DE716808C - Device for frequency measurement of a high-frequency alternating voltage in a small range, in particular for frequency monitoring of a transmitter - Google Patents

Description

Einrichtung zur Frequenzmessung einer hochfrequenten Wechselspannung in einem kleinen Bereich, insbesondere zur Frequenzüberwachung eines Senders Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Frequenzmessung einer hochfrequenten Wechselspannung in einem kleinen Bereich, insbesondere zur Messung kleine ner Abweichungen der Frequenz eines Hochfrequenzgenerators von seiner Sollfrequenz.Device for frequency measurement of a high-frequency alternating voltage in a small area, especially for frequency monitoring of a transmitter Die The invention relates to a device for frequency measurement of a high frequency AC voltage in a small range, especially for measuring small deviations the frequency of a high frequency generator from its nominal frequency.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet derartiger Frequenzmeßeinrichtungen besteht in der Überwachung von Sendern, deren Frequenzschwankungen möglichst klein gehalten werden sollen. Die bisher bekannten Einrichtungen dieser Art sind verhältnismäßig verwickeln und umfangreich.A preferred field of application of such frequency measuring devices consists in monitoring transmitters whose frequency fluctuations are as small as possible should be kept. The previously known devices of this type are proportionate tangled and voluminous.

Es ist bekannt, zur Messung der Frequenz eines Wechseistromes von 6o Hz diesen Wechselstrom zwei Wicklungen eines Kreuzspulinstrumentes, welches das Verhältnis der Ströme anzeigt, über je einen Reihenresonanzkreis zuzuführen, welche auf 55 bzw.. 65 Hz abgestimmt sind. Die Frequenzanzeige ist hierbei zwar unabhängig von der Amplitude, jedoch ist die Anzeige ungenau, da das Instrument auch auf eine gegenseitige Phasenverschiebung der Ströme in den beiden Zweigen anspricht. Ferner ist diese Meßeinrichtung nicht für Hochfrequenz geeignet, da der die Meßeinrichtung speisende Schwingungskreis durch die Spulen des Instrumentes je nach dessen jeweiliger Einstellung verschieden verstimmen wirken. Dies gilt auch von einer bekannten Meßeinrichtung, bei der zwei Reihenresonanzkreise.in Reihe geschaltet sind und die Spannungen an diesen Resonanzkreisen je einer Spule des Kreuzspulinstrumentes zugeführt- werden. It is known to measure the frequency of an alternating current of 60 Hz this alternating current two windings of a cross-coil instrument, which the The ratio of the currents indicates that each feed via a series resonance circuit are tuned to 55 or 65 Hz. The frequency display is independent here on the amplitude, however, the display is inaccurate because the instrument also points to a mutual phase shift of the currents in the two branches responds. Further this measuring device is not suitable for high frequency because the measuring device feeding oscillation circuit through the coils of the instrument depending on its respective Attitude differently act out of tune. This also applies to a known measuring device, in which two series resonance circuits are connected in series and the voltages are connected these resonance circles are each fed to a coil of the cross-coil instrument.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung.beseitigt und der Vorteil der Amplitudenunabhängigkeit beibehalten. Nach der Erfindung wird die Wechselspannung einem Quarzfilter oder äquivalenten Filter zugeführt, welches um einen derart kleinen Betrag gegen den gewünschten Meßbereich verstimmt ist. daß der Meßbereich auf dem steil abfallenden Ast der Resonanzkurve zu liegen kommt, und es werden die durch Gleichrichtung der Eingangswechselspannung und durch Gleichrichtung der Ausgangswechselspannung des Filters gewonnenen Gleichspannungen an je eine Spule des Kreuzspulinstrumentes gelegt. These disadvantages are eliminated by the invention and the advantage maintain the amplitude independence. After Invention becomes the alternating voltage is fed to a quartz filter or equivalent filter, which is out of tune with the desired measuring range by such a small amount. that the measuring range comes to lie on the steeply sloping branch of the resonance curve, and there are those by rectifying the AC input voltage and by rectifying DC voltages obtained from the output AC voltage of the filter to one coil each of the cross-wound instrument.

An sich ist die Anwendung einer Gleichrichtung der Hochfrequenz bei einer anderen Frequenzm eßeinrichtung bekannt, jedoch werden hierbei zwei Spannungen voneinander abgezogen, so daß die Meßeinrichtung nicht amplitudenunabhängig ist. In itself the application of a rectification of the high frequency is at known from another frequency measuring device, however, two voltages subtracted from each other so that the measuring device is not independent of amplitude.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abb. 1 bis 3 dargestellt, in denen entsprechende Teile durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Die Eisenkern und Feldmagnete des Kreuzspulinstrumentes selbst sind nicht dargestellt. da sie an sich bekannt sind. Some embodiments of the invention are shown in Figs 3, in which corresponding parts are identified by the same reference numerals are. The iron core and field magnets of the cross-coil instrument itself are not shown. since they are known per se.

Der Schwingungskreis 1, der eine Induktivität 3 und eine veränderbare Kapazität 5 enthält, ist an eine Reihenschaltung gelegt, die aus dem Gleichricllter 7, dem Widerstand 8 und der Ankerwicklung 9 des Kreuzspulinstrumentes ii besteht. Die am Schwingungskreis liegende Seite des Gleichrichters ist mit dem einen Pol des piezoelektrischen Elementes I3, also eines Quarzkristalls, verhunden. Der andere Pol des Quarzes ist über einen zweiten Gleichrichter 15 mit der zweiten Wichlung 17 des Kreuzspulinstrumentes verbunden, die mit ihrem noch freien Ende an dem unteren Ende des Schwingungskreises liegt. Dieser Punkt ist gleichzeitig über einen veränderbaren Widerstand 19 mit dem nicht am Schwingungskreis liegenden Pol des Quarzknstalls verbunden. Die beiden Ankerwicklungen drehen sich in einem nicht gezeichneten Feld und sind mechanisch mit dem Zeiger 21 des Instrumentes 1 1 verbunden. The oscillating circuit 1, which has an inductance 3 and a changeable Capacity 5 is connected to a series circuit consisting of the rectifier 7, the resistor 8 and the armature winding 9 of the cross-coil instrument ii. The side of the rectifier on the oscillating circuit has one pole of the piezoelectric element I3, i.e. a quartz crystal, connected. The other The pole of the quartz is connected to the second winding via a second rectifier 15 17 of the cross-coil instrument connected with its still free end at the lower The end of the oscillation circle. This point is also changeable via a Resistor 19 with the pole of the quartz crystal not lying on the oscillation circuit tied together. The two armature windings rotate in a field that is not shown and are mechanically connected to the pointer 21 of the instrument 11.

In Abb. 2 ist der Quarz 13 durch einen elektrischen Schwingungskreis 23 ersetzt. der aus einer Reihenschaltung einer Spule 25 und eines Kondensators 27 besteht. Die Dämpfung des Kreises muß so klein sein wie irgend möglich. Der Schwingungskreis ist in einem Gehäuse 29 angeordnet. durch das er auf gleichbleibender Temperatur gehalten wird, wodurch unerwünschte Änderungen der Eigenschaften des Kreises vermieden werden sollen. In Fig. 2 the quartz 13 is through an electrical oscillating circuit 23 replaced. that of a series circuit of a coil 25 and a capacitor 27 exists. The attenuation of the circle must be as small as possible. The oscillation circuit is arranged in a housing 29. through which he is at a constant temperature is maintained, thereby avoiding undesirable changes in the properties of the circle should be.

Es dürfte zweckmäßig sein, Kreis elemente zu verwenden, die mit Kompensationseinrichtungen gegenüber Temperaturschwankungen ausgerüstet sind.It should be useful to use circle elements with compensation devices are equipped against temperature fluctuations.

Die Einrichtung gemäß Abb. 3 entspricht der nach Abb. I mit der Ausnahme, daß die Gleichrirliter durch Dioden 31 und 33 ei.-setzt sind. Die Kathoden der Dioden mögen in üblicher Weise durch Gleich- oder Wechselstrom geheizt sein. Selbstverständlich können an Stelle der Dioden auch Trioden oder andere ehrelektrodenröhren Verwendung finden. The device according to Fig. 3 corresponds to that of Fig. I with the exception, that the Gleichrirliter by diodes 31 and 33 are ei.-sets. The cathodes of the diodes may be heated in the usual way by direct or alternating current. Of course Triodes or other multi-electrode tubes can also be used in place of the diodes Find.

Die WirlSungsweise mag an Hand der Abb. I dargestellt werden. Der Schwingungskreis 1 soll durch das Feld des Generators erregt werden. Wenn das Feld stark ist, dürfte es nicht notwendig sein, den Kreis - abzustimmen, da- die Spule auch dann genügend Energie aufnehmen wird. Die induzierte Spannung erzeugt einen Gleichstrom, der durch den Gleichrichter 7, den Widerstand S und die Wicklung 9 fließt. Der Quarz 13 ist so beschaffen, daß seine Eigenfrequenz etwas von der des zu überwachenden Generators abweicht. Beispielsweise mag die Quarzfrequenz bei einer Generatorsolhrequenz von 750 kHz um 100 Hz höher oder tiefer als diese liegen. The way of operation may be shown on the basis of Fig. I. Of the Oscillating circuit 1 is to be excited by the field of the generator. If the field is strong, it shouldn't be necessary to tune the circle - that the coil will absorb enough energy even then. The induced voltage creates one Direct current generated by the rectifier 7, the resistor S and the winding 9 flows. The quartz 13 is designed so that its natural frequency is something of that of the generator to be monitored deviates. For example, the crystal frequency at a Generator solar frequency of 750 kHz by 100 Hz higher or lower than this.

Die Resonanzkurve des Quarzes geht aus den Kurven der Abb. 4 hervor, die seinen Blindlviderstand in Abhängigkeit von der Frequ, nz zeigen. Entspricht die Frequenz der Eingangsspannung dem Punkt bs der Blindwiderstandskurve. so fließt ein entsprechender Gleichstrom auch über den Gleichrichter It und die Wicklullg I7. Die beiden Spulen und der Zeiger nehmen eine Stellung ein, die durch das resultierende Feld der beiden Spu-Cii und durch das nicht gezeichnete Hauptfeld bestimmt ist. The resonance curve of the quartz can be seen from the curves in Fig. 4, which show its reactive resistance as a function of the frequency. Is equivalent to the frequency of the input voltage corresponds to point bs of the reactance curve. so flows a corresponding direct current via the rectifier It and the winding I7. The two coils and the pointer occupy a position determined by the resulting Field of the two Spu-Cii and is determined by the main field not shown.

Andert sich die Generatorfrequenz bis auf einen Wert, der dem Punkt c der Blindwiderstandskurve entspricht. so ändert sich der Strom durch die Wicklung 9 nicht. Wohl aber wird der Strom durch die Spule 17, die mit dem Quarz in Reihe liegt, zunehmen, und der Zeiger wird eine Stellung annehmen, die dem neuen resultierenden Feld entspricht Ändert sich dagegen bei konstanter Frequenz nur die Amplitude der induzierten~ Wechsel spannung, so sind die Stromänderungen in den beiden Spulen einander proportional; da das Stromverhältnis konstant bleibt, ändert sich das resultierende Feld und damit die Zeigerstellung nicht. If the generator frequency changes to a value that corresponds to the point c corresponds to the reactance curve. this changes the current through the winding 9 not. But the current is through the coil 17, which is in series with the quartz lies, increase, and the pointer will assume a position that corresponds to the new resulting If, on the other hand, only the amplitude of the field changes at constant frequency induced AC voltage, the current changes in the two coils proportional to each other; since the current ratio remains constant, the resulting one changes Field and thus not the pointer position.

Die Einrichtung zeigt also kleine Frequenzänderungen unmittelbar an und ist unabhängig von Spannungsschwankungen. So kann beispielsweise erreicht werden daß bei einer Sollfrequenz von 750 kHz eine Frequenzabweichung von 40 Hz den Zeiger des Instrumentes nahezu voll ausschlagen läßt. Bei der Sollfrequenz selbst nimmt cr eine gewisse Mittelstellung ein, so daß Frequenzablveichungen in dem einen oder deIn. anderen Sinne Ausschlagsänderungen in der einen bzw. anderen Richtung hervorrufen; Die Empfindlichkeit der Anzeige hängt von der Dämpfung des Resonanzorgans ab. Der aus Spule und Kondensator bestehende Schwingungskreis 23 in Abb. 2 muß daher eine sehr geringe Dämpfung besitzen, wenn eine gute Empfindlichkeit erreicht werden soll. The device shows small frequency changes immediately and is independent of voltage fluctuations. For example, it can be achieved be that at a target frequency of 750 kHz a frequency deviation of 40 Hz lets the pointer of the instrument deflect almost completely. At the setpoint frequency itself cr assumes a certain middle position, so that frequency deviations in one or deIn. other sense changes in deflection in one or the other direction cause; The sensitivity of the display depends on the attenuation of the resonance organ. The oscillating circuit consisting of a coil and a capacitor 23 in Fig. 2 must therefore have a very low attenuation if the sensitivity is good should be achieved.

Da der piezoelektrische Quarz eine außerordentlich kleine Dämpfung besitzt, ist seine Verwendung vorzuziehen, falls es auf hohe Empfindlichkeit ankommt.Because the piezoelectric quartz has an extremely small attenuation its use is preferable when high sensitivity is required.

Die veränderbaren Widerstände 8 und 19 dienen dazu die relativen Widerstände in den beiden Gleichrichterkreisen einstellbar zu machen. The variable resistors 8 and 19 are used for the relative To make resistances in the two rectifier circuits adjustable.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: I. Einrichtung zur Frequenzmessung einer hochfrequenten Wechselspannung in einem kleinen Bereich, insbesondere zur Frequenzübenvachung eines Senders, unter Verxvelldung eines elektrischen Schwingungskreises und eines als Quotientenmesser dienenden Kreuzspulinstrumentes, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung einem Quarzfilter oder äquivalenten Filter zugeführt ist, welches um einen derart kleinen Betrag gegen den gewünschten Meßbereich verstimmt ist, daß der Meßbereich auf dem steil abfallenden Ast der Resonanzkurve zu liegen kommt, und daß die durch Gleichrichtung der Eingangswechselspannung und durch Gleichrichtung der Ausgangswechselspannung des Filters gewonnenen Gleichspannungen an je eine Spule des Kreuzspulinstrumentes gelegt sind. PATENT CLAIMS: I. Device for frequency measurement of a high frequency AC voltage in a small range, especially for frequency monitoring of a Transmitter, with Verxvelldung an electrical oscillation circuit and one as Quotient meter serving cross-coil instrument, characterized in that the AC voltage is fed to a quartz filter or equivalent filter, which is out of tune with the desired measuring range by such a small amount that the measuring range comes to lie on the steeply sloping branch of the resonance curve, and that by rectifying the AC input voltage and by rectifying it DC voltages obtained from the output AC voltage of the filter to one coil each of the cross-coil instrument are placed. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Spulen fließenden Gleichströme durch eingeschaltete regelbare Widerstände veränderbar sind. 2. Device according to claim 1, characterized in that the through the coils flowing direct currents can be changed by switched on adjustable resistors are.