DE1116280B

DE1116280B - Frequenzstabilisierungsschaltung fuer Oszillatoren

Info

Publication number: DE1116280B
Application number: DEST15903A
Authority: DE
Inventors: Gerhard-Guenter Gassmann
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1959-12-15
Filing date: 1959-12-15
Publication date: 1961-11-02

Description

Frequenzstabilisierungsschaltung für Oszillatoren Die Erfindung befaßt sich mit einer Frequenzstabilisierungsschaltung für Oszillatoren mit einem Oszillatorschwingkreis.
Es sind elektronische Frequenzstabilisierungsschaltungen bekannt, bei denen die vom Oszillator erzeugte Frequenz einem Diskriminator zugeführt wird und die vom Diskriminator erzeugte Regelspannung über eine Nachstimmschaltung den Oszillator nachstimmt. Als Frequenznormal dient also der bzw. die Diskrirninatorkreise. Ferner ist die Verwendung von Bandfiltern im Rückkopplungswege von nicht reell angekoppelten Kreisen zur Beseitigung unerwünschter Kopplungsschwingungen an sich bekannt.
Bei einer Frequenzstabilisierungsschaltung für Oszillatoren mit einem Oszillatorschwingkreis und min-'destens einem zusätzlichen Schwingkreis wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß dieser zusätzliche Schwingkreis nicht zur Schwingungserzeugung beiträgt, sondern nur durch im wesentlichen reelle Kopplung mit dem frequenzbestimmenden Osalatorschwingkreis so verbunden ist, daß dieser zu einem Bandfilter ergänzt ist. Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß der bei den elektronischen Frequenzstabilisierungsschaltungen große zusätzliche, durch die Regelspannungserzeugung und Nachstimmung erforderliche Mehraufwand vermieden wird. Die Stabilisierung7-geschieht dad-urch, daß der Phasengang des Schwingwiderstandes - der identisch ist mit dem Eingangswiderstand des so entstehenden Bandfilters - relativ stark versteilert wird.
Der Eingangsleitwert eines Bandfilters ist allgemein Die Gleichung vereinfacht sich mit den Substitutionen zu: Es ist dabei @, der Eingangsleitwert, 51 der Eingangsstrom, U, die Eingangsspannung, @, der Leitwert des ersten Kreises, G52 der Leitwert des zweiten Kreises, N der Koppelwiderstand, @K, der resultierende Leitwert des ersten Kreises bei Kurzschluß des zweiten Kreises, 05K, der resultierende Leitwert des zweiten Kreises bei Kurzschluß des ersten Kreises, Q,; Q, Kreisgüte des ersten bzw. des zweiten Kreises. Bei reeller Kopplung ist N R. Außerdem ist 13.Ki 1 + eK2 1 @K2! (1 + i 92) Mit den weiteren Substitutionen: normierte Frequenz: Unsymmetriefaktor. normierter Ko plungsfaktor: Pl - normierter Eingangsleitwert: ergibt sich Daraus folgt der Phasengang Fig. 1 zeigt den Phasengang des Eingangswiderstandes eines reell gekoppelten Bandfilters für verschiedene Kopplungsfaktoren. Zur Gegenüberstellung ist der Phasengang des Eingangswiderstandes für K = 0,9 eines imaginär gekoppelten Bandfilters gestrichelt eingezeichnet. Bei reeller Kopplung ist ein Kopplungsfaktor gleich oder größer als Eins unmöglich, da für K = 1 die Forderung OßKI = i eK1 # = 0 besteht, die identisch ist mit der Forderung QI = Q2 = --" - Fig. 2 zeigt das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Darin ist 1 die Oszülatorröhre, 2 die Induktivität des Oszillatorschwingkreises, 3 die Kapazität des Oszillatorschwingkreises, 4 die Rückkopplungswicklung, 5 der Gitterkoppelkondensator und 6 der Gitterableitwiderstand. 7 ist der Koppelwiderstand, der zu dem zusätzlichen Schwingkreis führt, der aus der Induktivität 8 und der Kapazität 9 besteht. Der Oszillator arbeitet in diesem Beispiel mit Meißner-Rückkopplung. Für höhere Frequenzen ist es nötig, die unerwünschte zusätzliche Blindkopplung, die durch die Kapazität des Koppelwiderstandes entsteht, zu neutralisieren. Der Koppelwiderstand 7 hat die Eigenkapazität 10, die gestrichelt angedeutet ist. Diese Eigenkapazität wird kompensiert durch die Neutralisation mittels des Neutralisationskondensators 11, der von der Anode der Oszillatorröhre zum Zusatzkreis führt. Der Neutralisationskondensator ist trimmbar, um die Neutralisation genau abgleichen zu können.
Eine andere Lösung des Problems besteht darin, zusätzliche Blindkopplungen im wesentlichen dadurch zu vermeiden, daß man an Stelle von n-Kopplung eine T-Kopplung anwendet, Bei T-Kopplung ist bekanntlich die Impedanz, in diesem Falle der Ohmsche Widerstand des Koppelgliedes, um einige Größenordnungen niedriger als bei -v-Kopplung. Die Folge davon ist, daß die Eigenkapazität des Widerstandes weitgehend vernachlässigbar wird. Fig. 4 zeigt ein derartiges Schaltungsbeispiel. Darin ist 12 der sehr niederohmige Koppelwiderstand, der die Kreise 2, 3 und 9, 8 miteinander verkoppelt.
Die erfindungsgemäße Frequenzstabilisierung kann nicht nur bei Festoszillatoren Anwendung finden, sondern bietet auch für variable Oszillatoren interessante Schaltungsmöglichkeiten. Da der Zusatzkreis selbstverständlich nur in der Nähe seiner Eigenresonanz eine frequenzstabilisierende Wirkung ausüben kann, hat dies zur Folge, daß bei einem Oszülator mit variabler Frequenz diese Stabilisierung nur in einem ganz bestimmten Bereich auftritt. Praktisch wirkt sich diese als eine Bereichsspreizung aus. Der betreffende Bereich wird wesentlich gedehnt. Derartige Bereichsspreizungen, z. B. für kommerzielle Empfänger, werden bisher mittels Spezialdrehkondensatoren oder auf elektronischem Wege bewirkt. Ein Spezialdrehkondensator hat den Nachteil, daß die Lage des zu spreizenden Bereichs nicht verändert werden kann. Elektronische Anordnungen sind mit einem gewissen Aufwand verbunden und besitzen bei weitem nicht die Betriebssicherheit eines einfachen angekoppelten Kreises. Fig. 5a soll die Skala eines normalen durchstimmbaren Empfängers darstellen. Fig. 5b und 5c zeigen die sich ergebende Skala bei Anwendung einer Bereichsspreizung mit K = 0,7 bzw. K = 0,9. Will man mehrere Bereiche des Durchstimmbereiches des Oszülators spreizen, so ist es natürlich leicht möglich, den Zusatzkreis abstimmbar zu machen oder mittels eines -Schalters auf bestimmte Frequenzen umzuschalten. Eine andere Möglichkeit besteht darin, mehrere zusätzliche Kreise anzuwenden, die auf die verschieden zu spreizenden Frequenzbereiche abgestimmt sind. Es braucht dabei nur ein Koppelwiderstand Anwendung zu finden. Fig. 6 zeigt eine solche Schaltungsvariante. Darin ist 13 der Drehkondensator des Oszillators, 12 ist wieder der Fußpunktkoppelwiderstand, und die Kreise 8, 9; 14, 15; 16, 17; 18, 19 sind die Zusatzschwingkreise. Die Größe des Spreizungsfaktors hängt von der Größe des Kopplungsfaktors ab. Will man eine starke Bereichsspreizung, so muß der Kopplungsfaktor groß sein, will man nur eine schwache Bereichsspreizung, so wählt man einen kleinen Kopplungsfaktor. Es -ist also möglich, durch Variation des Koppelwiderstandes die Größe der Kopplung und damit die Stärke der Spreizung zu variieren. Der Spreizfaktor ist abhängig von der Güte Q der Kreise. Bei hoher Güte ist der gespreizte Bereich klein. Die Frequenzstabilisierung dieser Art kann mit besonderem Erfolg auch für Oszillatoren Anwendung finden, deren Frequenz nicht kontinuierlich durchstimmbar, sondern mittels Schalter auf bestimmte Frequenzen umschaltbar ist. Bei derartigen Oszillatoren läßt es sich nicht vermeiden, daß durch die Eigenkapazität des Schalters eine gewisse Unsicherheit bezüglich der genauen Reproduzierbarkeit der zu schaltenden Frequenzen entsteht. Diese Unsicherheit kann ganz erheblich eingeschränkt werden, wenn für jede einzuschaltende Frequenz erfindungsgemäß ein zusätzlicher reell angekoppelter Stabilisierungskreis Anwendung findet, der nicht mit umgeschaltet wird. Fig. 6 zeigt derartige Verhältnisse, wenn man an Stelle des Drehkondensators 13 einen Schalter und verschiedene Kondensatoren legt. Die Zusatzkreise müssen auf die erwünschten Frequenzen abgeglichen werden.
Wendet man die erfindungsgemäße Schaltung bei Oszillatoren an, die mit Hilfe einer Nachstimmautomatik elektronisch auf eine Sollfrequenz abgestimmt werden (z. B. der Horizontalablenkoszillator in Fernsehgeräten), so kann man damit die Nachstimnicharakteristik des Oszillators günstig beeinflussen. Unter der Nachstimmcharakteristik des Oszillators versteht man die Abhängigkeit der Oszillatorfrequenz von der zugeführten Regelspannung. Man kann durch Ankopplung eines zusätzlichen Kreises erreichen, daß die Steilheit der Nachstimnicharakteristik in der Umgebung der Sollfrequenz wesentlich abweicht von der Steilheit im übrigen Frequenzbereich.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Frequenzstabflisierungsschaltung für Oszillatoren mit einem Oszillatorschwingkreis und mindestens einem zusätzlichen Schwingkreis, dadurch gekennzeichnet, daß dieser zusätzliche Schwingkreis nicht zur Schwingungserzeugung beiträgt, sondern nur durch im wesentlichen reelle Kopplung mit dem frequenzbestimmenden Oszillatorschwingkreis so verbunden ist, daß dieser zu einem Bandfilter ergänzt ist.
2. Frequenzstabilisierungsschaltung für OszillatorennachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet, daß die reelle Kopplung mit einem Koppelwiderstand erf olgt. 3. Frequenzstabilisierungsschaltung für Oszillatoren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von zusätzlichen Blindkopplungen durch die Eigenkapazität des Koppelwiderstandes dieser als niederohmiger Koppelwiderstand in T-Schaltung arbeitet, so daß er von beiden Kreisströmen durchflossen wird. 4. Frequenzstabilisierungsschaltung für Oszillatoren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Blindkopplungen in an sich bekannter Weise durch Neutralisation unterdrückt werden. 5. Frequenzstabilisierungsschaltung für Oszillatoren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Oszillatoren mit variabler Frequenz der zusätzliche Kreis auf die Frequenz eingestellt wird, deren nähere Umgebung eine Bereichsspreizung erfahren soll. 6. Frequenzstabilisierungsschaltung für Oszillatoren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung auf den jeweiligen zu spreizenden Frequenzbereich der zusätzliche Kreis ebenfalls abstimmbar ist. 7. Frequenzstabilisierungsschaltung für Oszülatoren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstimmung des zusätzlichen Kreises mittels Schalter auf bestimmte eintrimmbare Frequenzen erfolgt. 8. Frequenzstabilisierungsschaltung für Oszillatoren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle eines zusätzlichen variablen Schwingkreises mehrere feste Schwingkreise Anwendung finden, die auf verschieden zu spreizende Frequenzbereiche abgestimmt sind. In Betracht gezogene Druckschriften Deutsche Patentschrift Nr. 391862; britische Patentschrift Nr. 250 022; französische Patentschrift Nr. 856 963; »NTZ«, Heft 1/1957, S. 35 bis 38; »Proceedings of the IRE,(, Juli 1946, S. 458.