DE1227068B

DE1227068B - Circuit arrangement for stabilizing the amplitude of alternating voltages, in particular the level of the pilot frequencies in carrier frequency technology

Info

Publication number: DE1227068B
Application number: DEST23015A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Loeffler
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1964-12-01
Filing date: 1964-12-01
Publication date: 1966-10-20

Description

Schaltungsanordnung zur Stabilisierung der Amplitude von Wechselspannungen, insbesondere des Pegels der Pilotfrequenzen in der Trägerfrequenztechnik Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Stabilisierung der Amplitade von Wechselspannungen, insbesondere des Pegels der Pilotfrequenzen in der Trägerfrequenztechnik.Circuit arrangement for stabilizing the amplitude of alternating voltages, in particular the level of the pilot frequencies in carrier frequency technology. The invention relates to a circuit arrangement for stabilizing the amplitude of alternating voltages, in particular the level of the pilot frequencies in carrier frequency technology.

In der Trägerfrequenztechnik ist es üblich, die Verstärkung der einzelnen Verstärkereinheiten der übertragungsstrecke mit Hilfe von sogenannten Pilotfrequenzen zu regeln. Hierbei wird eine Pilotfrequenz konstanter Amplitude mitübertragen und an den Regelstellen durch Vergleich ihrer Amplitude mit einem Sollwert eine Regelspannung zur Nachregelung der Verstärker abgeleitet. Der Sendepegel solcher Pilotfrequenzquellen muß also außerordentlich konstant gehalten werden, und es werden deshalb Genauigkeiten von mindestens ±2% für den Betrieb über lange Zeiten und unter Berücksichtigung der größtmöglichen Temperaturschwankungen gefordert.In carrier frequency technology it is customary to increase the amplification of the individual Amplifier units of the transmission link with the help of so-called pilot frequencies to regulate. Here, a pilot frequency of constant amplitude is also transmitted and a control voltage at the control points by comparing their amplitude with a nominal value derived for readjustment of the amplifier. The transmission level of such pilot frequency sources must therefore be kept extremely constant, and there are therefore accuracies of at least ± 2% for long-term operation and taking into account the greatest possible temperature fluctuations required.

Werden diese Pilotfrequenzen nun direkt durch Generatoren erzeugt, können die Anforderungen an die Konstanz des Ausgangspegels durch stabilisierende Einrichtungen, z. B. im Rückkopplungsweg, verhältnismäßig einfach erfüllt werden.If these pilot frequencies are now generated directly by generators, can meet the requirements for the constancy of the output level by stabilizing Facilities, e.g. B. in the feedback path, can be met relatively easily.

Nun wird aber angestrebt, die in der Trägerfrequenztechnik benötigten Frequenzen, darunter auch die Pilotfrequenzen aus der Frequenz eines einzigen in der Frequenz hochstabilisierten Generators durch Vervielfachung, Teilung und Mischung abzuleiten. Bei einer so erhaltenen Pilotfrequenz ist die Amplitudenkonstanz innerhalb der geforderten Grenzen nicht mehr zu erzielen. Es müssen hierzu dann zusätzlich verhältnismäßig aufwendige Stabilisierungseinrichtungen eingesetzt werden. Die gleichen Verhältnisse ergeben sich, wenn eine empfangene Pilotfrequenz erneut mit der geforderten Amplitudenkonstanz wiederausgesendet werden soll.But now the aim is to find the ones required in carrier frequency technology Frequencies, including the pilot frequencies from the frequency of a single in the frequency of the highly stabilized generator by multiplying, dividing and mixing derive. With a pilot frequency obtained in this way, the amplitude constancy is within the required limits can no longer be achieved. It must then additionally relatively expensive stabilization devices are used. The same Conditions arise when a received pilot frequency repeats the required one Amplitude constancy is to be sent again.

Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, eine Schaltungsanordnung zur Stabilisierung der Amplitude von Wechselspannungen, insbesondere des Pegels der Pilotfrequenzen in der Trägerfrequenztechnik aufzuzeigen, die die hohen Anforderungen an die Pegelkonstanz bei geringem technischem Aufwand erfüllt.The object of the invention is to provide a circuit arrangement for Stabilization of the amplitude of alternating voltages, especially the level of the To show pilot frequencies in carrier frequency technology that meet the high requirements to the level constancy with little technical effort.

Gemäß der Erfindung wird dieses dadurch erreicht, daß an den Eingang eines an sich bekannten Rückmischteilers, bestehend.aus der Hintereinanderschaltung eines Modlers mit einem auf die Ausgangsfrequenz ausgelegten Filter und einem Verstärker, eine gegenüber der Ausgangsfrequenz in der Frequenz doppelt so hohe, in der Amplitude nicht stabilisierte Eingangsfrequenz angelegt wird, daß in den Rückführungsweg vom Ausgang der Anordnung auf den zweiten Eingang des Modlers ein Dämpfungsglied eingeschaltet wird, das an seinem Ausgang eine in der Amplitude unterhalb derjenigen der Eingangsfrequenz liegende, in ihrer Tendenz zu der am Ein-, gang des Dämpfungsgliedes anliegenden Wechselspannung invers verlaufende Wechselspannung liefert, und daß der Verstärkungsfaktor des Verstärkers so gewählt wird, daß unter Berücksichtigung der Betriebsdämpfung des Modlers und des Filters die Ainplitude der an seinem Ausgang anstehenden und dem Eingang des Dämpfungsgliedes zugeführten Wechselspannung so groß ist, daß der sich am Ausgang des Dämpfungsgliedes ergebende Amplitudenwert hn Bereich hinreichender Regelsteilheit liegt.According to the invention this is achieved in that at the input a backmixing divider known per se, consisting of the series connection a modulator with a filter designed for the output frequency and an amplifier, a frequency that is twice as high as the output frequency, in terms of amplitude unstabilized input frequency is applied that in the return path from Output of the arrangement switched to the second input of the modulator, an attenuator is that at its output one in amplitude below that of the input frequency lying, in their tendency to the one lying at the entrance, entrance of the attenuator AC voltage supplies inverse AC voltage, and that the gain factor of the amplifier is chosen so that taking into account the operational attenuation of the modulator and the filter, the amplitude of the and at its output the input of the attenuator supplied AC voltage is so large that the the resulting amplitude value hn range at the output of the attenuator is more adequate Control steepness lies.

In der deutschen Auslegeschrift 1086 300 wird ein Frequenzteiler beschrieben, bei dem eine Konstanthaltung der Amplitude der geteilten Ausgangsfrequenz durch Diodenbegrenzung der mitkoppelnden geteilten Frequenz erfolgt. Da bei Diodenbegrenzem die Amplitude der begrenzten Grundwelle von der Größe der zu begrenzenden Amplitude abhängig ist, läßt sich mit solchen Anordnungen keine hinreichend konstante Ausgangsamplitude erzielen. Eine andere, in der deutschen Auslegeschrift 1160 510 beschriebene Anordnung benutzt deshalb zur Amplitudenkonstanthaltung einen Verstärker, in dessen Eingangskreis ein steuerbarer Spannungsteiler angeordnet ist, bei dem der Durchlaßwiderstand von Dioden als steuerbarer Widerstand verwendet wird. Der benötigte Steuergleichstrom für diese Dioden wird durch Gleichrichtung der Ausgangswechselspannung gewonnen. Eine solche Rückwärtsregelung erfordert einen verhältnismäßig hohen Regelleistungsbedarf und infolge der Regelleistungsgewinnung aus der Ausgangsspannung einen hinreichend kleinen Ausgangswiderstand, also verhältnismäßig hohe Ausgangsleistung des Verstärkers, um ein. unerwünschtes Klirren der Anordnung zu vermeiden.The German Auslegeschrift 1086 300 describes a frequency divider in which the amplitude of the divided output frequency is kept constant by means of diode limitation of the divided frequency that is coupled in. Since with diode limiters the amplitude of the limited fundamental wave is dependent on the size of the amplitude to be limited, it is not possible to achieve a sufficiently constant output amplitude with such arrangements. Another arrangement described in German Auslegeschrift 1160 510 therefore uses an amplifier to keep the amplitude constant, in whose input circuit a controllable voltage divider is arranged, in which the forward resistance of diodes is used as a controllable resistor. The DC control current required for these diodes is obtained by rectifying the AC output voltage. Such a backward regulation requires a relatively high control power requirement and, as a result of the control power gain from the output voltage, a sufficiently small output resistance, that is to say a relatively high output power of the amplifier, in order to achieve a. to avoid unwanted clinking of the arrangement.

Die Erfindung soll nun an Hand der Figuren eingehend beschrieben werden. Es zeigt hierbei F ig. 1 das Prinzip der exfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, F i g. 2 Ausführungsbeiispiele des- Dämpfungsgliedes, F i g. 3 die Kennlinie des DÄmpfungsgliedes-, F i g. 4 ein Blockschaltbild- der Anordnung.The invention will now be described in detail with reference to the figures. It shows here Fig. 1 shows the principle of the circuit arrangement according to the invention, FIG . 2 exemplary embodiments of the attenuator, F i g. 3 the characteristic of the attenuator, F i g. 4 is a block diagram of the arrangement.

F i g. 1 zeigt mit den Elementen Modler 1, Filter 2 und Verstärker 3 eine in der Konfiguration an sich bekannte Rückmischanordnung. Von den Modlem 1 ist ebenfalls bekannt, daß, wenn marr zu-nächst ihre Modulationsverluste vernachlässigt, die Amplitude der an ihrem Ausgang auftretenden Summen- bzw. Differenzfrequeno.amplitudengleichl ist mit, derb i. der Amplituda kleinsten Mischkomponente, Wenn# man nun die Amplitude der Frequenz2fp, am Modlereingang 5 groß wählt gegenüher der am. Eingjang 63 so bestimmt der Pegel am Modfereingang 6 den Pegel am Ausgang 7 der Anordnung. Setzt man in den Rück-f-uhr-ungsweg- zwischen 7 und- 6 ein- Däm. pfungsglied NLB (4) ein, das seinerseits eine so hohe Dämpfung aufweist, daß an seinem Ausgang 9 ein in seinem Wert unterhalb des Pegels der am Modlereingang,5 anlfegenden Wechselspannung, liegender Pegel auftritt, und. da& andererseits. eine. fallen& Kennlinie aufweist, dessen Pegel also, am Ausgang.9 mit steigendem Peggl am Eingang, 8, niedriger. wird, so ergibt sich ein Regelkreis. Einern steigenden Tendenz des Pegels am Ausgang 7 wirkt eine fallende Tenclenzam Modlereingang 6 entgegen und hebt die steigende Tendenz des Peaels am Ausgang 7 wieder auf. Es braucht nicht eingehend erörtert zu werden, d'aß diefällende Kennlinie des Dämpfungsgliedes-NLB (4) die hinreichende Steilheit aufweisen-. muß, um Schwankungen des Ausgangspegefs am Ausgang Tausgleichen zu können. Der Einfluß, der Regelsteilheit auf Unter- und Überregeln ist von. anderen. Regelanordnungen her- hinreichend bekannt. Eine vorteilhafte Rückmischanordnung für die erfindungsgemäßen Schallungsanürdhungen ist beispielsweise der- in Fig. 1, dargestellte Rückmischteiler 2, 1. F i g. 1 shows, with the elements modulator 1, filter 2 and amplifier 3, a backmixing arrangement which is known per se in terms of configuration. It is also known from Modlem 1 that if marr neglects their modulation losses first, the amplitude of the sum or difference frequency occurring at their output is equal to, gross i. the amplitude of the smallest mixed component, if you now choose the amplitude of the frequency 2fp at the modulator input 5 compared to that at the input 63 , the level at the modifier input 6 determines the level at the output 7 of the arrangement. If you place between 7 and 6 in the return path. pfungs member NLB (4), which in turn has such a high attenuation that at its output 9 a level below the level of the alternating voltage applied to the modulator input, 5 occurs, and. there & on the other hand. one. fall & has characteristic curve, the level of which is lower at output 9 with increasing level at input 8. a control loop results. A rising tendency of the level at the output 7 is counteracted by a falling tenclenz at the modulator input 6 and cancels the rising tendency of the level at the output 7 again. It does not need to be discussed in detail that the characteristic curve of the attenuator-NLB (4) has the sufficient steepness. must, in order to be able to fluctuate in the output level at the output swap. The influence of the rule steepness on under- and over-rules is of. others. Control arrangements are sufficiently known. An advantageous backmixing arrangement for the sound system according to the invention is, for example , the backmixing divider 2, 1 shown in FIG. 1.

In Fi g. 2- ist als- Beispiel für das Dämpfungsglied NLB eine Reihe von nichtlinearen Brückenanordnungen mit den Widerständen- R 1 bis R 4 dar-gestellt, deren die7 Abhängigkeit der Ausgangsspannung Vovon der Eingangsspannung V i wiedergpbend'e Kenn-Enie die F i g. 3 zeigt. Solche- nichtlinearen Brücken sind beispielsweise in dem Aufsatz von G,. N. Patch-ett, >yThe# theory of the non-h*near bridge circuit as applied to voltage stabilizers« in ».J-oumal of!. the, MEe, Völ. 93-, Part. 111, 1946, S. 16 bis 22, und von G. Nidetzky im »A-TM,«, J910'-3, Mai 195-1, beschrieben. Ih- Fi g. 2 a bis 2 e ist eine Reihe von Konfigurationen mit einem, oder mehreren, durch einen Doppelpfeil versinnbildlichten nichtlinearenz Widerständen dargestellt-, wobei, wenn notwendig, steigende, oder fallende Tendenz des Widerstandes durch Richtungspfeile in, den Widerstandszeichen dargestellt ist. Als nichtlineare Widerstände können- Kalt-- und/oder-Heißleiter oder Halbleiterstrecken wie Dioden und Transistoren, in, an. sich bekannter Weise eingesetzt werden-. Bei, solchen nichtlinearen Brücken- ist der- in F i g. 3, mit A 'gekennzeichnete Kennlinienbereich zum. Erzeugen eines, angenähert logarithmischen Verlaufm einer Spannung, z. B. für Meßinstrumente> eingesetzt worden. Der- Bereich. B ist häufig- zur Amplitudenstabilisierung verwendet worden, während die Bereiche A und B zusammen in verschiedenen Fällen für Begrenzeranordnungen Anwendung gefunden haben. Die deutsche, Auslegeschrift 1143 267 beschreibt den- Einsatz der Bereiche B und, C zum-Überlastungsschutz eines empfindlichen Verbraucb--er%., z. B. eines Th-ermoelementes.In Fi g. 2- a series of non-linear bridge arrangements with the resistors R 1 to R 4 is shown as an example for the attenuator NLB, the characteristics of which show the dependence of the output voltage V on the input voltage V i . 3 shows. Such non-linear bridges are for example in the article by G ,. N. Patch-ett,> yThe # theory of the non-h * near bridge circuit as applied to voltage stabilizers "in" .J-oumal of !. the, MEe, Völ. 93-, Part. 111, 1946, pp. 16 to 22, and by G. Nidetzky in "A-TM,"J910'-3, May 195-1. Ih-Fi g. 2a to 2e is a series of configurations with one, or more, nonlinear resistances symbolized by a double arrow, with an increasing or decreasing tendency of the resistance being shown by directional arrows in the resistance symbols, if necessary. Cold and / or NTC thermistors or semiconductor lines such as diodes and transistors, in, on, can be used as non-linear resistances. can be used in a known manner-. In the case of such non-linear bridges, the- is shown in FIG . 3, range of characteristics marked with A 'for. Generating an approximately logarithmic curve of a voltage, e.g. B. for measuring instruments> been used. The area. B has often been used for amplitude stabilization, while areas A and B together have been used in different cases for limiter arrangements. The German, Auslegeschrift 1 143 267 describes the use of areas B and C for overload protection of a sensitive consumer - he%., Z. B. a Th-ermoelementes.

Wie aus der F ig. 3 ersichtlich ist, weist der Kennlinienanteil C den für das Dämpfungsglied 4 gewünschten fallenden Kennlinienverlauf auf, und zwar wird die Steilheit der fallenden Kennlinie um so größer, je mehr sie sich dem Schnittpunkt D nähert. E sei n-u-n7 ein Punkt hinreichender- Steilheit. Ihm zugeordnet sei beispielsweise eine Eingangsspannung von 10 Volt und eine Ausgangsspannung von 0,1 Volt. Die, Dämpfung- des ModIers. 1 betragez 0,4 N und die des für die Ausgangsfre, quenz fp ausgelegten- Filter& 2" dns in den- meisten. Fäll'en- ein einfächer Resonanzkreis sein kann" sei, 0,1 N. Hierdurch ergibt sich, für den Verstärker 3, ein benötigter- Vie n-arkungsfaktor von 10/0r#I + GJS # 100i - 1,6 #- 160,. Änderungen des Verstärkungsfaktors.des#Verstärkers3 desModlersli und des Filters 2- durch, Alterung und Tbmperatur werden durch den Regelvorgang mitausgeglichen.As shown in fig. 3 , the characteristic curve component C has the falling characteristic curve course desired for the attenuator 4, namely the steepness of the falling characteristic curve becomes greater the closer it approaches the point of intersection D. Let E be nu-n7 a point of sufficient slope. For example, an input voltage of 10 volts and an output voltage of 0.1 volts are assigned to it. The, damping of the modifier. 1 is 0.4 N and that of the filter designed for the output frequency fp & 2 "dns can in most cases be a simple resonance circuit" is 0.1 N. This results in the amplifier 3, a required value factor of 10 / 0r # I + GJS # 100i - 1.6 # - 160 ,. Changes in the gain factor of the # amplifier3 desModlersli and the filter 2- by, aging and temperature are also compensated for by the control process.

F i g. 4 zeigt> ein. Ausführungsbeispiel- der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit einer nichtlinearen BrUckenschaltung als Däinpfungsglied#4. Die Anordnung benötigt an, ihrem Eingang 57 eine Wechsel#spannung mit einer- Frequenz, 2f, die doppelt sohoch ist, wie die am Ausgang 7 auftretende Frequenz mit stabilisiertem- Pegel. Steht als Eingangsfrequenz nun nur die Frequenz f, zur- Verfügung, so, kann durch. eihe einfache, Verdopplerschaltung 10, z. B# einen Diodenverdöppler, die, benötigte Erequen#v2fp erzeugt werdend Wann, es sich bei der Jin Pegel, st#bilisi#crten- Ausgangsfrequenz, f-, um eine Pilotfrequenz der, Trägerfrequenztechnik handelt und' diese wie üblich zusammen. mit den übrigen benötigten Frequenzen (Kanal-, Gruppenträger usw.): aus der Frequenz. eines. in der,- Frequenz hochstabilisierten-Generator& abgeleitet wird:, so läßt es, sich ohne jeden zusätzlichen Aufwand erreichen, gleich. die Doppeltem Frequenz-. 2 fp abzuleiten.F i g. 4 shows> a. Exemplary embodiment of the circuit arrangement according to the invention with a non-linear bridge circuit as attenuator # 4. The arrangement requires at its input 57 an AC voltage with a frequency, 2f, which is twice as high as the frequency occurring at the output 7 with a stabilized level. If only the frequency f, is available as the input frequency, then, can go through. eihe simple, doubler circuit 10, z. B # a diode doubler that generates the required erequen # v2fp When, the Jin level, st # bilisi # crten- output frequency, f-, is a pilot frequency of the 'carrier frequency technology' and 'these together as usual. with the other required frequencies (channel, group carriers, etc.): from the frequency. one. in which - frequency highly stabilized generator & is derived: so it can be achieved without any additional effort, the same. double the frequency. 2 fp to be derived.

Wie schon dargelegt, beeinflußt der Pegel der Eingangsfrequenz 2 f, den Pegel der Ausgangsfrequenz f. bei dbr- erfliidungsgemäßen Schaltungsanordnung so, lange überhaupt nicht, wie die Grundforderung, erfüllt bleibt, daß der Pegel am Eingang 5 des Modlers 1 größer, ist als der Pegel am Eingang 6. Es darfder Pegel der Eingangsfrequenz sich. also in sehr weiten Grenzen ohne Rückwirkung auf den Ausgangspegel, ändern.As already explained, the level of the input frequency 2 f influences the level of the output frequency f. In the case of the circuit arrangement according to the invention, as long as it is not fulfilled at all, as the basic requirement remains that the level at the input 5 of the modulator 1 is greater than the Level at input 6. The level of the input frequency may be. therefore change within very wide limits without affecting the output level.

Claims

Claims: 1. Circuit arrangement for stabilizing the amplitude of alternating voltage, in particular the level of the pilot frequencies in carrier frequency technology, thereby marked, craß at the input (5) of a backmixing divider known per se, consisting of the interconnection of a modfer (1) - With a filter (2) designed for the output frequency and an amplifier one opposite the output frequency; (f ") in the frequency twice as high, in the, amplitude unstabilized, input frequency (2, f.), is applied that in the return path from the output (7) of the arrangement to the second input (6) of the modulator (1) an attenuator (4) is switched on, which at its output (9) has an amplitude below that of the input frequency (2fp) and inversely tends to the alternating voltage applied to the input (8) of the attenuator (4) AC voltage supplies, and that the gain factor of the amplifier (3) is chosen so that, taking into account the operational attenuation of the mod- io lers (1) and the filter (2), the amplitude of the output (7) and the input (8 ) the AC voltage supplied to the attenuator (4) is so great that the amplitude value resulting at the output (9) of the attenuator (4) is in the range of sufficient control steepness.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the attenuator (4) consists of a known non-linear bridge arrangement (NLB) which is operated in the region of falling characteristic curve (C) . Considered publications: German Auslegeschriften No. 1086 300, 1 160 510; "ATM", May 1951, J 910-3; "Joumal of the IEE", 1946, Part. NI, pp. 16 to 22.