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Verfahren und Anordnung zur digitalen
Frequenzüberwachung, vorzugsweise
von
Trägerfrequenz-Grundgeneratoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie
eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur digitalen Frequenzüberwachung
durch Vergleich einer vorzugsweise von einem Trägerfrequenz-Grundgenerator abgeleiteten
Referenzfrequenz mit einer Steuerfrequenz, deren Signale, beide zu Rechteckimpulsfolgen
umgewandelt, einer Exklusiv-Oder-Stufe zugeführt werden, deren Ausgangsimpulsfolge
zu einem Dreiecksignal gesiebt eine Grenzwertstufe ansteuert.
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Ein Problem der Trägerfrequenztechnik, insbesondere bei Vielkanalsystemen,
ist es, die relative Frequenzablage der Grundgeneratoren in den verschiedenen Endämtern
innerhalb vorgegebener Grenzen zu halten. Dabei spielt die absolute Genauigkeit
der Frequenzen erst in zweiter Linie eine Rolle, so daß es sinnvoll ist, von dem
Grundgenerator in einem bevorzugten Endamt eine Steuerfrequenz abzuleiten, auf die
Ubertragungsstrecke zu geben und in dem anderen Endamt zu Steuer- und/oder Uberwachungszwecken
zu verwenden.
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Aus der deutschen Auslegeschrift 1214 721 ist eine automatische
Frequenzregelschaltung zur Frequenzgleichschaltung einer von einem Generator gelieferten
Impulsreihe mit einer Bezugsimpulsreihe bekannt, bei der ein Zähler vorgesehen ist,
aus dessen Zählstellung die Regelspannung für den Generator abgeleitet ist. Der
Zähler seinerseits wird durch eine Phasenvergleichsschaltung, die eine von der
Richtung
der Phasendifferenz abhängige gerichtete Regelspannung erzeugt, und
den beiden Vergleichsschwingungen gesteuert. Eine Uberwachung von Frequenzabweichungen
ist mit dieser bekannten Anordnung jedoch nicht möglich.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine Anordnung zur
Durchführung des Verfahrens anzugeben, mit dem eine vorzugsweise von einem Trägerfrequenz-Grundgenerator
abgeleitete Referenzfrequenz mit einer Steuerfrequenz derart verglichen wird, daß
Störungen der Vergleichssignale, wie sie beispielsweise auf einer Trägerfrequenz-Ubertragungsstrecke
auftreten, keinen Fehlalarm auslösen.
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Das Verfahren, bei dem die Signale der Steuer-und Referenzfrequenz
zu Rechteckimpulsfolgen um-
gewandelt einer Exklusiv-Oder-Stufe zugeftihrt
werden, deren Ausgangsimpulsfolge zu einem Dreiecksignal gesiebt eine
Grenzwertstufe ansteuert, besteht erfindungsgemäß darin, daß aus der Grenzwertstufe
direkt oder indirekt ein Rechtecksignal mit annähernd gleichen Tast- und Pausenzeiten
abgeleitet und einem dynamisch wirkenden Eingang einer monostabilen Kippstufe mit
einer bei Erreichen der Frequenzüberwachungsgrenze gleich der Tastzeit des Rechtecksignals
bemessenen Zeitbasis zugeführt wird, daß weiter eine bei Erreichen der Zählkapazität
Alarm auslösende Zählstufe durch einen Zähl-Impulserzeuger und einen Lösch-Impulserzeuger
mit je einem Vorbereitungseingang und einem dynamisch wirkenden Auslöseeingang angesteuert
bzw. gelöscht wird, daß ferner im labilen Zustand der monostabilen Kippstufe, d.
h. während des Ablaufes der Zeitbasis, der Zähl-Impulserzeuger vorbereitet ist und
daß bei Rückfall in den stabilen Zustand der Lösch-Impulserzeuger dynamiscn
ausgelöst wird, vorbehaltlich einer Vorbereitung durch die Setzlage einer bistabilen
Kippstufe, die durch die stabile Lage der monostabilen Kippstufe gesetzt und durch
Zählimpulse des Zähl-Impulserzeugers gelöscht wird, der durch die derart gerichteten
Impulsflanken des Rechtecksignals dynamisch ausgelöst wird, die derjenigen Impulsflanke
entgegengesetzt gerichtet sind, die allein in der Lage ist, die monostabile Kippstufe
in den labilen Zustand umzusteuern.
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Durch dieses Verfahren der Bewertung der relativen
Frequenzablage
erfolgt in vorteilhafter Weise eine
Störbefreiung von schnellen
Phasenmodulationen der Steuerfrequenz sowie eine Unterdrückung einer vorgegebenen
Anzahl einzelner Phasensprünge inner-
halb eines vorgegebenen Zeitraumes,
so daß auch
mit Steuerfrequenzen, die einen störbehafteten Öbertragungsweg
zu überwinden haben, äußerst enge
Frequenzgrenzen eindeutig
überwacht werden können.
Außerdem erleichtert die Verwendung logischer
Schalt-
funktionen bei den einzelnen Verfahrensschritten sehr wesentlich
die Realisierung mittels der Technik der integrierten Schaltkreise.
Der
geringste Aufwand bei der Grenzwertstufe ergibt sich dann, wenn die beiden Rechteckimpulsfolgen
in der gleichen Frequenzlage sind. Jedoch ist das Verfahren gemäß der Erfindung
auch anwendbar, wenn eine der beiden Rechteckimpulsfolgen in einer Frequenzlage
ist, die ein ungeradzahliges Vielfaches der Frequenzlage der anderen Rechteckimpulsfolge
darstellt, wodurch im gegebenen Falle vorhergehende, aufwendige Frequenzumsetzungen
der Steuerfrequenz und/oder der Referenzfrequenz eingespart-werden können.
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Das Verfahren wird dadurch weiter verbessert, daß der von der Steuerfrequenz
abgeleiteten Rechteckimpulsfolge ungefähr ein Tastverhältnis 1:1 gegeben wird und
daß die Grenzwertstufe bei einem ersten Amplitudenwe4t kurz unterhalb oder oberhalb
der halben Maximalamplitude des steuernden Dreiecksignals in die auslösende Umschaltelage
kippt und bei einem zweiten Amplitudenwert zurückkippt, der in der anderen Amplitudenhälfte
und in der Nähe der Maximal- bzw. Minimalamplitude des Dreiecksignals liegt. Dadurch
ergeben sich die Vorteile, daß Amplitudenausfälle der Steuerfrequenz eliminiert
werden und die Störgrenze für langsame Phasenmodulationen, die auf direktem Wege
nicht mehr ausgesiebt werden, auf einen Hub von etwa 45° ausgedehnt wird Durch Erzeugung
des Rechtecksignals mittels digitaler Frequenzteilung, vorzugsweise im Verhältnis
2:1, aus dem Ausgangssignal der Grenzwertstufe wird sichergestellt, daß sich auch
bei Frequenzablagen weit innerhalb der vorgegebenen Uberwachungsgrenzen keine Einzelstörungen,
die um mehr als die Zeitbasis der monostabilen Kippstufe auseinanderliegen, aufsummieren
und zum Alarm führen.
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Um den einmal ausgelösten Alarm festzuhalten, kann man das Rechtecksignal
durch das Alarmsignal auf seinen Momentanwert festhalten lassen. Dieses Verfahren
läßt sich durch eine Anordnung durchführen, bei der der Ausgang der Zählstufe mit
einem Sperreingang der Grenzwertstufe oder der Frequenzteiferstufe verbunden ist.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch vorteilhaft zusammen mit
einem Verfahren angewandt werden, mit dem abhängig vom Vorzeichen der Differenzfrequenz
getrennte Auswerteimpulse, vorzugsweise zur automatischen, digitalen Frequenznachstellung
von Trägerfrequenz-Grundgeneratoren, erzeugt werden, und das dadurch gekennzeichnet
ist, daß eine weitere Exklusiv-Oder-Stufe, deren Ausgangsimpulsfolge zu einem weiteren
Dreiecksignal gesiebt eine weitere Grenzwertstufe ansteuert, durch eine der beiden
Rechteckimpulsfolgen und eine zusätzliche, in einer relativen Phasenlage von 90°
zu der anderen Rechteckimpulsfolge gelegene dritte Rechteckimpulsfolge angesteuert
wird und daß zwei Nachstell-Impulserzeuger mit je einem Freigabeeingang und einem
dynamisch wirkenden Auslöseeingang je von einem zweier zueinander komplementärer
weiterer Rechtecksignale, die von der einen der beiden :Grenzwertstufen erzeugt
werden, freigegeben werden und- am jeweiligen Auslöseeingang durch ein gemeinsames
Auslösesignal angesteuert werden, das vom Ausgangssignal der anderen Grenzwertstufe
abgeleitet ist. Damit können die eingangs genannte Exklusiv-Oder-Stufe «und Grenzwertstufe
sowie die damit zusammenhängenden Verfahrensschritte sowohl zur automatischen, störbefreiten
Frequenznachstellung als auch zur exakten Frequenzüberwachung herangezogen werden.
Dabei kann auch das gemeinsame Auslösesignal der Nachstell-Impulserzeuger durch
digitale Frequenzteilung aus dem Ausgangssignal der Grenzwertstufe gewonnen werden,
wodurch auch diese Frequenzteilung doppelt ausgenutzt :wird, wenn sie bei der Frequenznachstellung
zur Erweiterung des Zeitabstandes zwischen zwei Nachstellimpulsen für eine definierte
Frequenzverschiebung benötigt wird.
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Auch in Fällen, in denen lediglich die automatische Frequenznachstellung
verwendet wird, ist es von Bedeutung, daß die Referenzfrequenz und die Steuerfrequenz
nicht in der gleichen Frequenzebene liegen müssen, sondern daß die eine in einer
Frequenzebene liegen kann, die ein ungeradzahliges Vielfaches der anderen darstellt.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Zeichnungen näher erläutert
Die Zeichnungen zeigen in F i g. 1 eine digitale Frequenzüberwachungseinrichtung
zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung, F i g. 2 einen Impulsplan zu
der Anordnung nach F i g. 1, betreffend die Erzeugung des Rechtecksignals E aus
den Signalen der Steuerfrequenz fs und der Referenzfrequenz fR, F i g. 3 bis 'I
Impulspläne zu der Anordnung nach F i g. 1, betreffend die Erzeugung des Alarmsignals
G aus dem Rechtecksignal E bei verschiedenen Frequenzdifferenzen zwischen Referenzfrequenz
und Steuerfrequz-nz, F i g. 8 eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, bei
dem zusätzlich zur Frequenzüberwachung eine automatische Frequenznachstellung der
die Referenzfrequenz erzeugenden Grundfrequenz erzielt wird.
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In F i g. 1 ist eine digitale Frequenzüberwachungseinrichtung dargestellt,
in der aus der Referenzfrequenz fR und der Stetmfrequenz fst die Differenzfrequenz
A f gebildet wird und bei Uberschreiten einer vorgegebenen Grenze der Differenzfrequenz
:1 f das Alarmsignal G die Alarmeinrichtung 21 betätigt. Die Frequenzüberwachungseinrichtung
ist nicht gebunden an die Zuführung von Vergleichsfrequenzen auf einer Frequenzebene
(z. B. 30(.1/30() kHz), eine der beiden Frequenzen fR oder fs kann auch ein ungeradzahiiges
Vielfaches der anderen Frequenz sein (z. B. 60/300 kHz), wobei dann bei einer vorgegebenen
Alarmierungsgrenze
für die Differenzfrequenz .i f jeweils die höhere Vergleichsfrequenz maßgebend ist.
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Die digitale Vergleichsschaltung wird aus der Exklusiv-Oder-Stufe
3 gebildet, der über eine erste Kippstufe i die Referenzfrequenz fR und über eine
zweite Kippstufe 2 die Steuerfrequenz st jeweils in Form zweier Rechteckimpulsfolgen
A, A, B und B mit einem Tastverhältnis von etwa 1:1 zugeführt wird. Die erste
Kippstufe 1 liefert die erste Rechteckimpulsfolge A und deren Negation, die
erste kompleinentäre Rechteckimpulsfolge Ä, die zweite Kippstufe 2 liefert die zweite
Rechteckimpulsfolge B und deren Negation, die zweite komplementäre Rechteckimpulsfolge
B. Aus diesen vier Rechteckimpulsfolgen mit den beiden Amplitudenzuständen 1 und
0 erzeugt die EicklusiveOder-Stufe 3 eine Impulsfolge dei Funktion AB v AB (A
und B oder A und B),
deren Gleichstrommittelwert die Periodizität
der Differenzfrequenz @l f hat. Im nachgeschalteten, als RC-Integrator ausgeführten
Tiefpaß 4 wird der Gleichstrommittelwert herausgesiebt, so daß das Dreiecksignal
S entsteht, in dem die schnellen Phasenmodulationen der Vergleichsfrequenzen, insbesondere
der Steuerfrequenz fs, bereits unterdrückt sind. Dieses Dreiecksignal S steuert
die Grenzwertstufe 5 mit dem rechteckförmigen Ausgangssignal D an, dessen vom Amplitudenwert
1 auf 0 wechselnde Flanke der im Verhältnis 2:1 teilenden digitalen Frequenzteiler
6
umkippen läßt. Dieser Frequenzteiler 6 liefert das Rechtecksignal E, das
die Periodizität der halben Differenzfrequenz und ein exaktes Tastverhältnis 1:
1 aufweist. Die Grenzwertstufe 5 besitzt eine Umschaltesperre mit dem Sperreingang
22, der auf den Amplitudenwert 1 anspricht. Die Spannung US des Dreiecksignals S
kann über ein Instrument zum Schwebungsvergleich herangezogen werden.
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F i g. 2 zeigt einen Impulsplan zu der Anordnung nach F i g. 1; betreffend
die Erzeugung des Rechtecksignals E aus den Signalen der Steuerfrequenz fs, und
der Referenzfrequenz fR. Aus den beiden Rechteckimpulsfolgen A und B mit den beiden
möglichenAmplitudenzuständen 1 un_d O bildet die Exklusiv-Oder-Stufe 3 die Funktion
AB v AB, deren Gleichstrommittelwert durch die in der Differenzfrequenz
,I f periodische Dreieckspannung US gegeben ist. Fällt die zweite Rcchteckimpulsfolge
B mit der Frequenz fs, aus, so entsteht nach der Integration -
Die beiden Umschaltepunkte der Grenzwertstufe 5 entsprechen den beiden Amplitudenwerten
P und Q der Dreieckspannung S. Bei dem ersten Amplitudenwert P kurz unterhalb der
halben Maximalamplitude
wechselt der Amplitudenwert des Ausgangssignals D der Grenzwertstufe 5
von
1 nach 0 und steuert den nachfolgenden Frequenzteiler 6 derart an, daß das
Rechtecksignal E seinen Amplitudenwert wechselt. Bei dem zweiten Amplitu.denwert
Q, der knapp unterhalb der Maximalamplitude des Dreiecksignals S liegt, kippt die
Grenzwertstufe 5 in die Ausgangslage zurück, und deren Ausgangssignal D nimmt wieder
den Amplitudenwert 1 an. Durch diese Wahl der Umschaltepunkte der Grenzwertstufe
5 wird erreicht, daß bei Amplitudenausfall der Steuerfrequenz fs, keine Umschaltung
der Grenzwertstufe 5 erfolgt .und daß Phasenmodulationen mit einem Hub kleiner
als Umschaltepunkte der Grenzwertstufe 5 zur Folge
ebenfalls kein unzulässiges Durchlaufen der beiden haben.
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In dem Impulsplan nach F i g. 2 ist ferner der Fall des Frequenzvergleiches
zwischen der Referenzfrequenz fR und einer Steuerfrequenz fs, eingetragen, die in
dem vorliegenden Beispiel um den Faktor k = 5 tiefer liegt als die Steuerfrequenz
fs, Die aus diesen Frequenzen gebildeten beiden Rechteckim ulsfol en A und C ergeben
in der Exklusiv-Oder-Stufe 3 gemischt eine Impulsfolge der Funktion AC
v ÄC, deren Gleichstrommittelwert ebenfalls die Periodizität der aus fR und
aus k - fs, gebildeten Differenzfrequenz A f hat. Die Spannung Us des auf
diese Weise gebildeten Dreiecksignals S' weist gegenüber der Verwendung einer Steuerfrequenz
fs, in der gleichen Frequenzebene wie die Referenzfrequenz fR jedoch einen um den
Faktor k kleineren Spannungshub um den Wert
auf. Werden die Umschaltepunkte P und Q in analoger Weise um den Faktor k auf die
Amplitudenwerte P und Q' erniedrigt, so ergibt sich das gleiche Verhalten wie beim
Frequenzvergleich von fR und fs, Diese Erkenntnis bedeutet, daß eine für den Vergleich
von beispielsweise zweimal 300 kHz ausgelegte Frequenzüberwachungsschaltung, die
bei einer Frequenzablage von
ansprechen soll, lediglich durch Veränderung der Ansprechpunkte P und Q der Grenzwertstufe
5 auch mit einer Steuerfrequenz von 60 kHz betrieben werden kann, ohne daß sich
an der Funktionsweise des nachfolgend beschriebenen zweiten Schaltungsteiles der
Anordnung nach F i g. 1 etwas ändert.
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In diesem zweiten Schaltungsteil der Anordnung nach F i g. 1 wird
das Rechtecksignal E einer digitalen Zeitvergleichseinrichtung zugeführt, die das
Alarmsignal G erzeugt und im folgenden beschrieben wird. Eine von dem Rechtecksignal
E angesteuerte Vergleichseinrichtung ist durch die monostabile Kippstufe 7 mit einem
dynamisch wirkenden Auslöseeingang realisiert. Wechselt das Rechtecksignal E vom
Amplitudenzustand 0 auf 1 um, so folgt das Signal F am Ausgang der monostabilen
Kippstufe 7 ebenfalls von 0 nach 1, bleibt während der durch die eingestellte Zeitbasis
TZ gegebenen Zeit auf dem Amplitudenwert 1 und schaltet dann auf 0 zurück,
unabhängig davon, ob der Eingang den Amplitudenwert 1 oder 0 hat. Der monostabilen
Kippstufe 7 sind in einer im folgenden beschriebenen Weise ein Zähl-Impulserzeuger
8 und ein Lösch-Impulserzeuger 11 nachgeschaltet, ausgestattet mit
je einem Vorbereitungseingang 9 bzw. 12 und einem dynamisch wirkenden
Auslöseeingang 10 bzw. 13. Am Ausgang des Impulserzeugers
8 bzw. 11 erscheint kurzzeitig der Amplitudenzustand 1, wenn am Vorbereitungseingang
9 bzw. 12 der Amplitudenzustand 1 herrscht und am Auslöseeingang 10 bzw.
13 der Amplitudenzustand von 1 auf 0 wechselt. Der Auslöseeingang 10 des
Zähl-Impulserzeugers 8 ist mit dem Eingang der monostabilen Kippstufe 7 verbunden
und wird gemeinsam mit ihr durch das Rechtecksignal E angesteuert. Der Ausgang der
monostabilen Kippstufe 7 steuert den Vorbereitungseingang 9 des Zähl-Impulserzeuger
8 und den Auslöseeingang 13
des Lösch-Impulserzeugers 11 direkt
mit dem Signal F an und ist über eine Negationsschaltung 14 mit dem Setzeingang
19 einer bistabilen Kippstufe 18
verbunden, deren Setzausgang das Signal
K in den Vorbereitungseingang 12 des Lösch-Impulserzeugers 11 einspeist.
Der Löscheingang 20 der bistabilen Kippstufe 18 liegt dem Zähleingang 16
der Zählstufe 15 parallel und wird mit ihr durch die Zählimpulse C, des Zähl-Impulserzeugers
8 angesteuert. Der Löscheingang 17 der Zähl: t .tfe 15 wird
durch den Lösch-Impulserzeuger 11 mittels Löschimpulse L angesteuert, deren
Lösch-Amplitudenwert 1 auch durch Drücken der Alarmtaste 23 hergestellt werden
kann. Bei Erreichen der Zählkapazität gibt die Zählstufe 15 den Amplitudenwert
1 des Alarmsignals G ab, welches die Alarmeinrichtung 21 betätigt. und den Sperreingang
22 der Grenzwertstufe 5 ansteuert. Durch die Umschaltesperre der Grenzwertstufe
wird der Amplitudenwert des Signals D festgehalten, so
daB das Alarmsignal
G bis zum Drücken der Alarmlöschtaste 23 erhalten bleibt.
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Die Zählstufe 15 besteht aus drei in Kette geschalteten Binärstufen
24,25 und 26, deren Einzelausgänge über ein NOR-Gatter 27 zusammengefaßt sind, dessen
-Ausgang den Ausgang der Zählstufe 15 bildet. Der Alarm-Amplitudenwert 1
am Ausgang des NOR-Gatters 27 ist gegeben, wenn alle drei Einzelausgänge
der Binärstufen 24,25 und 26 den Amplitudenwert 0 aufweisen, was dem Erreichen
der vollen Zählkapazität entspricht. Durch den Löschimpuls am Löscheingang
17 werden alle drei Binärstufen auf den Amplitudenwert 1 eingestellt. Wenn,
wie in dem im folgenden beschriebenen Impulsbeispiel angenommen ist, eine zweigliedrige
Zählkette verwendet wird, entfällt die Binärstufe 26, und das NOR-Gatter 27 erzeugt
den Amplitudenwert 1, wenn die Binärstufen 24 und 25 den Amplitudenwert 0 liefern.
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An Hand der Impulspläne nach den F i g. 3 bis 7 wird das Zeitvergleichsverfahren
näher erläutert. Die Zeitbasisschaltung besitzt durch den eingebauten Zeitkreis,
der für diesen Anwendungsfall keine besondere Genauigkeit erfordert, da lediglich
sichergestellt werden muß, daß die Differenzfrequenz 1.1' nicht über einen bestimmten
Wert hinauswachsen darf, eine Meßzeit in Gestalt der Zeitbasis T__ der monostabilen
Kippstufe 7. Diese Meßzeit T__ ist bei einem Anwendungsfall, bei dem die beiden
Vergleichsfrequenzen fR und Js, 300 kHz betragen und bei dem die Alarmgrenze von
= 5 - 10-" festgelegt ist, 67 Sekunden. Mit dieser
Meßzeit wird die Periodendauer Ts der Differenzfrequenz 1./' verglichen.
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In F i g. 3 ist der Normalfall dargestellt. der darin besteht, daB
die Periodendauer T größer als die Meßzeit T_ ist (T > T__). In diesem
Fall erzeugt die vom Amplitudenwert 1 nach 0 wechselnde Flanke des rechteckförmigen
Signals F der Zeitbasisschaltung 7 im Lösch-Impulserzeuger 11 einen
Spannungsimpuls (L), der die Binärstufen in die Ausgangslage. d. h. in diejenige
Lage bringt, in der an den Einzelausgängen der Amplitudenwert 1 erscheint. Dieser
Vorgang wiederholt sich mit der halben Differenzfrequenzperiode und führt zu keinem
Alarm.
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Wird dagegen T < T_, wie es in F i g. 4 bis 6 dargestellt
ist, so wird über den Zähl-Impulserzeuger 8
die von 1 nach 0 wechselnde Flanke
des Rechtecksignals E in den Zähleingang 16 der Zählstufe 15
eingezählt,
die bei jeder von 1 nach 0 wechselnden Flanke des Rechtecksignals E um einen Schritt
weiterschaltet. Jeder Zählimpuls (C1) führt zu einer Löschung des Setzzustandes
der bistabilen Kippstufe 18, womit verhindert wird, daß für den Fall T
< T__ die von 1 nach 0 wechselnde Flanke des Rechtecksignals E die Zählstufe
15 wieder zurückstellt. Da in dem Impulsbeispiel das Vorhandensein von zwei
Binärstufen 24 und 25 angenommen ist, wird bereits beim dritten Zählimpuls
(C,) des Zähl-Impulserzeugers 8 die Kapazität der Zählstufe 15 erreicht.
Trifft nur eine von 1 nach 0 wechselnde Flanke des Rechtecksignals E in die Meßzeit
T-_, so erfolgt die Alarmauslösung erst in der dritten Meßzeit, beim Eintreffen
von zwei von 1 nach 0 wechselnden Flanken in die zweite Meßzeit und, wie F i g.
6 zeigt, beim Eintreffen von drei von 1 nach 0 wechselnden Flanken bereits bei der
dritten Flanke in der ersten Meßzeit. Zu erwähnen ist noch, daß über die Negation
nach jedem Ablauf der MeBzeit T die bistabile Kippstufe wieder in die Lage zurückgestellt
wird, in der der Lösch-Impulserzeuger 11 freigegeben ist. Die bistabile Kippstufe
18 ist also nur während der MeBzeit T frei geschaltet, so daß nur während
dieser Zeit die Zählstufe 15 vorwärts wählend zum Alarm führen kann.
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In dem Impulsplan nach F i g. 7 ist ein angenommener Betriebsfall
ohne Alarmauslösung (T > T_), mit gleichzeitigem Auftreten von Phasensprüngen
42,
die beide Umscha(tepunkte P und Q der Grenzwertstufe 5 durchlaufen. Während
der ersten MeBzeit im Impulsplan tritt keine Umschaltung des Rechtecksignals E auf,
die Zählstufe 15 wird über einen Löschimpuls (L) auf ihren Ausgangswert gestellt.
Dann erfolgen innerhalb der nächsten Halbperiode von T drei Umschaltungen des Rechteeksignals
E, die durch Störungen verursacht werden. Diese Störungen führen zu zwei Zählerschritten,
die jedoch keinen Alarm auslösen. Am Ende der zweiten Meßzeit T_ wird die bistabile
Kippstufe 18 wieder auf Freischaltung des Lösch-Impulserzeugers
11 gestellt, so daB in der darauffolgenden ungestörten Periode von T eine
Rückstellung der Zählstufe 15 erfolgen kann. Damit werden die auftretenden
Störungen wieder gelöscht. Bei dieser als zweigliedrigen Zählkette ausgeführten
Zählstufe 15 führt erst jeder sechste Phasensprung der Steuerfrequenz .fs"
der beide Umschaltepunkte der Grenzwertstufe 5 durchläuft, bei direkt aufeinanderfolgenden
Meßzeiten zur Alarmauslösung. Durch Erhöhung der Stellenzahl der Zählstufe
15, beispielsweise durch Verwendung einer dritten Binärstufe 26, läßt
sich die Phasensprungverriegelung weiter erhöhen. Für den betrachteten Fall bei
einem TF-System, daß die Vergleichsfrequenzen ./R und ,/s, gleich 300 kHz und die
Alarmiergrenze der relativen Frequenzlage = 5 - 10-" beträgt, wird jedoch im allgemeinen
eine
zweigliedrige Zählkette voll ausreichen, da eine derartige Häufung von Störungen
bei der vorgegebenen Meßzeit T__ von 67 Sekunden sehr unwahrscheinlich ist.
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Durch den Einsatz des der Grenzwertstufe 5 nachgeschalteten Frequenzteilers
6 mit einem Teilungsverhältnis von 2:1 ist sichergestellt, daß auch für den
Fall T #> T_ jede Einzelstörung, die um mehr als die Meßzeit T, also
67 Sekunden, auseinanderliegt, sich nicht aufsummiert und zum Alarm führt. da nur
zwei innerhalb einer Meßzeit T__ aufeinanderfolgende Störungen ein Auslösen des
MeBvorganges der Zcitbasisschdltung 7 und ein Einzählen in die Zählstufe 15 verursachen
können.
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In F i g. 8 ist eine digitale Vergleichsschaltung dargestellt, bei
der zusätzlich zur Frequenzüberwachung eine automatische Frequenznachstellung der
die Referenzfrequenz JR erzeugenden Grundfrequenz erzielt wird. Zusätzlich zu der
Exklusiv-Oder-Stufe 3 ist eine weitere Exklusiv-Oder-Stufe 30 angeordnet, der ebenfalls
durch die erste Kippstufe 1
die erste Rechteckimpulsfolge A und die dazu komplementäre
Rechteckimpulsfolge Ä zugeführt wird. Eine dritte Kippstufe 28, die durch
die Steuerfrequenz angesteuert wird, liefert eine dritte Rechteckimpulsfolge B0
und die dazu komplementäre Rechteckimpulsfolge ,o an die weitere Exklusiv-Oder-Stufe
30. Die dritte Rechteckimpulsfolge B" und die zweite Rechteckimpulsfolge B befinden
sich zueinander in einer relativen Phasenlage von 90 . da der zweiten Kippstufe
2 ein Phasendrehglied 29 vorgeschaltet
ist. _Aus den vier Rechteckimpulsfolgen
A, A, B.,) und B9", jeweils mit einem Tastverhältnis 1:1, erzeugt die weitere Exklusiv-Oder-Stufe
30 eine Impulsfolge der Funktion AB,)(, v ÄB,,() (A und R), oderA
und B90), deren Gleichstrommittelwert die Periodizität der Differenzfrequenz l f
hat. Im nachgeschalteten, als RC-Integrator ausgeführten Tiefpaß 31 wird der Gleichstrommittelwert
herausgesiebt, so daß ein weiteres Dreiecksignal Syo entsteht, das zu dem Dreiecksignal
S in einer relativen Phasenlage von 90 liegt. Diese relative Phasenlage zueinander
wechselt um 1$0', wenn sich das Vorzeichen der Differenzfrequenz .f ändert. Das
weitere Dreiecksignal S,(, wird in der weiteren Grenzwertstufe 32 in zwei weitere
Rechtecksignale H und H umgewandelt. Zwei Nachstell-Impulserzeuger 33 und 36, die
je einen Freigabeeingang 34 bzw. 37 und einen dynamisch wirkenden Auslöseeingang
35 bzw. 38 aufweisen, werden je von einem der beiden weiteren Rechtecksignale H
bzw. H freigegeben und werden mit ihren parallelgeschalteten dynamischen Auslösecingängen'35
und 38 gemeinsam durch das Rechtecksignal E ausgelöst. Ist die Referenzfrequenz
fR größer als die Steuerfrequenz f$" so liefert der eine Nachstell-Impulserzeuger
33 eine Impulsfolge M, im anderen Falle liefert der andere Nachstell-Impulserzeuger
36 eine Impulsfolge N jeweils zur vorzeichenrichtigen digitalen Frequenznachstellung
an das digitale Frequenznachstellglied 39, welches bei jedem Nachstellimpuls einen
vorzeichenrichtigen Schritt ausführt und die Frequenz des Grundgenerators 40 um
einen vorgegebenen Wert verschiebt. Dieses digitale Nachstellglied 39 kann als mechanisches
Schrittschaltwerk auf der Achse des Ziehkondensators im Grundgenerator 40 oder als
elektrischer Zähler mit nachgeschaltetem Digital-Analog-Wandler ausgeführt sein,
der eine Varaktordiode in frequenzbestimmenden Kreis des Grundgenerators 40 steuert.
Diese Art der Mitzichschaltung speichert die im stationären Zustand eingestellte
Frequenz des Grundgenerators 40 bei Ausfall der Steuerfrequenz ,/s,. Jede Einzelstörung
auf der Steuerfrequenz ./s, kann im ungünstigsten Fall nur einen einzigen Frequenzschritt
im Grundgenerator 40 auslösen. Uber die Trä geraufbereitungscinrichtung 41 wird
die Referenzfrequenz .1H abgeleitet und der ersten Kippstufe 1 zugeführt.