DE3850188T2

DE3850188T2 - Phasenschieber.

Info

Publication number: DE3850188T2
Application number: DE3850188T
Authority: DE
Inventors: Takumi Deguchi
Original assignee: NEC Corp; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1987-08-21
Filing date: 1988-08-17
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2008-08-18
Also published as: US4833340A; AU594627B2; EP0304027A2; JPS6450611A; EP0304027B1; AU2115588A; DE3850188D1; EP0304027A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Phasenschieber, der in einem Demodulator eines mit einem Digitalsignal modulierten Trägerwellenübertragungssystems eingesetzt wird.
In einem Demodulator zur Demodulation einer mit einem Digitalsignal modulierten Trägerwelle wird ein moduliertes Eingangssignal für den Demodulator in zwei Phasendetektoren eingespeist, und die Ausgangssignale werden von den zwei Phasendetektoren um vorgegebene Phasenwinkel, z. B. um 90º gegeneinander verschoben, bereitgestellt. Deshalb wird ein Referenzträgersignal von einem VCO (spannungsgesteuerter Oszillator) oder dergl. direkt in einen Phasendetektor und in den anderen Phasendetektor über einem 90º-Phasenschieber eingespeist. In den Phasenschieber wird ein Steuersignal eingespeist, so daß das Ausgangssignal des Phasenschiebers stets eine genaue Phasendifferenz von 90º bezogen auf das Ausgangssignal des VCO einhält.
Ein in einem Digitaldemodulator eingesetzter konventioneller Phasenschieber ist in US-A-4,549,142 offenbart. Dieser Phasenschieber ist mit einer LC-Schaltung aufgebaut und weist daher eine Frequenzabhängigkeit auf. Aus diesem Grunde wird eine Phasenverschiebung leicht durch eine Teileanordnung nachteilig beeinträchtigt, wenn dieser Phasenschieber auf einer gedruckten Schaltung oder ähnlichem aufgebaut wird.
JP-A-61-157019 offenbart verschiedene Phasenschieber, die keine Induktivität verwenden, aber einen Kondensator, einen Widerstand und einen Transistor und somit den zuvor genannten Nachteil vermeiden. Ein Betrag der Phasenverschiebung kann jedoch in diesen Phasenschiebern nicht verändert werden.
US-A-4,052,679 offenbart einen Phasenschieber mit drei Differenzverstärkern. Dieser Phasenschieber benötigt zwei um 180º verschobene Eingangssignale. JP-A-52-142 679 offenbart ebenfalls einen Phasenschieber mit drei Differenzverstärkern.
Dieser Phasenschieber ist nicht in der Lage, eine Phasenverschiebung von 180º zu liefern.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehenden konventionellen Nachtteile zu vermeiden und einen Phasenschieber zu schaffen, der durch eine Teileanordnung nicht nachteilig beeinflußt wird, der einen Phasenschiebebetrag ändern kann und deshalb für eine LSI- Schaltung geeignet ist.
Der vorliegenden Erfindung entsprechend ist ein Phasenschieber in einem Demodulator eines mit einem Digitalsignal modulierten Trägerwellenübertragungssystems geschaffen, der aufweist:
eine erste Phasenschieberschaltung, die durch das Schalten eines Widerstandes und eines Kondensators miteinander in Reihe zwischen einem Eingangsanschluß und einer Nasse erhalten wird, um von einem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand und dem Kondensator ein erstes Signal mit einer ersten vorgegebenen Phasendifferenz bezogen auf ein Eingangssignal am Eingangsanschluß auszugeben,
eine zweite Phasenschieberschaltung, die durch das Schalten eines Widerstandes und eines Kondensators in Reihe zwischen dem Eingangsanschluß und der Nasse in umgekehrter Reihenfolge zu der ersten Phasenschieberschaltung erhalten wird, um von einem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand und dem Kondensator ein zweites Signal mit einer zweiten vorgegebenen Phasendifferenz bezogen auf ein Eingangssignal am Eingangsanschluß auszugeben,
einen ersten Differenzverstärker mit einem invertierenden Transistor, um an dessen Basis das von der ersten Phasenschieberschaltung aus gegebene erste Signal aufzunehmen und mit einem nichtinvertierenden Transistor, um an dessen Basis ein drittes Signal aufzunehmen,
einen zweiten Differenzverstärker mit einem invertierenden Transistor, um an dessen Basis das von der zweiten Phasenschieberschaltung aus gegebene zweite Signal aufzunehmen und mit einem nichtinvertierenden Transistor, um an dessen Basis das dritte Signal aufzunehmen,
einen dritten Differenzverstärker, der aus nichtinvertierenden und invertierenden Transitoren mit den ersten bzw. zweiten Differenzverstärkern als Lasten an deren Kollektoren besteht, um die Verstärkung der ersten und zweiten Differenzverstärker durch verändern der an deren Basis jeweils angelegten Spannung zu verändern,
eine Vektorerzeugungsvorrichtung, um einen Kollektor des nichtinvertierenden Transistors des ersten Differenzverstärkers mit einem Kollektor des invertierenden Transistors des zweiten Differenzverstärkers zu verbinden und, um einen Kollektor des invertierenden Transistors des ersten Differenzverstärkers mit einem Kollektor des nichtinvertierenden Transistors des zweiten Differenzverstärkers zu verbinden, um dadurch jeweils ein nichtinvertiertes Ausgangssignal aus dem ersten Differenzverstärker mit einem invertierten Ausgangssignal des zweiten Differenzverstärkers und ein invertiertes Ausgangssignal aus dem ersten Differenzverstärker mit einem nichtinvertierten Ausgangssignal des zweiten Differenzverstärkers als Vektor zu erzeugen,
und eine Ausgangsvorrichtung, um ein Ausgangssignal aus dem Phasenschieber mit einer beliebigen Phasendifferenz bezogen auf das Eingangssignal von einem der Kollektoren, die durch Vektorerzeugungsrichtung verbunden sind, herauszuziehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Schaltbild, das die Anordnung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 2 ist eine Vektordarstellung zur Erläuterung einer Betriebsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Im Anschluß wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein Schaltbild, das eine Ausführungsform eines Phasenschiebers gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
In Fig. 1 ist ein Eingangsanschluß 20 zur Aufnahme eines Referenzsignals mit einer Frequenz f&sub0; und einer Spannung ei, z. B. von einem (nicht gezeigten) VCO, mit einem Anschluß sowohl von einem Widerstand 15 als auch von einem Kondensator 17 verbunden. Der andere Anschluß des Widerstands 15 ist mit einem Anschluß eines Kondensators 18 verbunden, während der andere Anschluß des Kondensators 18 mit Nasse verbunden ist.
Der andere Anschluß des Kondensators 17 ist mit dem anderen Anschluß des Widerstands 16 verbunden, und der andere Anschluß 24 des Widerstandes 16 ist mit einer (nicht gezeigten) Spannungsquelle verbunden, die als Masse angenommen werden kann, da man ihre Impedanz bezogen auf das Signal mit der Frequenz f&sub0; als Null ansieht.
Der Widerstand 15 und der Kondensator 18 bilden eine erste Phasenschieberschaltung, und der Kondensator 17 und der Widerstand 16 bilden eine zweite Phasenschieberschaltung.
Ein Verbindungspunkt 101 zwischen dem Kondensator 17 und Widerstand 16 ist mit der Basis des Transistors 1 verbunden. Ein Verbindungspunkt 102 zwischen dem Kondensator 15 und Widerstand 17 ist mit der Basis des Transistors 4 verbunden.
Der Transistor 1 bildet zusammen mit dem Transistor 4 einen ersten Differenzverstärker, und der Transistor 4 bildet zusammen mit dem Transistor 3 einen zweiten Differenzverstärker. Das heißt, die Kollektoren der Transistoren 1 und 2 sind über die Widerstände 7 bzw. 8 mit einem Spannungsquellenanschluß 26 verbunden, und ihre Emitter sind über die Widerstände 9 bzw. 10 und über einen Transistor 5, dessen Basis mit einen Anschlußpunkt 21 verbunden ist, und über einen Widerstand 13 mit einer Stromquelle 19 verbunden.
Die Kollektoren der Transistoren 3 und 4 sind über die Widerstände 7 bzw. 8 mit dem Spannungsquellenanschluß 26 verbunden, und ihre Emitter sind über die Widerstände 11 bzw. 12 und über einen Transistor 6, dessen Basis mit einen Anschlußpunkt 23 verbunden ist, und über einen Widerstand 14 mit der Stromquelle 19 verbunden.
Die Transistoren 5 und 6 bilden einen dritten Differenzverstärker, der die ersten und zweiten Differenzverstärker als Lasten an den jeweiligen Kollektorseiten der Transistoren 5 und 6 aufweist, und der die von den Anschlußpunkten 21 und 23 an die jeweiligen Basen angelegten Steuerspannungen aufnimmt.
Die Basen der Transistoren 2 und 3 sind direkt mit einem Anschlußpunkt 22 verbunden.
Der Kollektor des Transistors 4 ist mit einem Ausgangsanschluß 25 des Phasenschiebers verbunden.
Eine Betriebsweise des in Fig. 1 dargestellten Phasenschiebers wird nachstehend beschrieben.
Fig. 2 ist eine Vektordarstellung, die ein Arbeitsprinzip der in Fig. 1 dargestellten Schaltung zeigt.
Unter der Annahme, daß eine Frequenz eines Eingangssignals am Eingangsanschluß 20 gleich f ist, werden die Spannungen e&sub1; und e&sub2; an den Verbindungspunkten 101 bzw. 102 durch die folgenden Gleichungen repräsentiert:
wobei f&sub0; = 1/2πRC ist, was eine von den Widerstandswerten der Widerstände 15 und 16 und von den Kapazitätswerten der Kondensatoren 17 und 18 bestimmte Konstante ist.
Wenn in den Gleichungen (1) und (2) f = f&sub0; ist, dann eilt eine Phase der Spannung e&sub1; der von der Spannung ei um 45º voraus, die von der Spannung e&sub2; ist gegenüber der von der Spannung ei um 45º verzögert und e&sub1; = e&sub2; , (wobei e&sub1; und e&sub2; die Absolutwerte der Spannungen e&sub1; bzw. e&sub2; sind).
Wie in Fig. 2 dargestellt, ist eine Vektorsumme eo einer Spannung , die durch Invertieren der Spannung e&sub2; erhalten wird, und der Spannung e&sub1;, ein Signal, das eine Phasendifferenz von 90º bezogen auf die Eingangspannung ei bei einer Frequenz f = f&sub0; aufweist. Die Phasendifferenz zwischen eo und und ei beträgt 90º,
wenn e&sub1; = und weist einen anderen Wert auf,
wenn e&sub1; ≠ .
Eine aus den Transistoren 1 bis 6 in Fig. 1 bestehende Schaltung bildet die Vektoren e&sub1; und , um das Ausgangssignal e&sub0; am Ausgangsanschluß 25 mit einer beliebigen Phase bezogen auf das Eingangssignal ei zu erhalten.
Wenn die an die Anschlußpunkte 21 und 22 angelegten Spannungen untereinander gleich sind, dann sind die Absolutwerte von an den Kollektoren der Transistoren 2 und 4 erzeugten Spannungen bei f = f&sub0; gleich, weisen eine Phasendifferenz von 90º dazwischen auf und haben eine Phasendifferenz von 45º bzw. 135º bezogen auf das Eingangssignal ei. Daher weist das Ausgangssignal des Ausgangsanschlusses 25, wie in Fig. 2 dargestellt, eine Phasendifferenz von 90º bezogen auf auf das Eingangssignal auf.
Wenn die an die Anschlußpunkte 21 und 23 angelegten Spannungen unterschiedlich sind, unterscheiden sich die Verstärkungen der ersten und zweiten Differenzverstärker in Abhängigkeit von der Potentialdifferenz. Folglich unterscheiden sich die an den Kollektoren der Transistoren 2 und 4 erzeugten Absolutwerte der Spannungen voneinander und das Ausgangssignal vom Ausgangsanschluß 25 hat, bezogen auf das Eingangssignal, eine andere Phasendifferenz als 90º. Auf diese Weise arbeitet diese Schaltung wie ein 90º-Phasenschieber, der in der Lage ist, einen Phasenverschiebungsbetrag entsprechend den an den Anschlußpunkt 21 oder 23 angelegten Spannungen zu ändern.
In der vorstehenden Beschreibung wird die vorliegende Erfindung auf einen 90º-Phasenschieber angewendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt, sondern kann auch um beliebige Phasenbeträge verschieben. In diesem Falle können den Widerständen 15 und 16 verschiedene Widerstandswerte oder den Kondensatoren 17 und 18 verschiedene Kapazitätswerte gegeben werden. Folglich unterscheiden sich die Phasendifferenzen von e&sub1; und e&sub2; in Fig. 2 von 90º, und somit arbeitet die Schaltung der vorliegenden Erfindung nicht als 90º-Phasenschieber, sondern als Phasenschieber mit einem beliebigen Phasenverschiebungsbetrag. In diesem Falle ist es offensichtlich, daß dann, wenn die Anschlußpunkte 21 und 22 eine Potentialdifferenz dazwischen wie im 90º-Phasenschieber aufweisen, ein Phasenverschiebungsbetrag eines Ausgangs entsprechend der Potentialdifferenz verändert werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, kann der Phasenschieber der vorliegenden Erfindung eine beliebige Phasenverschiebung ausführen und er kann seinen Phasenverschiebungsbetrag verändern.

Claims

1. Phasenschieber in einem Demodulator eines mit einem Digitalsignal modulierten Trägerwellenübertragungssystems, der aufweist:

eine erste Phasenschieberschaltung (16, 17), die durch Reihenschaltung eines Widerstandes (16) mit einem Kondensator (17) zwischen einem Eingangsanschluß (20) und einer Masse erhalten wird, um von einem Verbindungspunkt (101) zwischen dem Widerstand und dem Kondensator ein erstes Signal (e&sub1;) mit einer ersten vorgegebenen Phasendifferenz bezogen auf das Eingangssignal am Eingangsanschluß (20) auszugeben;

eine zweite Phasenschieberschaltung (15, 18), die durch Reihenschaltung eines Widerstandes (15) mit einem Kondensator (18) zwischen dem Eingangsanschluß (20) und Masse in umgekehrter Reihenfolge zu der ersten Phasenschieberschaltung erhalten wird, um von einem Verbindungspunkt (102) zwischen dem Widerstand und dem Kondensator ein zweites Signal (e&sub2;) mit einer zweiten vorgegebenen Phasendifferenz bezogen auf das Eingangssignal am Eingangsanschluß (20) auszugeben;

einen ersten Differenzverstärker (1, 2) mit einem invertierenden Transistor (1), um an dessen Basis das von der ersten Phasenschieberschaltung (16, 17) ausgegebene erste Signal (e&sub1;) aufzunehmen, und mit einem nichtinvertierenden Transistor (2), um an dessen Basis ein drittes Signal aufzunehmen;

einen zweiten Differenzverstärker (4, 3) mit einem invertierenden Transistor (4), um an dessen Basis das von der zweiten Phasenschieberschaltung (15, 18) ausgegebene zweite Signal (e&sub2;) aufzunehmen, und einem nichtinvertierenden Transistor (3), um an dessen Basis das dritte Signal aufzunehmen;

einen dritten Differenzverstärker (5, 6), der aus nichtinvertierenden und invertierenden Transitoren mit den ersten und zweiten Differenzverstärkern (1, 2 bzw. 4, 3) als Lasten an deren Kollektoren besteht, um die Verstärkung der ersten und zweiten Differenzverstärker durch Verändern der an deren Basis jeweils angelegten Spannung zu verändern;

eine Vektorerzeugungsvorrichtung, um einen Kollektor des nichtinvertierenden Transistors des ersten Differenzverstärkers mit einem Kollektor des invertierenden Transistors des zweiten Differenzverstärkers zu verbinden und um einen Kollektor des invertierenden Transistors des ersten Differenzverstärkers mit einem Kollektor des nichtinvertierenden Transistors des zweiten Differenzverstärkers zu verbinden, um dadurch ein nichtinvertiertes Ausgangssignal des ersten Differenzverstärkers (1, 2) mit einem invertierten Ausgangssignal des zweiten Differenzverstärkers (4, 3) bzw. ein invertiertes Ausgangssignal des ersten Differenzverstärkers (1, 2) mit einem nichtinvertierten Ausgangssignal des zweiten Differenzverstärkers (4, 3) als Vektor zu erzeugen; und

eine Ausgangseinrichtung (25), um ein Ausgangssignal aus dem Phasenschieber mit einer beliebigen Phasendifferenz bezogen auf das Eingangssignal von dem durch die Vektorerzeugungsvorrichtung verbundenen Kollektor herauszuziehen.

2. Phasenschieber nach Anspruch 1, wobei die Emitter der invertierenden und nichtinvertierenden Transistoren des ersten Differenzverstärkers (1, 2) mit dem Kollektor des invertierenden Transistors des dritten Differenzverstärkers über entsprechende Widerstände (9, 10) und die Emitter der invertierenden und nichtinvertierenden Transistoren des zweiten Differenzverstärkers (3, 4) mit dem Kollektor des invertierenden Transistors des dritten Differenzverstärkers über entsprechende Widerstände (11, 12) verbunden sind.