DE1084304B - Schaltanordnung fuer die Synchronisierung in richtiger Phase einer von einem Generator erzeugten Schwingung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schaltanordnungen für die Synchronisierung in richtiger Phase einer von einem Generator erzeugten Schwingung mit einer Steuerschwingung gleicher Frequenz in vorbestimmter Phase, bei der die Steuerschwingung nicht direkt auf den zu synchronisierenden Generator einwirkt. Die Frequenz des zu synchronisierenden Generators wird dabei z. B. direkt durch eine Harmonische der Steuerschwingung beeinflußt oder durch eine Schwingung, die entweder aus zwei Harmonischen der S teuer schwingung oder aus einer Harmonischen der Steuerschwingung und einer Harmonischen des zu synchronisierenden Generators erhalten wird.

Bei der Synchronisierung mittels einer Synchronisierungsschwingung, die die Frequenz des zu synchronisierenden. Generators direkt beeinflußt und die der Harmonischen der Steuerschwingung gleich ist, kann die Phase der erzeugten Schwingungen verschiedene Werte annehmen in Abhängigkeit vom Augenblick, in dem die Synchronisierung anfängt. Hat z. B. die Synchronisierungsschwingung, die in Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung durch die Kurve 1 dargestellt ist, eine Frequenz von 12 kHz, das ist die dritte Harmonische einer zu erzeugenden Schwingung von 4 kHz, so kann die Phase der erzeugten Schwingung drei verschiedene Werte annehmen, je nachdem die Synchronisierung während der ersten, der zweiten oder der dritten Periode der Synchronisierungsschwingung erfolgt. Demgemäß wird die erzeugte Schwingung gemäß einer der Kurven 2, 3 oder 4 in Fig. 1 verlaufen, die einen Phasenunterschied von 120° bzw. 240° besitzen.

Der gleiche Nächteil tritt auf bei Synchronisierung mittels einer Synchronisierungsschwingung, deren Frequenz derjenigen der zu erzeugenden Schwingung gleich ist und die von zwei Harmonischen der Steuerschwingung oder von einer Harmonischen der Steuerschwingung und einer Harmonischen der zu erzeugenden Schwingung abgeleitet 'ist.

Bei Verwendung einer Kippschaltung zur Teilung von Frequenzen macht sich zuweilen der Nachteil bemerkbar, daß die Herstellung gewisser Teilungszahlen unsicher oder sogar unmöglich wird, weil die Synchronisierspannung in zwei verschiedenen Kippunkten wirksam wird. Es ist bekannt, diesen Nachteil dadurch zu besaitigen, daß dafür gesorgt wird, daß immer nur der eine Kippvorgang durch die Synchronisierspannung gesteuert wird. Hierzu wird z. B. die S teuer frequenz mit der Kippfrequenz moduliert. Im Gegensatz zu diesem Bekannten handelt es sich bei der Erfindung nicht um die Ermöglichung gewisser Teilungszahlen, sondern um die Herstellung der richtigen Phase bei festliegender Teilungszahl.

Die Erfindung hat nun zum Zwecke, aus diesen ver-

Schaltanordnung

für die Synchronisierung in richtiger Phase einer von einem Generator erzeugten

Schwingung

Anmelder:

Philips Patentverwaltung G. m. b. H.,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 4, September 1939

Anträge nach Gesetz Nr. 8 AHK sind gestellt

und vor der Schiedskommission für Güter, Rechte

und Interessen in Deutschland anhängig

Gerard Hepp und Albert Henri Marie Deckers,

Eindhoven (Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden

schiedenen Möglichkeiten eine bestimmte auszuwählen und die übrigen auszuschließen.

Nach der Erfindung wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß Mittel vorgesehen sind, die den Einfluß der Steuerschwingung auf den Generator unwirksam machen, wenn die Phase der erzeugten Schwingungen nicht den vorbestimmten Wert hat, derart, daß die Synchronisierung in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung zwischen zwei Hilfsschwingungen gesteuert wird, von denen die Phase der einen von der" Phase der Steuerschwingung abhängig ist und die Phase der anderen von der Phase der vom Generator erzeugten Schwingung abhängt.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltanordnung. Es handelt sich hier um die Anwendung einer solchen Schaltung auf ein Trägerwellentelephoniesystem, bei welchem in jeder der Stationen die Trägerwellen für die verschiedenen Kanäle aus einem gemeinsamen Generator abgeleitet werden und der Generator in wenigstens einer dieser Stationen durch eine Harmonische der von dem Generator in der anderen Station erzeugten Schwingung synchronisiert wird. Der zu 'synchronisierende Generator in der einen Station, im nachfolgenden als Station A bezeichnet, ist mit 1 angegeben, und er besteht aus einer auf bekannte Weise rückgekoppelten Ent-

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Iadungsröhre2, die keiner näheren Beschreibung bedarf. Für die Synchronisierung dieses Generators ist in den Gitterkreis eine Impedanz 3 aufgenommen, der die Synchronisierschwingung zugeführt wird, die eine Harmonische der vom Generator in der anderen Station, im nachfolgenden als Station B bezeichnet, erzeugten Schwingung ist, die als. Steuerschwingtmg wirkt. Es wird angenommen, daß die vom Generator 1 zu erzeugende Frequenz 4 kHz betragt, während die Synchronisierungsschwingung eine Frequenz von ζ. Β. ίο 72 kHz besitzt, das ist die achtzehnte Harmonische der Frequenz der Generatoren in den Stationen^ und B.

Wenn der Generatori auf diese Weise durch die achtzehnte Harmonische synchronisiert wird, so kann die Phase der erzeugten 4 kHz Schwingung achtzehn verschiedene Werte annehmen, wie oben auseinandergesetzt wurde.

Um zu erreichen, daß die Phase der erzeugten Schwingung sich stets auf einen und denselben Wert einstellt, wird erfindungsgemäß der im nachfolgenden zu beschreibende Teil der in Fig. 2 dargestellten Schaltung verwendet. Diese Schaltung enthält Vorrichtungen, die je aus einer Entladungsröhre 4 bzw. 5 bestehen und denen eine Hilfsschwingung, deren Phase von der Phase der vom Generator 1 erzeugten Schwingung abhängig ist, und eine zweite Hilfsschwingung zugeführt wird. Die Phase der zweiten Hilfsschwingung, die z.B. der Entladungsröhre5 zugeführt wird und deren Frequenz der vom Generator 1 zu erzeugenden Frequenz gleich ist, ist wenigstens von der Phase der Steuerschwingtmg abhängig. Die Art, auf welche die beiden Hilfsschwingungen erhalten werden, wird an Hand der im nachfolgenden näher zu beschreibenden Schaltungen nach Fig. 4 erläutert.

Die Entladungsröhren 4 und 5 sind auf bekannte Weise derart geschaltet, daß sie die den Gittern zugeführten Hilfsschwingungen in eine Schwingung mit nahezu rechteckiger Kurvenform umsetzen. Zu diesem Zweck können z. B. in den Verbindungsleitungen zu den Steuergittern Widerstände eingeschaltet werden, die verhüten, daß die Spannung an den Gittern stark positiv wird. Die Röhren 4 und 5 haben einen gemeinsamen Ausgangskreis, in dem die Primärwicklung eines Transformators 6 liegt, dem eine resultierende Spannung entnommen werden kann, die von der Phasenverschiebung zwischen den den Röhren 4 und 5 zugeführten Hilfsschwingungen abhängig ist.

In Fig. 3 ist die resultierende Spannung am Transformator 6 für verschiedene Phasenverschiebungen zwischen den Hilfsschwingungen angegeben. Bei dieser Figur ist angenommen, daß die von den Röhren 4 und 5 gelieferten Schwingungen mit rechteckiger Form gleiche Amplituden besitzen, so daß, wenn die Hilfsschwingungen an den Gittern der Röhren 4 und 5 gleichphasig sind, eine resultierende Spannung erhalten wird, wie in Fig. 3 a dargestellt, deren Amplitude gleich zweimal der Amplitude von jeder von den Röhren gelieferten rechtwinkligen Schwingungen ist. Bei zunehmender Phasenverschiebung zwischen den beiden Hilfsschwingungen ergibt sich eine resultierende Spannung, die entsprechend durch die Fig. 3 b bis 3 k dargestellt werden kann. Bei einer Phasenverschiebung von 180° zwischen den beiden Hilfsschwingungen ist die resultierende Spannung Null, wie in Fig. 3 k dargestellt ist.

Die am Transformator 6 auftretende resultierende Spannung wird einer Entladungsröhre 7 zugeführt, die für die Neutralisierung des Einflusses der Synchronisierungsschwingung auf den Generator 1 dient.

Zu diesem Zweck ist im Anodenkreis ein Relais 8 vorgesehen, das beim Auftreten einer resultierenden Spannung am Transformator 6 mittels eines Kontakts 9 die Impedanz 3 kurzschließt. Die Entladungsröhre 7 besitzt einen Schwellenwert, der z. B. durch eine negative Gittervorspannung erhalten wird, die größer ist als die Hälfte der Amplitude der resultierenden Spannung, die vom Transformator dem Gitter 7 zugeführt wird und in den Fig. 3 a bis 3 k in punktierten Linien dargestellt ist. Dieser Schwellenwert bewirkt, daß im Anodenkreis der Röhre 7 nur dann ein Anodenstrom fließt und der Kontakt 9 nur dann die Impedanz 3 kurzschließt, wenn die Phasen- -verschiebung zwischen den Hilfsschwingungen an den Gittern der Röhren 4 und 5 von 180° abweicht.

Da die Phase der dem Gitter der Röhre 5 zugeführten Hilfsschwingung von der Phase der Steuerschwingung abhängig ist und gleichzeitig die Phase der dem Gitter der Röhre 4 zugeführten Hilfsschwingung von der Phase der vom Generator 1 erzeugten Schwingung abhängig ist, da diese Hilfsschwingung dem Generator entnommen wird, wird die Phasenverschiebung zwischen den beiden Hilfsschwingungen sich mit dem Zeitpunkt ändern, in dem der Generator 1 durch die Synchronisierungsschwingung synchronisiert wird. Bei der beschriebenen Schaltung, bei der die Synchronisierungsschwingung die achtzehnte Harmonische der zu erzeugenden Schwingung ist, können beim Gleichlauf achtzehn verschiedene Phasenverschiebungen zwischen den Hilfsschwingungen auftreten. Aber nur bei einer di'eser achtzehn Möglichkeiten gibt es keine Phasenverschiebung zwischen den beiden Hilfsschwingungen, und nur in diesem Zustand wird die Impedanz 3 nicht vom Kontakt 9 kurzgeschlossen. In jedem der übrigen siebzehn Zustände wird das Relais 8 erregt und somit der Einfluß der Synchronisierungsschwingung auf den Generator 1 unwirksam gemacht. Der Generator 1 unterliegt dann Frequenzänderungen, die eine Verschiebung der Phase der der Röhre 4 zugeführten Hilfsschwingung zur Folge haben. Diese Phasenverschiebung geht weiter bis ein Augenblick erreicht wird, in dem die Phasenverschiebung zwischen den Hilfsschwingungen 180° ist und der Kurzschluß der Impedanz 3 aufgehoben wird. In diesem Moment tritt die Synchronisierungsschwingung in Wirkung, und wird die Frequenz der vom Generator erzeugten Schwingung auf dem richtigen Wert gehalten.

Es ist nur einziger Zustand des Generators möglich, in dem er in richtiger Phase synchronisiert wird. Durch Einstellung des Phasenzusammenhanges zwischen der Hilfsschwingung am Gitter der Röhre 5 und der Synchronisierungsschwingung und durch Einstellung des Phasenzusammenhanges zwischen der Hilfsschwingung am Gitter der Röhre 4 und der vom Generator 1 erzeugten Schwingung, was durch Verwendung von phasenverschiebenden Netzwerken in den Leitungen 10 und 11 erfolgt, über die die Hilfsschwingungen den Röhren 4 und 5 zugeführt werden, kann der Augenblick, in dem der Generator synchronisiert wird, beliebig eingestellt werden.

Dadurch, daß der Röhre 7 ein Schwellenwert gegeben wird, der größer als die Hälfte der Amplitude der resultierenden, vom Transformator 6 dem Gitter der Röhre 7 zugeführten Spannung ist und also größer als die Amplitude der von jeder der Röhren 4 und 5 gelieferten rechteckigen Schwingungen, wird erreicht, daß, wenn während des Betriebes, nachdem der Generatori einmal in den gewünschten Zustand gebracht ist, eine der Hilfsschwingungen durch Stö-

rung wegfällt, die übrigbleibende Hilfsschwingung keine genügend große Amplitude besitzt, um die Schwelle zu überwinden und das Relais 8 zu erregen; der Gleichlauf bleibt also trotz der auftretenden Störung behalten.

Es ist demzufolge auch nicht erforderlich, daß die Hilfsschwingung, deren Phase von der in der Station B erregten Steuerschwingung von 4 kHz abhängig ist, immer vorhanden ist. Diese Hilfsschwingung kann z.B. die 4-kHz-Trägerwelle der StationB und also die Steuerschwingung selbst sein, oder sie kann, wie im nachfolgenden an Hand der Fig. 4 noch näher erläutert wird, durch Erregung einer Differenzfrequenz aus zwei in der Station B erregten Trägerwellen, die um 4 kHz verschieden sind, oder durch Mischung einer Harmonischen der Steuerschwingung und einer Harmonischen der vom zu synchronisierenden Generator erzeugten Schwingung erhalten werden. Diese Harmonischen dienen je als Trägerwellen für ein zu übertragendes Gespräch und sind während der normalen Gesprächsübertragung unterdrückt und werden nur für Signalisierungszwecke von B nach A weitergesandt. Nur während der Zeiten, in welchen Signalisierung stattfindet, wird also der Röhre 5 die Hilfsschwingung zugeführt. Während der Signalisierung wird die Phase der vom Generatori erregten Schwingungen auf den gewünschten Wert eingestellt. Darauf fällt die Hilfsschwingung weg, aber der Gleichlauf des Generators bleibt erhalten.

Es ist nicht erforderlich, daß die Amplituden der von den Röhren 4 und 5 gelieferten rechtwinkligen Schwingungen gleich sind. Bei ungleichen Amplituden muß nur der Schwellenwert der Röhre 7 derart gewählt werden, daß er größer al® die größere der Amplitttden der beiden am Gitter der Röhre 7 wirksamen rechteckigen Schwingungen ist.

Obwohl in der Ausführungsform ein die Impedanz 3 kurzschließendes Relais 8 angegeben ist, kann auch ein elektrisches Relais, z. B. eine Entladungsröhre, verwendet werden.

In Fig. 4 ist dargestellt, auf welche Weise die Hilf sschwingungen bei einem Trägerwellentelephoniesystem, wie es an Hand der Fig. 2 beschrieben wurde, erzeugt werden können. Die Hilfsschwingung, deren Phase von der Steuerspannung abhängig ist, wird durch zwei in der Station B erzeugte Trägerwellen gebildet. Diese Trägerschwingungen von z. B. 72 und 76 kHz werden in der Station A empfangen und einer aus einer Brückenschaltung von Trockengleichrichtern bestehenden Mischschaltung 12 zugeführt. Im Ausgangskreis dieser Mischschaltung wird eine Schwingung mit einer Frequenz von 4 kHz erhalten, die als Hilfsschwingung über den Leiter 11 dem Gitter der Röhre 5 in Fig. 2 zugeführt wird. Die Phase dieser Hilfsschwingung kann mittels einer Phasenregelvorrichtung 13 eingestellt werden, über die die Trägerschwingung von 76 kHz der Mischschaltung zugeführt wird. Auf ähnliche Weise wird in der Station A die andere Hilfsschwingung durch die Differenzfrequenz von zwei höheren Harmonischen von z. B. 76 und 80 kHz des Generators 1 gebildet. Diese beiden höheren Harmonischen werden über Phasenregelvorrichtungen 14 und 15 einer aus einer Brückenschaltung von Trockenglaichrichtern bestehenden Mischschaltung 16 zugeführt, in deren Ausgangskreis eine Schwingung von 4 kHz auftritt, die über den Leiter 10 der Entladungsröhre 4 zugeführt wird.

In dieser Schaltung hat die Synchronisierungsschwingung die gleiche Frequenz wie die vom Generator 1 in Fig. 2 zu erregende Schwingung. Hierbei wird aber die Synchronisierungsschwingung von zwei Schwingungen mit Frequenzen, die höhere Harmonische der vom Generator 1 zu erzeugenden Schwingung sind, abgeleitet. Zu diesem Zweck wird die von der Station B herrührende Harmonische von 76 kHz zusammen mit der von der Station^ herrührenden Harmonischen von 8OkHz einer aus einer Brückenschaltung von Trockengleichrichtern bestehenden Mischschaltung 17 zugeführt. Im Ausgangskreis dieser Mischschaltung wird! eine Schwingung von 4 kHz erhalten, die über einen Transformator 18 einem Kreis 19 zugeführt wird, in welchem Kreis die Impedanz 3 in Fig. 2 liegt.

Zur Erhöhung der Betriebssicherheit wird dem Kreis 19 auch noch eine 4-kHz-Schwingung zugeführt, die von der von der Station yi herrührenden 76-kHz-Schwingung und von der von der Station B herrührenden 72-kHz-Schwingung abgeleitet wird. Diese Schwingungen werden einer Mischschaltung 20 zugeführt, in deren, Ausgangskreis eine 4-kHz-Schwingung auftritt, die über einen Transformator 21 dem Kreis 19 zugeführt wird. Wenn eine der von der Station B erzeugten Schwingungen, z. B. die von 76 kHz durch Störung wegfällt, so wird die Synchronisierung nicht gestört, da die noch vorhandene Trägerwelle von 72 kHz mit der Schwingung von 76 kHz der Station A auch weiterhin die für die Synchronisierung benötigten 4 kHz liefert.

In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform werden die den Röhren 4 und 5· zugeführten Hilfsschwingungen in Schwingungen mit nahezu rechteckiger Kurvenform umgesetzt. Obgleich dies günstig ist, mit Rücksicht auf einen genauen Vergleich der Phasen der beiden Hilfsschwingungen, ist diese Umsetzung doch nicht unter allen Umständen erforderlich. Diese Röhren 4 und 5 können auch als Verstärker geschaltet sein, so daß die Anodenströme dieser Röhren sinusförmig sind und die Röhre 7 in Abhängigkeit von der zwischen diesen Strömen bestehenden Phasenverschiebung in Wirkung gesetzt wird.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für die Synchronisierung einer von einem Generator erzeugten Schwingung mit einer Steuerschwingung gleicher Frequenz in vorbestimmter Phase, bei der die Frequenz des Generators durch eine Harmonische der Steuerschwingung oder durch eine aus zwei Harmonischen der Steuerschwingung erhaltene Schwingung oder durch eine aus einer Harmonischen der Steuerschwingung und einer Harmonischen des zu synchronisierenden Generators erhaltene Schwingung direkt beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die den Einfluß der Steuerschwingung auf den Generator unwirksam machen, wenn die Phase der erzeugten Schwingungen nicht den vorbestimmten Wert hat, derart, daß die Synchronisierung in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung zwischen zwei Hilfsschwingungen gesteuert wird, von denen die Phase der einen von der Phase der Steuerschwingung abhängig ist und die Phase der anderen von der Phase der vom Generator erzeugten Schwingung abhängt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Hilfsschwingung entweder direkt oder durch Mischung von

zwei Harmonischen der Steuerschwingung oder von einer Harmonischen der Steuerschwingung und einer Harmonischen der vom Generator erzeugten Schwingung abgeleitet ist und daß die andere Hilfsschwingung entweder direkt oder durch Mischung von zwei Harmonischen aus der vom Generator erzeugten Schwingung oder von einer Harmonischen der Steuerschwingung und einer Harmonischen der vom Generator erzeugten Schwingung gebildet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hilfsschwingungen zwei Vorrichtungen zugeführt werden, die einen gemeinsamen Ausgangskreis besitzen, und daß die den Einfluß der Steuerschwingung auf den Generator unwirksam machenden Mittel in Abhängigkeit von der resultierenden Schwingung im gemeinsamen Ausgangskreis gesteuert werden.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Vorrichtungen die zugeführten HilfsSchwingungen in eine Schwingung mit nahezu rechteckiger Kurvenform umsetzen.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel eine oder mehr Entladungsröhren enthalten, wobei der Eingangskreis der ersten mit dem gemeinsamen Ausgangskreis der beiden Vorrichtungen, denen die Hilfsschwingungen zugeführt werden, gekoppelt ist und wobei im Ausgangskreis der letzten ein elektrisches oder mechanisches Relais vorgesehen ist, das beim Auftreten einer resultierenden Schwingung im gemeinsamen Ausgangskreis den Einfluß der Steuerschwingung auf den Generator unwirksam macht.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische oder mechanische Relais beim Auftreten einer resultierenden Schwingung im gemeinsamen Ausgangskreis der in Anspruch 4 genannten Vorrichtungen eine Impedanz des zu synchronisierenden Generators kurzschließt, der eine von der Steuerschwingung abgeleitete, die Frequenz des Generators synchronisierende Schwingung zugeführt wird.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Einfluß der Steuerschwingung auf den Generator unwirksam machenden Mittel einen Schwellenwert haben, der gleich der Amplitude der größeren der im gemeinsamen Ausgangskreis der in Anspruch 3 genannten Vorrichtungen auftretenden Schwingungen ist.

8. Anwendung der Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 7 auf ein Trägerwellentelephoniesystem, bei dem in jeder der Stationen die Trägerwellen für die verschiedenen Kanäle aus einem gemeinsamen Generator abgeleitet werden und der Generator in wenigstens einer dieser Stationen durch eine Harmonische der vom Generator in der anderen Station erzeugten Schwingung oder durch eine durch Mischung von Harmonischen der von den beiden Generatoren erzeugten Schwingungen erhaltene Schwingung synchronisiert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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