Wobbel-Generator

Ein Wobbelgenerator (auch Wobbler) ist ein elektronisches Gerät für die Erzeugung von (Taumel-)Schwingungen, wobei die erzeugte Frequenz zyklisch zwischen zwei einstellbaren Endwerten variiert. Das einfachere Lehnwort Wobbler hat die deutschen Begriffe fast vollständig verdrängt.

Verwendung

Durch eine Kombination mit weiteren Messgeräten kann das frequenzabhängige Verhalten eines Testobjektes (Lautsprecher, Verstärker, Filterschaltung, Leitung) gemessen und graphisch dargestellt werden.

Im Fernsprech- und Telegrafiebereich werden einfache Wobbler als Klingelmelder beim Durchmessen (durchklingeln) von Zweidrahtleitungen eingesetzt.

Aufbau

Frühe Wobbelgeneratoren erreichten die zyklische Veränderung ihrer Ausgangsfrequenz auf mechanischem Weg durch ein motorisch angetriebenes frequenzbestimmendes Element (Drehkondensator, Variometerspule). Für niedrigere Frequenzen kamen bald spannungsgesteuerte Oszillatorschaltungen, sogenannte VCOs (Voltage Controlled Oscillators) zum Einsatz, während sich die mechanische Abstimmung im Mikrowellenbereich noch länger halten konnte, weil manche Bauteile die erforderlichen Frequenzen noch nicht verarbeiten konnten. Die ersten VCO-Schaltungen realisierten eine variable Reaktanz als frequenzbestimmendes Element durch Verschiebung des Arbeitspunktes einer Elektronenröhre. Ab den frühen 1970ern übernahmen Kapazitätsdioden diese Funktion, für sehr hohe Frequenzen kommen YIG-Oszillatoren zum Einsatz.

Sägezahnsignal

Die Veränderung der Frequenz wird durch einen separaten, langsamen Oszillator gesteuert, meist einen (nach der Form seines Ausgangssignales so genannten) Sägezahngenerator — die Ausgangsspannung steigt linear bis zu einem Maximalwert an, und kehrt dann in kurzer Zeit auf den Anfangswert zurück.

Da oft eine Darstellung mit logarithmischer Frequenzachse gewünscht ist, enthalten viele Wobbler eine Schaltung, die das Sägezahnsignal entsprechend exponentiell verformt, bevor es zum VCO geleitet wird.

Moderne HF-Synthesizer erzeugen ihre Ausgangsfrequenz durch Mischung verschiedener Frequenzen, wobei die Frequenz mittels PLL-Regelschleifen aus hochgenauen Referenzoszillatoren abgeleitet wird. Praktisch alle solchen Geräte werden digital gesteuert und erlauben es, eine Wobbelung durch Programmsteuerung der Sollfrequenz zu realisiseren.

Für Wobbelmessungen werden mittlerweile auch mit einem „Mitlaufgenerator“ ausgestattete Spektralanalysatoren eingesetzt.

Viele Funktionsgeneratoren enthalten auch eine Wobbelfunktion.

Messung

Amplitudengang eines Tiefpassfilters

Das Ausgangssignal des Wobblers wird in geeigneter Weise mit dem Eingang des Messobjektes verbunden, das Signal am Ausgang des Messobjektes wird ggf. verstärkt und für die Anzeige aufbereitet (gleichrichten, logarithmieren). Zur Messung nichtelektrischer Signale kommen entsprechende Messwandler zusammen mit dem Messobjekt zum Einsatz (z.B. ein Mikrofon zum Wobbeln von Lautsprechern).

Zur Anzeige bzw. Aufzeichnung wird ein Oszilloskop verwendet, dessen horizontale Ablenkung mit dem Wobbelgenerator synchronisiert ist. Im einfachsten Fall wird dazu die Abstimmspannung des VCO im Wobbelgenerator mit dem X-Kanal des Oszilloskopes verbunden. Um eine störende zweite Darstellung des Resultates zu unterdrücken, die beim schnellen Rücklauf der VCO-Spannung entsteht, verfügen manche Wobbelgeneratoren über einen Ausgang, an dem beim Rücklauf ein Impuls anliegt; der den Strahl über den Z-Eingang (Helligkeit) des Oszilloskopes dunkelsteuert.

Speziell bei Messungen an schmalbandigen Objekten (Filtern) muss die Frequenz langsam gewobbelt werden, um das Messergebnis nicht zu verfälschen. Dadurch beginnt allerdings die Darstellung am Oszilloskop stark zu flackern bzw. es ist überhaupt nur mehr ein langsam bewegter Punkt sichtbar. Damit die gesamte Durchlasskurve dargestellt werden kann, wurden daher vor Aufkommen der digitalen Speicheroszilloskope (DSO) Speicher-Bildröhren verwendet, deren gespeichertes Bild einige Sekunden anhielt und zum Beispiel abfotografiert werden konnte. Es existierten auch komplette Wobbelmessplätze, die einen Wobbelgenerator mit einem passenden Anzeigegerät vereinten, z.B. die bekannte Serie „Polyskop SWOB“ von Rohde & Schwarz.

Für langsame Messungen kam auch der Einsatz eines XY-Schreibers in Frage, was heute durch den Einzug der Digitaltechnik ebenfalls überholt ist — die Ergebnisse werden mit DSO oder Computer erfasst und grafisch aufbereitet.

Anwendungen

• Amplitudengang der Verstärkung/Abschwächung einer Schaltung (Verstärker, Filter, Abschwächer) oder eines Bauteils (Transistor, Übertrager, Leitung) in Abhängigkeit von der Frequenz (das klassische „Wobbeln“)
• Erfassung von S-Parametern (Auswertung mit Vektoranalysator)
• Lautsprechermessung (Verlauf des Schalldrucks über der Frequenz, Resonanzfrequenz)

Weblinks

• Polyskop SWOB I auf radiomuseum.org