DE922176C - Method for stabilizing frequencies - Google Patents

Description

Verfahren zur Stabilisierung von Frequenzen Gegenstand der Erfindung ist die Weiterbildung eines Verfahrens zur Stabilisierung von Frequenzen, bei dem mit Hilfe weniger Quarze eine große Anzahl von Frequenzen oder auch alle Frequenzen innerhalb eines bestimmten Bandes stabilisiert werden können. Bei diesem Verfahren wird aus einer Quarzschwingung ein formantartiges Spektrum von Frequenzen hoher Konstanz erzeugt, dessen Schwerpunkt im Bereich der zu stabilisierenden Schwingung liegt. Die Erzeugung dieses Spektrums geschieht dadurch, daß die Schwingung eines in der Nähe der zu stabilisierenden Frequenz schwingenden Oszillators im Takte der 0uarzschwingung unterbrochen wird. Das dabei entstehende Frequenzspektrum wird mit der zu stabilisierenden Frequenz gemischt, eine der dabei entstehenden Differenzfrequenzen ausgesiebt und über einen Umwandler einer Gleichrichterstufe zugeführt. Weicht die Differenzfrequenz von der Mittelfrequenz des Umwandlers ab, so entsteht hinter der Gleichrichterstufe eine Gleichspannung, die dazu benutzt wird, die Frequenz des zu stabilisierenden Oszillators mit Hilfe eines Schieberohres so einzustellen, daß die Differenzfrequenz aus der Oszillatorschwingung und der zur Stabilisierung herangezogenen Oberwelle mit der Mittelfrequenz des Umwandlers übereinstimmt. In einer bereits vorgeschlagenen Ausführungsform dieses Verfahrens wird zur Erzeugung der Schiebespannung die tiefste Differenzfrequenz herangezogen. Es lassen sich aber, und das ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch höhere Differenzen benutzen. Bei gleichbleibender absoluter Breite des Umwandlers kann dann seine relative Breite verringert werden. Abb. i zeigt an einem Beispiel die Verhältnisse bei Verwendung der zweitniedrigsten Differenzfrequenz. Die Flanke des Umwandlers würde in diesem Falle etwa zwischen i io und i30 kHz liegen. Die gestrichelten Bereiche gehören zu der Vergleichsfrequenz ¢ MHz. Zur Stabilisierung sämtlicher Frequenzen in einem weiten Bereich können zwei Quarze in Verbindung mit einem abstimmbaren Umwandler verwendet werden. Nach Umschaltung auf den zweiten Quarz liegen dessen Oberwellen in den Zwischenräumen der Harmonischen, die der erste Quarz erzeugt hatte. Die Nachteile dieser Anordnung bestehen darin, daß die Oberwellen des zweiten Quarzes nur in einem wenn auch weiten, so doch begrenzten Bereich an der gewünschten Stelle zwischen je zwei Harmonischen des ersten Quarzes liegen und daß die Frequenzen dieser Oberwellen keine glatten Werte besitzen.Method for stabilizing frequencies The subject of the invention is the development of a method for stabilizing frequencies in which with the help of a few crystals a large number of frequencies or even all frequencies can be stabilized within a certain band. In this procedure A formant-like spectrum of higher frequencies becomes from a quartz oscillation Constancy generated, the focus of which is in the area of the oscillation to be stabilized lies. The generation of this spectrum happens because the vibration of a in the vicinity of the frequency to be stabilized oscillating in the cycle of the Zero oscillation is interrupted. The resulting frequency spectrum is with mixed with the frequency to be stabilized, one of the resulting difference frequencies sieved out and fed to a rectifier stage via a converter. Dodges the Difference frequency from the center frequency of the converter, then arises behind the Rectifier stage a DC voltage that is used to reduce the frequency of the Set the oscillator to be stabilized with the help of a sliding tube so that the difference frequency from the oscillator oscillation and that used for stabilization Harmonic coincides with the center frequency of the transducer. In one already proposed embodiment of this method is to generate the sliding voltage the lowest difference frequency is used. It but let and that is the object of the present invention, also use higher differences. If the absolute width of the converter remains the same, its relative width be reduced. Fig. I shows an example of the conditions when using the second lowest difference frequency. The edge of the converter would be in this Fall between i io and i30 kHz. The dashed areas belong to the comparison frequency ¢ MHz. To stabilize all frequencies in one A wide range can be achieved by using two crystals in conjunction with a tunable converter be used. After switching to the second quartz, its harmonics are present in the spaces between the harmonics that the first quartz produced. The disadvantages This arrangement consists in the fact that the harmonics of the second quartz are only in one albeit a wide, but limited area at the desired point between there are two harmonics of the first quartz and that the frequencies of these harmonics have no smooth values.

Bei Verwendung von beispielsweise drei Quarzen lassen sich diese Nachteile vermeiden. Abb. 2 zeigt ein Anordnungsbeispiel. Bei dieser Anordnung wird das vom Vervielfacher 2 gelieferte-_formantartige Oberwellenspektrum der Frequenz des Quarzgenerators i in der Mischstufe 14 wahlweise mit den Frequenzen der Quarzgeneratoren 1s oder 16 gemischt. Die Frequenzen der Quarze 15 und 16 liegen unterhalb des vom Vervielfacher erzeugten. Spektrums. Über den Hochpaß 17 werden sämtliche Summenfrequenzen dieser Überlagerung der ischstufe 3 zugeleitet. Die an das Mischrohr agegebenen Summenfrequenzen sind ein getreues Abbild des vom Vervielfacher 2 erzeugten Spektrums. Dieses ist lediglich um die Frequenz des Generators 15 oder 16 nach hohen Frequenzen hin verschoben. Legt man die Frequenzen der Quarze 16 und 15 höher als die zu stabilisierenden Frequenzen, so verwendet man zweckmäßig statt der Summenfrequenzen die Differenzfrequenzen. Der Hochpaß 17 ist dann durch einen Tiefpaß zu ersetzen. In der Mischstufe 3 wird das so erhaltene Spektrum von Frequenzen hoher Konstanz mit der Frequenz des freien Oszillators 4 gemischt, eine oberhalb der tiefsten liegende Differenzfrequenz durch das Filter 6 ausgesiebt und über den Verstärker 7 dem Umwandler ä zugeführt. Dieser Umwandler, der mit einer Frequenzanzeige 9 versehen ist, bildet in Zusammenwirken mit der Gleichrichterstufe io eine Gleichspannung, deren Größe von der Frequenz am Umwandler abhängig ist. Diese Gleichspannung wird über den Schalter i2 und die Sekundärwicklung des Transformators 13 dem Schieberohr 5 zugeführt, das die Frequenz des Öszillators 4 so lange verschiebt, bis sich ein Gleichgewichtszustand eingestellt hat und das Anzeigeinstrument 9 einen ganz bestimmten Wert anzeigt. Zur Einstellung einer bestimmten Frequenz öffnet man im allgemeinen zunächst den Schalter 12, stellt nach Eichung und Anzeige 9 die gewünschte Frequenz ein und setzt dann die Stabilisierung durch Schließen des Schalters 12 in Funktion. Abb. 3 zeigt an Hand eines Beispiels die entstehenden Frequenzspektren, wenn der Quarz i eine Frequenz von ioo kHz, Quarz 15 und 76 eine solche von i5oo bzw. 1525 kHz erzeugen und der Vervielfacheroszillator auf 250o kHz schwingt. Die beiden bei 4000 kHz liegenden Spektren dienen zur Stabilisierung. Die einzelnen Frequenzen des zweiten Spektrums liegen jeweils genau 25 kHz über der nächstbenachbarten Oberwelle des anderen Spektrums, so daß sich in beiden Fällen glatte Werte ergeben. Abb. 4 zeigt im vergrößerten Maßstab die Frequenzverhältnisse bei dem betrachteten Beispiel. Die Breite des Umwandlers ist io kHz. Er ist veränderlich im Bereich zwischen 5 und 45 kHz. Seine Mittelfrequenz ist demnach um 3o kHz verschiebbar im Bereich von io bis 4o kHz. Wie aus Abb. 4 hervorgeht, kann also durch Umschalten zwischen Spektrum i und 2 und Abstimmen des Umwandlers jede beliebige Frequenz innerhalb eines breiten Bandes stabilisiert werden.These disadvantages can be avoided if, for example, three quartz crystals are used. Fig. 2 shows an example of an arrangement. In this arrangement, the formant-like harmonic spectrum of the frequency of the quartz generator i supplied by the multiplier 2 is optionally mixed in the mixer 14 with the frequencies of the quartz generators 1s or 16. The frequencies of the crystals 15 and 16 are below that generated by the multiplier. Spectrum. All the sum frequencies of this superposition are fed to the ischstufe 3 via the high-pass filter 17. The sum frequencies given to the mixing tube are a true copy of the spectrum generated by the multiplier 2. This is only shifted by the frequency of the generator 15 or 16 towards high frequencies. If the frequencies of the crystals 16 and 15 are set higher than the frequencies to be stabilized, the difference frequencies are expediently used instead of the sum frequencies. The high-pass filter 17 is then to be replaced by a low-pass filter. In the mixer 3, the spectrum of frequencies of high constancy obtained in this way is mixed with the frequency of the free oscillator 4, a difference frequency above the lowest lying frequency is filtered out by the filter 6 and fed via the amplifier 7 to the converter a. This converter, which is provided with a frequency display 9, forms, in cooperation with the rectifier stage io, a direct voltage, the magnitude of which is dependent on the frequency at the converter. This DC voltage is fed via the switch i2 and the secondary winding of the transformer 13 to the sliding tube 5, which shifts the frequency of the oscillator 4 until a state of equilibrium is established and the display instrument 9 shows a very specific value. To set a certain frequency, one generally first opens the switch 12, sets the desired frequency after calibration and display 9 and then activates the stabilization by closing the switch 12. Fig. 3 shows an example of the resulting frequency spectra when the quartz i generates a frequency of 100 kHz, quartz 15 and 76 generate a frequency of 150 and 1525 kHz and the multiplier oscillator oscillates at 250 kHz. The two spectra at 4000 kHz are used for stabilization. The individual frequencies of the second spectrum are each exactly 25 kHz above the next adjacent harmonic of the other spectrum, so that smooth values result in both cases. Fig. 4 shows on an enlarged scale the frequency relationships in the example under consideration. The width of the transducer is 10 kHz. It is variable in the range between 5 and 45 kHz. Its center frequency can therefore be shifted by 30 kHz in the range from 10 to 40 kHz. As can be seen from Fig. 4, any frequency within a broad band can be stabilized by switching between spectrum i and 2 and tuning the converter.

Benutzt man die Anordnung gemäß der Erfindung als Generator einer frequenzmodulierteri Schwingung, so läßt sich eine Anzeige des Frequenzhubes auf einfache Weise dadurch erzielen, daß man die bei Frequenzmodulation hinter dem Gleichrichter io entstehende Wechselspannung z. B. durch ein Instrument oder ein Braunsches Rohr anzeigt. Die abgelesene Wechselspannung ist ein Maß für den Frequenzhub. Will man das Anzeigegerät nach Frequenzhub eichen, so ist es zweckmäßig, den Verstärker 7 als Arnplitudenbegrenzer auszubilden. Dadurch wird die angezeigte Spannung unabhängig von der Amplitude der zur Gleichrichtung gelangenden Differenzfrequenz.If you use the arrangement according to the invention as a generator frequency-modulated oscillation, the frequency deviation can be displayed A simple way to achieve that by having the frequency modulation behind the rectifier io resulting alternating voltage z. B. by an instrument or a Braun tube indicates. The alternating voltage read is a measure of the frequency deviation. Do you want calibrate the display device according to the frequency deviation, it is advisable to use the amplifier 7 to be trained as an amplitude limiter. This makes the displayed voltage independent on the amplitude of the difference frequency to be rectified.

In den Fällen, bei denen es auf möglichst geringen Aufwand ankommt, ist es zweckmäßig, als Umwandler einen gewöhnlichen Abstimmkreis zu verwenden, dessen eine Res onanzkur venflanke zur Umwandlung benutzt wird. Abb. 5 zeigt ein besonders einfaches Anordnungsbeispiel. Die aus einer Quarzoberwelle und der zu stabilisierenden Frequenz erzeugte Differenzfrequenz gelangt auf das Gitter der Röhre. In der Anode liegt ein Abstimmkreis, dessen Spannung durch ein Diodensystem gleichgerichtet «wird. Die gleichgerichtete Spannung wird dem Schieberohr zugeführt.In those cases where the least possible effort is required, it is advisable to use an ordinary tuning circle as a converter, its a resonance curve is used for conversion. Fig. 5 shows a special simple arrangement example. The one from a quartz harmonic and the one to be stabilized Frequency generated difference frequency reaches the grating of the tube. In the anode there is a tuning circuit, the voltage of which is rectified by a system of diodes «. The rectified voltage is fed to the sliding tube.

Abb. 6 veranschaulicht die Wirkungsweise der Schaltung. Die Schiebespannung US setzt sich zusammen aus der positiven Kathodenspannung Ujz und der bei der Abstimmung des Kreises auftretenden negativen Diodenspannung Ud. Die Anlaufspannung sei vernachlässigt. Liegt die Differenzfrequenz aus der zu stabilisierenden Frequenz und einer Quarzoberwelle bei einer Frequenz f 1 unterhalb der Frequenz fo, für die die Schiebespannung US verschwindet, so erhält das Schieberohr eine positive Spannung, die die Frequenz f1 erhöht. Für f2 entsteht eine negative Spannung, die f2 erniedrigt. f1 und f2 werden also in die Umgebung der Mittelfrequenz fo hineingezogen und somit stabilisiert. Besonders geeignet ist (las angegebene Verfahren zur Frequenzstabilisierung für die Verstimmungstastung von Sendern, bei der bekanntlich die Sendefrequenz im Rhythmus des Zeichens um einen bestimmten Betrag hin und her geschoben wird. Diese Frequenzumtastung läßt sich bei dem vorliegenden Verfahren auf sehr einfache Weise dadurch erreichen, daß man die Mittelfrequenz des Umwandlers im Takte des Zeichens um den gewünschten Frequenzhub verändert. Man hat zu diesem Zweck den Umwandler beispielsweise nur mit einer Zusatzkapazität zu versehen, die im Takte des Zeichens an- und abgeschaltet wird. Abb. 7 zeigt als Beispiel eine Anordnung, bei der als Umwandler ein Abstimmkreis verwendet wird. Die An- und Abschaltung der Zusatzkapazität kann beispielsweise durch ein Relais erfolgen.Fig. 6 illustrates how the circuit works. The sliding tension US is made up of the positive cathode voltage Ujz and that of the vote of the circuit occurring negative diode voltage Ud. The starting voltage is neglected. Is the difference frequency between the frequency to be stabilized and a quartz harmonic at a frequency f 1 below the frequency fo for which the shift voltage US disappears, the sliding tube receives a positive voltage that corresponds to the frequency f1 increased. A negative voltage arises for f2, which lowers f2. f1 and f2 are thus drawn into the vicinity of the center frequency fo and thus stabilized. Particularly is suitable (read the specified method for frequency stabilization for detuning keying of transmitters, which are known to have the frequency of transmission in the rhythm of the sign around one a certain amount is pushed back and forth. This frequency shift keying can achieve in the present process in a very simple manner that one the center frequency of the converter in the cycle of the symbol by the desired frequency deviation changes. For this purpose, for example, the converter only has an additional capacity to be provided, which is switched on and off in the cycle of the character. Fig. 7 shows as Example of an arrangement in which a tuning circuit is used as a converter. The additional capacity can be switched on and off, for example, by means of a relay take place.

Um Überlastungen des Schieberohres zu vermeiden, ist eine Begrenzung der Schiebespannung zweckmäßig. Durch diese Maßnahme wird gleichzeitig verhindert, daß die zu stabilisierende Frequenz über einen zu großen Bereich mitgenommen wird. Abb. 8 zeigt die Kennlinie einer Nachstimmeinrichtung, wie sie beispielsweise bei Verwendung eines zweikreisigen Umwandlers entsteht. In Abhängigkeit von der im Mischrohr entstehenden Zwischenfrequenz f, sind aufgetragen die Schiebespannung US, die hinter dem Umwandler der Gleichrichtung gewonnen wird, und der mit dieser Schiebespannung erzielbare Frequenzhub A f, der angenähert proportional zu US angenommen werden kann. Für eine Frequenz f1 des zu stabilisierenden Oszillators (Abb. 9), die bei abgeschalteter Nachstimmeinrichtung innerhalb des Bereiches a um A f, über der Mittelfrequenz f" des Bereiches liege, sei die Stabilisation erfolgt, d. h. es hat sich nach Abb. 8 eine Schiebespannung US eingestellt, die die Frequenz d f i nach d f 1 st verschoben hat. Die stabilisierte Frequenz fast ist damit nur noch d fast von der Mittelfrequenz f. entfernt, entsprechend dem als Regelhub bezeichneten Verhältnis 4flst/fl. Wird nun bei erfolgter Stabilisierung die Abstimmung des Oszillators so verstellt, daß sich bei abgeschalteter Nachstimmeinrichtung eine Frequenz f2 außerhalb des Bereiches a ergeben würde, so stellt sich nach Abb. 8 entsprechend d f2 eine Schiebespannung US ein, die f2 nach flst schiebt. Es tritt auch außerhalb des Bereiches a eine Stabilisierung über den ganzen Bereich b ein, wenn die Stabilisation einmal erfolgt ist. Der Bereich b kann sich dabei über mehrere Quarzoberwellen erstrecken. Es kann also vorkommen, daß mit einer ganz anderen Oberwelle stabilisiert wird, als die Abstimmskala anzeigt. Außerdem können dabei unzulässig hohe Spannungen an das Gitter des Nachstimmrohres gelangen. Es ist daher zweckmäßig, eine Nachstimmkennlinie zu erzeugen, wie sie in Abb. 8 dick eingezeichnet ist. Der Frequenzhub kann nur so groß werden, wie es für eine Stabilisierung innerhalb des Bereiches a notwendig ist. Bei Verwendung einer solchen Kennlinie springt bei Verdrehung der Abstimmskala die Stabilisation von selbst von dem einen Bereich a in den anderen, so daß stets die richtige Oherwelle angezeigt wird. Man kann auf diese Weise den Synchronisierschalter sparen.To avoid overloading the sliding tube, it is advisable to limit the sliding tension. This measure simultaneously prevents the frequency to be stabilized from being carried along over a range that is too large. Fig. 8 shows the characteristic curve of a retuning device, as it arises, for example, when using a two-circuit converter. Depending on the intermediate frequency f generated in the mixing tube, the shift voltage US, which is obtained after the converter of the rectification, and the frequency deviation A f that can be achieved with this shift voltage, which can be assumed to be approximately proportional to US, are plotted. For a frequency f1 of the oscillator to be stabilized (Fig. 9) which, with the retuning device switched off, lies within the range a around A f, above the center frequency f "of the range, the stabilization has taken place, ie a shift voltage has developed according to Fig. 8 US, which has shifted the frequency df i to df 1 st. The stabilized frequency almost is thus only d almost removed from the center frequency f., Corresponding to the ratio 4flst / fl The oscillator is adjusted in such a way that a frequency f2 outside the range a would result when the retuning device is switched off, a shift voltage US is established according to Fig. 8 corresponding to d f2, which shifts f2 towards flst. Stabilization also occurs outside the range a once the stabilization has taken place, the entire area b in. The area b can extend over several quartz harmonics So it can happen that stabilization is carried out with a completely different harmonic than the tuning scale shows. In addition, inadmissibly high voltages can reach the grid of the retuning tube. It is therefore advisable to generate a retuning curve, as shown in Fig. 8 in bold. The frequency deviation can only be as large as is necessary for stabilization within range a. When using such a characteristic curve, when the tuning scale is rotated, the stabilization jumps automatically from one area a to the other, so that the correct Oherwelle is always displayed. You can save the synchronization switch in this way.

Zur Erreichung der in Abb. 8 dick eingezeichneten Isennlinie kann mau beispielsweise eine Schaltung nach Abb. io verwenden. Dabei wird die \Tachstimmspannung begrenzt durch Gleichrichter, für die man zweckmäßig HF-Trockengleichrichter benutzen kann. Durch diese Begrenzung der Schiebespannung wird auch das Auftreten unzulässig hoher Spannungen am Gitter des Schieberohres verhindert. In den Fällen, in denen es nicht auf äußerste Genauigkeit der Frequenz ankommt, läßt sich zur Erzeugung der Schiebespannung anstatt eines Umwandlers mit nachgeschaltetem Gleichrichter eine Periodenzählanordnung verwenden. Abb. i i -zeigt ein Ausführungsbeispiel. Die durch einen Tiefpaß ausgesiebte tiefste Differenzfrequenz wird dein Gitter des Rohres zugeführt und dort begrenzt. Die dadurch entstehende Rechteckspannung lädt den kleinen Kondensator C1 entsprechend der kleinen Zeitkonstanten R1, Cl in sehr kurzer Zeit auf (R3, R1 und C3, Cl). Der Ladestrom fließt über den Gleichrichter G, und lädt dabei auch den großen Kondensator C,. Die Zeitkonstante R2, C, ist groß gegen Rl, Cl. Die Entladung von Cl geschieht wieder in sehr kurzer Zeit über den Gleichrichter G1 und den Widerstand R1. Abb. 12 zeigt im oberen Diagramm die am Außenwiderstand bei idealer Begrenzung entstehende Spannung U" und darunter IL, den Lade- bzw. Entladestrom vom Cl. Die am Kondensator C2 auftretende Gleichspannung UZ ist proportional der Anzahl der Ladestromimpulse und damit proportional der Frequenz gemäß Abb. 13. Durch Überlagerung einer regelbaren Gleichspannung UV läßt sich die für die Schiebespannung US maßgebende Abzissenachse verschieben, und damit läßt sich auch der für die Stabilisierung maßgebende Schnittpunkt bei f0 dieser Achse mit der Geraden U auf jede beliebige Frequenz innerhalb des Zwischenfrequenzbereiches einstellen. Ausgenommen davon sind nur je ein ganz schmales Band um o kHz von etwa i % des Gesamtbereiches. Der kritische Bereich um 5o kHz, der durch das Auftreten zweier dicht benachbarter Zwischenfrequenzen bedingt ist, läßt sich vermeiden durch Benutzung der zweiten Quarzoberwelle zur Vervielfachung. Die Vorspannung UV wird nach Abb. i i durch die Widerstände R3 und R4 eingestellt. Wichtig ist eine gute Stabilisierung von UV. Verschiebt man bei abgeschalteter Nachstimmung die zu stabilisierende Frequenz über das vom Vervielfacher erzeugte Oberwellenspektrum gemäß Abb. 14a, so entstehen Differenzfrequenzen FZ, von denen der Verlauf der tiefsten in Abhängigkeit von der verschobenen Frequenz in Abb. i.4b und rq.c dargestellt ist. Proportional zu f, ist die Spannung UZ, die am Kondensator C, der Abb. i i liegt. Für eine Frequenz fi in Abb. 14b, wie sie sich ohne Nachstimmung einstellen würde, entstehe eine positive Schiebespannung. Diese habe die Eigenschaft, die Frequenz zu erniedrigen. Schaltet man die Nachstimmung ein, so wird f,' nach f i geschoben. Für die Frequenz f2' entsteht ebenfalls eine positive Schiebespannung, die wiederum die Frequenz erniedrigt und f,' nach f, in die Nähe des Stabilisierungspunktes bei 3,9 MHz verschiebt. Eine Stabilisierung in dem Punkte unterhalb ¢ MHz wäre also unmöglich. Auf der Abstimmskala wäre infolge der Einstellung von f2 jedoch die Oberwelle 4. MHz abzulesen und somit eine Fehlanzeige entstanden. Will man fg' im Punkte unterhalb 4 MHz stabilisieren, so hat man gemäß Abb. 14c sowohl die am Kondensator C, liegende Spannung UL als auch die Vorspannung zu kommutieren. In diesem Falle wird dann fi im verkehrten Punkte stabilisiert. Der Kommutierungsschalter ist also je nach Lage der zu stabilisierenden Frequenz auf die Flanke oberhalb oder unterhalb der benutzten Oberwelle einzustellen.To achieve the characteristic curve drawn in bold in Fig. 8, you can use a circuit as shown in Fig. 10, for example. The pitch tuning voltage is limited by rectifiers, for which HF dry rectifiers can be used. This limitation of the sliding tension also prevents the occurrence of impermissibly high tensions on the grille of the sliding tube. In cases in which the utmost accuracy of the frequency is not important, a period counter arrangement can be used to generate the shift voltage instead of a converter with a downstream rectifier. Fig. Ii - shows an embodiment. The lowest differential frequency screened out by a low pass is fed to the grating of the pipe and limited there. The resulting square wave voltage charges the small capacitor C1 according to the small time constants R1, Cl in a very short time (R3, R1 and C3, Cl). The charging current flows through the rectifier G, and also charges the large capacitor C,. The time constant R2, C, is large compared to Rl, Cl. Cl is discharged again in a very short time via the rectifier G1 and the resistor R1. In the upper diagram, Fig. 12 shows the voltage U "and below IL, the charging and discharging current of the Cl. The DC voltage UZ occurring at the capacitor C2 is proportional to the number of charging current pulses and thus proportional to the frequency according to Fig. 12 13. By superimposing a controllable direct voltage UV , the abscissa axis, which is decisive for the shift voltage US, can be shifted, and thus the intersection point at f0 of this axis with the straight line U, which is decisive for the stabilization, can be set to any frequency within the intermediate frequency range are only a very narrow band around o kHz of about i% of the total range. The critical range around 50 kHz, which is caused by the occurrence of two closely spaced intermediate frequencies, can be avoided by using the second quartz harmonic for multiplication. The bias voltage is UV according to Fig. ii by the resistors R3 and R4 ei hired. Good UV stabilization is important. If the frequency to be stabilized is shifted over the harmonic spectrum generated by the multiplier in accordance with Fig. 14a, with the retuning switched off, difference frequencies FZ arise, of which the course of the lowest depending on the shifted frequency is shown in Fig. I.4b and rq.c. The voltage UZ across the capacitor C in Fig. Ii is proportional to f. For a frequency fi in Fig. 14b, as it would be achieved without retuning, a positive shift voltage would arise. This has the property of lowering the frequency. If you switch on the post-tuning, then f, 'is shifted after fi. For the frequency f2 'there is also a positive shift voltage, which in turn lowers the frequency and shifts f,' to f, in the vicinity of the stabilization point at 3.9 MHz. Stabilization at the point below [MHz] would therefore be impossible. However, as a result of the setting of f2 , the 4. MHz harmonic would be read on the tuning scale, which would result in a false reading. If you want to stabilize fg 'at the point below 4 MHz, you have to commutate both the voltage UL across the capacitor C, and the bias voltage, as shown in Fig. 14c. In this case fi is then stabilized in the wrong point. The commutation switch must therefore be set to the edge above or below the harmonic used, depending on the position of the frequency to be stabilized.

Bei der oben beschriebenen Anordnung nach dem Periodenzählprinzip kann es durch Inkonstanz irgendwelcher Betriebsspannungen, z. B. der Heizspannung der Röhre, vorkommen, daß auch die Spannung UL am Kondensator C, nicht konstant ist. Bei guter Konstanz der Vorspannung UV würde sich damit der Stabilisierungspunkt und damit auch die stabilisierte Frequenz verschieben. Diese Schwierigkeit läßt sich umgehen, wenn man die Vorspannung UV durch dieselbe Röhre erzeugt wie UL. Abb. 15 zeigt ein Schaltungsbeispiel. Die Anordnung zur Vorspannungserzeugung besteht aus C3, R3, G3, G4, C4 und R4. Das Glied R3, C3 besteht aus einem großen Kondensator und einem Widerstand, der den Scheinwiderstand dieses Gliedes dem Blindwiderstand des Kondensators C, anpaßt. Die von der Röhre gelieferte Rechteckspannung lädt über C3, R3 und den Gleichrichter G3 den großen Kondensator C4. Da C3 eine große Kapazität besitzt, ist die entstehende Richtspannung unabhängig von der Frequenz. Sie ist nur abhängig von der Amplitude der entstehenden Rechteckspannung. Ändert sich diese aus irgendeinem Grunde, so ändert sich mit der Spannung UL auch in gleichem Maße die Vorspannung Uy, so daß der Stabilisierungspunkt seine Frequenzlage beibehält und somit die stabilisierte Frequenz von den Betriebsspannungen weitgehend unabhängig ist. Der besondere Vorteil der Anordnung nach Abb. ir und 15 liegt darin, daß in beiden Fällen eine Fernbedienung des Gerätes möglich ist, da der in Frequenzen eichbare Widerstand R4 über eine Leitung angeschlossen werden kann. Auf diese Weise lassen sich also z. B. bei einem stabilisierten Sender kleine Frequenzabweichungen von einer Zentrale aus vornehmen. Außerdem läßt sich die Spannung UL durch ein in Frequenzen geeichtes Instrument anzeigen, gegebenenfalls auch wieder über eine Leitung.In the above-described arrangement according to the period counting principle, it can be caused by inconsistency of any operating voltages, eg. B. the heating voltage of the tube, it can happen that the voltage UL across the capacitor C is not constant. With good constancy of the bias voltage UV, the stabilization point and thus also the stabilized frequency would shift. This difficulty can be avoided if the bias voltage UV is generated by the same tube as UL. Fig. 15 shows a circuit example. The arrangement for generating the bias voltage consists of C3, R3, G3, G4, C4 and R4. The element R3, C3 consists of a large capacitor and a resistor, which adapts the impedance of this element to the reactance of the capacitor C. The square wave voltage supplied by the tube charges the large capacitor C4 via C3, R3 and the rectifier G3. Since C3 has a large capacity, the resulting rectified voltage is independent of the frequency. It is only dependent on the amplitude of the square wave voltage. If this changes for any reason, the bias voltage Uy also changes to the same extent with the voltage UL, so that the stabilization point maintains its frequency position and thus the stabilized frequency is largely independent of the operating voltages. The particular advantage of the arrangement according to Fig. Ir and 15 is that in both cases remote control of the device is possible, since the resistor R4, which can be calibrated in terms of frequencies, can be connected via a cable. In this way, z. B. make small frequency deviations from a control center with a stabilized transmitter. In addition, the voltage UL can be displayed by an instrument calibrated in terms of frequencies, if necessary again via a line.

Der bei dem geschilderten Verfahren auftretende Nachteil einer geringeren Steilheit der Nachstimmspannungskurve läßt sich durch eine besonders empfindliche Schiebeeinrichtung wieder wettmachen. Abb. 16 zeigt ein Beispiel für eine derartige Anordnung. Das als Transitron geschaltete Schwingrohr V, erzeugt am Kreis K die zu stabilisierende Frequenz. Diese wird über die Kopplungskondensatoren CK den beiden Gittern des Gegentaktrohres V, erdsymmetrisch zugeführt. An den Außenwiderständen Ra werden die verstärkten Spannungen abgenommen und durch kapazitive Belastung mit den Kondensatoren Ca und Cg mit je 9o° Phasenverschiebung an das Gitter von h, gelegt. Normalerweise tritt an C, keine Wechselspannung auf, da die beiden um z8o° verschobenen Anodenwechselspannungen sich kompensieren. Gelangt an die Gitter von V, eine symmetrische Schiebespannung US, so wird die Verstärkung des einen Systems vergrößert und die des anderen geschwächt, so daß je nach Polarität der Schiebespannung am Gitter von Vi eine um -I- 9o° bzw. -9o° verschobene Spannung entsteht, die die Frequenz des Schieberohres entweder vergrößert oder verkleinert. Die hohe Empfindlichkeit dieser Schiebeanordnung beruht darauf, daß die zur Verstimmung benutzte Hochfrequenz erst im Rohr Vz verstärkt wird, bevor man sie dem Gitter von V, wieder zuführt.The disadvantage of the lower steepness of the retuning voltage curve, which occurs in the described method, can be compensated for by a particularly sensitive shifting device. Fig. 16 shows an example of such an arrangement. The oscillating tube V, which is connected as a transitron, generates the frequency to be stabilized at circle K. This is fed via the coupling capacitors CK to the two grids of the push-pull tube V, symmetrically to the ground. The increased voltages are removed at the external resistors Ra and applied to the grid of h by capacitive loading with the capacitors Ca and Cg, each with 90 ° phase shift. Normally there is no alternating voltage at C, since the two anode alternating voltages, shifted by z80 °, compensate each other. If a symmetrical shift voltage US arrives at the grid of V, the gain of one system is increased and that of the other is weakened, so that depending on the polarity of the shift voltage at the grid of Vi, a shift of -I- 90 ° or -9o ° Tension arises which either increases or decreases the frequency of the sliding tube. The high sensitivity of this slide arrangement is based on the fact that the high frequency used for detuning is only amplified in the pipe Vz before it is fed back to the grid of V.

In Abb. 17 ist eine Anordnung der Erzeugung einer erdsymmetrischen Schiebespannung dargestellt, deren Wirkungsweise ohne weiteres aus Abb. 17 hervorgeht. Im allgemeinen wird man auf die Stabilisierung der Frequenzen in unmittelbarer Nähe einer Quarzoberwelle und in der Mitte zwischen zwei Oberwellen aus Gründen der Einfachheit des Gerätes verzichten können. In diesem Falle kommt man mit einem einzigen Quarz und einem abstimmbaren Umwandler aus. Will man jedoch das gesamte Band lückenlos überstreichen, so kann man das Gerät durch die in Abb. 18 dargestellte Anordnung erweitern. Diese besteht aus einer Mischstufe M, der die stabilisierte Frequenz fo zugeführt wird. Die Frequenz fo ist innerhalb des Bereiches a verschiebbar. Sie wird gemischt mit der vom Oszillator Ü erzeugten Frequenz von beispielsweise 2r2,5 kHz. Durch den veränderlichen Bandpaß BP wird entweder die Summenfrequenz oder die Differenz ausgesiebt und über die Trennstufe Ti -abgenommen. Verschiebt man nach Abb. z9 die Frequenz fo innerhalb des Bereiches a, so verschieben sich ihre Seitenbänder fD und fs innerhalb der Bereiche b und c. Da man fo in jeden beliebigen Bereich d legen kann, läßt sich mit den Seitenbandfrequenzen lückenlos das gesamte Band erfassen. Es ist zweckmäßig, eine Modulation zu verwenden, bei der der Träger fo wegfällt, da dann die Aussiebung von fD oder fs mit geringem Aufwand an Siebmitteln möglich ist.Fig. 17 shows an arrangement for generating a symmetrical shift voltage, the mode of operation of which is readily apparent from Fig. 17. In general, one can dispense with the stabilization of the frequencies in the immediate vicinity of a quartz harmonic and in the middle between two harmonics for the sake of simplicity of the device. In this case a single quartz and a tunable converter are sufficient. However, if you want to sweep over the entire tape without any gaps, you can expand the device with the arrangement shown in Fig. 18. This consists of a mixer M to which the stabilized frequency fo is fed. The frequency fo can be shifted within the range a. It is mixed with the frequency generated by the oscillator Ü, for example 2r2.5 kHz. Due to the variable bandpass filter BP , either the sum frequency or the difference is filtered out and removed via the separation stage Ti. If one shifts the frequency fo within the range a according to Fig. Z9, its sidebands fD and fs shift within the ranges b and c. Since fo can be placed in any area d, the entire band can be covered without gaps with the sideband frequencies. It is expedient to use a modulation in which the carrier fo is omitted, since then the sieving out of fD or fs is possible with little expenditure of sieving means.

Für die beschriebene Anordnung ergeben sich je nach Ausführung des zur Erzeugung der Überlagerungsamplitude verwendeten Oszillators die verschiedensten Anwendungsmöglichkeiten. Benötigt man höchste Genauigkeit, so kann zur Erzeugung von fü ein Quarzoszillator benutzt werden. Bei Frequenzumtastung verwendet man beispielsweise einen Oszillator mit zwei Quarzen, zwischen deren beiden Frequenzen umgetastet wird. Für Freque-nzmodulation wird ein frequenzmodulierter Oszillator benutzt. Bei Einseitenbandbetrieb besteht Ü aus einem Gerät, in dem die Modulationsfrequenz beispielsweise zunächst um 12,5 kHz verschoben wird. Eines der bei dieser Modulation entstehenden Seitenbänder wird ausgesiebt und um Zoo kHz verschoben. Von den beiden entstehenden Seitenbändern wird wiederum eines ausgesiebt und der Mischstufe M zugeführt.For the arrangement described, depending on the design of the the most varied of oscillators used to generate the superposition amplitude Possible applications. If you need the highest level of accuracy, you can generate can be used for a crystal oscillator. For example, frequency shift keying is used an oscillator with two crystals, the two frequencies of which are keyed. A frequency-modulated oscillator is used for frequency modulation used. In single sideband operation, Ü consists of a device in which the modulation frequency for example, is initially shifted by 12.5 kHz. One of the ones with this modulation The resulting sidebands are screened out and shifted by Zoo kHz. Of the two The resulting sidebands are in turn screened out and fed to the mixing stage M.

Claims (18)

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Stabilisierung von Frequenzen, bei dem mit Hilfe weniger Quarze eine große Anzahl von Frequenzen oder auch alle Frequenzen innerhalb eines bestimmten Bandes stabilisiert werden können, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer Ouarzschwingung ein formantartiges Spektrum von Frequenzen erzeugt wird, dessen Schwerpunkt im Bereich der zu stabilisierenden Frequenz liegt, oder dahin transponiert wird und daß zur Stabilisierung eine oberhalb der tiefsten liegende Differenzfrequenz zwischen der zu stabilisierenden Frequenz und einer Frequenzkomponente des Spektrums verwendet wird. PATENT CLAIMS: i. Method for stabilizing frequencies, at with the help of a few crystals, a large number of frequencies or even all frequencies can be stabilized within a certain band, characterized in that that a formant-like spectrum of frequencies is generated from a quartz oscillation whose focus is in the range of the frequency to be stabilized, or is transposed there and that for stabilization one lying above the lowest Difference frequency between the frequency to be stabilized and a frequency component of the spectrum is used. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das formantartige Spektrum durch periodische Unterbrechung eines in der Nähe der zu stabilisierenden Frequenz schwingenden Oszillators im Takte einer Quarzschwingung gewonnen wird. 2. The method according to claim i, characterized in that that the formant-like spectrum is periodically interrupted by a nearby one the oscillator to be stabilized oscillating at the rate of a quartz oscillation is won. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der sonst nicht möglichen Stabilisierungsbereiche ein zweites Spektrum mit Hilfe weiterer Quarze erzeugt wird. q.. 3. The method according to claim i, characterized in that for detection the otherwise impossible stabilization areas a second spectrum with the help further crystals are produced. q .. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Frequenzmodulation des stabilisierten Oszillators zur Bestimmung des Freqüenzhubes die hinter dem Gleichrichter, der zur Erzeugung der Nachstellung dient, entstehende Wechselspannung angezeigt wird. Method according to claim i, characterized in that that with frequency modulation of the stabilized oscillator to determine the Freqüenzhubes that which arises behind the rectifier, which is used to generate the adjustment AC voltage is displayed. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Umwandler einer Frequenzabweichung in eine Amplitudenabweichung ein Schwingkreis verwendet wird. 5. The method according to claim i, characterized in that that as a converter of a frequency deviation in an amplitude deviation a resonant circuit is used. 6. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Frequenzumtastung der Umwandler im Takte der Zeichen verstimmt wird. 6. The method according to claim i, characterized in that with frequency shift keying the converter is detuned in time with the characters. 7. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachstimmhub begrenzt wird. B. 7. The method according to claim i, characterized in that the retuning stroke is limited. B. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung einer frequenzabhängigen Gleichspannung eine auf dem Periodenzählerprinzip beruhende Anordnung benutzt wird. Method according to claim i, characterized in that for obtaining a frequency-dependent DC voltage an arrangement based on the period counter principle is used. 9. Verfahren nach Anspruch i und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der frequenzabhängigen Gleichspannung eine feste Gleichspannung überlagert wird und dadurch eine Nachstimmspannung wechselnder Polarität erzeugt wird. io. 9. Procedure according to claims i and 8, characterized in that the frequency-dependent direct voltage a fixed DC voltage is superimposed and thus a retuning voltage is alternating Polarity is generated. ok Verfahren nach Anspruch 1, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Gleichspannung durch Gleichrichtung derselben Amplitude gewonnen wird, die auch zur Erzeugung der frequenzabhängigen Gleichspannung herangezogen wird. i i. Method according to claim 1, 8 and 9, characterized in that that the fixed DC voltage is obtained by rectifying the same amplitude, which is also used to generate the frequency-dependent DC voltage. i i. Verfahren nach Anspruch i und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät fernbedient wird durch Herausführung des zum Einstellen der Vorspannung dienenden Widerstandes. Method according to Claims 1 and 8, characterized in that the device is remote-controlled is made by leading out the resistor used to adjust the bias. 12. Verfahren nach Anspruch 1, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Einstellung der festen Gleichspannung dienende Widerstand in Frequenzen geeicht wird. 12. The method according to claim 1, 8 and 9, characterized in that the adjustment the resistance serving the fixed DC voltage is calibrated in frequencies. 13. Verfahren nach Anspruch i und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzasbhängige Gleichspannung oder der frequenzabhängige Gleichstrom durch ein in Frequenzen geeichtes Instrument angezeigt wird. 1q.. 13. Procedure according to claims i and 8, characterized in that the frequency-dependent direct voltage or the frequency-dependent direct current through an instrument calibrated in frequencies is shown. 1q .. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Instrument über Leitungen angeschlossen ist und damit eine Fernkontrolle der Frequenz vorgenommen wird. Method according to claim i, characterized in that the Instrument is connected via cables and thus a remote control of the frequency is made. 15. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur lückenlosen Erfassung des gesamten Frequenzbereiches eine veränderliche stabilisierte Frequenz mit einer anderen Frequenz überlagert und eine der dabei entstehenden Seitenbandfrequenzen als Ausgangsfrequenz benutzt wird. 15. The method according to claim i, characterized in that for Seamless detection of the entire frequency range a variable stabilized Frequency with another frequency superimposed and one of the resulting sideband frequencies is used as the output frequency. 16. Verfahren nach Anspruch i und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des überlageroszillators umgetastet wird. 16. The method according to claim i and 15, characterized characterized in that the frequency of the local oscillator is keyed. 17. Verfahren nach Anspruch i und 15, dadurch gekennzeichnet, daß der überlageroszillator frequenzmoduliert ist. 17. Procedure according to claims i and 15, characterized in that the local oscillator is frequency-modulated is. 18. Verfahren nach Anspruch i und 15, dadurch gekennzeichnet, daß der überlageroszillator eine Einseitenbandmodulation erhält. Angezogene Druckschriften: Vilbig-Zenneck, »Fortschritte der Hochfrequenztechnik«, Bd. z, 1943, SS.:242 bis 328 (insbesondere Abb. 47 auf S. 308 mit Beschreibung).18. The method according to claim i and 15, characterized in that the local oscillator receives a single sideband modulation. Cited pamphlets: Vilbig-Zenneck, "Advances in High Frequency Technology", Vol. Z, 1943, pp .: 242 to 328 (especially Fig. 47 on p. 308 with description).