DE2462255B2 - Phasenschieberschaltung - Google Patents
PhasenschieberschaltungInfo
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/28—Measuring attenuation, gain, phase shift or derived characteristics of electric four pole networks, i.e. two-port networks; Measuring transient response
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01R25/00—Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
- Networks Using Active Elements (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Phasenschieberschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Phasenschieberschaltungen bewirken im allgemeinen eine Phasenverschiebung von weniger als 360°. Es gibt
jedoch Fälle, in denen Phasenverschiebungen von mehr ais 360°, unter Umständen sogar von einem Vielfachen
von 360° verlangt werden. Ein Beispiel dafür ist die Simulation von Wellenleitungen.
Aus »The Review of Scientific Instruments«, Band 36,
Nr. 7 Juli 1965, Seiten 971 bis 973 ist eine solche Phasenschieberschaltung bekannt, mit der Phasenver-Schiebungen
von über 360° erreichbar sind. Diese Schaltung arbeitet im Prinzip so, daß die Frequenz des
in der Phase zu verschiebenden Signal vervielfacht wird, das frequenzvervielfachte Signal einer Phasenverschiebung
von weniger als 360° unterzogen wird und dann unter Differenzbildung mit einem anderen Vielfachen
der ursprünglichen Signalfrequenz gemischt wird. Wenn sich die beiden Frequenzmultiplikationsfaktoren um
Eins unterscheiden, entsteht ein Differenzsignal, dessen Frequenz gleich der des ursprünglichen Signals ist, das
aber gegenüber diesem ursprünglichen Signal um ein Vielfaches von 360° phasenverschoben ist.
Eine solche Anordnung hat den Nachteil, daß bei der Frequenzvervielfachung störende Oberwellen entstehen,
die zur Instabilität des Systems führen können.
Es ist auch bekannt (US-PS 35 17 323), das in der Phase zu verschiebende Signal in einen niedrigeren
Frequenzbereich umzusetzen, in diesem Frequenzbereich eine Phasenverschiebung durchzuführen und die
ursprüngliche Frequenz unter Vervielfachung der Phasenverschiebung wiederherzustellen. Diese bekannte
Phasenschieberschaltung arbeitet jedoch auch nur in einem Bereich von 360°.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Phasenschieberschaltung der eingangs
genannten Art zu schaffen, bei der keine Instabilitäten auftreten können. Die Lösung dieser Aufgabe ist im
Anspruch 1 gekennzeichnet.
Im Unteranspmch 2 ist eine vorteilhafte Ausl'ührungsform
des Anmeldungsgegenstandes gekennzeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung
beschrieben.
In der Zeichnung ist mit 58 ein bezüglich der Frequenz steuerbarer Oszillator bezeichnet, der mit
einem Mischer 60 verbunden ist. Der Mischer 60 mischt das Ausgangssignal des Oszillators 58 mit einem
Eingangssignal 12. Das Ausgangssignal des Oszillators 58 wird weiterhin einem Frequenzteiler 62 zugeführt,
welcher eine Frequenzteilung durch den Faktor M bewirkt. Dias Ausgangssignal des Frequenzteilers 62
wird einem Phasendetektor 64 zugeführt, der dieses Signal mit dem Ausgangssignal eines weiteren Oszillators
66 vergleicht, dessen Frequenz mittels eines Frequenzteilers 68 ebenfalls durch den Faktor M geteilt
wird. Das Ausgangssignal des Phasendetektors 64 wird über einen Rückkopplungsverstärker 70 dem Steuereingang
des Oszillators 58 zugeführt. Der Oszillator weist damit eine Phasenregelschleife auf, die bewirkt, daß er
auf der gleichen Frequenz wie der Oszillator 66 schwingt, da die Frequenzteiler 62 und 68 durch den
gleichen Faktor M teilen. Dem Rückkopplungsverstärker 70 wird weiterhin ein Phasensteuersignal 48
zugeführt, das bewirkt, daß dem Steuereingang des Oszillators 58 eine Spannung zugeführt wird, die eine
Phasenverschiebung zwischen den Oszillatoren 58 und 66 hervorruft.
Der Phanendetektor 64 kann ein Flipflop und einen Integrationskondensator am Ausgang des Flipflops
aufweisen. Die Frequenzteiler 62 und 68 können einfache Flipflop-Ketten oder binäre Teile sein. Der
Mischer 60 kann ebenso wie ein weiterer Mischer 54 ein gewöhnlicher Ringmodulator sein.
Die Ausgangsfrequenz der Oszillatoren 58 und 66 ist wesentlich höher als die Frequenz des Eingangssignals
12. Beträgt letztere beispielsweise 100 kHz, kann die Ausgangsfrequenz der Oszillatoren 58 und 66 ein MHz
betragen.
Das Aus.gangssignal des Mischers 60 wird über ein Bandpaßfilter 72 dem Mischer 54 zugeführt. Dem
Mischer 54 wird weiterhin das Ausgangssignal des Oszillators 66 zugeführt. Der Mischer 54 erzeugt
dadurch ein Ausgangssignal, das die gleiche Frequenz wie das Eingangssignal 12 hat, da die Ausgangssignale
der Oszillatoren 58 und 66 die gleiche Frequenz haben. Dem Mischer 54 ist wiederum ein Bandpaßfilter 56
nachgeschaltet. Im Ergebnis ist das Ausgangssignal der dargestellten Schaltung gegenüber dem Eingangssignal
12 um den Phasenunterschied zwischen den Signalen der Oszillatoren 58 und 66 verschoben.
Wie bereits erwähnt wurde, werden die Phasenverschiebungen zwischen den Signalen der Oszillatoren 58
und 66 in der Phasenregelschleife des Oszillators 58 entsprechend einem Signal bewirkt, welches über die
Leitung 48 dem Rückkopplungsverstärker 70 zugeführt wird. Diese Phasenregelschleife kann dazu verwendet
werden, um Phasenverschiebungen von ± 180° als lineare Funktion des Signals auf der Leitung 48 zu
bewirken. Da im Phasendetektor 64 die durch die Frequenzteiler 62 und 68 in der Frequenz herabgesetzten
Signale verglichen werden, wird bei der geteilten Frequenz eine Phasenverschiebung von ± 180°
erreicht. Da die Oszillatoren 58 und 66 eine Ausgangsfrequenz aufweisen, die M-mal größer als die Frequenz
der dem Phasendetektor 64 zugeführten Signale ist,
erfolgt eine Multiplikation der Phasenverschiebung mit einem Faktor M. Im Gegensatz zum Stand der Technik
ist im Mischer 60 keine Erhöhung der Frequenz um einen Faktor erforderlich, der der Vervielfachung der
Phasenverschiebung entspricht. Auf diese Weise können sehr hohe Vielfache von ± 180° als Phasenverschiebung
erreicht werden.
Mit dem Rückkopplungsvcrstärker 70 ist eine veränderliche Spannungsquelle 74 verbunden, so daß
eine feststehende Überlagerung der Phase des Eingangssignal
erreicht werden kann.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Phasenschieberschaltung zur Erzeugung einer Phasenverschiebung eines zugeführten Wechsel-Spannungssignals
um mehr als ± 180°, bei der das zugeführte Signal in einen niedrigeren Frequenzbereich
umgesetzt wird, eine Phasenverschiebung um ± 180° in dem niedrigeren Frequenzbereich durchgeführt
wird und die ursprüngliche Frequenz unter Vervielfachung der Phasenverschiebung wiederhergestellt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzteiler und der Frequenzvervielfacher
als Mischer (60 bzw. 54) ausgebildet sind, deren Oszillatorhilfsfrequenz frequenzgleich mit einer
bestimmten Phasendifferenz geregelt sind.
2, Phasenschieberschaltung nach Anspruch I1
dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzgleich mit einer bestimmten Phasendifferenz geregelten Oszillatorhilfsfrequenzen
aus zwei Oszillatoren (58 und 66) gewonnen sind, deren Schwingungen jeweils über einen Frequenzteiler (62 und 68) einem
Phasendetektor (64) zugeführt sind, dessen Ausgangssignal über einen Steuerverstärker (70) zu
einen der beiden Oszillatoren (58) in der Frequenz verändert.
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