CH364818A - Verfahren zum Erzeugen einer Spannung, die vom Unterschied zwischen zwei Frequenzen abhängt - Google Patents
Verfahren zum Erzeugen einer Spannung, die vom Unterschied zwischen zwei Frequenzen abhängtInfo
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Description
Verfahren zum Erzeugen einer Spannung, die vom Unterschied zwischen zwei Frequenzen abhängt Es sind Verfahren zum Vergleich der Frequenzen zweier Schwingungen bekannt, bei welchen mindestens die Frequenz der einen Schwingung durch einen Frequenzteiler verkleinert wird, so dass zwei Schwin gungen entstehen, deren Frequenzen normalerweise miteinander übereinstimmen. Aus diesen letzteren Schwingungen wird durch einen Phasendiskriminator eine von ihrem Phasenunterschied abhängige Regel spannung gewonnen, welche die Frequenz des einen Schwingungserzeugers derart beeinflussen kann, dass ein konstanter Phasenunterschied zwischen den beiden Schwingungen mit übereinstimmenden Frequenzen er halten bleibt. Auf diese Weise bleibt ein konstantes Verhältnis zwischen den Frequenzen der ursprüng lichen Schwingungen erhalten, bei denen es sich z. B. um die Schwingung eines Frequenznormals bzw. um die Schwingung eines Hochfrequenzsenders handeln kann, die zueinander in bestimmtem Verhältnis stehen sollen. Derartige Verfahren weisen einige typische Nach teile auf. Es ist z. B. Frequenzwechsel beim Hoch- frequenzsender mit erheblichem Arbeitsaufwand ver,- bu,nden, weil die Schwingkreise der einzelnen Stufen der Frequenzteiler der neuen Frequenz anzupassen sind. Sodann entsteht bei grösseren Unterschieden der am Phasendiskriminator miteinander zu vergleichen den Frequenzen, wie sie z. B. bei Inbetriebsetzung der Einrichtung in der Regel bestehen werden, als Regel spannung eine Wechselspannung, die sich zur Ein leitung einer Frequenzregelung nicht eignet. Die Nachteile sind beim Verfahren gemäss der Erfindung vermieden. Dieses ist dadurch gekenn zeichnet, dass aus den beiden ursprÜnglichen Schwin gungen, deren Frequenzen miteinander zu vergleichen sind, zwei normalerweise periodische und gleichfre- quente Signale gewonnen werden, wobei zur Gewin- nung mindestens des einen Signals eine Zählanord nung verwendet wird, die jeweils nach Eintreffen einer normalerweise konstanten Zahl von Perioden der ur sprünglichen Schwingungen einen Ausgangsimpuls ab gibt, dass mittels eines Phasendiskriminators eine Regelspannung in Abhängigkeit von der gegenseitigen Phase der beiden Signale erzeugt wird und dass jeweils dann, wenn diese Phase ausserhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt, eine vorübergehende Veränderung der genannten Zahl in dem Ausmass und in dem Sinne bewirkt, dass ein weiteres Abwandern der Phase vom vorgegebenen Bereich verhindert wird. Der prinzipielle Aufbau und die Wirkungsweise einer nach diesem Verfahren arbeitenden Einrichtung werden nun anhand eines Anwendungsbeispiels nach Fig. <B>1</B> erläutert. Darin stellt G, ein Frequenznormal dar, das heisst einen SchwingungserzeugeT von be sonders hoher Frequenzkonstanz, dessen Frequenz mit der Trägerfrequenz eines Senders<B>G,</B> überein stimmen möge. Die elektronischen Zähler Z, und Z2 sind in an sich wohlbekannter Weise so eingerichtet, dass sie jeweils nach Eintreffen einer bestimmten Zahl n (welche normalerweise gleich der Zahl n" ist) von Perioden der zugeführten ursprünglichen Schwin gungen e, bzw. e 2 einen Ausgangsimpuls abgeben. Die beiden Signale ul und u2, bei welchen es sich im vor liegenden Beispiel um Impulsfolgen handelt, weisen also entsprechend dem Verhältnis lln niedrigere Fre quenzen auf als die ursprünglichen Schwingungen e. und e2. Mittels des Phasendiskriminators P wird die zunächst impulsförmige Regelspannung v" in Abhän gigkeit von der gegenseitigen Phase der beiden Signale u13 u2 erzeugt. Diese Regelspannung beeinflusst nach Glättung und im Falle eines frequenzmodulierten Senders, nach Befreiung von modulierfrequenten Anteilen im Tiefpassfilter F als Spannung v den Sender <B>G,</B> derart, dass allfälligen Abweichungen seiner Trä gerfrequenz von ihrem Soliwert entgegengewirkt wird. Die Regelspannung v" wird ausserdem der Schwellen schaltung B zugeführt. überschreitet sie gewisse vor gegebene Grenzen, das heisst liegt die äjrch P über wachte Phase der beiden Signale ausserhalb eines vor gegebenen Bereiches, so erscheint am Ausgang von B ein Signal v, oder v., welches eine vorübergehende Veränderung der Zahl n beim Zähler Z, bzw. Z2 bewirkt. Diese Zahl wird dabei in dem Sinne ver ändert, dass ein weiteres Abwandern der Phase vom vorgegebenen Bereich verhindert wird. Verlässt bei spielsweise die durch P überwachte Phase den vor gegebenen Bereich als Folge einer Verkleinerung der Frequenz der Schwingung e. gegenüber derjenigen der Schwingung el, so kann durch das Signal v. die Zahl n beim Zähler Z, vermindert werden, oder es kann durch das Signal v. die Zahl n beim Zähler Zi ver grössert werden. Da hierdurch die Frequenzen der Signale ul, u2 einander angenähert werden, lässt sich in beiden Fällen ein weiteres Abwandern der über wachten Phase vom vorgegebenen Bereich verhindern. Es wird also als Regelspannung v eine Gleichspan nung bestehen bleiben, welche zur Herstellung der Sollfrequenz des Senders<B>G2</B> geeignet ist. Tritt dabei die Phase zwischen ul und<U>u..</U> wieder in den vorge gebenen Bereich ein, so verschwindet das Signal v, bzw. v2 und der beeinflusste Zähler arbeitet wieder mit der normalerweise geltenden Zahl n, Ein zur Verwendung in der beschriebenen Ein richtung geeignete Impuls-Phasendiskriminator kann durch eine an sich bekannte bistabile Kippschaltung gebildet werden, welche durch die- Impulse u, in die eine, durch die Impulse u2 in die andere stabile Lage gebracht wird. Die Kippschaltung erzeugt also gemäss Fig. 2 eine Impulsfolge v", bei der das Verhältnis der positiven Abschnitte T, zu den negativen Abschnitten T2 für die überwachte Phase (p zwischen den Impuls folgen ul und<B>U2</B> charakteristisch ist. Wi.rd die Impuls folge v" erdsymmetrisch erzeugt, so ist das Vorzeichen der durch Fütrierung in F (Fig. <B>1)</B> aus ihr gewonnenen mittleren Gleichspannung v charakteristisch für die Richtung der Abweichung der Phase 99 von ihrem mittleren Wert, der einer halben Periode der Impuls folgen u. und u2 entspricht. (T, = T.). Eine solche Gleichspannung ist als Regelspannung zur Beeinflus sung eines Oszillators besonders gut geeignet. Aus der Impulsfolge v" kann durch die Schwellenschaltung B (Fig. <B>1)</B> das Signal v, oder V2 beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass durch Integrierglieder die Längen der Abschnitte Ti und T2 gemessen und die dabei an den Integriergliedern auftretenden Spannungen mit konstanten Spannungen verglichen werden. Das Signal vi oder v2 erscheint, sobald eine jener Spannungen grösser wird als die zugeordnete konstante Spannung. Die Schwellenschaltung B ist so zu dimensiomieren, dass das Signal vl oder v. auftritt, wenn T, oder T, klein gegenüber (T, <B><I>+</I></B> T.) wird, wenn also etwa die Phase<B>99</B> (Fig. 2) eine der Grenzen p min. oder<B>99</B> max. überschreitet. Elektronische Zähler, die jeweils bis zu einer vor gegebenen Zahl n zählen, bei deren Erreichen einen Impuls abgeben und das Zählen wieder von vorn be ginnen, sind an sich wohlbekannt, ebenso Massnahmen zur willkürlichen Veränderung der Zahl n. Es ist ins besondere auch bekannt, den Zähler durch ein be sonderes Signal vorzeitig in die Nullstellung zurück zu verbringen. Unter Verwendung derartiger Zähler lässt sich eine besonders einfache Einrichtung realisieren, welche nach dem erfindungsgemässen Verfahren ar- .belitet. Zur Erläuterung der Wirkungsweise dieser nach Fig. <B>1</B> aufgebauten Einrichtung sei angenommen, dass sich die Frequenz der Schwingung<U>e..</U> vermindere, so dass nach einiger Zeit die Phase<B>99</B> (Fig. 2) die Grenze<B>p</B> max. erreicht und überschreitet. In der Schwellenschaltung B wird dann die Spannung des Integriergliedes, welches die Länge des Abschnittes T, misst, die zugeordnete konstante Spannung über steigen, bevor der den Abschnitt T, beendende Im pulse der Reihe<U>u.,</U> eingetroffen ist. Dies gibt Anlass zur Entstehung des Signals<U>v",</U> welches den Zähler Z2 vorzeitig in die Nullstellung zurück verbringt, wobei er gleichzeitig einen Ausgangsimpuls<U>u.,</U> abgibt. Dieser Ausgangsimpuls erscheint also nicht erst nach n" Perioden der Schwingung e, sondern schon frühe#r. Es wird so dafür gesorgt, dass auf jeden Fall zwischen <B>je</B> zwei Impulsen der Reihe ul ein Impuls der Reihe<U>u,</U> auftritt. Die Fig. <B>3</B> zeigt schematisch eine andere Ein richtung, welche nach dem erfindungsgemässen Ver fahren arbeitet. Danach werden die Schwingungen e, und e., des Frequenznormals <B>G,</B> bzw. des Senders<B>G.,</B> über äie normalerweise durchlässigen Torschaltungen- Ti bzw. <U>T.,</U> den Zählern Zi bzw <U>Z,</U> zugeführt. Die Ausgangsimpulse<I>u"<U>u,</U></I> der Zähler gelangen zum Phasendiskriminator P, der daraus eine zunächst impulsförmige Regelspannung v, erzeugt. Diese wird im Tiefpassfilter F zu einer Gleichspannung v be ruhigt, welche zur Beeinflussung der Trägerfrequenz des Senders<B><U>G.,</U></B> dient. Wird nun wiederum angenommen, dass sich die Frequenz der Schwingung<U>e,</U> vermindere, so wird die Phase 99 (vergleiche Fig. 2) schliesslich so gross, dass die Hinterkante eines Impulses der Reihe<B>U2</B> hinter die Vorderkante eines Impulses der Reihe u, zu liegen kommt, dass also die Impulse der Reihen u, und u" einander teilweise überdecken. Eine solche über- deckung lässt, wie im Einzelnen noch zu erläutern sein wird, die Koinzidenzschaltung K, ansprechen. Diese erzeugt ein Signal vl, welches die Torschaltung T, sperrt.<B>Die</B> Zählung der Perioden der Schwingung el wird also unterbrochen, solange das Signal vl wirksam ist. Der nächste Ausgangsimpuls des Zählers Z, er scheint also nicht schon nach n" Perioden, sondern erst später. Es wird so wiederum dafür gesorgt, dass auf jeden Fall zwischen<B>je</B> zwei Impulsen der Reihe U, ein Impuls der Reihe<B>U2</B> auftritt, indem erforder lichenfalls das Auftreten der Impulse der Reihe u, durch die Vergrösserung der Zahl n entsprechend ver zögert wird. Es ist nun notwendig, zu unterscheiden, ob die genannten überdeckungen als Folge einer sehr grossen oder einer sehr kleinen Phase<B>p</B> (Fig. 2) zustande kommen, denn im ersteren Fall muss die Torschaltung T" im letzteren die Torschaltung T, gesperrt werden. Diese Unterscheidung geschieht dadurch, dass die Impulsreihen ul und<B>U2</B> durch die Differenzierglieder Di bzw. <B>D2</B> differenziert wer-den und dass der Koinzi- denzschaltung K, (K2) einerseits die Impulse<I>u. (u)</I> und anderseits die durch Differentiation der Impulse U, (u.) gewonnenen Signale zugeführt werden, letztere in dem Sinne, dass die der Vorderkante der Impulse U, (u.) entsprechenden Signalanteile für allfällige Koinzidenzen massgebend sind. Die Fig. 4 verdeut liche diese Massnahme, wobei die Impulse der Reihen <B>Uli</B> U2 zur Erhöhung der übersichtlichkeit verhältnis mässig lang dargestellt sind. Sie zeigt den Zustand, der eintritt, wenn die Phase<B>99</B> sehr gross ist. Es ist ersicht lich, dass bei Ki eine Koinzidenz zwischen dem posi tiven Signalanteil von u,' (der die Vorderkante der Impulse von u, markiert) und dem (positiven) Impuls U. zustande kommt, nicht aber eine Koinzidenz bei K2, weil zur Zeit des positiven Signalanteils Von<B>U2'</B> der Impuls von u, fehlt. Es wird also bei grosser Phase (p die Koinzidenzschaltung K, (Fig. <B>3)</B> ansprechen, bei kleiner Phase die Koinzidenzschaltung K.. Dem Phasendiskriminator P können anstelle der Impulse ul, <I>u.</I> auch die differenzierten Signale u,', <I>u,'</I> zugeführt werden.
Claims (1)
- <B>PATENTANSPRUCH</B> Verfahren zum Erzeugen einer Spannung, die vom Unterschied zwischen zwei Frequenzen abhängt, da durch gekennzeichnet, dass aus den beiden ursprüng- liehen Schwingungen, deren Frequenzen miteinander zu vergleichen sind, zwei normalerweise periodische und gleichfrequente Signale gewonnen werden, wobei zur Gewinnung mindestens des einen Signals eine Zählanordnung verwendet wird, die jeweils nach Ein treffen einer normalerweise konstanten Zahl von Perioden der ursprünglichen Schwingung einen Aus gangsimpuls abgibt,dass mittels eines Phasend-iskrimi- nators eine Regelspannung in Abhängigkeit von der gegenseitigen Phase der beiden Signale erzeugt wird und dass jeweils dann, wenn diese Phase ausserhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, eine vorüberge hende Veränderung der genannten Zahl in dem Aus mass und in dem Sinne bewirkt wird, dass ein weiteres Abwandern der Phase vom vorgegebenen Bereich verhindert wird. UNTERANSPRüCH-E <B>1.</B> Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Veränderung bewirkt wird, sobald der Mittelwert der Regelspannung vorgegebene Grenzen überschreitet. 2.Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass aus den beiden ursprünglichen SchwingungenimpulsförmigeSignalegewonnenwerden, und dass die Veränderung bewirkt wird, sobald Koin zidenzen zwischen den Impulsen der beiden Impuls folgen auf-treten. <B>3.</B> Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch, ge kennzeichnet, dass zwei Koinzidenzschaltungen ver wendet werden, deren jeder die Impulse der einen Impulsfolge und die differenzierten Impulse- der ande ren Impulsfolge zugeführt werden. 4.Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Veränderung durch vorzeitiges Verbringen der Zählanordnung in die Nullstellung bewirkt wird. <B>5.</B> Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet<B>'</B> dass die Veränderung durch Unterbre chen der der Zähleranordnung zugeführten ursprüng- liehen Schwingung bewirkt wird.
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1960
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