DE824960C - Schaltung zur Frequenzstabilisierung - Google Patents

Description

Zum Stabilisieren von Oszillatoren ist es bekannt, die Schwebungsfrequenz zwischen den Öszillatorschwingungen und denjenigen eines Standardoszillators zu benutzen und eine Regelspannung von der Schwebungsfrequenz abzuleiten.

Die letztgenannte Ableitung kann auf verschiedene Weise bewirkt werden. So ist unter anderem vorgeschlagen worden, zwei Spannungen mit der Differenzfrequenz zu erzeugen, die einen gegenseitigen Phasenunterschied von o,o° aufweisen und diese Spannungen einem aus zwei im Gegentakt geschalteten Mischröhren bestehenden System zuzuführen, das zwei Gleichgewichtszustände hat. Dabei wird unter dem Einfluß der den Gittern aufgedrückten ScHwebungsschwingungen entweder die eine oder die andere der Röhren in Abhängigkeit von einer zu hohen oder zu niedrigen Oszillatorfrequenz gesperrt.

Diese Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß wenigstens zwei Mischröhren erforderlich sind, ao deren Einstellung schwierig ist und die infolge ihrer Gegentaktwirkung nicht ohne weiteres eine Regelspannung an eineReaktanzröhre liefern können.

Es ist weiter vorgeschlagen worden, die vorerwähnten, um 90⁰ in der Phase verschobenen Spannungen zur abwechselnden Auf-und Entladung eines Kondensators über Dioden zu verwenden. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß es mit Rücksicht auf die Gleichheit der beiden in der Phase verschobenen Spannungen sehr schwer durchführbar ist und daß verhältnismäßig viel Energie verbraucht wird.

Die Erfindung bezweckt, einen Frequenzstabilisator zu schaffen, in dem die vorerwähnten Nachteile vermieden sind.

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke

ist folgender: Wenn den Gittern einer Mischröhre zwei Spannungen gleicher Frequenz aufgedrückt werden, wird der Anodenstrom maximal sein, wenn diese Spannungen gleichphasig sind, und minimal, wenn diese in Gegenphase sind. Wenn also von den Schwebungsschwingungen zwei; Spannungen abgeleitet werden, die einen gegenseitigen Phasenunterschied von 90⁰ aufweisen, und eine dieser Spannungen nochmals um 90⁰ in der Phase gedreht wird, derart, daß die endgültige Phase dieser Spannung nicht umklappt, wenn der Frequenzunterschied zwischen dem zu stabilisierenden und dem Standardoszillator sein Vorzeichen ändert, so werden die beiden Spannungen, falls sie einer Mischröhre aufgedrückt werden, den Anodenstrom dieser Röhre maximal bzw. minimal machen, je nachdem das Vorzeichen des vorerwähnten Frequenzunterschiedes positiv oder negativ ist. Diesem Anodenstrom kann somit unao mittelbar eine stabilisierende Regelspannung entnommen werden.

Eine gleichbleibende Phasenverschiebung einer der beiden der Regelröhre aufzudrückenden Schwebungsschwingungen kann dabei gemäß einer Ausbildungsform der Erfindung dadurch bewirkt werden, daß diese Schwingung einem der Gitter dieser Röhre über einen Kondensator aufgedrückt und zwischen dieses Gitter und die Kathode mit positiver Vorspannung eine Diode geschaltet wird, die nur bei einer solchen negativen Gitterspannung Strom durchläßt, bei der die Röhre völlig oder wenigstens nahezu verriegelt ist.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung erhellen aus der folgenden Beschreibung, in der die Erfindung an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert wird.

Fig. ι zeigt ein vereinfachtes Schaltbild zur I Erläuterung des Erfindungsprinzips;

Fig. 2 zeigt eine graphische Darstellung des Verlaufs einiger Spannungen;

Fig. 3 zeigt ein detailliertes Schaltbild einer Ausführungsform;

Fig. 4 stellt eine Abwandlung derselben dar.

Beim Schaltbild nach Fig. 1 werden die beiden zu vergleichenden Frequenzen Z₁,und f_% zwei Mischstufen M₁ und M₂ zugeführt. Bei der Frequenz Z₁ erfolgt diese Zuführung über ein phasenverdrehendes Netzwerk A, wodurch die Schwingungen mit dieser Frequenz die Mischstufen M₁ und M₂ mit einem gegenseitigen Phasenunterschied von etwa 90⁰ erreichen. Der gleiche Phasenunterschied tritt dann ebenfalls zwischen den von M₁ und M₂ gelieferten Schwingungen mit der ₍Schwebungsfrequenz Z₁-Z₂ auf. Die letzgenannten, von M₂ stammenden Schwingungen werden über einen Kondensator C₂ dem dritten Gitter g_a einer Mischröhre B aufgedrückt. Wenn sich das Vorzeichen der Schwebungsfrequenz Z₁-Z₂ umkehrt, so klappt die Phase der g₃ aufgedrückten Schwingungen über i8o° um.

Die von M₁ stammenden Schwebungsschwingungen werden über einen Kondensator C₁ dem Gitter g_x der Mischröhre B aufgedrückt. Der Kathode dieser Röhre wird mittels eines Widerstandes W eine positive Vorspannung erteilt, und zwischen dem Gitter ^₁ und dem toten Ende des Widerstandes W ist eine Diode D eingeschaltet, die nur dann Strom führt, wenn das Potential des Gitters g₁ unter dem Einfluß der ihm aufgedrückten Schwebungsschwingungen dermaßen negativ wird η₀ in bezug auf die Kathode, daß die Röhre B dabei ganz oder nahezu ganz gesperrt ist.

In Fig. 2 ist der Verlauf der von M₁ gelieferten Spannung V₁ als eine Funktion der Zeit und der Verlauf der Spannung v_gl des Gitters ^₁ aufgetragen, wobei die Linie V_D die Größe der positiven Kathodenvorspannung darstellt, die gleichzeitig der»Schwellenwert für die Diode ist. Er ergibt sich, daß v_gl um etwa 90⁰ in bezug auf V₁ verschoben ist und somit entweder gleichphasig oder in Gegenphase mit der Spannung am Gitter g₃ ist, und weiter, daß die Phase der Spannung v_gl nicht umklappt, wenn das Vorzeichen von Z₁-^₂ wechselt. Es ist also von diesem Vorzeichen abhängig, ob die Spannungen auf den beiden Gittern gleichphasig oder in Gegenphase sind, mit anderen Worten, ob der Anodenstrom der Röhre B maximal oder minimal ist. Dem Anodenkreis dieser Röhre kann somit unmittelbar eine Regelspannung R entnommen werden.

Die bisher beschriebene Schaltung arbeitet infolge der vorhandenen Trennkondensatoren C₁ und C₂ nur bei Werten von Z₁-Z₂, die von den Kondensatoren in hinreichendem Maße durchgelassen werden. Ein vollkommener Synchronismus ist hiermit also nicht erzielbar.

Eine Schaltung, bei der dies hingegen zutrifft, ist in Fig. 3 dargestellt, die im Prinzip Fig. 1 entspricht und in der entsprechende oder gleichwertige Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

Die um 90⁰ in der Phase verschobene Ausgangsspannung des Netzwerkes A wird über Kondensatoren ι bzw. 2 den Mischdioden M₁ bzw. M₂ zugeführt und dies, aus in folgendem erwähnten Gründen, in entgegengesetztem Sinne. Diesen Dioden wird, gleichfalls in entgegengesetztem Sinne, die Schwingung mit der Frequenz Z₂ über einen Transformator T zugeführt.

Die vpn der Diode M₁ gelieferte Schwebungsfrequenz wird über einen Widerstand 3 und einen Kondensator C₁ dem Gitter g₁ der Mischröhre B zugeführt, wobei das Gitter über eine Diode D und einen Kathodenwiderstand W mit der Kathode verbunden ist. Die von der Diode M₂ gelieferte Schwebungsf requenz gelangt über einen Widerstand 4 und den Kondensator C₂ auf das Gitter g_v das über einen Widerstand 5 mit einem zwischenliegenden Punkt des Widerstands W verbunden ist, so daß g₃ durchschnittlich ein wenig negativ gegenüber der Kathode ist.

Damit die erwünschte Stabilisierung auch bei sehr niedrigen Schwebungsfrequenzen, bis zur Frequenz Null, auftritt, sind die Mischdioden M₁ und M₂ als ein einfacher Schwebungsdiskriminator ausgebildet, bei dem die Röhre B als Gleichstromverstärker arbeitet, da das Gitter g_x dieser Röhre

über hohe Ableitungswiderstände 6 bzw. 7 mit den beiden Mischdioden M₁ bzw. Af₂ verbunden ist. Da diese Dioden entgegengesetzt geschaltet sind, werden die beiden darin auftretenden Gleichspannungskomponenten ausgeglichen. Wenn die Schwebungsfrequenz zu nahe an Null heranrückt, um vom Trennkondensator C₁ zum Gitter g₁ zugelassen zu werden, übernimmt der Schwebungsdiskriminator M₁ M₂ die Steuerwirkung, bis vollkommener Synchronismus entsteht.

Ohne diese Hilfsvorrichtung ist die niedrigste Grenzfrequenz diejenige, bei der der Kondensator C₁ während eines Teils der Periode durch Ableitungsströme über absichtlich oder nichtabsichtlieh zu diesem Zweck angeordnete Widerstände wieder entladen wird. Es ist nicht erforderlich, bei den niedrigen Frequenzen die Röhre D als Gleichstromverstärker zu verwenden, da in diesem Fall die Regelspannung des Schwebungsdiskriminators auch ohne diese Röhre der Schaltung entnommen werden kann. Dies ist in Fig. 4 beispielsweise dargestellt.

Die in dieser Figur dargestellte Schaltung entspricht im wesentlichen derjenigen nach Fig. 3.

Nur sind die beiden Widerstände 6 und 7 nicht mit dem Gitter g_t der Röhre B verbunden, sondern unmittelbar zur Ausgangsklemme geführt, mit der auch die Anode der Röhre B vorzugsweise über einen Widerstand 8 verbunden ist. Zur Abführung der Wechselspannungskomponenten, welche die Ausgangsklemme bei dieser Schaltung über die Widerstände 6 und 7 erreichen, ist ein Kondensator 9 angeordnet.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Schaltung zur Frequenzstabilisierung eines Oszillators mit Hilfe der aus der Oszillatorspannung und einer frequenzkonstanten Spannung gebildeten Schwebungsfrequenz, aus der zwei gegeneinander phasenverschobene Hilfsspannungen erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine dieser beiden HiIf sspannungen einer solchen Phasenverdrehung unterworfen wird, daß sie entsprechend dem Vorzeichen der Differenzfrequenz mit der anderen Hilfsspannung entweder gleichphasig oder in Gegenphase ist und daß die Regelspannung einer Mischröhre entnommen wird, der die beiden HilfsSpannungen aufgedrückt werden.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gitter der Mischröhre, dem die eine Hilfsspannung aufgedrückt wird, und der Kathode dieser Röhre eine Diode geschaltet ist, die einen so großen Schwellenwert hat, daß sie nur bei einer Gitterspannung Strom führt, bei der die Mischröhre gesperrt ist.
3. 3. Schaltung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsmischröhren, mit denen die beiden HilfsSpannungen erzeugt werden, als ein einfacher Schwebungsdiskriminator geschaltet sind.
4. 4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hilfsspannungen je einem Gitter der Mischröhre über Trennkondensatoren zugeführt sind und daß eines dieser Gitter außerdem über hohe Widerstände mit den beiden Hilfsmischröhren verbunden ist, in denen die beiden Hilfsspannungen erzeugt werden.
5. 5. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hilfsspannungen über Trennkondensatoren den Gittern der Mischröhre sowie über Widerstände unmittelbar der Ausgangsklemme der Schaltung zugeführt sind.

   Angezogene Druckschriften:
   »Mitteilungen aus Forschung und Betrieb der Fernseh A. G., Berlin« 1. Bd., Heft 6, Dez. 1939, S. 215; Deutsche Patentschrift Nr. 881554.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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