DE1064116B

DE1064116B - Elektrischer Oszillator oder Sender, insbesondere Messsender

Info

Publication number: DE1064116B
Application number: DES42113A
Authority: DE
Inventors: Trevor Lloyd Wadley
Original assignee: SOUTH AFRICAN COUNCIL SCIENTIF
Current assignee: SOUTH AFRICAN COUNCIL SCIENTIF
Priority date: 1950-03-21
Filing date: 1954-12-28
Publication date: 1959-08-27

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Oszillator oder Sender, insbesondere Meßsender, allenfalls zur Verwendung in Uberlagerungsempfängern oder Überlagerungsfrequenzmessern bzw. zum Nachweis von Frequenzen, die entweder gleich irgendeiner der Gruppe von Harmonischen sind oder von irgendeiner der Gruppe in einem festen oder variablen Betrag abweichen.

Die Selektion wird in bekannten Geräten durch Wellenschalter und Siebketten veränderlicher Frequenz durchgeführt, und zwar gleichgültig, ob die Selektion auf der ursprünglichen Frequenz oder auf einer niedrigeren durch Überlagerung erzeugten Frequenz erfolgt. Diese Einrichtungen sind im Aufbau sehr kompliziert, so daß sie im Handel zu teuer werden.

In einem weiteren bekannten Gerät liegt die durch Überlagerung erzeugte Frequenz unterhalb des Bereichs der Gruppe von Harmonischen mit dem Ergebnis, daß eine gewisse Anfangsselektivität auf der gewünschten Frequenz notwendig wird, d. h., es werden ein selektiver Oberwellengenerator einschließlich Wellenschalter und Siebketten veränderlicher Frequenz unentbehrlich, um einen breiten Frequenzbereich zu erhalten. Auch diese Einrichtung leidet unter den gleichen Nachteilen wie die vorher beschriebene.

Schließlich ist ein Oszillator bekanntgeworden, der in einer ersten Mischschaltung eine Gruppe von Harmonischen eines festen Oberwellenoszillators mit den Schwingungen eines frequenzeinstellbaren Auswahloszillators mischt, der ferner die Ausgangsspannung eines nachfolgenden festen Bandfilters in einer zweiten Mischschaltung mit den Schwingungen eines über den Frequenzabstand zweier Harmonischen hinweg einstellbaren Interpolationsoszillators mischt und schließlich die Ausgangsspannung eines nachfolgenden festen Bandfilters mit den Schwingungen des Auswahloszillators in einer dritten Mischschaltung mischt, um damit eine stufenweise und zwischen den Stufen kontinuierlich frequenzeinstellbare Schwingung zu erhalten.

Bei der Erfindung wird unter Verwendung einer solchen Einrichtung eine derartige Bemessung der der ersten Mischschaltung zuzuführenden Frequenzen 4-5 vorgenommen, daß die vom nachfolgenden Bandfilter ausgesiebte feste Frequenz oberhalb der Gruppe von Harmonischen liegt. Durch diese Anordnung werden ein selektiver Oberwellengenerator einschließlich der bisher erforderlichen Wellenschalter oder Siebketten veränderlicher Frequenz nicht benötigt. Ferner kann der Frequenzbereich der Generatoren oder Empfänger so weit wie gewünscht sein, ohne eine Bereichsschaltung zu Hilfe nehmen zu müssen.

Elektrischer Oszillator oder Sender,
insbesondere Meßsender

Anmelder:
South African Council for Scientific
and Industrial Research,
Pretoria (Südafrikanische Union)

Vertreter: Dipl.-Ing. W. Gollung₁ Patentanwalt,
Frankfurt/M., Kaiserstr. 16

Trevor Lloyd Wadley, Johannesburg
(Südafrikanische Union),
ist als Erfinder genannt worden

In besonderer Ausbildung der Erfindung erstreckt sich die Gruppe von Harmonischen über den Bereich von 1 bis 30 MHz mit einer Grundfrequenz von 1 MHz. Schließlich ist zur Erzeugung der Gruppe von Harmonischen ein Kristalloszillator zusammen mit einem Verzerrer oder Oberwellengenerator vorgesehen.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele wird die Erfindung näher erläutert.

Als numerisches Beispiel wird die Gruppe von Harmonischen 1, 2, 3 ... MHz bis zu etwa 30 MHz gewählt. Die Frequenz des Banddurchlaßfilters sei 32,5 ± 0,2 MHz. Der Oszillator sei variabel über den Bereich 32,5 'bis 63,5 MHz. Um dann z. B. die siebente Harmonische, d. h. 7 MHz auszuwählen, muß der Oszillator auf 39,5 ±0,2 MHz eingestellt werden. In der Mischschaltungwird 7 MHz von 39,5 ± 0,2 MHz abgezogen, um an das Banddurchlaßfilter 32,5 ±0,2 MHz zu liefern. Die Eingangsfrequenzen sind dann 39,5 ±0,2 MHz und 32,5 ±0,2 MHz, und die Differenz zwischen den beiden ist genau 7 MHz, die ausgewählte Frequenz. Das Frequenzverhältnis der Grenzen des Bereiches, über welche der Oszillator verändert werden muß, kann niedrig genug gemacht werden, um es durch eine einzige Einstellung ohne Wellenschalter zu erhalten. Überdies ist die Spiegelfrequenz der Vorrichtung immer außerhalb der Gruppe von Harmonischen, und deshalb ist keine Anfangsselektivität für die gewählte Harmonische notwendig; die Mischschaltung kann durch die ganze Gruppe von Harmonischen gleichzeitig gespeist werden.

909 609/315

Die in Fig·. 1 dargestellte Schaltung enthält den Kristalloszillator 1, den Oberwellengenerator 2 und das Niederfrequenzdurchgangsfilter 3. Diese sowie der Oszillator 4 variabler Frequenz liegen an der Mischschaltung 5 mit dem Banddurchgangsfilter 6, dessen Ausgangsfrequenz f_r±nf_c beträgt. Der Generator variabler Frequenz 8 bildet mit der Alischschaltung 9 und dem Banddurchgangsfilter 10 die Interpolationseinrichtung. Die weitere Mischschaltung 11 erhält die Frequenzen f_r des Oszillators 4 und die Frequenz f_r±nf_c + fi des Banddurchgangsfilters 10. An dem der Mischschaltung 11 nachgeschalteten Niederfrequenzdurchgangsfilter 14 wird die Frequenz nf_c ± /,· abgenommen.

An Hand dieser Schaltung ist die Hinzufügung einer Mischschaltung und eines Niederfrequenzdurchlaßfilters zu einer bekannten Anordnung gezeigt, in welchen die Summe oder Differenz der zwei Ausgangsfrequenzen, nämlich nf_c + fi oder nf_c—fi gebildet wird. Es handelt sich also um die Erzeugung irgendeines Vielfachen von f_c mit stetiger Interpolation zwischen diesen mehrfachen Frequenzen. In bezug auf das obenerwähnte numerische Beispiel kann demzufolge eine beliebige Frequenz zwischen 0 bis 30 MHz durch die Einstellung an zwei Skalen, von denen die eine in Megahertz und die andere in Kilohertz geeicht ist, derart, daß die Einstellung der Megahertzskala innerhalb des Bereichs von ± 0,2 MHz nicht kritisch ist, erzeugt werden. Der Generator 8 variabler Frequenz kann auch eine Vorrichtung sein, bei der alle Frequenzen niedriger sind, z. B. ein Zehntel im Falle des Dekadensystems.

In dem numerischen Beispiel könnte der zweite Kristalloszillator eine Frequenz f_c von IOOkHz und der letzte Generator variabler Frequenz den Frequenzbereich 100 bis 200 kHz haben. Der zuletzt genannte Generator kann aber auch mit einer noch niedrigeren Frequenz arbeiten; je nach der nötigen Feineinstellung kann dieses Verfahren beliebig oft wiederholt werden. Die beschriebene Vorrichtung kann als stetig einstellbarer kristallgesteuerter Steueroszillator eines Senders, als Signalgenerator oder mit entsprechend gewählten Frequenzen als Niederfrequenzsignalgenerator mit irgendeiner festgesetzten Frequenzgenauigkeit benutzt werden. Die erzeugte Frequenz kann von den Skalen direkt abgelesen werden.

Bei der Schaltung der Fig. 2 liegen an der Mischschaltung 9 das Signalbanddurchlaßfilter 16 mit der Frequenz f_T — f_s und das Kristallbanddurchlaßfilter 18 der Frequenz f_T — nf_e. Die Ausgangsspannung ± (/_s — nf_c) der Alischschaltung 9 liegt an der Nachweisvorrichtung 21.

Diese Anordnung zeigt die Anwendung des gleichen Prinzips für den Empfang von Signalen. Es ist eine Mischschaltung 11 hinzugefügt, welche durch die Frequenz f_r und durch die ankommenden Signale /_s aus dem Eingangskreis 23 gespeist wird. Die Mischschaltung nimmt das ankommende Signal, wie schon erwähnt, mit der Frequenz /_s auf. Ihr Ausgang enthält die FrequenzZ_r-Z_s, und diese wird, wie angedeutet, durch das Banddurchlaßfilter ausgewählt, wobei die Mitte des Durchlaßbereichs dieses Filters höher als die höchste zu empfangende Frequenz ist. (Die Alternative besteht, die Summenfrequenz /_r+/_s zu wählen. Für den Zweck der Beschreibung wird jedoch nur f_r — f_s betrachtet.) Der Ausgang dieses Filters zusammen mit der Frequenz f_r — nf_c speist die letzte Mischschaltung, welcher eine selektive Nachweisvorrichtung variabler Frequenz folgt. Die Mitte des Durchlaßbereichs des obenerwähnten Filters ist gleich

der Mitte f_b des Durchlaßbereichs des Filters plus oder minus die Mitte des Frequenzbereichs der nachfolgenden selektiven variablen Nachweisvorrichtung, und die Breite des Durchlaßbereichs ist gleich der Breite des Variationsbereichs der selektiven Nachweisvorrichtung variabler Frequenz plus 2 Af.

Die letzte Mischschaltung erzeugt die Summe oder Differenz der Speisungsfrequenzen, d. h.

(fr - nfc) - (fr - fs) =f_s — nf_c

oder

(fr—fs)~ (fr-nfc) = nfc-f_s.

In beiden ist das eine Verschiebung der Frequenz der zu empfangenden Signale mit einem genauen Vielfachen der Frequenz des Kristalloszillators.

Die in dieser Mischschaltung erzeugte Differenzfrequenz (f_s—nfc) wird durch die nachfolgende selektive Nachweisvorrichtung variabler Frequenz aufgenommen. Der Bereich/,; bis fn+f_c, über welche die Vorrichtung verändert werden kann, ist gleich dem Frequenzintervall zwischen benachbarten Harmonischen. Die ganze Vorrichtung bildet also einen Empfänger oder ein Frequenzmeßgerät.

Um das numerische Beispiel fortzusetzen, seien die eingehenden Signale im Bereich 0 bis 30 MHz gelegen, und diese sollen durch ein Filter mit demselben Frequenzbereich als Durchlaßbereich gehen; das Kristallbanddurchlaßfilter 18 sei 32,5 ± 0,2 MHz wie vorher, das Signalbanddurchlaßfilter 16 (33,5 bis 34,5) ± 0,2 MHz, und die Nachweisvorrichtung variabler Frequenz soll über einen Frequenzbereich von 1 bis 2 MHz verändert werden können. Angenommen, daß ein Signal von einer Frequenz von, sagen wir, f_s = 5600 MHz empfangen werden soll, so muß der Oszillator 4., der die variable Frequenz f_r liefert, wie im vorigen Beispiel, auf 39,5 ± 0,2 MHz eingestellt werden, um die siebente Harmonische, d. h. 7 MHz auszuwählen. f_r - f_s wird 33,9 ± 0,2 MHz, welche innerhalb des Durchlaßbereichs des Signalbanddurchlaßfilters liegt, und f_r±nf_c wird 32,5±0,2 MHz. Die Eingangsfrequenz zur Nachweisvorrichtung \-ariabler Frequenz wird dann 1,4 MHz, d. h. — (f_s — nfc) gleich (7 — 5,6) MHz. Es besteht die Alternative, den Signalfilterdurchlaßbereich (30,5 bis 31,5) ± 0,2 MHz zu machen und die vierte Harmonische zu wählen, in welchem Falle die Eingangsfrequenz zur Nachweisvorrichtung variabler Frequenz 1,6 MHz, d. h. (/_s - nfc) gleich (5,6 - 4) = 1,6 MHz wird.

Um die Interpolation zu verfeinern, kann die Nachweisvorrichtung variabler Frequenz mit niedrigeren Frequenzen arbeiten, und diese weist wiederum eine Nachweisvorrichtung variabler Frequenz mit noch niedrigeren Frequenzen usw. auf, bis die genügende Genauigkeit erreicht ist.

Fig. 3 zeigt ebenfalls eine Schaltung für den Empfang von Signalen mit der Einführung einer variablen Frequenz 24 (f_t) zwischen dem Kristallbanddurchlaßfilter 18 und der Mischschaltung 9, welcher die selektive Nachweisvorrichtung 21 folgt. Die Frequenz 24 wird durch den Generator 25 variabler Frequenz erzeugt und zusammen mit der Spannung 26 (f_r — nf_c) in die Mischschaltung 27 gegeben, die unter Zwischenschaltung des Banddurchlaßfilters 28 an der Mischschaltung 9 liegt.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung gemäß Fig. 3, wobei aber die Interpolation nach dem Signalbanddurchlaßfilter 16 an Stelle des Kristallbanddurchlaßfilters 18 mit Hilfe der Mischschaltung 9 eingeführt wird.

Claims

Alle beschriebenen Schaltungen können mit einer beliebigen Frequenz oder über einen beliebigen Frequenzbereich, je nach Bedarf, arbeiten. Patentansprüche:

1. Elektrischer Oszillator oder Sender, insbesondere Meß sender, allenfalls zur Verwendung in Überlagerungsempfängern oder Überlagerungsfrequenzmessern, der in einer ersten Mischschaltung eine Gruppe von Harmonischen eines festen Oberwellenoszillators mit den Schwingungen eines frequenzeinstellbaren Auswahloszillators mischt, der ferner die Ausgangsspannung eines nachfolgenden festen Band-filters in einer zweiten Mischschaltung mit den Schwingungen eines über den Frequenzabstand zweier Harmonischen hinweg einstellbaren Interpolationsoszillators mischt und schließlich die Ausgangsspannung eines nachfolgenden festen Bandfilters mit den Schwingungen des Auswahloszillators in einer dritten Mischscha\tang mischt, um damit eine stufenweise und

zwischen den Stufen kontinuierlich frequenzeinstellbare Schwingung zu erhalten, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der der ersten Mischschaltung zuzuführenden Frequenzen , daß die vom nachfolgenden Bandfilter ausgesiebte feste Frequenz oberhalb der Gruppe von Harmonischen liegt.

2. Oszillator oder Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe von Harmonischen sich über den Bereich 1 bis 30 MHz erstreckt, mit einer Grundfrequenz von 1 MHz.

3. Oszillator oder Sender nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung der Gruppe von Harmonischen einen Kristalloszillator, zusammen mit einem Verzerrer oder Oberwellengenerator, einschließen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 992 624;
F. Vilbig, »Hochfrequenz-Meßtechnik«, München 1953, S. 32 und 33 und 188 bis 204.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen