DE1015501B - Schaltung zur Gewinnung einer Frequenznachstellspannung fuer Empfaenger zum Empfang von frequenzgetasteten Telegrafiezeichen - Google Patents

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Beim Empfang frequenzumgetasteter Telegrafiesender ist eine Frequenznachstellung des Empfängers notwendig, damit die Frequenzinkonstanz des Senders oder des Empfängers oder von beiden nicht stört.

Man hat dazu vorgeschlagen, die Zeichenfrequenz und die Pausenfrequenz in gleiche Frequenzlage umzusetzen und die Spannungen der umgesetzten Frequenzlage zur Frequenznachstellung zu benutzen. Dabei ist aber ein schmales, auf die gemeinsame Frequenzlage abgestimmtes Filter notwendig, womit eine Reihe von Nachteilen verbunden ist.

Hinter den üblicherweise verwendeten Begrenzern ist insbesondere bei kleinem Rauschabstand am Empfängereingang die Nachricht durch das Rauschen frequenzmoduliert. Das erwähnte Verfahren, bei dem die Zeichen- und Pausenfrequenz in dieselbe Frequenzlage umgesetzt wird, funktioniert bei kleinem Rauschabstand und wenn das Filter schmal gegenüber dem Hub ist, nicht mehr, obwohl die Telegrafiezeichen noch auswertbar sind. Sollen Sender mit verschiedenem Hub empfangen werden, dann muß die Bandbreite des Filters entsprechend dem kleinsten Hub bemessen werden, d. h., das Filter (vorausgesetzt, daß es in der Bandbreite nicht regelbar ist) ist in den meisten Fällen relativ schmal, so daß die bekannte Schaltung bei kleinem Rauschabstand versagen muß.

Um eine Frequenznachstellspannung für Funkempfänger zum Empfang von frequenzumgetasteten Telegrafiezeichen zu erhalten, benötigt man sowohl für die Pausen- als auch für die Tastfrequenz gleichartige Regelgleichspannungen. Diese lassen sich dann erreichen, wenn in der Kurve, welche die Abhängigkeit der Regelspannung von der Frequenz betrifft, für jede der Umtastfrequenzen die gleiche Arbeitsflanke auftritt.

Für diesen Zweck sind Schaltungen bekannt, bei denen mehrere Resonanzkreise zusammengeschaltet werden. Dabei bereitet es aber erhebliche Schwierigkeiten, die Äste der unterschiedlichen Resonanzkurven mit glattem Verlauf ineinander überzuführen und gute Symmetrie der zusammengefaßten Teile zu erzielen. Die dabei kaum zu vermeidenden Ungleichheiten in den von den obenerwähnten Kurven und der Koordinatenachse eingeschlossenen Flächen sind insbesondere dann von großem Nachteil, wenn es sich um geringen Rauschabstand handelt. Die Gewinnung einer genauen Frequenznachstellspannung wird bei den bekannten Anordnungen dadurch erschwert, daß die Nulldurchgänge infolge der Überlagerung der Resonanzkurven stark verwaschen sind.

Die Erfindung, welche eine Schaltung zur Gewinnung einer Frequenznachstellspannung für Funkempfänger zum Empfang von frequenzumgetasteten Telegrafiezeichen betrifft, wobei die über einen Be-

Schaltung zur Gewinnung
einer Frequenznachstellspannung

für Empfänger

zum Empfang von frequenzgetasteten
Telegrafiezeichen

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Dieter Leypold

und Dipl.-Ing. Werner Poschenrieder, München,
sind als Erfinder genannt worden

grenzer geleitete ZF-Spannung mittels einer Gabelschaltung einmal direkt und einmal über ein Phasendrehglied einer Phasenbrücke zugeführt wird, welche die Regelspannung zur Durchführung einer Frequenznachstellung liefert, vermeidet die genannten Schwierigkeiten dadurch, daß das Phasendrehglied wenigstens einen so großen linearen Frequenzgang aufweist, daß sich für die bei der Frequenzumtastung benutzten Frequenzen je eine in gleichem Sinn verlaufende Arbeitskurve ergibt.

Es ist zwar bekannt, zur Gewinnung einer Frequenznachstellspannung beim Empfang von frequenzmodulierten Sendungen die Zwischenfrequenzspannung einmal direkt und einmal über ein Phasendrehglied einer Phasenbrücke zuzuführen, welche die Regelspannung liefert. Bei diesen bekannten Schaltungen wird jedoch nur eine einzige Arbeitsflanke benötigt.

Die Erfindung befaßt sich dagegen mit dem Empfang von frequenzumgetasteten Telegrafiezeichen und zeigt einen Weg, um durch eine neue und vorteilhafte Ausbildung des Phasendrehgliedes mehrere im gleichen Sinn verlaufende Arbeitsflanken zu schaffen.

Für den Empfang von einfachfrequenzumgetasteten Sendern soll gemäß der Erfindung das Phasendrehglied einen linearen Frequenzgang wenigstens von π/2 bis 9 π/2 haben, wobei die Steilheit der Phasendrehung zwischen den beiden f^-Frequenzen die Phasendiffe-

renz 2π ergibt und die Phasendrehung bei den F₁-FrC-quenzen 3/2π bzw. 7/2π beträgt.

Für den Empfang von Duoplexsendern hat das Phasendrehglied gemäß der Erfindung einen linearen Frequenzgang wenigstens von π/2 bis Π π/2, wobei

-0Ϊ686/225

die Steilheit der Phasendrehung zwischen den vier Telegrafiefrequenzen jeweils die Phasendifferenz 2π ergibt und die Phasendrehung bei den vier Frequenzen 3/2π, 7Ι2π, \\Ι2π und 15/2π beträgt.

Die Erfindung sieht ferner die Möglichkeit vor, daß das Phasendrehglied in Stufen umschaltbar ist.

Für den Fall, daß ein .Fj-Etnpfänger wahlweise für den-Empfang von A₁-, A₂- oder -^₃-Sendern benutzt werden soll, muß die Frequenznachstellspannung umgepolt werden.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Schaltung im Prinzip dargestellt. Die über einen Begrenzer geführte Zwischenfrequenzspannung wird über die Gabel g einer Phasenbrücke M einmal direkt und einmal über ein Phasendrehglied .S zugeführt. Dieses Phasendrehglied ist so dimensioniert, daß sein Phasenverlauf ψ der Kurve von Fig. 2 entspricht, d. h. daß ein linearer Phasengang von π/2 bis 9 π/2 vorhanden ist. Unter dieser Voraussetzung gewinnt man am Ausgang der Phasenbrücke AI eine Regelgleichspannung U_T, deren Verlauf abhängig von der Frequenz F in Fig. 3 dargestellt ist. Bei richtiger Dimensionierung des Phasendrehgliedes entsprechend dem Frequenzhub des zu empfangenden Telegrafiesenders läuft die J7_r-Kurve bei den Frequenzen F₁ (z. B. Pausenfrequenz) und F₂ (z. B. Trennfrequenz) beide Male mit steigender Frequenz von unten nach oben. Bei den Frequenzen F₁ und F₂ entsteht am - Ausgang der Phasenbrücke M keine Nachstellspannung U₁-. Hier sind die Phasen der zwei Spannungen an der Phasenbrücke gerade 90° gegeneinander verschoben. Das bedeutet, daß das Phasendrehglied die Phase um 3/2π bzw. 7Ι2π gedreht hat. Es ist natürlich möglich, eine noch längere gerade Kennlinie zu benutzen. Dies erhöht jedoch den Aufwand und bringt keinen Vorteil. Die angegebene Dimensionierung stellt den minimalen Aufwand dar.

Bei einer Verstimmung des Empfängers verschieben sich beide Frequenzen nach oben oder unten. Aus beiden Frequenzen entstehen also gleichartige Regelgleichspannungen. Wenn die Zeichen durch Rauschen frequenzmoduliert sind, so entsteht am Ausgang der Phasenbrücke zusätzlich eine dem Gleichstrom überlagerte Rauschwechselspannung, die nach Bedarf mit bekannten Mitteln weggesiebt werden kann. Bei richtiger Abstimmung, d. h. bei Lage von F₁ und F₂ entsprechend Fig. 2 und 3, entsteht eine Wechselspannung, deren Mittelwert gleich Null ist, die Frequenznachstellung spricht also nicht an. Bei einer Verstimmung des Empfängers ist zwar der resultierende Wert der Regelspannung durch das Rauschen geändert (etwas verkleinert), jedoch bleibt das Vorzeichen der Regelspannung erhalten, so daß die Nachstelleinrichtung auch unter diesen Bedingungen richtig arbeiten kann. Voraussetzung dafür ist, daß die Kurvenzüge genau symmetrisch von den Punkten F₁ und F₂ verlaufen, bis die Nullinie wieder erreicht wird. Als Phasendrehglieder verwendet man zweckmäßig sogenannte Allpässe, das sind Brückenschaltungen mit konstantem Wellenwiderstand Z, bei denen die Brückenreaktanzen χ und y der Bedingung

Z² x = — genügen, d. h. reziprok sind. Als Beispiel sei

ein sogenanntes ß-Glied angegeben. Ein Glied dieser Art dreht die Phase zwischen den Frequenzen 0 und σο um den Winkel 2 π. Der π-Durchgang der Phase ist durch die Frequenz F₀ festgelegt. Durch Kettenschaltung mehrerer Glieder oder auch durch komplizierte aufgebaute Brückenreaktanzen lassen sich beliebige Phasenverläufe erzielen. Ersetzt man die Reaktanz χ oder y durch einen Ohmschen Widerstand Z = \'xy', so erhält man ein Phasendrehglied, das zwar eine konstante Grunddämpfung von 0,7 N hat, aber bei gleichem Phasenverlauf nur den halben Aufwand an Spulen und Kondensatoren benötigt. Durch die bekannte Umwandlung in eine Differential-T-Schaltung ergibt sich schließlich die in Fig. 4 angegebene Schaltung des Phasendrehglieds, die den Vorteil eines besonders geringen Aufwandes an Bauelementen hat. Die Forderung nach einem linearen Phasenverlauf kat eine äquidistante Verteilung der Null- und Polstellen der Brückenreaktanz zur Folge (s. auch Guellemin, »Communication Networks«, Bd. II).

Wenn die obengenannte Bedingung (Kurvenzüge symmetrisch von den Werten -F₁ und F₂ aus) nicht erfüllt ist, entsteht bei starkem Rauschen eine Gleichstromkomponente, die zur Fehlregelung der Frequenz^ nachstellung führt. Die Bedingung wird dann erfüllt, wenn die Phasendrehung des Phasendrehgliedes wenigstens von π/2 bis 9 π/2 weitgehend linear Γ

In der Anordnung nach Fig. 4 wird die über einen Begrenzer geleitete ZF-Spannung an den Klemmen 1 und 2 einem Transformator 3 zugeführt, dessen Sekundärseite als Gabelschaltung durchgebildet und einmal direkt mit dem Steuergitter einer Verstärkerröhre 4 und einmal über das Phasendrehglied 5¹ mit einer Verstärkerröhre 5 verbunden ist. Das Phasendrehglied S ist, wie oben erwähnt, als Differential-T-Schaltung ausgebildet, deren Schwingkreisbaugruppe aus den Induktivitäten 6, 7, 8 und den Kondensatoren 9, 10, 11 und 12 gebildet ist. Diese Schwingkreisbaugruppe ist in der elektrischen Mitte einer Längsinduktivität 13 angeschlossen. Die Anoden der Verstärkerröhren 4 und 5 sind über die Übertrager 14 und 15 an einen als Phasenbrücke ausgebildeten Ringmodulator 15 angeschlossen, der in bekannter Weise aus Gleichrichtern 18, 19, 20 und 21 und cfen Widerständen 22, 23, 24 und 25 aufgebaut ist. Die Regelgleichspannung zur Durchführung der Frequenznachstellung wird an den Klemmen 26 und 27 abgenommen, die jeweils mit der Mitte der Sekundärseite der Übertrager 14 und 15 verbunden sind.

Wenn Sender mit verschieden großen Frequenzhüben empfangen werden sollen, dann muß die Steilheit der Phasendrehung dem jeweiligen Hub angepaßt werden. Drehpunkt ist die Frequenz F₀, bei der immer 5/2π Phasendrehung sein muß. Eine exakte Übereinstimmung der Nulldurchgänge 3/2 π und 7/2 π mit den Telegrafiefrequenzen ist nicht erforderlich. Wenn diese Übereinstimmung nicht vollkommen vorhanden ist, so ist der Ausgangsgleichspannung noch eine den TeIegrafiezeichen entsprechende Wechselspannung überlagert, die nicht stört.

Vom CCI ist eine Normreihe für Frequenzhübe bei frequenzgetasteten Kurzwellensendern vorgeschlagen worden, die eine gleiche Progression von etwa 30 ⁰Io aufweisen. Es genügt, wenn die Steilheit der Phasendrehung in gleichen Stufen verändert werden jj&fenn. Etwa dazwischenliegende Hübe können dann" ohne weiteres empfangen werden. Zur Änderung der Steilheit wird zweckmäßig die ganze Schwingkreisbaugruppe umgeschaltet. Bei unbekanntem Hub des Senders kann die richtige Phaseneinstellung dadurch gefunden werden, daß man die Größe der Ausgangswechselspannung der Phasenbrücke beobachtet. Dreht man von der Einstellung für große Hübe (kleinste Steilheit) nach kleinerem Hub zu, dann ist die richtige Einstellung erreicht, wenn die Wechselspannung da.s erste Mal ein Minimum hat. ·..'.„

Bei A₁-, A₂- oder ^-Betrieb liegt der Träger bet F₀ in Fig. 2. Polt man die Frequenzregelspannüng um,

so kann man bei diesen Betriebsarten die erfindungsgemäße Schaltung zur Gewinnung einer Frequenznachstellspannung ebenfalls benutzen.

Die erfindungsgemäße Schaltung zur Gewinnung einer Frequenznachstellspannung ist auch für Duoplexbetrieb anwendbar, wobei abwechselnd vier Frequenzen im gleichen Frequenzabstand voneinander übertragen werden. In diesem Fall muß der lineare Phasengang des Phasendrehgliedes S in Fig. 1 entsprechend verlängert werden.

In den Fig. 2 und 3 sind — wie oben erläutert — der Phasenverlauf und die Regelspannung abhängig von der Frequenz F für einfache Frequenzumtastung mit den Frequenzen -F₁ und F₂ dargestellt. Die entsprechenden Darstellungen für Duoplexbetrieb mit den vier Frequenzen F₁, F₂, F₃ und F₄ zeigen die Fig. 5 und 6. Eine beispielsweise Ausführung des Phasendrehgliedes zur Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltung bei Duoplexbetrieb zeigt Fig. 7.

Benutzt man für Duoplexbetrieb ein entsprechend ao dimensioniertes Phasendrehglied, so läßt sich die erfindungsgemäße Schaltung wahlweise sowohl für Duoplexbetrieb als auch für einfache Frequenzumtastung verwenden, vorausgesetzt, daß die Frequenzen entweder bei F₁ und F_i oder bei F₂ und F₃ (Fig. 5) liegen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Gewinnung einer Frequenznachstellspannung für Funkempfänger zum Empfang von frequenzgetasteten Telegrafiezeichen, wobei die über einen Begrenzer geleitete ZF-Spannung mittels einer Gabelschaltung einmal direkt und einmal über ein Phasendrehglied einer Phasenbrücke zugeführt wird, welche die Regelspannung zur Durchführung einer Frequenznachstellung liefert, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasendrehglied wenigstens einen so großen linearen Frequenzgang aufweist, daß sich für die bei der Frequenzumtastung benutzten Frequenzen je eine in gleichem Sinn verlaufende Arbeitskurve ergibt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Empfang von einfachfrequenzumgetasteten Sendern das Phasendrehglied einen linearen Frequenzgang wenigstens von π/2 bis 9 π/2 hat, daß die Steilheit der Phasendrehung zwischen den beiden Fj-Frequenzen die Phasendifferenz 2 π ergibt und daß die Phasendrehung bei den Fj-Frequenzen 3/2 π bzw. 7/2 π beträgt.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Empfang von Duoplexsendern das Phasendrehglied einen linearen Frequenzgang wenigstens von π/2 bis 17 π/2 hat, daß die Steilheit der Phasendrehung zwischen den vier TeIegrafiefrequenzen jeweils die Phasendifferenz 2π ergibt und daß die Phasendrehung bei den vier Frequenzen 3/2 π, 7/2 π, 11/2 π und 15/2 π beträgt.

4. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasendrehglied in Stufen umschaltbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 635 535;
britische Patentschrift Nr. 448 448;
USA.-Patentschriften Nr. 2 354 827, 2 423 229.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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