-
Phasen-i)iskriminator oder -Demodulator ES ßibt 1 hasen-Demodulatoren,
die eine phasenmodulierte Schwingung ohne Zuhilfenahme einer Referenzschwingung
demodulieren können. Phasenvergleichende Phasen-Diskriminatoren oder -Demodulatoren
dagegen benötigen zum Vergleich der phasenmodulierten Schwingung mit einer phasenkonstanten
Schwingung eine phasenkonstante Wechselspannung.
-
i)ie Erilndung bezieht sich auf einen solchen Phasen-Diskriminator
oder -Democlulator für einen in der Phase modulierten Puls, zur Erzeugung einer
phasenabhängigen Spannung durch Vergleich des Pulses mit einer phasenkonstanten
Wechselspannung, mit einem Stromkreis, enthaltend die Reihenschaltung eines Wechselspannungs-,
vorzugsweise Sägezahn-Generators, eines Kondensators und eines elektronischen Schalters,
durch welchen die (Auf- oder) Entladung des Kondensators im Takt des Pulses steuerbar
ist.
-
In einer solchen als bekannt anzusehenden Anordnung liefert beispielsweise
ein Sägezahn-Generator eine Wechselspannung mit stückweise stetig ansteigendem Spannungsverlauf
und mit konstanter Frequenz und Phase. Der an diesen Sägezahn-Generator über den
elektronischen Schalter angeschlossene Kondensator, wird immer dann aufgeladen,
wenn der elektronische Schalter geschlossen ist.
-
Die steuerung des elektronischen Schalters erfolgt durch den phasenmodulierten
Puls, dessen Frequenz, abgesehen von den durch die tiodulation hervorgerufenen Abweichungen,
der Frequenz des Sägezahn-Generators entspricht.
-
Je nachdem, zu welchem Zeitpunkt der elektronische Schalter durch
einen Impuls des phasenmoiiulierten Pulses während des WerlauSes eines- stetigen
Anstieges eines Sugezahnimpulses geschlossen wird, erfolgt eine unterschiedliche
Aufladung des ILondensators durch den Sägezahn-Generator.
-
Beim Ansteigen der Phase des modulierten Pulses wird der Kondensator
von Impuls zu Impuls immer mehr aufgeladen. Verringert sich jedoch die Phase, so
ist bei der bisher beschriebenen Anordnung keine Möglichkeit für die Entladung des
Kondensators vorgesehen, dessen Spannung die phasenabhängige Ausgangsspannung des
Phasen-Diskriminators oder -Demodulators darstellen soll. Es ist aber ebenfalls
als bereits bekannt anzusehen, hier dadurch Abhilfe zu schaffen, daß der Kondensator
vor Eintreffen jedes Impulses des phasenmodulierten Pulses, also vor dem Schließen
des elektronischen Schalters, jeweils kurzfristig entladen wird, so daß er sich
mit dem Schließen des elektronischen Schalters auf jeden beliebigen Spannungswert
aufladen kann, das heißt, auch auf einen Spannungswert, der kleiner ist als der
beim Aufladen anläßlich des vorangegangenen Impuls es erreichte. Dieser Phasen-Diskriminator
oder -Demodulator hat nun den Nachteil, daß bei Ausfall eines Impulses -des phasenmodulierten
Pulses der Kondensator bis zum Eintreffen des nächsten Impulses völlig entladen
bleibt, so daß im Spannungsverlauf der phasenabhängigen Ausgangsspannung des Phasen-Diskriminators
oder -Demodulators eine ungewollte und störende Lücke entsteht.
-
Die Erfindung löst die Aufgabe, diesen Nachteil zu beseitigen, bei
einem Phasen-Diskriminator oder -Demodulator der eingangs beschriebenen Art durch
einen zweiten Stromkreis, enthaltend die Reihenschlatung des Kondensators und eines
zweiten, im Takt des Pulses leitend steuerbaren, elektronischen Schalters, zur (Ent-
bzw.) Aufladung des Kondensators und durch Mittel zur Sperrung des zweiten, elektronischen
Schalters solange, wie der Kondensator durch den Wechselspannungsgenerator (auf-
bzw.) entladen wird.
-
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Phasen-Diskriminators oder -Demodulators beschrieben.
-
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild einer als bekannt vorausgesetzten
Anordnung. In Fig. 2 sind die zugehörigen Spannungsverläufe angegeben. Fig. 3 stellt
ein Schaltbild eines Ausführungsbeispieles der Erfindung dar.
-
in fig. 1 erzeugt der Sägezahn-Generator G eine sägezahnförmige Spannung,
mit welcher der Kondensator 1 aufgeladen werden kann, :-enn der elektronische Schalter
S 1 geschlossen ist. Dieser elektronische Schalter wird vom phasenmodulierten Puls
E gesteuert. Während der Dauer jedes Impulses dieses Pulses wird der elektronische
Schalter S 1 geschlossen. Da die Dauer der Impulse in Verhältnis zur Periode der
sägezahnförmigen Spannung kurz ist, wird der Kondensator 1 bein Schließen des elektronischen
Schalters 5 1 auf denjenigen Spannungswert aufgeladen, den die spannung des Sägezahn-Generators
G gerade zum Zeitpunkt des Schließens des elektronischen Schalters S 1 aufweist.
Der parallel zum Kondensator 1 liegende elektronische Schalter S 2 dient zum Entladen
des Kondensators 1 jeweils kurz vor dem Schließen des elektronischen Schalters S
1. Der elektronische Schalter 5 2 wird von einem Puls E gesteuert, der die gleiche
Frequenz
wie die Sägezahnspannung aufweist. An den Ausgangsklemmen A kann eine Spannung abgegriffen
werden, deren Grundschwingung dem zeitlichen Verlauf der Phase der Impulse des Pulses
E entspricht.
-
In Fig. 2 sind die in Fig. 1 auftretenden Spannungsverläufe im einzelnen
dargestellt. Der Generator G liefert den in Fig. 2 ganz oben dargestellten, von
Massepotential positiv ansteigenden Spannungsverlauf. Darunter ist der phasenmodulierte,
positive Puls 1S dargestellt, dessen Impulse jeweils in die Zeiträume fallen, in
welchen die Sägezahn-Spannung des Generators G linear mit der Zeit ansteigt. Unter
diesem Puls ist ein Puls E1 dargestellt, dessen Impulse jeweils mit dem Beginn der
zeitlinearen Anstiege der Sägezahn-Spannung zusammenfallen. Der Puls 1 steuert die
Entladung des Kondensators durch den elektronischen Schalter S 2.
-
Der unterste Kurvenzug der Fig. 2 stellt die am Ausgang A in Fig.
1 zur Verfügung stehende Ausgangs spannung AS dar. Diese bricht jeweils beim Eintreffen
eines Impulses des Pulses E1 zusammen, eil dann der elektronische Schalter S 2 kurzzeitig
geschlossen wird und baut sich beim kurzzeitigen Schließen des elektronischen Schalters
5 1 auf denjenigen Spannungswert auf, den die Sägezahnspannungen des Sägezahn-Generators
G jeweils beim Eintreffen eines Impulses des Pulses E aufweist. Auf dieser Spannung
bleibt der Nondensator 1 unverändert aufgeladen, bis er beim Eintreffen eines neuen
Impulses des Pulses E' wieder entladen wird.
-
Es ist ersichtlich, daß die Grundfrequenz der an den Ausgangsklemmen
A auftretenden Ausgangsspannung AS ein Abbild der Phase der Impulse des P pulses
z ist. Die in Fig. 1 dargestellte und anhand von Fig. 2 2 erläuterte Anordnung hat
den Nachteil, daß die
Ausgangsspannung AS beim Ansbleiben einer
Impulses des Pulses E für die Dauer einer Periode des phasenmodulierten Pulses E
zusammenbricht. Es ist verständlich, daß dadurch eine erhebliche Störung der Ausgangsspannung
AS hervorgerufen wird.
-
Zwrar wäre es möglich, diesen Nachteil dadurch zu vermeiden, daß der
Puls B', welcher die Entladung des Kondensators 1 steuert, von dem phasenmodulierten
Puls E abgeleitet wird.
-
Das könnte beispielsleise in der Weise geschehen, daß der phasenmodulierte
Puls unmittelbar den elektronischen Schalter 5 2 in Fig. 1 steuert, wahrend der
elektronische Schalter S 1 von Impulsen gesteuert würde, die durch eine geringe
Zeitverzögerung aus dem phasenmodulierten Puls E abgeleitet sind.
-
ür diese Lösung des Problems wurde man jedoch ein Zeitverögerungsglied
benötigen.
-
In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es in Fig. 3 dargestellt
ist, ist wiederum der Sägezahn-Generator G über einen elektronischen Schalter, nämlich
den Transistor 4, mit dem Kondensator 1 verbunden.
-
Dieser speist die Ausgangsklemmen A, welche eine Spannung abgeben,
welche der in Fig. 2 unter den Buchstaben AS dargestellten ähnelt, jedoch nicht
die dort vorhandenen Spannungseinbrüche aufweist. Ein zweiter elektronischer Schalter,
nämlich der Transistor 5, befindet sich zwischen dem Kondensator und einer Spannungsquelle,
welche durch die mit einem Pluszeichen versehene Klemme angedeutet ist. Ein Widerstand
6 dient der Strombegrenzung. Er ist nich-t in jedem Falle notwendig, weil schon
die Spannungsquelle einen ausreichenden Innenwiderstand aufweisen kann.
-
Der Transis-tor 4 rTird über den Widerstand 9 von dem an die Eingangsklemmen
gelegten Puls E gesteuert. Während der Dauer eines jeden Impulses des Pulses E wird
die Basis des Transistors 4 angesteuert. Das hat ur Folge, daß während dieser Zeiten
der Transistor 4 leitend wird, wenn zu diesem Zeitpunkt die Spannung am Kondensator
1 größer ist als die Momentanspannung am Sägezahn-Generator G.
-
Unter dieser Voraussetzung entlädt t sich der Kondensator 1 über den
leitenden r2ransistor 4 und den den 5gezlrnGenerator G soweit, bis die Spannung
am Kondensator 1 nahezu gleicil der IWiomentanspannung der vom Sägezahn-Generator
G abgegebenen Sägezahnspannung ist. Solange der Transistor 4 leitet, ist der Transistor
5 übrigens gesperrt, weil dessen Basis durch die Diode 7 nahezu auf dem Potential
des Emitters des Transistors 4 liegt, dessen Emitter durch die Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors 4 das Potential des Emitters des des Transistors 5 aufweist.
-
In den Zeitpunkten, in welchen der Kondensator 1 beim Eintreffen eines
Impulses des Pulses E eine Spannung aufweist, die kleiner ist als die gerade vorhandene
I-lomentanspannung des Sägezahn-Generators G, muß dem Kondensator 1 eine Ladung
zugefülirt werden. Dies geschieht über den Widerstand 6 und den durch einen Impuls
des Pulses E über den Widerstand 2 leitend gesteuerten Transistor 5.
-
Die Transistoren 4 und 5 können nur leitend werden, wenn ihre Basen
durch einen Impuls des Pulses E angesteuert werden.
-
Welcher der beiden Transistoren leitend Tkircl, hängt davon ab, ob
gerade die Sägezahnspannung oder die Kondensatorspannung größer ist als die andere.
Wenn der Kondensator Überspannung
gegenüber der Sägezahnspannung
hat, wird er über den Tranistor 4 enthalden, und hat der Kondensator Unterspannung,
so wird er über den Transistor 5 nachgeladen. Trotz Vorhandeseins eines Impulses
des Pulses E ist der Transistor 5 jedoch auch dann gesperrt, wenn der Transistor
4 ebenfalls gesperrt ist und die Spannung des Sägezahn-Generators unget. lr gleich
der des Kondensators 1 ist. In diesem Falle sind also beide Transistoren gesperrt.
Dies ist auch gut so, weil der Kondensator'1 in diesem all weder entladen noch nachgeladen
werden muß.
-
Wenn während eines Impulses des Pulses E der Transistor 4 leitet,
weil die Spannung am Kondensator 1 größer ist als dieeinige am Sägezahn-Generator
G, so wird der Kondensator doch nicht vollständig auf die Momentanspannung des Sägezahn-Generators
entladen, weil an der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 4 ein Restspannungsabfall
verbleibt. Dies ist aber nicht schädlich, weil auch bei der Nachladung des Kondensators
} über den Transistor 5 die Spannung am Kondensator 1 etwas größer wird als die
Momentanspannung des Sägezahn-Generators G. Die Spannungsdifferenz entspricht der
Durchlaßspannung der Diode 7, vermindert um die Basis-Emitter-Spannung des Transistors
r, Diese Spannungsdifferenz entspricht etwa der Restspannung des Transistors 4,
welche bei der Entladung des Kondensators 1 über den Transistor 4 auftritt.
-
Die an den Ausgangsklemmen A zur Verführung stehende Spannung bricht
bei Ausfall eines Impulses des Pulses E nicht zusammen, @andern @@lt sich außerdem
Wert, den sie bei Eintreffen des @@@@angegangenen Impulses eingenommen hatte. Diese
Ausgangsspannung kann über ein Tiefpaßfilter mit hochohmigen Eingang, dessen Grenzfrequenz
der halben Abtastfrequenz entspricht, einem Verstärker zur weiteren Verarbeitung
zugeführt werden.
-
Ohne am Prinzip etwas zu ändern, läßt sich die Schaltung auch in der
Weise aufbauen, daß statt npn-Transistoren pnp-Transistoren verwendet werden. Dann
muß der phasenmodulierte Puls und die Spannung des Sägezahngenerators umgekehrte
Polarität haben und die Diode 7 umgepolt werden. Statt der mit dem Sluseichen gekennzeichneten
Spannungsquelle ist dann eine negative Spannungsquelle zu verwenden, deren abgegebene
Spannung betragsmässig (wie auch beim zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel)
mindestens so grcß sein muß wie die maximale Sägezahnspannung.
-
Wird die Polarität der Spannung des Sägezalmgenerators dagegen nicht
mit umgekehrt, so kann die sonst mit einer Spannungsquelle verbundene Klemme an
Massepotential gelegt werden. Die Entladung des Kondensators erfolgt dann über diese
Klemme, während die Aufladung durch den Sägezahngenerator erfolgt, der zu diesem
Zweck ausreichend niederohmig sein muß (was aber beim gezeichneten Ausführungsbeispiel
mit Rücksicht auf den Entladevorgang ebenfalls der Fall sein muß).