DE2522085A1

DE2522085A1 - Elektrische schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE2522085A1
Application number: DE19752522085
Authority: DE
Inventors: Derek Raymond Gittins; Michael David Gregory
Original assignee: Racal Instruments Ltd
Current assignee: Racal Dana Instruments Ltd
Priority date: 1974-05-21
Filing date: 1975-05-17
Publication date: 1975-12-11
Also published as: DE2522085C2; USRE32314E; CA1019405A; US3992670A; GB1509913A

Description

Porten? cn vralia

P:..j:r. V/ülielm Beichel
jp\u-:-.;^;. Witing Beicbal

Ö ri nJdriil a. M. 1

P 25 22 085.3 28. Juli 1975

Racal Instruments Limited Re/mh-8187

Neue Seiten 1, 19, 22 und 23

Frequenzsteuerschaltung

Die Erfindung betrifft Frequenzsteuerschaltungen.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, elektrische Schaltungsanordnungen anzugeben, die auf Eingangssignale ansprechen, deren Frequenz irgendwo innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereiches liegt, um eine Ausgangsfrequenz zu erzeugen, die eine vorbestimmte und im wesentlichen konstante mittlere Frequenz aufweist. Eine derartige Schaltungsanordnung kann z.B. in Anordnungen zur Messung des Modulationsgrades von modulierten Schwingungen und zwar sowohl von amplitudenmodulierten oder frequenzmodulierten Signalen benutzt werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schaltungsanordnung, die auf ein Eingangssignal anspricht, dessen Frequenz innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereiches liegt und es in ein Signal mit einer vorbestimmten mittleren Frequenz umwandelt, eine Mischeinrichtung

O Cn /neni

aufweist, in der das Eingangssignal mit einem Signal veränderlicher Frequenz gemischt wird, so daß ein Zwischenfrequenz signal entsteht, dessen Frequenz algebraisch von den beiden Mischfrequenzen abhängt, daß ferner ein Diskriminator vorgesehen ist, der auf die Frequenz des Zwischenfrequenzsignals anspricht, um ein Steuersignal zu erzeugen, dessen Größe von der Frequenz des Zwischenfrequenzsignales abhängt, daß ferner eine Integrationsschaltung auf das Steuersignal anspricht, um dieses mit der Größe eines Bezugssignals zu vergleichen, so daß ein Fehlersignal erzeugt wird, welches von der Differenz der beiden Signale abhängt und daß dieses Fehlersignal integriert wird, und daß Frequenzregelvorrichtungen vorgesehen sind, die auf das integrierte Fehlersignal ansprechen, um das Signal veränderlicher Frequenz in einer solchen Richtung zu steuern, daß die mittlere Frequenz des Zwischenfrequenzsignals auf einen Wert eingestellt wird, der durch die Bezugsgröße dargestellt wird.

Eine weitere Lösung der eingangs gestellten Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß eine Modulationsmeßschaltung vorgesehen ist, die den Grad der Amplituden- oder Frequenzmodulation eines modulierten Eingangssignales mißt und Einrichtungen enthält, welche auf das die zu messende Modulation tragende Eingangssignal ansprechen, um daraus ein Zwischenfrequenzsignal abzuleiten, das eine geregelte und vorbestimmte mittlere Frequenz und einen geregelten und vorbestimmten Pegel aufweist, wobei jedoch die Amplituden- bzw. Frequenzmodulation erhalten bleibt, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, welche die Hüllenamplitude messen bzw. die Frequenzänderungen des Zwischenfrequenzsignales, die auf die zu messende Modulation zurückzuführen sind, bestimmen.

509850/0897

252208S

Die Erfindung kann auch in der Weise weiterhin ausgebildet sein, daß eine Modulationsmeßschaltung, die auf ein Eingangssignal anspricht, um den Grad der Amplituden- und/oder Frequenzmodulation zu messen, eine Mischschaltung aufweist, die einen Eingang für das Eingangssignal hat und bei einer Frequenz, die durch einen Schwingungserzeuger mit einstellbarer Frequenz bestimmt wird, wirksam wird, um wiederholt die Amplitude des Eingangssignals zu prüfen und vorübergehend zu speichern, wobei ein Zwischensignal erzeugt wird, dessen mittlere Frequenz von der Differenz zwischen der Frequenz des Eingangssignals und einem Vielfachen der Frequenz des Schwingungserzeugers abhängt, daß ferner Einrichtungen zum Vergleich der mittleren Frequenz des Zwischensignales mit einem Bezugswert vorgesehen sind, der einen vorbestimmten Frequenzwert darstellt, so daß ein erstes Fehlersignal erzeugt wird, daß ferner Einrichtungen vorgesehen sind, die auf das Fehlersignal ansprechen, um die Frequenz des Schwingungserzeugers in einer solchen Richtung einzustellen, daß der mittlere Wert der Frequenz des Zwischensignales auf einem vorbestimmten Frequenzwert gehalten wird, während gleichzeitig Änderungen der Amplitude und/oder der Frequenz infolge der Amplituden- und/oder Frequenzmodulation beibehalten werden, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die auf das gesteuerte Zwischensignal der Mischschaltung ansprechen, um Abweichungen des Pegelmittelwertes von dem vorbestimmten Bezugspegel festzustellen, um ein zweites Fehlersignal zu erzeugen, daß ferner Einrichtungen zur Veränderung des Pegels vorgesehen sind, die auf das zweite Fehlersignal ansprechen, um den mittleren Pegel des Zwischensignales der Mischschaltung in einer Richtung zu ändern, die zu einer Verminderung des zweiten Fehlersignals auf null führt, um

609850/0697

hierdurch ein Ausgangssignal zu erzeugen, dessen Mittelwert der Frequenz und der Amplitude im -wesentlichen konstant "bei vorbestimmten Werten sind, in denen jedoch die Amplituden- und/oder Frequenzänderungen infolge der Amplituden- und/oder Frequenzmodulation des Eingangssignals erhalten bleiben, und daß selektiv steuerbare Meßeinrichtungen vorgesehen sind, welche die Amplituden- oder Frequenzmodulation in dem Ausgangssignal feststellen und deren Pegel messen.

Elektrische Schaltungsanordnungen gemäß der Erfindung zur Messung des Grades der Amplituden- oder Frequenzmodulation eines modulierten Eingangssignals werden nun im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die in den Figuren dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Prinzip schaltbild einer Mischschaltung, die in der Anordnung nach Fig. 1 verwendet werden kann;

Fig. 3 zeigt in der Mischschaltung nach Fig. 2 auftretende Schwingungen;

Fig. 4 zeigt ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 5 zeigt Schwingungsverläufe, die bei der Anordnung nach Fig. 4 auftreten.

609850/0637

Die als Ausführungsbeispiele der Erfindung angegebenen Schaltungsanordnungen haben einen Eingang zur Zuführung eines modulierten Eingangssignales, dessen Modulationstiefe im Falle der Amplitudenmodulation oder deren Frequenzhub im Falle der Frequenzmodulation bestimmt werden, sollen. In den Schaltungsanordnungen wird eine Mischtechnik benutzt, bei der das Signal geprüft und festgehalten wird, um ein Zwischenfrequenzsignal (ZF) von vorbestimmter niedriger Frequenz zu erzeugen, welches die Modulationinformation trägt, bei der ferner der mittlere Pegel des ZF-Signals geregelt wird und dann der Modulationsgrad des so geregelten Signals gemessen wird.

Die Schaltungsanordnung der Fig. 1 hat zwei Eingänge und zwar einen Eingang 5 für große Amplituden und einen Eingang für kleine Amplituden. Der letztere Eingang ist direkt mit dem Eingang einer Mischschaltung 8 verbunden, während der Eingang 5 mit der Mischschaltung 8 über ein Dämpfungsglied in Verbindung steht, das eine feste Dämpfung von beispielsweise 20 dB liefert.

In der Mischschaltung 8 wird das Eingangssignal mit der Ausgangsgröße eines Oszillators 12 gemischt, der eine veränderliche Frequenz liefert und in einer weiter unten beschriebenen Weise wird die Frequenz des Oszillators 12 so gesteuert, daß der Ausgang der Mischschaltung auf einer Leitung 14 eine vorbestimmte niedrige Zwischenfrequenz (ZF) liefert.

509850/0697

Der Ausgang des Oszillators 12 ist mit einem zweiten Eingang der. Mischschaltung 8 über einen Verstärker 16, einen Frequenzteiler 18 (der die Frequenz um den Faktor 2 teilt) und einen Impulsgenerator 20, der schmale Impulse liefert, verbunden.

Die Mischschaltung 8 arbeitet nach dem Prinzip des Prüfens und Festhaltens, (sample and hold). Das in Fig. 3 oben dargestellte Eingangssignal F* wird mit der unten dargestellten Impulsfrequenz F 2 wiederholt abgetastet oder geprüft. Fig. 2 zeigt in vereinfachter Form ein Ausführungsbeispiel der Mischschaltung 8. Die abgetastete Amplitude der Eingangsfrequenz F-. wird vorübergehend in einem Kondensator 24 gespeichert und die gespeicherte Amplitude ändert sich daher entsprechend der Differenz zwischen den Frequenzen F^ und Fp. Das Ergebnis ist die Erzeugung eines ZF-Signales F niedriger Frequenz (wobei F_Q = F^ - nF~ ist und η eine ganze Zahl ist), dessen idealisierter Verlauf in Fig. 3 oben dargestellt ist und das über einen Verstärker 26 in Fig. 1 einer Ausgangsleitung 14 zugeführt wird. Das ZF-Signal F_Q wird dann über eine Ausgangsleitung 27 der weiter unten beschriebenen Amplitudensteuer schaltung zugeführt. Diese Schaltungsanordnung enthält die durch die gestrichelte Linie 28 umschlossenen Schaltelemente zur Abstimmung des Oszillators 12, so daß das ZF-Signal auf einer konstanten Frequenz gehalten wird (soweit Schwankungen des Mittelwertes betroffen sind - Schwankungen infolge der Frequenzmodulation werden nicht ausgeglichen und erscheinen daher im ZF-Ausgang,wie noch weiter erläutert wird). Den Schaltelementen 28 wird das ZF-Signal F_Q über die Leitung 14 zugeführt; die Schaltelemente enthalten ein Tiefpaßfilter 30, einen Verstärker 32, eine Begrenzerschaltung 34, welche die Amplitudenmodulation des ZF-Signales unterdrückt, und eine Diskriminatorschaltung 36, welche eine Ausgangsspannung auf einer Leitung 38 erzeugt, die proportional

509850/0S97

-7- 252208S

der Frequenz des ZF-Signales ist.

Die Spannung auf der Leitung 38 wird dem einen Eingang einer Integrationsschaltung 40 zugeführt, die auch eine Bezugsspannung einer Leitung 42 aufnimmt, welche einen vorbestimmten Wert - im vorliegenden Fall 500 kHz - darstellt, auf den die mittlere Frequenz des ZF-Signales eingestellt werden soll. Die Ausgangsspannung der Integrationsschaltung 40, die auf einer Leitung 44 erscheint, stimmt den Oszillator 12 ab und schwankt gemäß der Differenz zwischen den Spannungen auf den Leitungen 38 und 42. Wenn die ZF z.B. nach oben wandert, dann nimmt die Spannung auf der Leitung 38 auch zu. Dies führt dazu, daß die Ausgangsgröße der Integrationsschaltung 40 langsam fällt und die Frequenz des Oszillators 12 herabsetzt und daher die ZF auf den vorbestimmten Wert wieder zurückbringt. Wenn die ZF nach unten wandert, dann findet der umgekehrte Vorgang statt.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Integrator 40 so ausgebildet ist, daß die Schaltung 28 raschen Frequenzänderungen der Eingangsspannung infolge von Frequenzmodulation nicht folgen kann und daß die ZF-Information daher nicht unterdrückt wird und auf der Leitung 27 auftritt. Dies bedeutet jedoch, daß die soweit beschriebene Schaltungsanordnung auf eine neu angelegte Eingangsspannung nicht rasch reagieren ^r kann. Um dies zu berücksichtigen, enthält die Schaltungsanordnung einen Spannungsvergleicher 50, der die Spannungspegel auf den Leitungen 38 und 42 vergleicht. Wenn diese Spannungdifferenz so groß ist, daß die Frequenz des ZF-Signals wesentlich von dem vorgegebenen Wert abweicht, dann betätigt die Vergleichsschaltung 50 einen Suchgenerator 52. Über eine Leitung 54 steuert dieser die Ausgangsgröße des Integrators

509850/0697

252208S

40 so, daß unabhängig von den Werten auf clsn Leitungen 38 und 42 in diesem Zeitpunkt die Preqiien^ des Oszillators 12 innerhalb seines Betriebes fortlaufend, d,h, abgetastet wird, ¥enn der Spannungsvergleichen 50 liest stellt, da3 sich die ändernde ZF sich dem vorgegebenen T/srt nahart,schaltet er den Suchgenerator 52 ab, der dann gestattet., daß eier Integrator h-Q die Steuerung in der oben oeschriebensn ¥a±se übernimmt.

Tier Sucngenerator 52 kann aus -zwei ürsuiaistoran bestehen, die so geschaltet sind, daß sie beim Einschalten positive isad negative Ströme erzeugen, die den "integrator 40 nach sbsn bzw. unten steuern, ^usasmen mit -sin-sr Steuerschaltung, die auf das Vorzeichen der Ausgangsgrößa des Spannungsvergleichers 50 anspricht, um den ^inen ":sw, dsn anderen der beiden Transistoren einzuschalten,

3is Schaltung enthält ferner einen SucMetsktor 56, Der Suchdetektcr überwacht den Ausgang des Integrators 40 und snxMlt eine Ämplitudenae^ektarschff.ltungj um festzustellen, Db der Integrator vorgeschriacens obere wäer untere Grenzwerte erreicht» Wenn festgestellt wird, -iai: übt Integrator 3ine Ausgangsgröße liefere, "!/eiche lie -Torbastimmte obere 3rense erreicht, dann schaltat ϊβγ iuohfiatsktor den Such- ;^3n©rator 52 ein_? um die Ausgangsgröi5s ies "ntsgrators s'if sine niedrige Amplitude ^urüokzuführsii; ^ηΐηύ sie τοη ■ila S¹IS nach aben su verändrf/^ri, "/aini -ir.a-ir-sr-seits festgestellt ¥ira, daß die Cszilla'uor^usgaiigiägroiBe Isii "orbestismten unteren Grenz^er™ arr^iont- ^s^n. betätigt der Suchcls*G3k'tcr <t--i\i Suchgener^t."»"? ■ '--ι -ΙΔ.-?. ^.usgangögi^öBe des lategretc-ps nüC-1; obaxi ;:u \".^:..:.'-l·:-.;".;:::.- "::^ ilj:^; :^;-1:\;ί,ΐ3 Wert srreiolrt ist 3i: Int ς- ;xr ate c-^v^z: -c:- ::-": ''- '""'■' >:" :^:: 5ΐ si: ider 'jn*i^f3ren

Änderung in der Frequenz des Eingangssignals auftritt. In beiden Fällen ermöglicht es der Suchdetektor 52, daß der Integrator seine Regelfunktion wieder aufnimmt.

Infolge der Steuerwirkung der Schaltungsanordnung 28 hat daher das ZF-Signal auf der Leitung 27 eine vorbestimmte Frequenz, wobei es jedoch noch die ursprüngliche Modulationsinformation trägt (und zwar unabhängig davon, ob es Amplitudenmodulation oder Frequenzmodulation ist). Dieses Signal wird der Amplitudensteuerschaltung 62 zugeführt.

Die Schaltung 62 enthält ein Tiefpaßfilter 64, einen Verstärker 66 mit steuerbarem Verstärkungsgrad, ein Bandpaßfilter 68 und einen ZF-Verstärker 70. Die verstärkte Ausgangsgröße des Verstärkers 70 wird über eine Leitung.72 einem Amplitudenmodulationsdetektor 74 zugeführt. In dem AM-Detektor 74 werden Änderungen in der Hüllenform des verstärkten Ausgangssignals auf der Leitung 72 gleichgerichtet und ergeben eine Ausgangsspannung auf der Leitung 76. Außerdem wird jedoch der Mittelwert der Amplitudenhüllspannung mit einer Bezugsspannung auf einer Leitung 78 verglichen und Änderungen erzeugen Schwankungen eines Steuersignals auf einer Leitung 80, die den Verstärkungsgrad des Verstärkers 66 in der entgegengesetzten Richtung verstellt. Auf diese Weise wird der Durchschnittswert der Amplitude des Signals auf der Leitung 72 konstant gehalten. Es werden jedoch Änderungen infolge der Amplitudenmodulation (wenn diese vorhanden ist) nicht unterdrückt und bleiben auf der Leitung 72 erhalten.

Das Signal auf der Leitung 72 wird ferner einer Begrenzerschaltung 82 zugeführt, welche die Amplitudeninformation

509850/0697

unterdrückt und das sich ergebende Signal wird d8.mi einem FM-Betektor 84 zugeleitet» der eine AusgangsSpannung auf einer Leitung 86 erzeugt, dia von dem Wert- der Frequenzmodulation abhängt, wenn diese vorhanden ist. Es treten also an den Ausgangsklemmen 33 und 90 die Amplituden "bzw. Frequenzmodulation des ursprünglichen Eingangs.°ignsls auf.

Kit Hilfe eines Schalters 92 kann entweder die Ainplitudeneder die Frequenzmodulation einer Meßschaltung 94 zugeführt werden. Die Meßschaltung enthält einen Audiofrequenzverstärksr 96 und ein Tiefpaßfilter 9S₁ Die Ausgangsgröße des Filters 98 kann entweder direkt einem einstellbaren Audiofr eqiienzfilter 100 oder unter Steuerung durch einen Schalter 102 deia Filter über einen Verstärker 104 sur Inversion zugeführt werden. Die Ausgangsgröße iss Filters wird dann einer durch, einen Bereichswählschalter· 108 gesteuerten.' Schaltung 106 zur einstellbaren Dämpfung zugeführt und von dort über einen Äudicfrequenzverstärker 110 und einen Spitzendetektor 112 einem Meßinstrument 117 zugeleitet» Das letztere zeigt den Grad der Amplituden- oder Frequenzmodulation des ursprünglichen Eingangs signals an, je nach Einstellung des Schalters 92,

Eine Ausgangsleitung 116 nacht das Signal auf der Leitung nach außen zugänglich zur weiteren Verarbeitung, \%^TBnn dies gewünscht wird. In ähnlicher Weise macht eine Leitung 118 die gemessene Modulation von außen zugänglich, damit sie z.B. aufgezeichnet werden kann.

Der Schalter 102 dient dazu, den Invsrg.ionsverstärker 104 in die Schaltung einzuschalten, so daß das Meßinstrument einen niedrigsten Wert der Amplitudenmodulation anstelle ά©ε

Sp.itzenwertes anzeigt oder um die negative Spitzenabweichung der Frequenzmodulation anstelle der positiven Spitzenabweichung anzuzeigen. Hierdurch wird es möglich, die Symmetrie der Modulation zu bewerten.

Um eine richtige Arbeitsweise der Schaltungsanordnung anzuzeigen, enthält die Schaltung einen Multivibrator 120, der eine lichtemittierende Diode 122 unter Steuerung einer UND-Schaltung 124 speist. Die Diode 122 blitzt daher auf, bis die drei Eingangsgrößen an der UND-Schaltung vorhanden sind und leuchtet dann stetig. Die erste Eingangsgröße für die UND-Schaltung wird einem Detektor 126 für niedrige Amplituden entnommen, welcher den Pegel des ZF-Signals überwacht. Nur wenn der Pegel des Eingangssignals genügend hoch ist, um sicherzustellen, daß eine einwandfreie Messung durchgeführt werden kann, gibt der Detektor 126 seine Ausgangsgröße an die UND-Schaltung 124 ab.

Die zweite Eingangsgröße der UND-Schaltung 124 wird dem Suchgenerator 52 entnommen und wird ferngehalten, solange der Suchgenerator 52 den Oszillator 12 durch seinen Frequenzbereich hin abtastet. Wenn der Suchgenerator 52 aufhört zu arbeiten, um die Schaltung 28 durch den Integrator 40.steuern zu lassen, dann wird die Ausgangsgröße des Suchgenerators 52 der UND-Schaltung 124 zugeführt.

Die dritte Eingangsgröße der UND-Schaltung 124 wird von dem Verstärker 66 mit gesteuertem Verstärkungsgrad abgenommen und wird nur eingeschaltet, wenn der ZF-Pegel unterhalb eines vorbestimmten hohen Schwellwertes liegt,

-12- 252208S

Wenn die Eingangsgröße daher über dem durch den Detektor 126 eingestellten Pegel und unter dem in dem Verstärker 66 eingestellten Pegel liegt und die Frequenzsteuerschaltung 28 normal arbeitet, dann schaltet die UND-Schaltung 124 den Multivibrator aus und die Diode 122 leuchtet stetig. Die Schaltung kann im Bedarfsfalle auch Einrichtungen enthalten, um die Mischschaltung 8 mit Hilfe eines von außen steuerbaren Oszillators anstelle des Oszillators 12 zu betreiben. Es können Schaltanordnungen vorgesehen sein, um den örtlichen Oszillator 12 und seine Regelschaltung in solchen Fällen unwirksam zu machen und um die Ausgangsgröße des Diskriminators 36 vorübergehend auf dem Meßinstrument 117 anzuzeigen, um die Abstimmung des äußeren Oszillators zu erleichtern.

In dem Schaltbild der Fig. 4 sind diejenigen Teile, die der Fig. 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Schaltungsanordnung der Fig. 4 unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 1 dadurch, daß eine Teilerschaltung 200 mit dem Teilerverhältnis 10: 1 anstelle des Teilers 18 der Fig. 1 mit dem Teilerverhältnis 2:1 vorgesehen ist. Ferner ist ein Schalter 201 schematisch in Fig. 4B angegeben, der in den beiden Leitungen liegt, die zu dem Schalter 102 der Meßschaltung 94 führen. Der Aufbau und die Wirkungsweise der Schaltelemente 28 unterscheidet sich jedoch von derjenigen der Fig. 1, wie nun näher erläutert wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 enthalten die Schaltelemente 28 ein Tiefpaßfilter 202, einen Verstärker 204, einen Begrenzer 206, der dem Filter 30, dem Verstärker 32 und dem Begrenzer 34 entspricht. Die Ausgangsspannung des Begrenzers 206 hat daher einen rechteckförmigen Verlauf, der die Amplitudeninformation nicht mehr aufweist. Die Ausgangsspannung

509850/0697

des Begrenzers wird der Teilerschaltung 208 mit dem Teilerverhältnis 1:2 zugeführt.

Der Zweck des Teilers 208 ist, einen Spannungsverlauf zu erzeugen, der ein Verhältnis von 1:1 bezüglich Impuls und Zwischenraum aufweist, und zwar unabhängig davon, ob das Eingangssignal ein solches Verhältnis hat oder nicht. Der in Fig. 5 dargestellte Spannungsverlauf 210 am Ausgang des Begrenzers 208 hat ein Impuls zu Zwischenraumverhältnis, das von dem Wert 1ϊ1 abweicht. Die Wirkung der Teilerschaltung 208 ist,einen Verlauf 212 herzustellen, der das gewünschte Verhältnis zwischen Impulsdauer und Unterbrechung aufweist. Der Teiler 208 kann auch weggelassen werden, wenn sichergestellt ist, daß die zu verarbeitenden Eingangssignale stets das gewünschte Verhältnis 1:1 hinsichtlich ihrer Impulsdauer im Verhältnis zu den Zwischenräumen aufweisen.

Die Ausgangsspannung des Teilers 208 wird dann einer Zeitverzögerungsschaltung 214 zugeführt, welche das Signal um eine vorbestimmte Zeitspanne verzögert und dann dem einen Eingang einer TOR-Schaltung 216 zuführt. Außerdem wird die Ausgangsspannung des Teilers 208 über eine Leitung 218 dem einen Eingang eines elektronischen Umschalters 220 zugeleitet, dessen Ausführungsform lediglich schematisch dargestellt ist. Der zweite Eingang des Umschalters 220 ist über eine Leitung 224 an den Teiler 208 angeschlossen und erhält eine inverse Form des auf der Leitung 218 befindlichen Signals. In den Fällen, in denen die Teilerschaltung 208 weggelassen v/ird, müßte ein Inverter vorgesehen sein, um das Signal auf der Leitung 224 zu liefern. Die Ausgangsgröße des Schalters 220, die entweder das Signal der Eingangsleitung

509850/0697

218 oder der Eingangsleitung 224 führt, je nach der Einstellung des Schalters v/ird dem zweiten Eingang der TOR-Schaltung 216 zugeleitet.

Die Ausgangsgröße der Schaltung 216 wird dann einem Integrator 226 zugeleitet. Der Integrator 226 enthält einen Widerstand 228 und eine Kapazität 230. Die Ausgangsgröße des Integrators wird an der Kapazität auf einer Leitung 232 abgenommen und als Steuersignal für den örtlichen Oszillator 12 verwendet. Eine Entladungsstrecke, die aus einem Konstantstromgenerator 233 besteht, bildet eine Entladungsstrecke mit konstantem Strom für die Kapazität.

Die Wirkungsweise der Schaltanordnung 28 wird nun näher erläutert.

Wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde, ist es der Zwack der Schaltelemente 28, den Oszillator 12 so abzustimmen, daß das· ZF-Signal auf der Leitung 14 eine konstante mittlere Frequenz aufweist.

Der Spannungsverlauf 234 in Fig« 5 zeigt die Ausgangsspannung des Zeitverzögerungskreises 214, wobei die Zeitverzögerung durch T bezeichnet ist. Angenommen, der Umschalter 220 hat die wiedergegebene Lage,dann werden der Schaltung 216 die ? Spannungen 212 und 234 zugeführt. Die Torschaltung 216 bewirkt, daß eine Ausgangsspannung nur dann auftritt, wenn die Ausgangsspannung der Zeitverzögerungsschaltung 214 negativ ist und die Ausgangsspannung des Schalter 220 positiv ist. Die Torschaltung erzeugt daher eine Folge von Impulsen 236, die der Integrationsschaltung 228 zugeführt werden und die Kapazität 230 aufladen.

509850/0697

Die Zeitverzögerung T der Schaltung 214 ist so eingestellt, daß unter der Voraussetzung, daß die ZF auf der Leitung 14 und daher die Frequenz der Spannung 212 den gewünschten Wert hat, jeder Impuls des Impulszuges 236 einen festen Anteil (z.B. 90°) von jedem Wiederholungszyklus des Impulszuges 236 einnimmt. Der Mittelwert der Aufladung der Kapazität hat daher einen vorbestimmten Wert. Wenn man berücksichtigt, daß der Entladungsstrom der Kapazität 230 einen festen Wert hat, ergibt sich, daß auf der Leitung 232 ein Gleichspannungspegel entsteht, der die Ausgangsfrequenz des Oszillators 12 auf einem Frequenzwert konstant hält, der die gewünschte ZF auf der Leitung 14 erzeugt.

Wenn eine Änderung des Wertes der ZF stattfindet (z.B. als Ergebnis einer Änderung der Eingangsfrequenz in der Schaltungsanordnung), dann nimmt die Frequenz der Impulse 236 entsprechend zu bzw. ab. Daraus ergibt sich, daß der Mittelwert der der Kapazität 230 zugeführten Ladung zu- bzw. abnimmt und den Gleichspannungspegel auf der Leitung 232 so verändert, daß die Ausgangsfrequenz des Oszillators 12 in einer solchen Richtung eingestellt wird, daß die ZF auf der Leitung 14 auf den vorbestimmten Wert zurückgebracht wird. Die Ausgangsfrequenz des Oszillators 12 wird daher in einer .solchen Richtung verändert, daß die ZF auf der Leitung 14 wieder den gewünschten Wert annimmt.

Wie bei der Anordnung 28 der Fig. 1 ist die Wirkung des Integrators 226 derart, daß die Schaltung keinen raschen Änderungen der Frequenz der Eingangsgröße bei Frequenzmodulation folgen.kann und die FM-Information wird daher nicht unterdrückt und ist auf der Leitung 27 vorhanden.

509850/0697

Um das Ansprechen der Schaltung 28 zu verbessern, wenn die ZF sich von dem gewünschten Wert stark unterscheidet, enthält die Schaltungsanordnung einen Differenz-Gleichspannungsverstärker 240, der so angeordnet ist, daß er die an dem Widerstand 228 auftretende Spannung mißt, welche von der Steuerwirkung abhängt, die auf den örtlichen Oszillator ausgeübt wird.

Der Verstärker 240 hat einen hohen Eingangswiderstand, um zu vermeiden, daß die Integratorschaltung strombelastet wird.

Die Ausgangsspannung des Verstärkers 240 steuert einen Stromgenerator 242, der der Kapazität 230 eine zusätzliche Ladung in Abhängigkeit von der Steuerwirkung zuführt, die auf den Oszillator 12 durch die Integrationsschaltung ausgeübt.wird. Daraus ergibt sich, daß die auf den Oszillator 12 ausgeübte Steuerwirkung eine nichtlineare Charakteristik aufweist, wobei der zusätzliche Strom des Stromgenerators 242 groß ist, wenn die Ausgangsgleichspannung der Torschaltung 216 eine große Änderung der Oszillatorfrequenz verlangt und kleiner wird, wenn die Änderung abnimmt.

Es sei hervorgehoben, daß der Verstärker 240 und der Stromgenerator 242 dann besonders wirksam sind, wenn ein Eingangssignal bei Beginn der Schaltungsanordnung zugeführt wird und der Wert dieses Signals so ist, daß die ZF, welche von der Mischschaltung auf der Leitung 14 erzeugt wird, von dem gewünschten Wert stark abweicht.

Die Schaltelemente 28 enthalten auch einen Pegeldetektor 244, der auf die Ausgangsspannung des Verstärkers 246 anspricht.

50985G/0697

Wenn der Detektor 244 feststellt, daß die Spannung auf der Leitung 232 (die über den Verstärker 246 zugeleitet wird) so groß ist, daß die Ausgangsgröße des Integrators einen vorbestimmten oberen oder unteren Grenzwert erreicht, dann wird die Einstellung des Schalters 220 verändert. Es ergibt sich, daß der Spannungsverlauf 212 in Fig. 5 umgekehrt wird. Die Steuerwirkung kehrt sich ebenfalls um. Wenn die Ausgangsgröße des Integrators den oberen bzw. unteren Grenzwert z.B. dann erreicht, wenn die Oszillatorausgangsspannung den Steuerpunkt überschritten hat oder wenn eine Frequenzänderung des Eingangssignals auftritt, dann ermöglicht die gegenläufige Steuerwirkung, daß der Integrator wieder die Steuerung übernimmt. Ein Umschalten des Schalters 220 erzeugt eine Phasenverschiebung von 180° in dem Signal auf der Leitung 27. Um diese zu kompensieren, wird der Umschalter 201 durch ein Signal des Pegeldetektors 244 beeinflußt, Jedoch nur, wenn ein Fühlelement 250 feststellt, daß der Schalter 92" auf Frequenzmodulation eingestellt ist. Wenn der Schalter 92 auf Amplitudenmodulation eingestellt ist, verhindert das Fühlelement 250, daß der Schalter 201 umgeschaltet wird, da eine solche Umschaltung nicht erforderlich ist.

Die übrigen Teile der Schaltung nach Fig. 4 und ihre Wirkungsweise sind denen der Fig. 1 bis 3 ähnlich und werden im folgenden nicht näher beschrieben. y.

Die Schaltungsanordnung 28 der Fig. 4 ist besonders dann von Vorteil, wenn das der Schaltungsanordnung zugeführte Eingangssignal mehrere Signale mit verschiedenen Amplituden-' werten und verschiedenen Frequenzen-enthält. Die Schaltung der Fig. 4 ist besser in der Lage, das richtige (d.h. das größte) Eingangssignal in einem solchen Fall auszuwählen, als die Schaltungsanordnung 28 der Fig.. 1.

509850/0697

Die Spannungsquellen für die Schaltungen sind nicht· dargestellt. Die Schaltung kann jedoch vom Netz her und/oder auch von einer Batterie aus betrieben werden, die mit einer besonderen Aufladungsvorrichtung versehen sein kann.

509850/0697

Claims

{ NACHGEREtOHTJ

Patentansprüche

Frequenzsteuerschaltung, die auf ein Eingangssignal anspricht, dessen Frequenz innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt und die das Eingangssignal auf einm vorbestimmten Mittelwert der Frequenz umwandelt,
gekennzeichnet durch:

a) eine Quelle (12) veränderlicher Frequenz, die ein Signal veränderlicher Frequenz erzeugt;

b) eine Mischschaltung (8), die das Eingangssignal mit dem Signal veränderlicher Frequenz so mischt, daß ein ZF-Signal entsteht, dessen Frequenz algebraisch von den beiden Mischfrequenzen abhängt;

c) eine Diskriminatorschaltung (36; 208, 214), die auf die Frequenz des ZF-Signals anspricht und ein Steuersignal erzeugt, dessen Größe von

der Frequenz des ZF-Signals abhängt;

d) eine Bezugssignalquelle (z.B. 233);

e) eine Integratorschaltung (40; 226), die auf das Steuersignal anspricht und es mit der Größe des Bezugssignals vergleicht, um ein Fehlersignal zu erzeugen, das von der Differenz abhängt, und die das Fehlersignal integriert und

f) eine Frequenzsteuerschaltung (44; 232), die auf das integrierte Fehlersignal anspricht und die Frequenz der Spannungsquelle (12) veränderlicher Frequenz in einer solchen Richtung steuert,, daß der Mittelwert der Frequenz des ZF-Signals auf den von der Bezugsgröße dargestellten Wert gebracht wird.

509850/0697

Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischschaltung (8) eine Abtastschaltung (Fig. 2) enthält,, die unter.Steuerung durch das (Fp) veränderlicher Frequenz und in Synchronismus damit wiederholt den Augenblickswert der Amplitude des Eingangs signals (F>.) abtastet, so daß das ZF-Signal eine Frequenz hat, die von der Differenz zwischen der Frequenz des Eingangssignals(F^) und einem Vielfachen der veränderlichen Frequenz (Fp) abhängt.

Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergleichsschaltung (50) auf die Größe des Steuersignals und des Bezugssignals anspricht, um ein zweites Fehlersignal zu erzeugen, wenn die Differenz zwischen diesen Größen außerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt, und daß eine Suchschaltung (52) im Falle ihrer Betätigung die veränderliche Frequenz über einen Bereich von Werten abtastet, wobei die Suchschaltung (52) durch das zweite Fehlersignal in Betrieb gehalten wird, bis die Frequenz des ZF-Signales sich dem vorgegebenen Mittelwert der Frequenz nähert. ^

Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationsschaltung (40; 226) eine Kapazität enthält, die so angeordnet ist, daß sie

509850/0697

in Abhängigkeit von der Größe des Steuersignals aufgeladen wird und die in'Abhängigkeit von dem Wert des Bezugssignals entladen wird.

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diskriminatorschaltung Schaltelemente (206, 208) enthält, die aus dem ZF-Signal einen rechteckförmigen Verlauf mit einer Frequenz erzeugt, die von der Frequenz des ZF-Signals abhängt und eine vorbestimmte Amplitude aufweist, daß eine Verzögerungsschaltung (214) dem Rechtecksignal eine vorbestimmte feste Verzögerung erteilt, und daß eine Vergleichsschaltung (216) den Augenblickswert der Amplitude des Rechtecksignals und des verzögerten Rechtecksignals vergleicht, so daß als Steuersignal eine Folge von Impulsen entsteht, deren Mittelwert von dem Wert der Frequenz des ZF-Signals abhängt.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Detektorschaltung (244, 246) auf die Größe des integrierten Fehlersignals anspricht und feststellt, ob die Größe des integrierten Fehlersignals außerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt, um * eines der beiden der Vergleichsschaltung (216) zugeführten Signale umzukehren und dadurch die Richtung der Änderung des Fehlersignals umzukehren.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

509850/0697

NAOHGEREICHT j

daß ein Stromerzeuger (240, 242) auf die Größe des Fehlersignals anspricht und ein weiteres Steuersignal erzeugt, dessen Wert von dem Wert des ersten Fehlersignals abhängt und daß eine Einrichtung zur Erhöhung des Wertes des ersten Fehlersignals durch das zusätzliche Steuersignal vorgesehen ist, um die Geschwindigkeit zu erhöhen, mit der der Mittelwert der Frequenz des ZF-Signals auf den durch die Bezugsspannung gegebenen Wert gebracht wird.

8. Frequenzsteuer schaltung nach Anspruch 1 zur Messung des Grades der Amplituden- bzw. Frequenzmodulation eines modulierten Eingangssignales,

dadurch gekennzeichnet daß ihr das Eingangssignal zugeführt wird und sie daraus ein ZF-Signal mit einer gesteuerten und vorbestimmten mittleren Frequenz erzeugt, und daß sie mit Schaltelementen (66) kombiniert ist, die auf das ZF-Signal und auf ein vorbestimmtes Bezugssignal ansprechen, um den Mittelwert des Pegels des ZF-Signals auf einem im wesentlichen konstanten vorbestimmten Wert zu halten, jedoch nicht die Änderungen infolge der Amplitudenmodulation zu beeinflussen, und daß Schaltelemente (94) vorgesehen sind, die den Augenblickswert der Amplituden-/ oder Frequenzänderungen des so gesteuerten ZF-Signals infolge der zu messenden Modulation feststellen und messen.

609850/0697

Re/Pi.

[nachqereioht

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärker (104) zur Umkehr der gemessenen Modulation vorgesehen ist, so daß der Modulationsgrad auf beiden Seiten eines Mittelwertes gemessen werden kann.

10. Frequenzsteuerschaltung zur Messung des Grades von Amplituden- oder Frequenzmodulation eines modulierten Eingangssignals,

dadurch gekennzeichnet, daß Schaltelemente (28) auf ein Eingangssignal, welches die zu messende Modulation trägt, ansprechen, um daraus ein ZF-Signal zu erzeugen, das einen gesteuerten und vorbestimmten Mittelwert der Frequenz und der Amplitude aufweist, wobei die Amplitudenoder Frequenzmodulation nicht unterdrückt wird, und daß Schaltelemente (66) den Hüllenwert der Amplitude oder Frequenzänderungen des ZF-Signals entsprechend der zu messenden Modulation ermitteln.

509850/0697