Verfahren zur Linearisierung der Frequenz-Zeit-Charakteristik der
Ausgangsspannung eines Wobbelsenders In der Nachrichtentechnik werden Verstärker,
Vierpole, Kabel, Anpassungsglieder usw. verwendet, deren übertragungsmaß nach Größe
und Phase von der Frequenz der sie durchlaufenden Signale abhängt. Das Übertragungsmaß
ist im allgemeinen das Verhältnis der Ausgangsspannung zur Eingangsspannung oder
das entsprechender Ströme. Es kann punktweise gemessen werden, indem nacheinander
für diskrete Frequenzen im interessierenden Frequenzbereich bei konstanter Größe
der Eingangsspannung die Ausgangsspannung ermittelt wird und anschließend in einem
Kurvenzug das Übertragungsmaß in Abhängigkeit von der Frequenz dargestellt wird.
Diese Darstellung kann erfolgen sowohl für die Amplitude des übertragungsmaßes wie
auch für dessen Phasenlaufzeit oder Gruppenlaufzeit. Diese Art der Untersuchung
ist sehr langwierig und erfordert zeitlich sehr konstante Meßgeräte und Prüfgeräte.
Zur beschleunigten Messung derartiger Kurven werden die sogenannten »Wobbelverfahren«
mit der Aufzeichnung des Ergebnisses auf einem Registriergerät, bevorzugt dem Schirm
einer Braunschen Röhre, verwendet. Hierbei wird die Frequenz des sinusförmigen Meßsignals
des Wobbelsenders periodisch durch Ändern der Größe eines oder mehrerer die Frequenz
bestimmenden Teile kontinuierlich variiert und synchron hierzu der Elektronenstrahl
der Braunschen Röhre in horizontaler Richtung abgelenkt. Die Spannung am Ausgang
des Prüflings wird nach geeigneter Verstärkung und Gleichrichtung zur Ablenkung
des Elektronenstrahles in der vertikalen Richtung verwendet. Auf dem Schirm der
Braunschen Röhre erscheint dann ein Kurvenzug, der das Übertragungsmaß in Abhängigkeit
von der Frequenz darstellt. Die Frequenzänderung des Wobbelsenders kann z. B. mechanisch
durch Ändern des Drehwinkels eines Drehkondensators, elektrisch durch Ändern der
Vormagnetisierung des Kernes der Spule des Schwingkreises oder durch Ändern der
Spannung an einer Kapazitätsdiode vorgenommen werden. Die Frequenz des Wobbelsenders
ist im allgemeinen nicht proportional der Größe des die Frequenz modulierenden Signals,
also beispielsweise dem Drehwinkel des Drehkondensators, dem Strom im Vormagnetisierungskreis
der Schwingspule oder der Spannung an einer Kapazitätsdiode. Ist der Verlauf des
die Frequenz modulierenden Signals der Zeit proportional, so ist also noch nicht
die Frequenz des Wobbelsenders ebenfalls der Zeit proportional. Die Frequenz-Zeit-Charakteristik
ist nicht linear. Diese Nichtlinearität bedingt, daß gleiche Wege auf dem Schirm
der Braunschen Röhre, deren Strahl in der Zeitachse mit konstanter Geschwindigkeit
bewegt wird, nicht gleichen Frequenzdifferenzen entsprechen. Die Festlegung bestimmter
zur Beurteilung wichtiger Frequenzwerte geschieht dann durch eine Helligkeitsmodulation
des Schreibstriches, oder durch eine zusätzliche Auslenkung des Elektronenstrahles
in der vertikalen Richtung. Eine lineare Frequenz-Zeit-Charakteristik des Wobbelsenders
ist von besonderer Bedeutung bei einer Gruppenläufzeitmessung des Übertragungsmaßes
nach dem Spaltfrequenzverfahren. Bei diesem wird die durch den Prüfling geschickte
sinusförmige Schwingung des Wobbelsenders vorher mit der Spaltfrequenz amplitudenmoduliert
und diese hinter dem Prüfling durch Demodulation wieder zurückgewonnen. Durch Vergleich
der Phase der Spaltfrequenz nach dem Prüfling mit derjenigen vor dem Prüfling, also
am Ausgang des Wobbelsenders, kann dann die Phasendifferenz ermittelt werden. Ein
einwandfreies Ergebnis kann aber nur gewonnen werden, wenn die Frequenz-Zeit-Charakteristik
der Ausgangsspannung des Wobbelsenders tatsächlich linear ist. Es ist bekannt, die
Frequenz-Zeit-Charakteristik durch Rückführung einer von der Ausgangsspannung des
Wobbelsenders abgeleiteten Gegenkopplungsspannung auf den frequenzbestimmenden Teil
zu linearisieren.Method for linearizing the frequency-time characteristic of the
Output voltage of a wobble transmitter In communications technology, amplifiers,
Quadrupoles, cables, adapters, etc. used, their transmission rate according to size
and phase depends on the frequency of the signals passing through them. The transfer rate
is generally the ratio of the output voltage to the input voltage or
the corresponding currents. It can be measured point by point by successively
for discrete frequencies in the frequency range of interest with constant size
the input voltage the output voltage is determined and then in one
Curve shows the transmission rate as a function of the frequency.
This representation can take place both for the amplitude of the transmission factor as well as
also for its phase delay or group delay. That kind of investigation
is very tedious and requires measuring devices and test devices that are very constant over time.
To accelerate the measurement of such curves, the so-called "wobble methods" are used
with the recording of the result on a recorder, preferably the screen
a Braun tube. Here, the frequency of the sinusoidal measurement signal
of the wobble transmitter periodically by changing the size of one or more of the frequency
determining parts varies continuously and synchronously with this the electron beam
the Braun tube deflected in the horizontal direction. The voltage at the output
the test object becomes a distraction after suitable amplification and rectification
of the electron beam is used in the vertical direction. On the screen of the
Braun's tube then appears a curve that depends on the transfer rate
of the frequency represents. The frequency change of the wobble transmitter can, for. B. mechanically
by changing the angle of rotation of a rotary capacitor, electrically by changing the
Pre-magnetization of the core of the coil of the resonant circuit or by changing the
Voltage can be made on a capacitance diode. The frequency of the wobble transmitter
is generally not proportional to the size of the signal modulating the frequency,
So, for example, the angle of rotation of the variable capacitor, the current in the bias circuit
the voice coil or the voltage across a capacitance diode. Is the course of the
the frequency modulating signal is proportional to time, so it is not yet
the frequency of the wobble transmitter is also proportional to the time. The frequency-time characteristic
is not linear. This non-linearity means that there are equal paths on the screen
the Braun tube, whose beam in the time axis with constant velocity
is moved, do not correspond to the same frequency differences. Establishing certain
To assess important frequency values, a brightness modulation is then used
of the writing line, or by an additional deflection of the electron beam
in the vertical direction. A linear frequency-time characteristic of the wobble transmitter
is of particular importance when measuring the transmission time in a group
according to the split frequency method. In this case, the is sent by the test object
Sinusoidal oscillation of the wobble transmitter previously amplitude-modulated with the slit frequency
and this is recovered behind the test item by demodulation. By comparison
the phase of the gap frequency after the test specimen with that before the test specimen, that is
at the output of the wobble transmitter, the phase difference can then be determined. A
A perfect result can only be obtained if the frequency-time characteristic
the output voltage of the wobble transmitter is actually linear. It is known that
Frequency-time characteristic by feeding back one of the output voltage of the
Wobbel transmitter derived negative feedback voltage on the frequency-determining part
to linearize.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Linearisierung der
Frequenz-Zeit-Charakteristik der Ausgangsspannung eines Wobbelsenders für Meß-und
Prüfzwecke durch Rückführung einer von der Ausgangsspannung abgeleiteten Gegenkopplungsspannung
auf den frequenzbestimmenden Teil anzugeben.It is the object of the invention to provide a method for linearizing the
Frequency-time characteristic of the output voltage of a wobble transmitter for measurement and
Test purposes by feeding back a negative feedback voltage derived from the output voltage
to be indicated on the frequency-determining part.
Erfindungsgemäß wird das gewobbelte sinusförmige Signal veränderlicher
Frequenz auf eine Verzögerungsleitung geschaltet und aus der Differenzfrequenz zwischen
der verzögerten mit der unverzögerten
Spannung die Gegenkopplungsspannung
gebildet. Dann ist der Frequenzgang praktisch linear von der Zeit abhängig, die
Frequenz-Zeit-Charakteristik ist linear.According to the invention, the swept sinusoidal signal becomes more variable
Frequency switched to a delay line and from the difference frequency between
the delayed with the undelayed
Voltage is the negative feedback voltage
educated. Then the frequency response is practically linearly dependent on the time
The frequency-time characteristic is linear.
Die Erfindung soll zunächst an Hand der A b b. 1 und 2 näher erläutert
werden: Die Frequenz f des Wobbelsenders 1 werde durch einen irgendwie aufgebauten
Mechanismus periodisch geändert. Am Beginn einer solchen Wobbelperiode sei (A b
b. 2 a) die Frequenz f l, am Ende sei sie f2. Der Übergang von f1 nach f"
erfolge nach der gezeichneten Kurve mit einer nichtlinearen Frequenz-Zeit-Charakteristik.
Am Ende der Wobbelperiode springt die Frequenz des Wobbelsenders von f., auf f1
zurück, und zu gleicher Zeit wird der Leuchtfleck auf dem Oszillographen von der
rechten Endlage in die linke Endlage zurückgeführt. Am Ausgang des Verzögerungsgliedes
2 ergibt sich der Verlauf der Frequenz in Abhängigkeit von der Zeit nach A b b.
2b. Er entspricht dem Ausgangssignal des Wobbelsenders nach A b b. 2 a und ist diesem
gegenüber um die Zeit 4 t verzögert. Aus A b b. 2 a und 2b ergibt sich die zeitabhängige
Frequenzdifferenz 1 f, die nicht konstant ist, und die im Falle der vorliegend gewählten
Kurve mit zunehmender Zeit abnimmt. Die sinusförmigen Signale mit dem Frequenz-Zeit-Verlauf
entsprechend A b b. 2 a und 2 b werden der Mischschaltung 3 in A b b. 1 zugeführt,
welche die Differenzfrequenz A f nach A b b. 2 c liefert. Diese Frequenz
wird in dem Frequenzdiskriminator 4 in ; ein Gleichstromsignal umgesetzt, welches
die Frequenz des Wobbelsenders 1 derart zusätzlich steuert, daß die Frequenzänderung
bei zu schnellem Anstieg der Frequenz verringert und bei zu schwachem Anstieg vergrößert
wird. Für die Umformung des Gleichstromsignals von 4 in Frequenzänderungen des Wobbelsenders
kann nach bekannten Verfahren vorgegangen werden.The invention will first be based on the A b b. 1 and 2 are explained in more detail: The frequency f of the wobble transmitter 1 is changed periodically by a mechanism that is constructed somehow. At the beginning of such a wobble period, let (A b b. 2 a) be the frequency fl, and at the end let it be f2. The transition from f1 to f "takes place according to the curve drawn with a non-linear frequency-time characteristic. At the end of the wobble period, the frequency of the wobble transmitter jumps back from f. To f1, and at the same time the light spot on the oscilloscope changes from the At the output of the delay element 2 there is the course of the frequency as a function of the time according to A b b. 2b. It corresponds to the output signal of the wobble transmitter according to A b b Time 4 t delayed. The time-dependent frequency difference 1 f results from A b b, 2 a and 2 b, which is not constant and which, in the case of the curve selected here, decreases with increasing time corresponding to A b b 2 a and 2 b are fed to the mixer circuit 3 in A b b 1, which supplies the difference frequency A f to A b b 2 c. This frequency is determined in the frequency discriminator 4 in; e converted into a direct current signal which additionally controls the frequency of the wobble transmitter 1 in such a way that the frequency change is reduced if the frequency rises too quickly and is increased if the increase is too weak. Known methods can be used to convert the direct current signal from 4 into frequency changes of the wobble transmitter.
Als Verzögerungsglieder können verschiedene technische Einrichtungen
verwendet werden. In Weiterbildung der Erfindung kann beispielsweise ein aus T-
oder @z-Gliedern bestehender elektrischer Kettenleiter benutzt werden, der am Ende
reflexionsfrei abgeschlossen ist und im betrachteten Frequenzbereich konstante Laufzeit
hat. Das Wobbelsignal läuft mit konstanter Geschwindigkeit über dieses Verzögerungsglied,
und die am Ausgang auftreffende Welle wird vom Abschlußwiderstand absorbiert. In
Weiterbildung der Erfindung ist es aber auch möglich, ein Laufzeitglied zu verwenden,
das am Ende nicht reflexionsfrei abgeschlossen wird und das an den Signalgenerator
mit dem Wellenwiderstand angepaßt ist. Dann wird der Wellenzug am Ende des Laufzeitgliedes
reflektiert, läuft den Kettenleiter wieder zurück zum Anfang der Speisestelle, und
dort wird seine Energie im Abschlußwiderstand vernichtet. Am Eingang des Kettenleiters
stehen dann sowohl das verzögerte wie auch das unverzögerte Signal. Damit ergibt
sich das Schema der A b b. 3. Der Schwingungsgenerator im Wobbel-Sender 5 mit nichtlinearer
Frequenz-Zeit-Charakteristik speist den am Ende reflektierenden Kettenleiter6, und
die reflektierte Welle wird am Eingang im Abschlußwiderstand absorbiert. Die beiden
an der Verbindungsleitung zwischen 5 und 6 stehenden Signale werden der Mischhaltung
7 zugeführt, an deren Ausgang die Differenzfrequenz beider entsteht. Sie wird in
dem Frequenzdiskriminator 8 gleichgerichtet, und die gewonnene Gleichspannung dient
zur Regelung der Frequenz des Wobbelsenders in der gewünschten Form.Various technical devices
be used. In a further development of the invention, for example, a T-
or @ z-links of existing electrical chain conductors can be used, which at the end
is completed without reflection and has a constant running time in the frequency range under consideration
Has. The wobble signal runs at a constant speed over this delay element,
and the wave arriving at the exit is absorbed by the terminating resistor. In
Further development of the invention, however, it is also possible to use a delay element
which is not terminated without reflection at the end and that to the signal generator
is adapted to the wave resistance. Then the wave train at the end of the term element
reflected, runs the chain ladder back to the beginning of the dining area, and
there its energy is destroyed in the terminating resistor. At the entrance of the chain ladder
then both the delayed and the undelayed signal are available. So that results
the scheme of A b b. 3. The vibration generator in the wobble transmitter 5 with non-linear
The frequency-time characteristic feeds the chain conductor 6, and, which is reflective at the end
the reflected wave is absorbed at the entrance in the terminating resistor. The two
The signals on the connecting line between 5 and 6 become mixed mode
7 supplied, at the output of which the difference frequency of the two arises. She will be in
the frequency discriminator 8 is rectified, and the DC voltage obtained is used
to regulate the frequency of the wobble transmitter in the desired form.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird als Verzögerungsglied
ein Hochfrequenzkabel verwendet, das in gleicher Form wie der Kettenleiter in den
gesamten Weg eingeführt wird. In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird ein
Ultraschallverzögerungsleiter verwendet.In another embodiment of the invention is used as a delay element
a high-frequency cable is used, which is in the same shape as the chain ladder in the
is introduced all the way. In a further embodiment of the invention, a
Ultrasonic delay conductor used.