DE1090312B - Method for generating electrical vibrations, in particular for measuring interference frequency - Google Patents
Method for generating electrical vibrations, in particular for measuring interference frequencyInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Für viele Zwecke der elektrischen Nachrichtentechnik, insbesondere für den drahtlosen Verkehr und dabei vor allem für die Meßtechnik, spielt die Erzeugung von elektrischen Schwingungen eine wichtige Rolle, deren Frequenzwert möglichst genau bestimmt ist. Die meisten bekannten Verfahren bedienen sich dafür eines selbsttätigen Vergleiches zwischen einer mit Hilfe eines Schwinggenerators erzeugten Frequenz und einer Normalfrequenz bzw. deren Harmonischen. Als Schwingungsgenerator ist dabei auch schon ein Schwebungssummer verwendet worden, weil sich ein solches Gerät über einen großen Bereich ohne Umschaltung abstimmen läßt.For many purposes of electrical communications, especially for wireless traffic and The generation of electrical vibrations plays an important role in measurement technology Role whose frequency value is determined as precisely as possible. Most of the known methods make use of them instead of an automatic comparison between a frequency generated with the help of an oscillating generator and a normal frequency or its harmonics. There is also a vibration generator Beat buzzer has been used because such a device covers a large range without switching can vote.
Eine solche Synchronisierung eines Schwebungssenders mit einer Frequenz des Normalfrequenzspektrums durch Regelung ist beispielsweise in der Abb. 47 zu einem Beitrag von Lothar Rohde mit dem Titel »Normalfrequenz und Frequenzmessung« dargestellt, der in »Fortschritte der Hochfrequenz-Technik«, Bd. 2, S. 242 bis 328 (1943), erschienen ist. In der Fig. 1 der Zeichnung ist diese bekannte Synchronisierschaltung nochmals wiedergegeben. Der Schwebungssender wird dabei durch den einstellbaren Oszillator 1, den Oszillator 2, die Mischstufe 3, den Tiefpaß 4 und den Verstärker 5 gebildet, an dessen Ausgang die zu erzeugende Arbeitsfrequenz A entnommen wird. Die Normalfrequenz N wird zwecks Erzeugung 'der gewünschten Harmonischen dem Verzerrer 6 zugeführt, und das Frequenzspektrum wird in der Mischstufe 7 mit der Arbeitsfrequenz A umgesetzt, wobei hinter dem Tiefpaß 8 und bei geschlossenem Schalter 9 eine Regelspannung R zustande kommt, die eine Steuereinrichtung 10 (z. B. eine Hubröhre) so beeinflußt, daß sie auf den Oszillator 2 im Sinne einer Synchronisierung der Arbeitsfrequenz A mit der ihr am nächsten liegenden Harmonischen des Normalfrequenzspektrums einwirkt. Die durch Veränderung der Frequenz des Oszillators 1 in einem weiten Bereich einstellbare Arbeitsfrequenz A des Schwebungssenders läßt sich in dieser Weise auf jede im gleichen Bereich liegende Harmonische des Normalfrequenzspektrums stabilisieren, ohne daß dafür die Oszillatoren 1 und 2 selbst stabile Frequenzen liefern müssen. Die Frequenzen dieser Oszillatoren können vielmehr bis zur Größenordnung des Abstandes zweier Normalfrequenzharmonischer schwanken, also insoweit unstabil sein. Bei geöffnetem Schalter 9 ist die Stabilisierung des Schwebungssenders aufgehoben, so daß die Arbeitsfrequenz A unstabilisiert über den gesamten Frequenzbereich des Senders stufenlos verändert werden kann.Such a synchronization of a beat transmitter with a frequency of the normal frequency spectrum by regulation is shown, for example, in Fig. 47 to a contribution by Lothar Rohde entitled “Normal Frequency and Frequency Measurement”, which was published in “Advances in High Frequency Technology”, Vol. 2, p 242 to 328 (1943). This known synchronization circuit is shown again in FIG. 1 of the drawing. The beat transmitter is formed by the adjustable oscillator 1, the oscillator 2, the mixer 3, the low-pass filter 4 and the amplifier 5, at the output of which the operating frequency A to be generated is taken. The normal frequency N is fed to the distortion unit 6 for the purpose of generating the desired harmonics, and the frequency spectrum is converted in the mixer 7 with the working frequency A , with a control voltage R coming about behind the low-pass filter 8 and when the switch 9 is closed, which a control device 10 ( e.g. a lifting tube) so that it acts on the oscillator 2 in the sense of a synchronization of the working frequency A with the harmonic of the normal frequency spectrum which is closest to it. The operating frequency A of the beat transmitter, which can be set in a wide range by changing the frequency of the oscillator 1, can be stabilized in this way to any harmonic of the normal frequency spectrum lying in the same range, without the oscillators 1 and 2 themselves having to supply stable frequencies. Rather, the frequencies of these oscillators can fluctuate up to the order of magnitude of the distance between two normal frequency harmonics, that is to say they can be unstable to that extent. When the switch 9 is open, the stabilization of the beat transmitter is canceled, so that the operating frequency A can be changed continuously over the entire frequency range of the transmitter in an unstabilized manner.
Eine stufenlose Einstellung der Arbeitsfrequenz A ist bei der bekannten Synchronisierschaltung also nur
im unstabilisierten Schaltzustand (geöffneter Schalter 9) vorhanden. Im stabilisierten Schaltzustand (ge-Verfahren
zur Erzeugung
elektrischer Schwingungen,
insbesondere zur Interferenz-Frequenzmessung In the known synchronizing circuit, a stepless setting of the working frequency A is therefore only available in the unstabilized switching state (open switch 9). In the stabilized switching state (ge method for generating
electrical vibrations,
especially for interference frequency measurement
Anmelder:Applicant:
Rohde & Schwarz,Rohde & Schwarz,
München 9, Tassiloplatz 7Munich 9, Tassiloplatz 7
Dipl.-Ing. Richard Leonhardt und Herbert Flicker,Dipl.-Ing. Richard Leonhardt and Herbert Flicker,
München,
sind als Erfinder genannt wordenMunich,
have been named as inventors
schlossener Schalter 9) läßt sich die Synchronisierung ausschließlich entsprechend der vom Normalfrequenzspektrum gelieferten Abstufung durchführen. Nur für diese Festwerte der Normalfrequenzharmonischen ist also die gewünschte hohe Genauigkeit der Frequenzerzeugung erreichbar.closed switch 9), the synchronization can only be carried out in accordance with that of the normal frequency spectrum Perform the graduation provided. The normal frequency harmonics is only for these fixed values thus the desired high accuracy of the frequency generation can be achieved.
Abgesehen von den im vorstehenden behandelten Verfahren zur Erzeugung von elektrischen Schwingungen mit genau definierter Frequenz gehört auch eine Radiorelaisstation mit einem Frequenzumsetzer zum Stand der Technik, bei welchem die unstabilen Frequenzen in einem hierbei allein in Betracht gezogenen stabilisierten Schaltzustand selbsttätig dadurch in einem Abstand gehalten werden, daß die eine von ihnen durch Umsetzung mit einer aus einem am Eingang auftretenden Spektrum ausgewählten konstanten Frequenz aus der anderen erzeugt wird. Die wahlweise Erzeugung einer über einen weiten Bereich stufenlos an ein und derselben Skala einzustellenden Ausgangsfrequenz ist damit nicht möglich.Apart from the processes for generating electrical vibrations discussed above With a precisely defined frequency, a radio relay station with a frequency converter also belongs to the state of the art, in which the unstable frequencies are taken into account here alone stabilized switching state are automatically kept at a distance that the one of them by conversion with a constant selected from a spectrum occurring at the input Frequency is generated from the other. The optional generation of one over a wide range This means that it is not possible to set an output frequency that can be set continuously on one and the same scale.
Die angeführten Mängel der bekannten Synchronisierschaltung werden mit dem Verfahren zur Erzeugung .elektrischer Schwingungen einer Frequenz, die in einem weiten Bereich einstellbar ist, und als Differenz zweier Schwingungen von unstabiler Frequenz wahlweise unstabilisiert oder durch ein Normalfrequenzspektrum stabilisiert gewonnen wird, bei dem die beiden unstabilen Frequenzen im unstabilisierten Schaltzustand unabhängig voneinander erzeugt werden, erfindungsgemäß dadurch behoben, daß die beiden Frequenzen im stabilisierten Schaltzustand selbsttätig durch an sich bekannte Nachregelung und/oder durchThe cited shortcomings of the known synchronization circuit are with the method of generation electrical oscillations at a frequency that can be set over a wide range and as a difference two oscillations of unstable frequency either unstabilized or through a normal frequency spectrum is obtained stabilized, in which the two unstable frequencies in the unstabilized Switching state are generated independently of one another, solved according to the invention in that the two Frequencies in the stabilized switching state automatically through readjustment known per se and / or through
009 610/191009 610/191
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Umsetzung der einen Frequenz in einem Abstand ge- barkeit z. B. einer Anordnung nach den Hauptmerkhalten werden, der der Summe oder Differenz aus der malen der Erfindung entspricht.Implementation of a frequency at a distance z. B. an arrangement according to the main features which corresponds to the sum or difference of the times of the invention.
Frequenz einer Harmonischen des Normalfrequenz- Nach Fig. 3 wird wie im Ausführungsbeispiel nach spektrums und einer entweder abgestuft oder stufenlos Fig. 2 aus den Frequenzen fb und /s die Arbeitsüber den Abstand zweier benachbarter Harmonischen 5 frequenz A' in der gleichen Weise gewonnen, d. h. veränderbarer Frequenz entspricht. In besonderer nach Art eines Schwebungssenders aus an sich unAusgestaltung der Erfindung wird die eine der un- stabilen Frequenzen. Die Festfrequenz wird dabei im stabilen Frequenzen als Breitbandfrequenz unmittel- unstabilisierten Schaltzustand (dargestellte Lage des bar einem einstellbaren Oszillator (Breitbandoszilla- Schalters 26) dem Festoszillator 15 entnommen und tor) entnommen und die andere unstabile Frequenz als io im stabilisierten Schaltzustand durch Mischung in der Schmalbandfrequenz nach Mischung einer nicht ein- Mischstufe 27 als Summe oder Differenz der Breitstellbaren Frequenz (Festfrequenz) mit einem über bandfrequenz fb und einer Harmonischen der Normalden Abstand zweier benachbarter Harmonischer ver- frequenz N über das Filter 28 gewonnen, wobei der änderbaren weiteren einstellbaren Oszillator (Schmal- Schalter 26 die gestrichelt eingetragene Lage hat. Die bandoszillator) und Aussiebung der Summen- oder 15 Arbeitsfrequenz A' ergibt sich auch hier wieder trotz Differenzfrequenz gewonnen. der unstabilen Frequenzen fb und fs als Summe oderFrequency of a harmonic of the standard frequency to Fig. 3 as will be either stepped in the embodiment of the spectrum and one or infinitely Fig. 2 from the frequencies f b and / s obtained the work over the distance between two adjacent harmonic 5 frequency-A 'in the same manner, ie variable frequency corresponds. In a particular embodiment of the invention in the manner of a beat transmitter, one of the unstable frequencies becomes. The fixed frequency is taken from the fixed oscillator 15 and tor) as a broadband frequency immediately unstabilized switching state (shown position of the bar of an adjustable oscillator (broadband oscillator switch 26) and the other unstable frequency than io in the stabilized switching state by mixing in the narrowband frequency after mixing a non-single mixer stage 27 as the sum or difference of the frequency that can be set (fixed frequency) with a frequency above the band frequency f b and a harmonic of the normal, the distance between two adjacent harmonics frequency N is obtained via the filter 28, the variable further adjustable oscillator ( Schmal switch 26 has the position shown in dashed lines. The band oscillator) and filtering out the sum or working frequency A ' is also obtained here again despite the difference frequency. of the unstable frequencies f b and f s as a sum or
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der Differenz der Frequenz einer wählbaren Normalnachstehenden Beschreibung an Hand der Fig. 2 bis 5 frequenzharmonischen und der Frequenz des Schmalder Zeichnung erläutert. Darin sind Ausführungs- bandoszillators 16, für dessen Konstanz das gleiche beispiele dafür dargestellt. 20 gilt wie für den Oszillator 16 nach Fig. 2.Further details of the invention are in the difference in frequency of a selectable normal below Description with reference to FIGS. 2 to 5 frequency harmonics and the frequency of the Schmalder Drawing explained. It contains the execution band oscillator 16, the same for its constancy examples are shown. 20 applies as for the oscillator 16 according to FIG. 2.
Nach Fig. 2 wird in einer Mischstufe 11 nach Art Nach Fig. 4 ist in Abwandlung der Ausführung eines Schwebungssenders die Differenzfrequenz aus nach Fig. 3 vor und nach der an den Schmalbandden beiden unstabilen Frequenzen fb und fs gebildet, oszillator 16 angeschlossenen Mischstufe 17 je eine die hinter dem Tiefpaß 12 und dem Verstärker 13· als Umsetzerstufe 29 bzw. 30 vorgesehen, die von dem Arbeitsfrequenz A' zur Verfügung steht. Die Fre- 25 gemeinsamen Umsetzoszillator 31 gesteuert werden, quenz fb wird dem einstellbaren Oszillator 14 ent- Durch diese vorgenommene zusätzliche Frequenznommen, dessen Variation dem gesamten Bereich der umsetzung in eine niedrigere Frequenzlage läßt sich Arbeitsfrequenz entspricht (Breitbandoszillator). Sie die Bandbreite des Filters 32 auf den für die Aussoll deshalb als »Breitbandfrequenz« bezeichnet wer- siebung störender Normalfrequenzkomponenten hinter den. Die Frequenz /s ist nach Mischung der aus dem 30 dem Filter 28 genügend schmalen Wert bringen. In nicht einstellbaren Oszillator 15 (Festoszillator) ent- der Mischstufe 11 werden wiederum die unstabilen nommenen Festfrequenz ff mit der Frequenz des wei- Frequenzen fb und fs gemischt, von denen letztere teren einstellbaren Oszillators 16 in der Stufe 17 und hinter dem Filter 3S auftritt.According to FIG. 2, in a mixing stage 11 in the manner shown in FIG. 4 is a modification of the embodiment of a beat transmitter, the frequency difference from FIG. 3, before and after the two unstable to the Schmalbandden frequencies f B and f S is formed, oscillator 16 connected to mixer 17 each one which is provided behind the low-pass filter 12 and the amplifier 13 as a converter stage 29 or 30, which is available from the operating frequency A ' . The frequency can be controlled 25 common Umsetzoszillator 31, frequency f b is 14 corresponds By this made additional frequency taken, the variation may be the entire range of conversion to a lower frequency situation corresponds to the adjustable oscillator operating frequency (broadband oscillator). Adjust the bandwidth of the filter 32, which is therefore referred to as the "broadband frequency" for the purpose of output, with disruptive normal frequency components behind the. After mixing, the frequency / s is the value that is sufficiently narrow from the filter 28 to bring it. In the non-adjustable oscillator 15 (fixed oscillator) in the mixer 11, the unstable fixed frequencies f f are mixed with the frequency of the other frequencies f b and f s , of which the latter is the adjustable oscillator 16 in the stage 17 and behind the filter 3S occurs.
Aussiebung der Summen- oder Differenzfreqenz im Eine weitere Abwandlung der Ausführung nach Filter 18 gewonnen. Die Frequenz des Oszillators 16 35 Fig. 3 ergibt sich nach Fig. 5 dadurch, daß nach der ist dabei über den Abstand zweier benachbarter Har- an den Schmalbandoszillator 16 angeschlossenen monischer der Normalfrequenz N veränderbar und be- Mischstufe 17 eine Umsetzerstufe 34 mit Filter 35 vorstreicht somit nur ein relativ schmales Frequenzband gesehen ist, die von einer mit der Normalfrequenz N (Schmalbandoszillator). Die durch die Mischung in in einem ganzzahligen Verhältnis stehenden Freder Stufe 17 und nach der Aussiebung im Filter 18 40 quenz N' oder einer ihrer im Verzerrer 36 erzeugten erhaltene Frequenz fs wird deshalb als »Schmalband- und im Filter 37 ausgesiebten Harmonischen gesteuert frequenz« bezeichnet. wird. Eine gleichartig gesteuerte Umsetzerstufe kannFiltering out the sum or difference frequency in Another modification of the design after filter 18 obtained. The frequency of the oscillator 16 35 Fig. 3 is obtained according to FIG. 5 in that after the case of two of the distance of adjacent Har- to the narrow-band oscillator 16 connected monic the normal frequency N is variable and loading mixer stage 17 a conversion stage 34 with filter 35 thus only a relatively narrow frequency band is seen, that of one with the normal frequency N (narrow band oscillator). The Freder stage 17, which is in an integer ratio through the mixing, and after the filter 18 40 frequency N ' or one of its frequency f s generated in the distortion 36 is therefore controlled as "narrow band and harmonics filtered out in the filter 37 frequency" designated. will. A similarly controlled converter stage can
In der Mischstufe 19 wird die Breitbandfrequenz fb auch zusätzlich oder allein vor der Mischstufe 17 vormit der Festfrequenz ff wiederum nach Art eines gesehen sein. Diese Maßnahmen erweisen sich dann Schwebungssenders umgesetzt und nach Aussiebung 45 als vorteilhaft, wenn die Arbeitsfrequenz A' nur einen im Tiefpaß 20 und Verstärkung im Verstärker 21 in relativ schmalen Bereich mit dichter Frequenzfolge der Mischstufe 22 mit der nächstliegenden Harmo- bestreicht. Dann ergeben sich trotzdem für die Ordnischen der Normalfrequenz N verglichen. Die da- nungszahlen der Harmonischen der Normalfrequenz N durch gewonnene Regelspannung R' beeinflußt nach relativ niedrige Werte. Außerdem kann die Frequenz Durchlaufen des Tiefpasses 23 und bei geschlossenem 50 des Oszillators 14 in einen günstigeren Bereich ge-Schalter24 die Steuereinrichtung 25, die auf den Fest- bracht werden.In the mixer 19, the broadband frequency f b will also be seen in addition or alone before the mixer 17 before the fixed frequency f f again in the manner of a. These measures then turn out to be beat transmitter implemented and after screening 45 to be advantageous if the operating frequency A ' sweeps only one in the low-pass filter 20 and amplification in the amplifier 21 in a relatively narrow range with a dense frequency sequence of the mixer 22 with the closest harmonic. Then the normal frequency N is compared for the niches. The number of times the harmonics of the normal frequency N are influenced by the obtained control voltage R ' according to relatively low values. In addition, the frequency can pass through the low-pass filter 23 and, when the oscillator 14 is closed, the control device 25 can move into a more favorable range.
oszillator 15 im Sinne einer Synchronisierung der aus Ein besonderer Vorteil der Erfindung, wie er sichoscillator 15 in the sense of a synchronization of a particular advantage of the invention, as he himself
dem Verstärker 21 austretenden Hilfsfrequenz flt ein- auch aus den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2Auxiliary frequency f lt exiting from amplifier 21 also from the exemplary embodiments according to FIG. 2
wirkt. bis 5 ergibt, besteht darin, daß neben der im stabili-works. to 5 results in the fact that in addition to the stabilized
Nach dem an Hand der Fig. 2 geschilderten Ver- 55 sierten Schaltzustand erzielbaren hohen Genauigkeit fahren ergibt sich die Arbeitsfrequenz A' als Summe der erzeugten Frequenz im unstabilisierten Schaltoder Differenz der Frequenz einer wählbaren Normal- zustand nur durch Veränderung des Breitbandoszillafreqenzharmonischen und der Frequenz des Schmal- tors 14 der vorausgesetzte weite Bereich der Arbeitsbandoszillators 16. Die Arbeitsfrequenz A' ist deshalb frequenz stufenlos einstellbar ist. Damit läßt sich bei nicht nur für die Festwerte der Normalfrequenz- 60 Frequenzmessungen nach dem Interferenzverfahren harmonischen, sondern auch für alle Zwischenwerte die unbekannte Frequenz in ihrer Lage schnell mit stabilisiert und durch Variation des Oszillators 16 ein- einer Genauigkeit auffinden, die eine eindeutige Messteilbar. Eine innerhalb der breits erwähnten Grenzen sung nach Übergang auf den stabilisierten Schaltliegende Unstabilität der Oszillatoren 14 und 15 hat zustand mit der dabei erreichbaren höheren Genauigauf die Genauigkeit der Arbeitsfrequenz Ä keinen 65 keit durchzuführen erlaubt. Für die unstabilisierte Einfluß. Die Unstabilität des Oszillators 16 läßt sich Betriebsweise kann man sich dabei nach den Fig. 3 wegen seines geringen Variationsbereiches klein bis 5 zusätzlich oder an Stelle des Festoszillators 15 halten. Darüber hinaus kann an seiner Stelle auch ein des Zusatz-Festoszillators 15' mit dem zugehörigen normalfrequenzgesteuerter Generator Verwendung Schalter bedienen. In diesem Fall hat der S chmalbandfinden, der bei abgestufter oder stufenloser Veränder- 70 oszillator 16 für den unstabilisierten Zustand keinenDrive to the described with reference to FIG. 2 encryption 55 overbased switching state achievable high accuracy results in the working frequency of A 'as a sum of the frequency generated in the unstabilized shift or difference of the frequency of a selectable normal state only by changing the Breitbandoszillafreqenzharmonischen and the frequency of the narrow - Tors 14 the assumed wide range of the working band oscillator 16. The working frequency A ' is therefore frequency can be adjusted continuously. Thus, not only for the fixed values of the normal frequency measurements according to the harmonic interference method, but also for all intermediate values the position of the unknown frequency can be quickly stabilized and, by varying the oscillator 16, an accuracy can be found that is clearly divisible. A mentioned within the limits breits solution after transition to the stabilized switching lying instability of the oscillators 14 and 15 state has the higher attainable thereby Genauigauf allowed to perform no 65 ness the accuracy of the operating frequency Ä. For the unregulated influence. The instability of the oscillator 16 can be kept as small as 5 in addition to or instead of the fixed oscillator 15 according to FIG. In addition, one of the additional fixed oscillator 15 'with the associated normal frequency-controlled generator can also operate switches in its place. In this case, the narrow band finding that with a stepped or stepless variable oscillator 16 for the unstabilized state has none
Einfluß auf die Arbeitsfrequenz. Dies gilt in gleicher Weise für die Einschaltung des Zusatz-Festoszillators 15'". Dagegen entspricht die Wirkung eines solchen Oszillators an der Stelle 15" der Wirkung von 15.Influence on the working frequency. This also applies to switching on the additional fixed oscillator 15 '". In contrast, the effect of such an oscillator at position 15" corresponds to the effect of 15.
Claims (8)
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