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Anordnung zur Frequenzvervielfachung oder -teilurig Die Erfindung
bezieht sich auf Anordnungen zur Umwandlung von Frequenzen in einem vorgegebenen
Verhältnis, und zwar sowohl auf Anordnungen zur Frequenzvervielfachung als auch
zur Frequenzteilung. Es wird dabei in bekannter Weise von einem rückgekoppelten
Modulator Gebrauch gemacht. Bei einer bekannten Anordnung ist ein Modulator, dem
die umzuwandelnde Frequenz zugeführt wird, über ein Filter, einen Verstärker und
eine Frequenzvervielfachungseinrichtung in der Weise rückgekoppelt, daß die Differenzfrequenz
zwischen der primären, umzuwandelnden und der rückgekoppelten, vervielfachten Frequenz
-.gleich der gewünschten Teilungsfrequenz ist. Diese Methode erfordert Einrichtungen
zur Frequenzvervielfachung und ist außerdem auf Frequenzteilungen beschränkt.
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Es sind ferner auch Frequenzvervielfachungsanordnungen bekanntgeworden,
die sich auf eine mehrfache Frequenzverdopplung erstrecken und unter Anwendung des
Zlberlagerungsverfahrens eine Hilfsfrequenz benötigen. Schließlich ist auch noch
ein Verfahren zur Frequenzwandlung in einem vorgegebenen Verhältnis mittels Hilfsfrequenzen
bekanntgeworden. Charakteristisch für die letztgenannten Verfahren ist, daß ohne
diese Hilfsfrequenz die gewünschte Wirkung nicht erzielt wird. Die vorliegende Erfindung
gestattet nun ohne die Anwendung von Frequenzvervielfachungsstufen und ohne Hilfsfrequenz
Vervielfachung und Teilung der zugeführten Frequenzen je nach Wahl in jedem beliebigen
rationalen Verhältnis. Es wird also gegenüber den bekannten Anordnungen ein geringerer
Aufwand bei gleicher Leistung benötigt. Gemäß der Erfindung wird eine Anordnung
zur Frequenzwandlung in einem vorgegebenen rationalen Verhältnis, ohne Hinzufügung
irgendeiner Hilfsfrequenz, mittels eines rückgekoppelten Modulators dadurch geschaffen,
daß in einem geschlossenen Strömkreis abwechselnd Modulatoren und Selektionsmittel
vorgesehen sind, eventuell mit Verstärkung, wobei durch Summen- und Differenztonbildung
für bestimmte Frequenzen eine Rückkopplungsbtdingung geschaffen wird, wenn einem
oder mehreren Modulatoren eine zu verwandelnde Grundfrequenz zugeführt wird. Insbesondere
erfolgt eine Modulation und daran anschließend eine Demodulation der umzuwandelnden
Frequenz mit der gewünschten Teilfrequenz bzw. vervielfachten Frequenz. Im Rückkopplungskreis
können dabei außer dem primären Modulatorweitere Modulatoren angeordnet sein, oder
es kann der primäre Moclulator auch mehrfach ausgenutzt sein. Es können auch mehrere
Rückkopplungskreise parallel geschaltet
sein, wobei die Verhältnisse
so gewählt sind, daß gewünschte Frequenzverhältnisse zwischen den in den einzelnen
Rückkopplungskreisen fließenden Frequenzen oder zwischen diesen Kreisen und der
ursprünglichen umzuwandelnden Frequenz entstehen.' Weitere Einzelheiten der Erfindung
werden an Hand von Beispielen, die durch Zeichnungen erläutert sind, dargelegt.
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li ig. r bezeichnet ein Freduenz_wandlungsschema mit zwei in Reihe
geschalteten Modulatoren.
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Fig. 2 bezeichnet ein ähnliches Schema wie Fig. i, wobei jedoch die
Funktion des einen Modulators von dem anderen mitübernominen ist.
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Fig. 3 gibt ein Schema einer Frequenzteilung nach Potenzen von zwei
mit mehreren parallel geschalteten Rückkopplungskreisen wieder.
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Fig. 4. zeigt die Anordnung eines Modulators.
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In Fig. i ist eine Kreisschaltung von zwei Modulatoren i, -, angegeben,
die durch Filter 3, 4 bzw. Entdämpfungsmittel 5, 6 voneinander getrennt sind. Die
umzuwandelnde Frequenz wird bei 7, 8 -den Modulatoren i, 2 zugeführt. Es sei angenommen,
daß eine Frequenzteilung, z. B. im Verhältnis i : l, stattfinden soll und daß die
gewünschte Teilungsfrequenz bereits all den Rückkopplungsklemmen 9 von i vorhanden
ist. Wird die über 7 zugeleitete Frequenz mit ff, die über 9 zugeleitete Frequenz
mit f2 bezeichnet, so entsteht im Ausgang i i des Modulators i u. a. die Summenfrequenz
il + f2 = fs. Nur diese wird voll dem Filter 3 durchgelassen und bei i o
dem Modulator 2 zugeführt, der außerdem über 8 von der Frequenz f 1 ebenfalls gespeist
wird. Das Filter 4 bietet nur der Differenzfrequenz der bei 8 und io zufließenden
Frequenzen Durchlaß, d. h. der Frequenz f 3- f i =f" welche der Teilungsfrequenz
entspricht und- bei 9 vorausgesetzt wurde. Die praktische Ausprobung derartiger
Schaltungen hat gezeigt, daß auch, wenn die Durchlaßbereiche li der Filter 3, q.
endliche Breite besitzen, in der Umgebung gewisser Werte ganzzahlige Teilungsverhältnisse
entstehen.
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Das gleiche Ergebnis erhält man, wenn die Filter 3, .l so bemessen
sind, daß das Filter 3 ciie Differenzfrequenz und das Filters die Summenfrequenz
der Modulationsfrequenzen durchläN. Der Verstärker q. oder 5 kann auch in Fortfall
kommen. Die gewünschte Teilungsfrequenz, cl. h. der vierte Teil der zugeführten
Frequenz nach dem Beispiel kann hei 14 abgenommen werden.
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Um eine beliebige, in einem rationalen Verhältnis zur umzuwandelnden
Frequenz stcliencle Frequenz zu erhalten, kann es zweckmäßig sein, in dem Ausgang
bei 13 oder auch bei 14 eine Frequenzvervielfachungsstufe anzuordnen, z. B. im Verhältnis
5 : 1, wenn man ein Frequenzv erhältnis von 5 : 4. nach dem eben gezeigten Beispiel
wünscht.
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Die erläuterte Schaltung eignet sich in gleicher Weise auch für die
Zwecke ,leg l.@requen7vervielfachung, wobei nur die Filter 3, 4. entsprechend zu
bemessen sind. Die bei 9 auftretende Frequenz j:= ist dabei als ganzzahliges
Vielfaches der Frequenz f 1 vorauszusetzen.
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Nach dem Beispiel der Fig. 2 kann die lIodulationsstufe 2 (nach Fig.
i) dadurch entbehrt werden, daß der in dem Modulator 2 stattfindende Modulationsvorgang
von der Stufe i mitübernominen wird. Es sei wiederum angenommen, daß zunächst die
Summenfrequenz f, + f2 im Ausgang 3 des Modulators erhalten wird und durch das Filter
3 ausgeschieden wird. Die ausgeschiedene Sulninenfrequen7 erscheint bei 9 von neuem
all dein Modulator i, worauf durch letzteren die Differenzfrequenz aus der Stlinmenfrequenz
und der über 7 zugeführten umzuwandelnden Frequenz gebildet wird. Diese Differenzfrequenz,
die der gewünschten Frequenz entspricht, wird nunmehr durch das Filter':1 ausgesiebt,
so daß nach -zweimaligem Umlauf die gewünschte Frequenz bei 9 bzw. bei 14 verfügbar
ist. Diese Schaltung gestattet, den Modulator sowie die V erstärkungsrriittel (5
) doppelt auszunutzen. Für andere gewünschte Frequenzvervielfachungs- oder Frequenzteilungsverhältnisse
können nach dem Beispiel der Fig. i weitere Modulationsstufen in Reihe angeordnet
sein, oder es kann eine Kombination der Beispiele nach Fig. i un.d 2 gewählt werden.
Außerdem können Frequenzvervielfachungsstufen im Ausgangskreis angeordnet sein,
um noch weitere Frequenzwandlungsverhältnisse zu erzielen. Durch eine Frequenzvervielfachungsstufe
im Verhältnis i : 3 kann beispielsweise das Verhältnis
erzielt werden, wenn der erfindungsgemäßen Anordnung eine Frequenzwandlung im Verhältnis
zugeordnet wird. 'Nach der weiteren Erfindung empfiehlt es sich, im Rückkopplungskreis
Phasendrehüngsmittel vorzusehen, insbesondere in Gestalt von Kreuzgliedern, damit
auch die gewünschten Phasenbeziehungen bei den verschiedenen Modulationspro.zessen
erhalten werden.
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Nach dein Beispiel der Fig.3 sind -zwei parallel geschaltete Rückkopplungswege
18, 19
vorgesehen, in denen die halbe bzw. der vierte Teil der bei 21 zugeführten
umzuwandelnden Frequenz fließen. Es sei angenommen, daß durch irgendeinen Anstoß
im Rückkopplungs-
Wege 18 die halbe Frequenz der bei 2r zugeführten
Frequenz entsteht, worauf sich durch Modulation mit letzterer wiederum die halbe
Frequenz im Ausgang von 15 bzw. im Ausgang des Verstärkers 16 ergibt. Da
sich ohne Einschaltung irgendwelcher Siebmittel im allgemeinen die halbe Frequenz
einstellt, d. h. die Frequenz, bei der die Modulationsprodukte einander gleich werden
und zusaminen wieder die Grundfrequenz ergeben, ist es in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
auch. nicht erforderlich, in dem Rückkopplungsweg 18 ein besonderes Siebmittel vorzusehen.
Da nun die halbe Frequenz der über :21 zugeführten Frequenz im Modulator 15 also
vorhanden ist, kann auf die gleiche Weise, wie die halbe Frequenz entstanden ist,
aus letzterer wiederum die halbe Frequenz, d. h. der vierte Teil der über 21 zugeführten
Frequenz ausgeschieden werden. Hierfür ist der Rückkopplungsweg i9, 2o vorgesehen,
wobei 2o ein entsprechendes Filter darstellt. Die Frequenzteilung nach steigenden
Potenzen von 2,kann selbstverständlich noch weitergetrieben werden, wobei weitere
Parallelwege erforderlich sind. Entsprechend dem Beispiel der Fig. i können in den
parallelen Rückkopplungswegen auch weitere Modulationsstufen angeordnet sein. Die
Frequenzteilung nach dem Beispiel der Fig. 3 kann natürlich auch nach einem anderen
Frequenzscheina, z. B. im Verhältnis von Grund- und Oberschwingungen oder in einem
beliebigen Verhältnis rationaler Zahlen bewirkt werden. 22 bedeutet den Ausgang
der Frequenzteilungsschaltung, wobei in diesen ein Filter 17 zur Aussiebung
der gewünschten Frequenz gelegt ist. Außer der geteilten Frequenz ergeben sich noch
die Modulationsprodukte der zugeführten und der geteilten Frequenz, also z. B.
Eine Frequenzvervielfachungsschaltung kann ebenfalls in Reihe mit 17 angeordnet
sein.
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Die Fig.4 stellt eine bekannte Modulationsschaltung dar, wie sie vorzugsweise
für die Frequenzwandlung nach der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann. 7
bedeutet den Eingang für die umzuwandelnde Frequenz, 9 den Eingang für die rückgekoppelte
bzw. gewünschte Teilungs- oder Vervielfachungsfrequenz, i i den Ausgang für die
Summen- bzw. Differenzfrequenzentsprechend den Beispielen der Fig. i und 2. Den
wesentlichsten Bestandteil der Modulationsschaltung stellt eine Ringschaltung von
Modulationselenienten 25, 26, 27,:28 dar, die bezüglich der Stromrichtung den gleichen
Richtungssinn ausweisen. Als Modulationselemente sind, wie bekannt, Sperrschichtzellen,
z. B. in Forin von Kupferoxydulgleichrichtern zweckmäßig. a3 bedeutet einen Eingangstransformator,
2-1 einen Ausgangstransformator. Wie das Beispiel zeigt, ist die Schaltung in der
Weise symmetrisch, daß die Eingangspole 7 bzw. Ausgangspole 9, i i zueinander in
Brücke liegen. Dadurch wird erreicht, daß die jeweils einem Klemmenpaar aufgedruckte
Frequenz an den beiden anderen Klemmenpaaren praktisch nicht auftritt. Außerdem
1<önn2n die Klemmenpaare bezüglich der zugeführten oder abgeführten Ströme miteinander
vertauscht werden. An Stelle der Schaltuns nach Fig. 4. können andere geeignete
ä duivalente Schaltungen treten.