detektoreingangskreis über einen (kapazitiven) Spannungsteiler an die Reihenschaltung der Sjuile 27, 29 angeschlossen werden. 11insichtlich der in dem Parallel- und Reihenkreis liegenden Selbstinduktionen sei bemerkt, daß diese gegebenenfalls gekoppelt sein können. Gcwünschtenfalls, beispielsweise zur .Herabsetzung der Anfangskapazität, können diese Sclbstinduktionen als einzige Spule mit Anzapfung ausgebildet werden. P A T K X T ANSI· ['. 0 CIIE:

1. Frequenzdiskriminator, insbesondere zum Erzeugen einer für selbsttätige Frequcnzkorrektion (AFC) geeigneten Regclspannung, mit einem abgestimmten Reihenkreis und an dessen Selbstinduktion bzw. Kapazität augeschlossenen Detektoren mit gegencinandergeschalteten Ausgangskreisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Reihenkreis mit einer Spule oder einem Kondensator eines l'arallelkreises in Reihe geschaltet ist, wobei die Abstimm-· frequenz des l'arallelkreises praktisch gleich der Abstimmfrequenz des in ihm liegenden Reihenkreises ist.

2. Frcquenzdiskriininator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmfrequenz des Reihenkreises wenigstens innerhalb der llalbwertsbreite der Resonanzkeimlinie des Parallelkreises liegt.

3. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule des l'arallelkreises mit einer mit einer Eingangsklemme verbundenen Anzapfung versehen ist.

4. Frequenzdiskriininator nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Parallel kreis und der in ihm liegende Reihenkreis in den Anodenkreis einer Pentode geschaltet sind.

5. Frequcnzdiskriminator nach Anspruch 1,2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Parallelkreis einen Teil eines Handfilters bildet.

6. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daIi die Kapazität des Reihenkreises einstellbar ist.

7. F'requenzdiskriminator nach Anspruch 1, 2,

3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des Reihenkreises und der Kondensator des l'arallelkreises aus mittels eines gemeinsamen Bedienuiigsorgans einstellbaren Kondensatoren bestehen.

8. Frequenzdiskriniinator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einem der Detektoren eine Steuerschwingung zugeführt wird.

9. Frequenzdiskriminator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerschwingung den Detektoren in Gegen takt zugeführt wird.

10. Frequenzdiskriminator nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Eiiigangsspaiinung des Frequcnzdiskriminators einem Oszillator entnonimen wird, der mit einem durch eine Regel-

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'spannung steuerbaren Frequeiizkorrektor versehen ist, und die Ausgangsspannung des Frequenzdiskriminators die an den Frequenzkorrektor angelegte Regelspannung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß zum Stabilisieren des Oszillators auf der Steuerschwingung diese dem (den) Detektor (en) des Frequenzdiskriminators zugeführt wird und die Abstimmfrequenz des Frequenzdiskriminators gleich der Frequenz der Steuerschwingung gewählt ist.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen