DE102013209450A1

DE102013209450A1 - Symmetrierschaltung

Info

Publication number: DE102013209450A1
Application number: DE102013209450.7A
Authority: DE
Inventors: Ralph Oppelt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2013-05-22
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2014-11-27
Also published as: US20140347143A1

Abstract

Es wird eine Symmetrierschaltung zum Umwandeln eines symmetrischen Signals in ein unsymmetrisches Signal oder zum Umwandeln eines unsymmetrischen Signals in ein symmetrisches Signal vorgeschlagen. Die Symmetrierschaltung weist einen ersten Leitungspfad und einen zweiten Leitungspfad auf, wobei der erste Leitungspfad und der zweite Leitungspfad bezogen auf den Signalfluss parallel zueinander angeordnet sind. Der erste Leitungspfad und der zweite Leitungspfad werden von einer ersten Stufe und einer zweiten Stufe gebildet. Der erste Leitungspfad weist ein der ersten Stufe zugeordnetes Hochpassglied und ein der zweiten Stufe zugeordnetes Hochpassglied auf, welche in Kette angeordnet sind. Der zweite Leitungspfad weist ein der ersten Stufe zugeordnetes Tiefpassglied und ein der zweiten Stufe zugeordnetes Tiefpassglied auf, welche in Kette angeordnet sind. Jedes Hochpassglied ist dazu eingerichtet ist, ein Signal um einen vorbestimmten Betrag in der Phase nach vorne zu verschieben, und jedes Tiefpassglied ist dazu eingerichtet ist, ein Signal um einen vorbestimmten Betrag in der Phase nach hinten zu verschieben, um ein symmetrisches oder unsymmetrisches Signal zu erzeugen, wobei die Summe der Phasenverschiebungen in dem ersten Leitungspfad näherungsweise +90° ist, und wobei die Summe der Phasenverschiebungen in dem zweiten Leitungspfad näherungsweise –90° ist. Des Weiteren wird ein Verfahren zum Umwandeln eines symmetrischen Signals in ein unsymmetrisches Signal oder umgekehrt vorgeschlagen. Durch diese mehrstufige Anordnung der Symmetrierschaltung kann eine breitbandige Übertragung von Signalen erreicht werden, ohne Spulen mit Ferritkernen zu verwenden. Auf diese Weise ist diese Symmetrierschaltung beispielsweise auch für Magnetresonanztomographen verwendbar.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Symmetrierschaltung zum Umwandeln eines symmetrischen Signals in ein unsymmetrisches Signal oder zum Umwandeln eines unsymmetrischen Signals in ein symmetrisches Signal. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein diesbezügliches Verfahren.
In verschiedenen Schaltungen können symmetrische oder unsymmetrische Signale übertragen werden. Hierbei werden unter symmetrischen Signalen auch „differential“ oder „balanced to ground“ Signale verstanden. Unsymmetrische Signale werden auch „single ended“ oder „unbalanced to ground“ Signale genannt.
Bei einer symmetrischen Übertragung wird jedem Hinleiter ein in gleicher Weise ausgebildeter Rückleiter zugeordnet, die beiden Leiter treten also immer paarweise auf und sind eventuell noch miteinander verdrillt. Dadurch kann erreicht werden, dass sich eventuelle Störungen durch Radiosignale oder Magnetfelder auf beide Drähte praktisch gleich auswirken (Gleichtaktsignal). Das Nutzsignal (Gegentaktsignal) kann man im Empfänger dadurch gewonnen werden, dass der Spannungsunterschied zwischen den beiden Leitungen bestimmt wird. Bei dieser Bestimmung fällt ein Gleichtakt-Störsignal, das also auf beiden Leitungen gleich vorhanden ist, wieder heraus. Im Gegensatz dazu wirkt sich bei der unsymmetrischen Übertragung eine eingestrahlte Störung nur auf einen Leiter aus, da der Rückleiter die Systemmasse ist. Somit kann hier die Störung nicht durch Differenzbildung beseitigt werden.
Je nach Anwendung kann es erforderlich sein, symmetrische in unsymmetrische Signale umzuwandeln oder umgekehrt. Hierzu kann beispielsweise eine Boucherotbrücke verwendet werden, wie sie in der DE 102011005349 A1 oder in H. Meinke, F. W. Gundlach: „Taschenbuch der Hochfrequenztechnik", Springer Verlag, 3. Auflage, 1968, S. 1437–1438, beschrieben ist.
Eine solche Boucherotbrücke besteht im Wesentlichen aus zwei diskreten Leitungspfaden, einen in der Phase um 90° vordrehenden Pfad (Hochpasszweig) und ein in der Phase um 90° rückdrehenden Pfad (Tiefpasszweig). Die bekannte Boucherotbrücke wird im Allgemeinen dazu verwendet, aus einem unsymmetrischen Signal ein symmetrisches Signal zu erzeugen bzw. umgekehrt. Die bekannte Boucherotbrücke ist jedoch schmalbandig, denn nur bei einer einzigen Frequenz sind die an den Ausgangs- oder Eingangstoren der Boucherotbrücke auftretenden Spannungen bezüglich Masse exakt gleich groß. Das bedeutet, dass eine Umwandlung der Signale von symmetrisch auf unsymmetrisch oder umgekehrt nur in einem schmalen Frequenzbereich durchgeführt werden kann.
Für Symmetrieranwendungen, in denen ein breiteres Frequenzband benötigt wird, wie beispielsweise in der Magnetresonanztomographie (MRT), werden Transformatoren, auch Leitungstransformatoren oder sogenannte Baluns, verwendet. Mit Wickelkernen aus Ferrit können so beispielsweise zwei Dekaden Bandbreite abgedeckt werden. In Magnetfeldern wie beispielsweise im Patientenbereich einer MRT-Anlage versagen Ferrite, da sie sättigen. Somit muss der Übertrager aus luftgekoppelten Wicklungen bestehen. Solche Bauelemente sind normalerweise nicht marktüblich, sondern müssen kundenspezifisch angefertigt werden und sind deshalb relativ teuer. Einfache Spulen bzw. Drosseln, wie sie z.B. für eine schmalbandige Boucherotbrücke benötigt werden, sind hingegen kostengünstig in ferritfreier Ausführung am Markt erhältlich.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Symmetrierschaltung oder ein Verfahren zum Umwandeln von Signalen bereitzustellen, bei denen eine Umwandlung mit kostengünstigen Bauteilen über einen breiten Frequenzbereich durchgeführt werden kann.
Demgemäß wird eine Symmetrierschaltung zum Umwandeln eines symmetrischen Signals in ein unsymmetrisches Signal oder zum Umwandeln eines unsymmetrischen Signals in ein symmetrisches Signal vorgeschlagen. Die Symmetrierschaltung weist einen ersten Leitungspfad und einen zweiten Leitungspfad auf, wobei der erste Leitungspfad und der zweite Leitungspfad bezogen auf den Signalfluss parallel zueinander angeordnet sind. Der erste Leitungspfad und der zweite Leitungspfad werden von einer ersten Stufe und einer zweiten Stufe gebildet. Der erste Leitungspfad weist ein der ersten Stufe zugeordnetes Hochpassglied und ein der zweiten Stufe zugeordnetes Hochpassglied auf, welche in Kette angeordnet sind. Der zweite Leitungspfad weist ein der ersten Stufe zugeordnetes Tiefpassglied und ein der zweiten Stufe zugeordnetes Tiefpassglied auf, welche in Kette angeordnet sind, wobei jedes Hochpassglied dazu eingerichtet ist, ein Signal um einen vorbestimmten Betrag in der Phase nach vorne zu verschieben, und wobei jedes Tiefpassglied dazu eingerichtet ist, ein Signal um einen vorbestimmten Betrag in der Phase nach hinten zu verschieben, um ein Signal zu erzeugen. Die Summe der Phasenverschiebungen in dem ersten Leitungspfad ist näherungsweise +90° (bzw. π/2) und die Summe der Phasenverschiebungen in dem zweiten Leitungspfad ist näherungsweise –90° (bzw. –π/2).
Diese Symmetrierschaltung basiert auf der Erkenntnis, dass mit Hilfe einer zumindest zweistufigen Anordnung der Leitungspfade eine breitbandige Symmetrierschaltung bereitgestellt werden kann. Dabei können übliche Bauteile eingesetzt werden. Die Symmetrierschaltung kann also ferritfrei aufgebaut sein. Auf diese Weise kann die Symmetrierschaltung auch in Anwendungen eingesetzt werden, die ferritfrei sein sollten. So kann die vorgeschlagene Symmetrierschaltung beispielsweise in einem Patientenbereich eines Magnetresonanztomographen verwendet werden.
Die Symmetrierschaltung weist zwei Leitungspfade auf. Ein erster Teil des ersten Leitungspfades und ein erster Teil des zweiten Leitungspfades bilden zusammen eine erste Stufe der Symmetrierschaltung und ein zweiter Teil des ersten Leitungspfades und ein zweiter Teil des zweiten Leitungspfades bilden zusammen eine zweite Stufe der Symmetrierschaltung. In jeder Stufe wird ein Signal um einen bestimmten Betrag in der Phase nach vorne verschoben, d.h. in Voreilrichtung verschoben, in dem ersten Leitungspfad, und um einen bestimmten Betrag in der Phase nach hinten verschoben, d.h. in Nacheilrichtung verschoben, in dem zweiten Leitungspfad.
Durch diese Aufteilung in zwei Leitungspfade wird die Umwandlung von symmetrisch auf unsymmetrisch oder von unsymmetrisch auf symmetrisch erreicht. Da jeder Leitungspfad eine Verschiebung von +90° bzw. –90° hervorruft, ist die Gesamtphasenverschiebung der Symmetrierschaltung 180°. Gleichzeitig kann eine Impedanzwandlung durchgeführt werden, wobei eine Impedanz des Eingangssignals in eine andere Impedanz für das Ausgangssignal umgewandelt wird.
Der erste Leitungspfad weist zwei Hochpassglieder auf. Jedes Hochpassglied wirkt als diskretes Hochpass-Leitungselement und erreicht dadurch eine Verschiebung des Signals in der Phase nach vorne. Der zweite Leitungspfad weist dagegen zwei Tiefpassglieder auf. Jedes Tiefpassglied wirkt als ein diskretes Tiefpass-Leitungselement und erreicht dadurch eine Verschiebung des Signals in der Phase nach hinten. Die Summe der Phasenverschiebung pro Leitungspfad ist näherungsweise +/–90°. Durch die Aufteilung der Phasenverschiebung auf mehrere Stufen, insbesondere zwei, kann eine breitere Bandbreite mit einfachen Bauelementen erreicht werden. Die Summe der Phasenverschiebung pro Leitungspfad hängt von der jeweiligen Frequenz des Signals ab. Je nach Frequenz liegt die erreichte Phasenverschiebung bei etwas unter +/–90° oder etwas über +/–90°, nähert sich also +/–90° an. Bevorzugt ist die Summe der Phasenverschiebung +90° bzw. –90° pro Leitungspfad.
Je nach Art der Symmetrierschaltung wird ein symmetrisches (über zwei Eingänge bzw. zwei Tore) oder unsymmetrisches (über einen Eingang bzw. ein Tor) Eingangssignal empfangen und entsprechend ein unsymmetrisches (über einen Ausgang bzw. ein Tor) oder symmetrisches (über zwei Ausgänge bzw. zwei Tore) Ausgangssignal ausgegeben. Dies wird im Folgenden näher erläutert.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Symmetrierschaltung einen Eingang zum Empfangen eines unsymmetrischen Signals und zwei Ausgänge zum Ausgeben eines symmetrischen Signals auf, wobei der erste Leitungspfad und der zweite Leitungspfad eingangsseitig gekoppelt sind. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Symmetrierschaltung zwei Eingänge zum Empfangen eines symmetrischen Signals und einen Ausgang zum Ausgeben eines unsymmetrischen Signals auf, wobei der erste Leitungspfad und der zweite Leitungspfad ausgangsseitig gekoppelt sind.
Werden die Leitungspfade an einer Seite parallel geschaltet, so erhält man ein Netzwerk mit drei Toren. Für eine Umwandlung von symmetrisch auf unsymmetrisch werden die Leitungspfade ausgangsseitig gekoppelt, sodass das aus der Parallelschaltung hervorgegangene Tor als Ausgang und die beiden anderen Tore als Eingang bezeichnet werden. Entsprechend werden für eine Umwandlung von unsymmetrisch auf symmetrisch die Leitungspfade eingangsseitig gekoppelt, sodass das aus der Parallelschaltung hervorgegangene Tor als Eingang und die beiden anderen Tore als Ausgang bezeichnet werden.
Aufgrund der rein passiven Struktur der Symmetrierschaltung kann der Signalfluss auch in Gegenrichtung verlaufen, so dass die Begriffe Eingang und Ausgang in Bezug auf den Signalfluss zu verstehen sind.
In den meisten Anwendungsfällen ist die Impedanz des symmetrischen Tores viermal so hoch wie die des unsymmetrischen. Beispielsweise kann eine Anpassung von 50 Ω unsymmetrisch nach 200 Ω symmetrisch erfolgen. In einer Ausführungsform kann daher jeder Leitungspfad für eine Impedanz von 100 Ω dimensioniert werden.
Aufgrund der (näherungsweisen) +/–90° Phasendrehung jedes Leitungspfades weist jeder Leitungspfad eine λ/4-Eigenschaft auf, wobei λ die Wellenlänge bezeichnet. Jeder Leitungspfad kann bei Bedarf also auch impedanztransformierend angewandt werden. Beispielsweise könnte die Symmetrierschaltung aus zwei 100 Ω Leitungspfaden bestehen und eine unsymmetrische Quellimpedanz von z.B. 100 Ω an eine symmetrische 100 Ω Last anpassen. Jeder Leitungspfad könnte also einen λ/4-Transformator darstellen und von 200 Ω „single ended“ bzw. unsymmetrisch nach 50 Ω „single ended“ bzw. unsymmetrisch transformieren, wobei zunächst keine Koppelung der Leitungspfade angenommen wird. Bei eingangsseitiger Parallelschaltung ergibt sich hieraus 100 Ω „single ended“ bzw. bzw. unsymmetrisch am Eingang ergibt und am Ausgang 100 Ω „differential“ bzw. symmetrisch.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bilden die erste Stufe und die zweite Stufe des ersten Leitungspfades und des zweiten Leitungspfades eine zweistufige Boucherotbrücke.
Die erste Stufe des ersten Leitungspfades und die erste Stufe des zweiten Leitungspfades können also aus den bekannten Strukturen diskreter Leitungselemente bestehen. Dies gilt auch für die zweite Stufe des ersten Leitungspfades und die zweite Stufe des zweiten Leitungspfades. Durch die Kombination der zwei Stufen und Zusammenfassung paralleler Bauelemente sowie ggfs. Weglassen der Parallelschwingkreisstruktur am gemeinsamen Tor ergibt sich daher eine zweistufige Boucherotbrücke.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine erste Hälfte der Leistung des Eingangssignals über den ersten Leitungspfad übertragen und eine zweite Hälfte der Leistung des Eingangssignals wird über den zweiten Leitungspfad übertragen.
Je nach Art der Symmetrierschaltung, d.h. symmetrisch nach unsymmetrisch oder unsymmetrisch nach symmetrisch, besteht das Eingangssignal bereits aus zwei Teilen, wie es bei einem symmetrischen Signal der Fall ist, oder aus lediglich einem Signal. In jedem Fall wird das Eingangssignal auf die zwei Leitungspfade aufgeteilt, wobei bei einem symmetrischen Signal die bereits bestehenden Teile jeweils einem Leitungspfad zugeordnet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind der erste Leitungspfad und der zweite Leitungspfad eingerichtet, die Eingangsimpedanz eines Signals an eine Ausgangsimpedanz anzupassen.
Wie bereits oben erläutert kann zusätzlich zu der Umwandlung von symmetrisch auf unsymmetrisch oder unsymmetrisch auf symmetrisch eine Anpassung der Impedanz vorgenommen werden. So kann beispielsweise am Eingang eine höhere Impedanz vorliegen als am Ausgang.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Hochpassglieder Hochpass-Pi-Glieder und die Tiefpassglieder Tiefpass-Pi-Glieder.
Im Allgemeinen besteht ein Pi-Glied aus drei Widerständen, von denen eines in Reihe mit der Übertragungsleitung liegt, und von denen zwei die Übertragungsleitung vor und nach dem parallel angeordneten Widerstand mit einem zweiten Leiter verbinden. Ein Pi-Glied wird als Dämpfungsglied verwendet.
Für die Verwendung als Hochpass-Pi-Glied wird der in Reihe liegende Widerstand durch ein kapazitives Bauelement ersetzt. Die beiden anderen Widerstände werden durch induktive Bauelemente ersetzt.
Für die Verwendung als Tiefpass-Pi-Glied wird der in Reihe liegende Widerstand durch ein induktives Bauelement ersetzt. Die beiden anderen Widerstände werden durch kapazitive Bauelemente ersetzt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist jedes Hochpassglied je einen Kondensator und zwei Spulen auf, und jedes Tiefpassglied weist je eine Spule und zwei Kondensatoren auf, wobei (am gemeinsamen Tor) die Spule des Hochpassgliedes parallel zu dem Kondensator des Tiefpassgliedes geschaltet ist. Die Kondensatoren bzw. Spulen an der Nahtstelle der Kettenschaltung sind parallel geschaltet.
Die kapazitiven und induktiven Bauelemente der Pi-Glieder werden hier durch Kondensatoren und Spulen gebildet. Wie bereits erwähnt können durch die stufenartige Anordnung ferritfreie Spulen verwendet werden, d.h. Spulen ohne Ferritkern. Auf diese Weise kann die Symmetrierschaltung für breitbandige Anwendungen eingesetzt werden, ohne durch die Spulen oder andere Bauelemente beispielsweise durch die Kosten oder Anwendungsbereiche eingeschränkt zu werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist jedes Hochpassglied (genau) einen Kondensator und (genau) eine Spule auf, und jedes Tiefpassglied weist (genau) eine Spule und (genau) einen Kondensator auf.
Diese Ausführungsform beruht auf einer Reduzierung der Bauelemente basierend auf der oben genannten Ausführungsform. Durch die Anordnung der Bauelemente können die Spulen und Kondensatoren zum Teil zusammengefasst werden (an der Nahtstelle der Kettenschaltung) oder können entfallen (am gemeinsamen Tor).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der erste Leitungspfad N Stufen auf und der zweite Leitungspfad weist N Stufen auf, wobei jede Stufe des ersten Leitungspfades ein Hochpassglied aufweist und wobei jede Stufe des zweiten Leitungspfades ein Tiefpassglied aufweist.
Die Symmetrierschaltung kann eine beliebige Anzahl von Stufen aufweisen. Durch eine höhere Anzahl von Stufen kann die Band- breite der Symmetrierschaltung erhöht werden. N kann in dieser Ausführungsform größer oder gleich 2 sein (N ≥ 2).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Hochpassglied jeder Stufe dazu eingerichtet, das Eingangssignal um einen vorbestimmten Betrag in der Phase nach vorne zu verschieben, so dass die Summe der Phasenverschiebung in dem ersten Leitungspfad näherungsweise +90° ist.
Die Gesamtsumme der Phasenverschiebung in dem ersten Leitungspfad ist also +90°. Diese kann auf die einzelnen Hochpassglieder beliebig aufgeteilt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der vorbestimmte Betrag für jede Stufe 90°/N.
In diesem Fall können die Hochpassglieder bzw. die einzelnen Stufen des ersten Leitungspfades identisch aufgebaut sein. Die Phasenverschiebung verteilt sich gleichmäßig auf alle Stufen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Tiefpassglied jeder Stufe dazu eingerichtet, das Eingangssignal um einen vorbestimmten Betrag in der Phase nach hinten zu verschieben, so dass die Summe der Phasenverschiebung in dem zweiten Leitungspfad näherungsweise –90° ist.
Die Gesamtsumme der Phasenverschiebung in dem zweiten Leitungspfad ist also –90°. Wie auch bei den Hochpassgliedern kann die Phasenverschiebung auf die einzelnen Tiefpassglieder beliebig aufgeteilt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der vorbestimmte Betrag –90°/N.
Gemäß dieser Ausführungsform können die Tiefpassglieder bzw. Stufen identisch aufgebaut sein, da eine gleichmäßige Verteilung der Phasenverschiebung erfolgen soll.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der vorbestimmte Betrag für jede Stufe unterschiedlich.
Auch jede beliebige andere Aufteilung der Phasenverschiebung ist möglich. So kann beispielsweise in dem ersten Leitungspfad in der ersten Stufe eine Verschiebung von +40° erfolgen und in einer zweiten und dritten Stufe jeweils von +25°. Die Verschiebung in dem ersten Leitungspfad und dem zweiten Leitungspfad kann symmetrisch aufgebaut sein. Dies ist jedoch nicht zwingend.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung mit einer Symmetrierschaltung vorgeschlagen, die die oben genannten Merkmale aufweist. Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise ein Magnetresonanztomograph sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Umwandeln eines symmetrischen Signals in ein unsymmetrisches Signal oder zum Umwandeln eines unsymmetrischen Signals in ein symmetrisches Signal vorgeschlagen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Empfangen eines Eingangssignals, Verschieben eines Signals um einen vorbestimmten Betrag in der Phase nach vorne, mittels eines Hochpassglieds eines ersten Leitungspfades, welches einer ersten Stufe einer Symmetrierschaltung zugeordnet ist, und eines Hochpassglieds des ersten Leitungspfades, welches einer zweiten Stufe der Symmetrierschaltung zugeordnet ist, wobei die Hochpassglieder in Kette angeordnet sind, Verschieben eines Signals um einen vorbestimmten Betrag in der Phase nach hinten, mittels eines Tiefpassglieds eines zweiten Leitungspfades, welches einer ersten Stufe einer Symmetrierschaltung zugeordnet ist, und eines Tiefpassglieds des zweiten Leitungspfades, welches einer zweiten Stufe der Symmetrierschaltung zugeordnet ist, wobei die Tiefpassglieder in Kette angeordnet sind, wobei die Summe der Phasenverschiebungen in dem ersten Leitungspfad näherungsweise +90° ist, und wobei die Summe der Phasenverschie- bungen in dem zweiten Leitungspfad näherungsweise –90° ist, und Ausgeben eines umgewandelten Ausgangssignals.
Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung des wie oben erläuterten Verfahrens veranlasst.
Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
Die für die vorgeschlagene Vorrichtung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 ein schematisches Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels einer Symmetrierschaltung zum Umwandeln eines symmetrischen Signals in ein unsymmetrisches Signal oder umgekehrt;
2 ein schematisches Blockdiagramm einer Symmetrierschaltung zum Umwandeln eines symmetrischen Signals in ein unsymmetrisches Signal oder umgekehrt;
3 ein schematisches Blockdiagramm eines Bauelemente reduzierten Netzwerks der Symmetrierschaltung von 2;
4 ein Diagramm des Signalverlaufs der Signale am Eingang und Ausgang der Symmetrierschaltung von 3;
5 ein schematisches Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Symmetrierschaltung zum Umwandeln eines symmetrischen Signals in ein unsymmetrisches Signal oder umgekehrt;
6 ein schematisches Blockdiagramm eines Bauelemente reduzierten Netzwerks der Symmetrierschaltung von 5;
7 ein Diagramm des Signalverlaufs der Signale am Ausgang der Symmetrierschaltung von 6 im Vergleich mit dem Signalverlauf der Signale am Ausgang der Symmetrierschaltung von 3;
8 ein Diagramm des Verlaufs des Reflexionsfaktors (Anpassung) am gemeinsamen Ausgang der Symmetrierschaltung von 6 im Vergleich mit dem Verlauf des Reflexionsfaktors am gemeinsamen Ausgang der Symmetrierschaltung von 3;
9 ein Diagramm des Verlaufs des Reflexionsfaktors am gemeinsamen Ausgang der Symmetrierschaltung von 5 im Vergleich mit dem Verlauf des Reflexionsfaktors am Ausgang der Symmetrierschaltung von 2; und
10 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Umwandeln eines symmetrischen Signals in ein unsymmetrisches Signal oder umgekehrt.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
In verschiedenen Anwendungen können symmetrische Signale und unsymmetrische Signale übertragen werden. In manchen Fällen kann es erforderlich sein, ein symmetrisches Signal in ein unsymmetrisches Signal umzuwandeln. Hierzu können Boucherotbrücken verwendet werden.
Eine bekannte Boucherotbrücke 200, 300 wird im Folgenden in Zusammenhang mit den 2 und 3 beschrieben. Die Boucherotbrücke besteht im Wesentlichen aus zwei diskreten Leitungspfaden 210, 220. Der erste Leitungspfad 220 bildet einen in der Phase um (näherungsweise) 90° vordrehenden Pfad (Hochpasszweig). Der zweite Leitungspfad 210 bildet einen in der Phase um (näherungsweise) 90° rückdrehenden Pfad (Tiefpasszweig).
Die Leitungspfade 210, 220 können an einer Seite gekoppelt, d.h. miteinander verbunden werden. Werden die Leitungspfade 210, 220 an einer Seite parallel geschaltet, so erhält man ein Netzwerk mit drei Toren 201, 202, 203.
Der Tiefpasszweig bzw. der zweite Leitungspfad 210 wird durch ein Pi-Glied mit einer Spule L sowie zwei Kondensatoren C gebildet, wobei die Kondensatoren C mit Masse verbunden sind. Der Hochpasszweig bzw. der erste Leitungspfad 220 wird durch ein Pi-Glied mit einem Kondensator C sowie zwei Spulen L gebildet, wobei die Spulen L mit Masse verbunden sind.
Die beiden parallel liegenden Elemente L und C, d.h. die erste Spule L des ersten Leitungspfades 220 und der erste Kondensator C des zweiten Leitungspfades 210, bilden bei der Betriebsfrequenz einen Parallelschwingkreis. Daher können diese entfallen, was zu einem Bauelemente reduzierten Netzwerk 300 führt, wie es in 3 gezeigt ist.
Das durch die Parallelschaltung hervorgegangene Tor 1 201 dient in dieser Ausführungsform als Eingang und die beiden anderen Tore 2 202 und 3 203 als Ausgang. Aufgrund der rein passiven Struktur kann der Signalfluss auch in Gegenrichtung verlaufen, so dass die Begriffe Eingang und Ausgang und die damit verbundenen Funktionen auch vertauscht werden können.
Die aus dem Stand der Technik bekannte Boucherotbrücke 200, 300 wird im Allgemeinen dazu verwendet, aus einem unsymmetrischen, auch „single ended“ bzw. „unbalanced to ground“, Signal ein symmetrisches, auch „differential“ bzw. „balanced to ground“, Signal zu erzeugen bzw. umgekehrt. In den meisten Anwendungsfällen ist die Impedanz des symmetrischen Tores 202, 203 viermal so hoch wie die des unsymmetrischen Tores 201. Es kann beispielsweise eine Anpassung von 50 Ω unsymmetrisch nach 200 Ω symmetrisch erfolgen. Somit ist jeder Leitungspfad 210, 220 für eine Impedanz von 100 Ω zu dimensionieren. Jeder Leitungspfad 210, 220 kann bei Bedarf aber auch impedanztransformierend angewandt werden. Folglich würde das aus zwei 100 Ω Leitungspfades 210, 220 bestehende Boucherotnetzwerk 200, 300 auch eine unsymmetrische Quellimpedanz von beispielsweise 100 Ω an eine symmetrische 100 Ω Last anpassen. Jeder Leitungspfad 210, 220 würde also von 200 Ω „single ended“ nach 50 Ω „single ended“ transformieren. Dies entspricht bei eingangsseitiger Parallelschaltung als Eingangsimpedanz 100 Ω „single ended“ und am Ausgang 202, 203 einer Ausgangsimpedanz von 100 Ω „differential“.
Die bekannte Boucherotbrücke 200, 300 ist jedoch schmalbandig, denn nur bei einer einzigen Frequenz sind die an den Ausgangstoren 202, 203 auftretenden Spannungen bezüglich Masse exakt gleich groß. Toleriert man eine gewisse Amplitudenunsymmetrie, so kann auch eine gewisse Bandbreite genutzt werden. Wird beispielsweise bei einer 1:4-Impedanztransformation eine Amplitudenunsymmetrie von +/–0,5 dB akzeptiert, so kann man eine relative Bandbreite von etwa 11,6 % nutzen. Dies ist in 4 gezeigt.
4 stellt eine Simulation einer Boucherotbrücke nach 3 mit einer Transformation von 50 Ω unsymmetrisch nach 200 Ω symmetrisch, dimensioniert für 1 MHz, dar. Die +/–0,5 dB Transmissionsbandbreite, dargestellt durch die Kurven K2, K3, beträgt lediglich 116 kHz bzw. 11,6%. In diesem Bereich ist die Anpassung am unsymmetrischen Tor 201 (Kurve K1) mindestens 30 dB.
Jedoch ist für manche Anwendungen, wie beispielsweise bei der Magnetresonanztomographie, eine breitbandigere Symmetrierschaltung erforderlich oder wünschenswert. Für solche breitbandigen Symmetrieranwendungen können Transformatoren, wie beispielsweise Leitungstranformatoren oder Baluns, verwendet werden. Diese weisen Wickelkerne auf. Mit Wickelkernen aus Ferrit können so beispielsweise zwei Dekaden Bandbreite abgedeckt werden. In Magnetfeldern wie beispielsweise im Patientenbereich eines Magnetresonanztomographen versagen Ferrite, da sie sättigen. Somit muss der Übertrager aus luftgekoppelten Wicklungen bestehen. Solche Bauelemente sind normalerweise nicht marktüblich, sondern müssen kundenspezifisch angefertigt werden und sind deshalb relativ teuer. Einfache Spulen bzw. Drosseln, wie sie beispielsweise in 2 oder 3 für eine Boucherotbrücke 200, 300 benötigt werden, sind hingegen kostengünstig in ferritfreier Ausführung am Markt erhältlich. Allerdings kann mit der Boucherotbrücke 200, 300 von 2 und 3 keine breitbandige Symmetrieranwendung erreicht werden.
1 zeigt eine Symmetrierschaltung 100, mit der eine breitbandige Symmetrieranwendung bereitgestellt wird. Die Symmetrierschaltung 100 kann verwendet werden, um ein symmetrisches Signal in ein unsymmetrisches Signal oder ein unsymmetrisches Signal in ein symmetrisches Signal umzuwandeln. Hierzu sind keine Ferritkerne oder Übertrager aus luftgekoppelten Wicklungen erforderlich. Die Umwandlung von Signalen für ein breites Frequenzband wird vielmehr durch eine stufige Anordnung erreicht.
Hierzu weist die Symmetrierschaltung 100 einen ersten Leitungspfad 120 und einen zweiten Leitungspfad 110 auf. Der erste Leitungspfad 120 und der zweite Leitungspfad 110 sind bezogen auf den Signalfluss parallel zueinander angeordnet. Abhängig vom Anwendungsfall, d.h. von der Art der Umwandlung, können der erste Leitungspfad 120 und der zweite Leitungspfad 110 eingangsseitig oder ausgangsseitig gekoppelt werden. Dies wird in Zusammenhang mit den 2 und 3 sowie 5 und 6 näher erläutert.
Wie in der 1 ersichtlich bilden der erste Leitungspfad 120 und der zweite Leitungspfad 110 eine erste Stufe 101 und eine zweite Stufe 102. Genauer bilden ein erster Teil des ersten Leitungspfades 120 und ein erster Teil des zweiten Leitungspfades 110 die erste Stufe 101. Ein zweiter Teil des ersten Leitungspfades 120 und ein zweiter Teil des zweiten Leitungspfades 110 die zweite Stufe 102.
Der erste Leitungspfad 120 weist in jeder Stufe ein Hochpassglied 121, 122 auf. Die Hochpassglieder 121, 122 sind in Kette angeordnet. Der zweite Leitungspfad 110 weist in jeder Stufe ein Tiefpassglied 111, 112 auf. Die Tiefpassglieder 111, 112 sind ebenfalls in Kette angeordnet. Durch diese Anordnung wird eine zweistufige Boucherotbrücke gebildet.
In weiteren Ausführungsformen kann die Symmetrierschaltung 100 eine mehrstufige Boucherotbrücke bilden, indem weitere Stufen gebildet werden.
Jedes Hochpassglied 121, 122 ist dazu ausgebildet, ein Signal um einen vorbestimmten Betrag in der Phase nach vorne zu verschieben. In ähnlicher Weise ist jedes Tiefpassglied 111, 112 dazu ausgebildet, ein Signal um einen vorbestimmten Betrag in der Phase nach hinten zu verschieben. Durch diese Phasenverschiebung, die in dem ersten Leitungspfad 120 +90° beträgt und in dem zweiten Leitungspfad 110 –90° beträgt, wird eine Umwandlung eines symmetrischen in ein unsymmetrisches bzw. eines unsymmetrischen in ein symmetrisches Signal erreicht.
Im Gegensatz zu der bekannten Boucherotbrücke 200, 300, wie sie in den 2 und 3 beschrieben ist, kann durch die Symmetrierschaltung 100 eine breitbandige Umwandlung erreicht werden, ohne dass hierzu teure Bauelemente eingesetzt werden müssen.
Eine weitere Ausführungsform der Symmetrierschaltung 100 von 1 ist in den 5 und 6 gezeigt. Hierbei zeigt 5 eine Symmetrierschaltung 500 und 6 ein Bauelemente reduziertes Netzwerk 600.
Zur Vergrößerung der Bandbreite kann ein Boucherotnetzwerk oder eine Symmetrierschaltung 500, 600 aus mehreren Stufen 101, 102 aufgebaut werden. Verwendet man N Stufen, so muss jede Stufe 101, 102 für sich näherungsweise in Bandmitte, d.h. geometrisches Mittel aus den Bandgrenzen, die Phase um +90°/N bzw. –90°/N drehen. Bei einem zweistufigen Netzwerk 500, 600 also um +45° bzw. –45°. Auch andere Aufteilungen der Phasenverschiebung sind möglich.
Die Symmetrierschaltung 500 besteht aus zwei Stufen 101, 102. Jede Stufe 101, 102 des zweiten Leitungspfades 110 besteht aus einer Spule L12, L22 und je zwei Kondensatoren C12, C22. Jede Stufe 101, 102 des ersten Leitungspfades 120 besteht aus einem Kondensator C13, C23 und je zwei Spulen L13, L23. Der erste Leitungspfad 120 und der zweite Leitungspfad 110 sind eingangsseitig gekoppelt, wodurch ein Eingang 501 sowie zwei Ausgänge 502, 503 gebildet werden.
Ähnlich wie beim einstufigen Netzwerk 200, 300 können am Tor 1 501 die parallel liegenden LC-Elemente C12, L13 entfallen. Darüber hinaus können an der Nahtstelle der in Kette geschalteten Stufen 101, 102 die jeweils parallel liegenden Elemente C12, C22 sowie L13, L23 zu einer gemeinsamen Kapazität C32 bzw. einer gemeinsamen Induktivität L33 zusammengefasst werden. Somit ergibt sich eine Struktur 600 wie in 6 dargestellt. Damit lässt sich ein auch im Magnetfeld einsetzbares breitbandiges Symmetrierglied 500, 600 kostengünstig realisieren.
Das Bauelemente reduzierte Netzwerk 600 weist in dem ersten Leitungspfad 120 nur noch zwei Spulen L33 und L23 auf, wobei L33 = L13//L23 = L13L23/(L13 + L23). In dem zweiten Leitungspfad 110 weist die Symmetrierschaltung 600 nur noch zwei Kondensatoren auf, wobei C32 = C12 + C22. Die Symmetrierschaltung 500, 600 kann auch entsprechend auf drei, vier oder N Stufen erweitert werden.
7 zeigt einen Simulationsrechenlauf für eine zweistufige Anordnung nach 6. Die Ausgangsspannungen am Hochpasspfad 120 (Kurve K4) und am Tiefpasspfad 110 (Kurve K5) des zweistufigen Boucherotnetzwerks 600 zeigen eine ca. 10-fach erhöhte Bandbreite verglichen mit der Boucherotbrücke 300 von 3. Die entsprechenden Spannungen des einstufigen Netzwerks 200, 300 sind durch die Kurven K7 (Ausgangsspannung am Hochpasspfad 220) und K6 (Ausgangsspannung am Tiefpasspfad 210) gezeigt. Die +/–0,5 dB Transmissionsbandbreite reicht jetzt etwa von 0,5 bis 2 MHz, ist also von 116 kHz auf etwa 1,5 MHz gestiegen.
Auch die Impedanzanpassung kann durch die Mehrstufigkeit verbreitert werden, wie es in 8 und 9 gezeigt ist. Hierbei zeigt 8 die Anpassung am gemeinsamen Tor 1 501 bei den Bauelemente reduzierten Netzwerken 300, 600 und 9 die Anpassung am gemeinsamen Tor 1 501 bei den Boucherotbrückenschaltungen 200, 500. Durch die Kurven K8 und K10 wird die Anpassung in den Schaltungen 500, 600 gezeigt und durch die Kurven K9 und K11 wird die Anpassung in den Schaltungen 200, 300 gezeigt. Durch die Symmetrierschaltung 500, 600 wird eine Verbreiterung der Anpassung erreicht. Mit Hinzunahme der parallelen LC-Elemente C12, L13, d.h. ohne Bauelementereduzierung am gemeinsamen Tor 1 501, kann auch über große Bandbreiten eine gute Anpassung erreicht werden.
10 zeigt ein Verfahren zur Umwandlung von symmetrischen in unsymmetrische Signale oder umgekehrt. Hierzu kann die Symmetrierschaltung 100, 500 oder 600 verwendet werden.
In einem ersten Schritt S1 wird ein Eingangssignal empfangen. Dieses Eingangssignal kann symmetrisch oder unsymmetrisch sein.
In einem zweiten Schritt S2 wird das Eingangssignal oder zumindest ein Teil des Eingangssignals um einen vorbestimmten Betrag in der Phase nach vorne verschoben. Hierzu wird eine erste Stufe 101 und eine zweite Stufe 102 eines ersten Leitungspfades 120 verwendet, welche jeweils ein Hochpassglied 121, 122 aufweisen und in Kette angeordnet sind.
In einem dritten Schritt S3, der gleichzeitig mit dem zweiten Schritt S2 durchgeführt werden kann, wird das Eingangssignal oder zumindest ein Teil des Eingangssignals um einen vorbestimmten Betrag in der Phase nach hinten verschoben. Hierzu wird eine erste Stufe 101 und eine zweite Stufe 102 eines zweiten Leitungspfades 110 verwendet, welche jeweils ein Tiefpassglied 111, 112 aufweisen und in Kette angeordnet sind.
Die Summe der Phasenverschiebung in dem ersten Leitungspfad 120 ist +90°. Die Summe der Phasenverschiebung in dem zweiten Leitungspfad 110 ist –90°. In einem letzten Schritt S4 wird das umgewandelte Ausgangssignal ausgegeben.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011005349 A1 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

H. Meinke, F. W. Gundlach: „Taschenbuch der Hochfrequenztechnik“, Springer Verlag, 3. Auflage, 1968, S. 1437–1438 [0004]

Claims

Symmetrierschaltung (100) zum Umwandeln eines symmetrischen Signals in ein unsymmetrisches Signal oder zum Umwandeln eines unsymmetrischen Signals in ein symmetrisches Signal, mit einem ersten Leitungspfad (120) und einem zweiten Leitungspfad (110), wobei der erste Leitungspfad (120) und der zweite Leitungspfad (110) bezogen auf den Signalfluss parallel zueinander angeordnet sind, wobei der erste Leitungspfad (120) und der zweite Leitungspfad (110) eine erste Stufe (101) und eine zweite Stufe (102) bilden, wobei der erste Leitungspfad (120) ein der ersten Stufe (101) zugeordnetes Hochpassglied (121) und ein der zweiten Stufe (102) zugeordnetes Hochpassglied (122) aufweist, welche in Kette angeordnet sind, wobei der zweite Leitungspfad (110) ein der ersten Stufe (101) zugeordnetes Tiefpassglied (111) und ein der zweiten Stufe (102) zugeordnetes Tiefpassglied (112) aufweist, welche in Kette angeordnet sind, wobei jedes Hochpassglied (121, 122) dazu eingerichtet ist, ein Signal um einen vorbestimmten Betrag in der Phase nach vorne zu verschieben, und wobei jedes Tiefpassglied (111, 112) dazu eingerichtet ist, ein Signal um einen vorbestimmten Betrag in der Phase nach hinten zu verschieben, um ein symmetrisches oder unsymmetrisches Signal zu erzeugen, wobei die Summe der Phasenverschiebungen in dem ersten Leitungspfad (120) näherungsweise +90° ist, und wobei die Summe der Phasenverschiebungen in dem zweiten Leitungspfad (110) näherungsweise -90° ist.
Symmetrierschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Eingang (501) zum Empfangen eines unsymmetrischen Signals und zwei Ausgänge (502, 503) zum Ausgeben eines symmetrischen Signals, wobei der erste Leitungspfad (120) und der zweite Leitungspfad(110) eingangsseitig gekoppelt sind.
Symmetrierschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Eingänge (502, 503) zum Empfangen eines symmetrischen Signals und einen Ausgang (501) zum Ausgeben eines unsymmetrischen Signals, wobei der erste Leitungspfad (120) und der zweite Leitungspfad (110) ausgangsseitig gekoppelt sind.
Symmetrierschaltung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe (101) und die zweite Stufe (102) des ersten Leitungspfades (120) und des zweiten Leitungspfades (110) eine zweistufige Boucherotbrücke bilden.
Symmetrierschaltung nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Hälfte der Leistung eines Eingangssignals über den ersten Leitungspfad (120) übertragen wird und dass eine zweite Hälfte der Leistung des Eingangssignals über den zweiten Leitungspfad (110) übertragen wird.
Symmetrierschaltung nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leitungspfad (120) und der zweite Leitungspfad (110) eingerichtet sind, die Eingangsimpedanz eines Signals an eine Ausgangsimpedanz anzupassen.
Symmetrierschaltung nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochpassglieder (121, 122) Hochpass-Pi-Glieder sind und dass die Tiefpassglieder (111, 112) Tiefpass-Pi-Glieder sind.
Symmetrierschaltung nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Hochpassglied (121, 122) je einen Kondensator (C13, C23) und zwei Spulen (L13, L23) aufweist, und dass jedes Tiefpassglied (111, 112)) je eine Spule (L12, L22) und zwei Kondensatoren (C12, C22) aufweist, wobei die Spule (L13) des Hochpassgliedes (121) parallel zu dem Kondensator (C12) des Tiefpassgliedes (111) geschaltet ist.
Symmetrierschaltung nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Hochpassglied (121, 122) einen Kondensator (C13, C23) und eine Spule (L33, L23) aufweist, und dass jedes Tiefpassglied (111, 112)) eine Spule (L12, L22) und einen Kondensator (C32, C22) aufweist.
Symmetrierschaltung nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leitungspfad (120) N Stufen aufweist und dass der zweite Leitungspfad (110) N Stufen aufweist, wobei jede Stufe des ersten Leitungspfades (120) ein Hochpassglied (121, 122) aufweist und wobei jede Stufe des zweiten Leitungspfades (110) ein Tiefpassglied (111, 112) aufweist.
Symmetrierschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochpassglied (121, 122) jeder Stufe (101, 102) dazu eingerichtet ist, das Eingangssignal um einen vorbestimmten Betrag in der Phase nach vorne zu verschieben, so dass die Summe der Phasenverschiebung in dem ersten Leitungspfad (120) näherungsweise +90° ist.
Symmetrierschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Betrag für jede Stufe (101, 102) 90°/N ist.
Symmetrierschaltung nach einem der Ansprüche 10–12, dadurch gekennzeichnet, dass das Tiefpassglied (111, 112) jeder Stufe (101, 102) dazu eingerichtet ist, das Eingangssignal um einen vorbestimmten Betrag in der Phase nach hinten zu verschieben, so dass die Summe der Phasenverschiebung in dem zweiten Leitungspfad (110) näherungsweise –90° ist.
Symmetrierschaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Betrag –90°/N ist.
Verfahren zum Umwandeln eines symmetrischen Signals in ein unsymmetrisches Signal oder zum Umwandeln eines unsymmetrischen Signals in ein symmetrisches Signal, mit den Schritten: Empfangen eines Eingangssignals, Verschieben eines Signals um einen vorbestimmten Betrag in der Phase nach vorne, mittels eines Hochpassglieds (121) eines ersten Leitungspfades (120), welches einer ersten Stufe (101) einer Symmetrierschaltung (100) zugeordnet ist, und eines Hochpassglieds (122) des ersten Leitungspfades (120), welches einer zweiten Stufe (102) der Symmetrierschaltung (100) zugeordnet ist, wobei die Hochpassglieder (121, 122) in Kette angeordnet sind, Verschieben eines Signals um einen vorbestimmten Betrag in der Phase nach hinten, mittels eines Tiefpassglieds (111) eines zweiten Leitungspfades (110), welches einer ersten Stufe (101) einer Symmetrierschaltung (100) zugeordnet ist, und eines Tiefpassglieds (112) des zweiten Leitungspfades (110), welches einer zweiten Stufe (102) der Symmetrierschaltung (100) zugeordnet ist, wobei die Tiefpassglieder (111, 112) in Kette angeordnet sind, wobei die Summe der Phasenverschiebungen in dem ersten Leitungspfad (120) näherungsweise +90° ist, und wobei die Summe der Phasenverschiebungen in dem zweiten Leitungspfad (110) näherungsweise –90° ist, und Ausgeben eines umgewandelten Ausgangssignals.