DE1214748B

DE1214748B - Method for generating odd harmonics

Info

Publication number: DE1214748B
Application number: DET25698A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerhard Gotthardt; Dipl-Ing Axel Pantenburg
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1964-02-27
Filing date: 1964-02-27
Publication date: 1966-04-21

Description

Verfahren zur Erzeugung ungradzahliger Harmonischer gung Die ungeradzahliger Erfindung betrifft Harmonischer ein Verfahren einer zur Grundfre- Erzeuquenz unter Verwendung einer periodischen Impulsfolge wechselnder Polarität.Method for generating odd harmonics The odd harmonics The invention relates to a method of generating a fundamental frequency below harmonics Use of a periodic pulse train of alternating polarity.

Es sind Verfahren bekannt, Impulse wechselnder Polarität durch Differentiation einer Rechteck- oder verzerrten Sinusschwingung mit dem Tastverhältnis 1: 1 zu erzeugen (deutsche Patentschrift 862 773, schweizerische Patentschriften 219 020, 204 388). Der Nachteil dieser Anordnungen hegt darin, daß die Form der positiven Impulse von der der negativen abweicht; deshalb treten im Frequenzspektrum auch geradzahlige Harmonische mit störenden Spannungsamplituden auf. Bei den bekannten Schaltungen sind Impulsgruppen nicht erzeugbar.Methods are known for generating pulses of alternating polarity by differentiating a square or distorted sine wave with a duty cycle of 1: 1 (German patent specification 862 773, Swiss patent specification 219 020, 204 388). The disadvantage of these arrangements is that the shape of the positive pulses differs from that of the negative; therefore, even harmonics with disruptive voltage amplitudes also occur in the frequency spectrum. In the known circuits, pulse groups cannot be generated.

Diese Nachteile werden bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß zur Erzeugung der Impulsfolge eine periodische Impulsfolge mit der doppelten Grundfrequenz einer mit der Grundfrequenz gesteuerten Torschaltung zugeführt wird, die in jeder zweiten Periode der Impulsfolge eine spiegelbildliche Pohtaritätsumkehr bewirkt.In a method, these disadvantages are of the kind mentioned at the outset Art avoided according to the invention in that a periodic pulse sequence is used to generate the pulse sequence Pulse train with twice the basic frequency of one controlled with the basic frequency Gate circuit is supplied, which is a mirror image in every second period of the pulse train Reversal of power causes.

Das Verfahren wird an zwei Schaltbeispielen in F i g. 1 und 2 erklärt. In den F i g. 3 bis 5 werden Ausführungen der Torschaltung gezeigt.The method is illustrated in two circuit examples in FIG . 1 and 2 explained. In the F i g. 3 to 5 embodiments of the gate circuit are shown.

Die Schaltung in F i g. 1 besteht aus einem Frequenzverdoppler V, einem Impulsgenerator G und der Torschaltung T. An die Klemme 1 (F i g. 1) wird eine Wechselspannung der Grundfrequenz f. angelegt, die einmal den Frequenzverdoppler und zum andern die Torschaltung steuert. Der Frequenzverdoppler liefert eine Wechselspannung der Frequenz 2 f., die dem Impulsgenerator zugeführt wird. Angeregt durch diese Spannung mit der Frequenz 2f0 liefert der Impulsgenerator dann Impulse oder Impulsgruppen, die innerhalb der einzelnen Perioden der Frequenz 2f0 genau gleich sind. Gleich ist die Polarität, die Amplitude, die Form und der zeitliche Beginn der Impulse oder Impulsgruppen. Diese periodische Impulsfolge wird dann der Torschaltung zugeführt. Gesteuert durch die bei 1 angelegte Wechselspannung der Frequenz f. wird die Torschaltung bei jeder Halbwelle der Steuerspannung so umgepolt, daß bei jedem zweiten Impuls oder bei jeder zweiten Impulsgruppe der vom Impulsgenerator gelieferten periodischen Impulsfolge sich die Polarität umkehrt. Die periodische Impulsfolge hat bei 2 die Frequenz 2f0, die Steuerspannung die Frequenz fo, und am Ausgang 3 der Torschaltung steht die periodische Im#ulsfolge wechselnder Polarität mit der Frequenz fo zur Verfügung. Am Punkt 2 kann man die geradzahligen Harmonischen der Grundfrequenz abnehmen, am Punkt 3 die Ungeradzahligen. In einer Filteranordnung muß die gewünschte Oberwelle dann ausgesiebt werden.The circuit in FIG. 1 consists of a frequency doubler V, a pulse generator G and the gate circuit T. An alternating voltage of the basic frequency f. Is applied to terminal 1 ( FIG. 1) , which controls the frequency doubler on the one hand and the gate circuit on the other. The frequency doubler supplies an alternating voltage of frequency 2 f., Which is fed to the pulse generator. Excited by this voltage with the frequency 2f0, the pulse generator then delivers pulses or groups of pulses that are exactly the same within the individual periods of the frequency 2f0. The polarity, the amplitude, the shape and the time of the beginning of the impulses or impulse groups are the same. This periodic pulse sequence is then fed to the gate circuit. Controlled by the voltage applied at 1 ac voltage of frequency f., The gate circuit is reversed at each half-wave of the control voltage so that in each second pulse or every second group of pulses supplied by the pulse generator periodic pulse train, the polarity is reversed. The periodic pulse sequence at 2 has the frequency 2f0, the control voltage the frequency fo, and the periodic pulse sequence of alternating polarity with the frequency fo is available at output 3 of the gate circuit. At point 2 the even-numbered harmonics of the fundamental frequency can be picked up, at point 3 the odd-numbered ones. The desired harmonic must then be screened out in a filter arrangement.

Die Schaltung in Fig. 2 wird dann angewandt, wenn an Punkt 1 eine Wechselspannung der Frequenz 2f, angelegt werden soll. Der Frequenzverdoppler V der Schaltung in Fig. 1 entfällt dann, dafür muß vor die Torschaltung ein FrequenzteilerD für die Steuerspannung geschaltet werden. Die Impulserzeugung und Umschaltung erfolgt in der gleichen Weise wie bei der in F i g. 1 dargestellten Schaltung. Die vom Impulsgenerator erzeugte Frequenz der periodischen Impulsfolge ist 2f., die Torschaltung wird mit einer Wechselspannung der Frequenz f. gesteuert, und die.Frequenz der periodischen Impulfolge wechselnder Polarität am Punkt 3 beträgt fo.The circuit in FIG. 2 is used when an alternating voltage of frequency 2f is to be applied to point 1. The frequency doubler V of the circuit in Fig. 1 is then omitted; instead, a frequency divider D for the control voltage must be connected in front of the gate circuit. The pulse generation and switching takes place in the same way as in the case of FIG. 1 circuit shown. The frequency of the periodic pulse train generated by the pulse generator is 2f., The gate circuit is controlled with an alternating voltage of frequency f. , And the frequency of the periodic pulse train of alternating polarity at point 3 is fo.

Die Vorteile dieses Verfahrens sind folgende: 1. Die positiven und negativen Impulse oder Impulsgruppen sind weitestgehend deckungsgleich. 2. Durch die weitgehende Deckungsgleichheit der positiven und negativen Impulse oder Impulsgruppen am Ausgang der Torschaltung kann man den Aufwand an Filtem zur Heraustrennung der gewünschten n-ten Oberwelle verringern, die Amplitude der vorhergehenden und der folgenden Oberwelle (n + 1 und n - 1) sind vernachlässigbar klein.The advantages of this procedure are as follows: 1. The positive and negative impulses or impulse groups are largely congruent. 2. Because the positive and negative pulses or pulse groups at the output of the gate circuit are largely identical, the amount of filters required to separate out the desired nth harmonic can be reduced, the amplitude of the preceding and the following harmonic (n + 1 and n - 1) are negligibly small.

3. Der genaue zeitliche Einsatz der Impulse oder Impulsgruppen ist gewährleistet. 3. The exact timing of the impulses or impulse groups is guaranteed.

4. Auf die Amplitude der Spannung der gewünschten Oberwelle kann man durch Verändern des Tastverhältnisses der Impulse oder Impulsgruppen Einfluß nehmen. 5. Die Torschaltung kann Spannungsfunktionen beliebiger Form umpolen, z.B. Sinus-, Rechteck-, Sägezahnspannungen und, wie angeführt, natürlich Impulse oder Impulsgruppen.4. The amplitude of the voltage of the desired harmonic can be influenced by changing the pulse duty factor of the pulses or pulse groups. 5. The gate circuit can reverse the polarity of voltage functions of any shape, eg sine, square, sawtooth voltages and, as mentioned, of course pulses or pulse groups.

Die Fig. 3 zeigt eine Gleichrichteranordnung (Graetzgleichrichter), bestehend aus Trockengleichrichtern, die man als Torschaltung verwendet. Der in Fig.4 gezeigte, allgemein bekannte Ringmodulator erfüllt die gleiche Funktion. Die Schaltung in Fig. 5 besteht aus einem Transformator mit drei Wicklungen, wobei die zwei Primärwicklungen gleich sind, aber entgegengesetzten Wickelsinn haben. An einem Ende sind die beiden Wicklungen miteinander verbunden und zu Punkt 2 geführt, je ein Transistor ist am zweiten Ende angeschlossen. Die Transistoren sollen gleich sein hinsichtlich Leitfähigkeitstyp und Kennlinien. Da funktionsmäßig die Transistoren wechselweise leitend werden sollen, damit sich der Umpoleffekt ergibt, müssen die Spannungsverläufe der die Transistoren steuernden Basisströme entgegengesetzte Polarität haben. Die in der Schaltung nach F i g. 5 notwendige Symmetrieschleife zur Erzeugung der beiden Steuerströme 1 und l" kann man sparen, wenn man zwei Transistoren mit komplementärem Leitfähigkeitstyp verwendet. Bei allen Ausführungsformen der Torschaltung wird bei 1 und l" der Steuerstrom zugeführt. Bei der Schaltung nach F i g. 5 haben die Ströme 1 und V' zwar die gleiche Form, aber entgegengesetzte, Polarität, beide Ströme gemeinsam führen die Steuerfunktion aus. Am Kontaktpunkt 2 und 2' wird die periodische Impulsfolge mit der Frequenz 2 f. zugeführt, und bei 3 und 3' kann man die periodische Impulsfolge wechselnder Polarität abnehmen. 3 shows a rectifier arrangement (Graetz rectifier) consisting of dry rectifiers which are used as a gate circuit. The well-known ring modulator shown in FIG. 4 fulfills the same function. The circuit in FIG. 5 consists of a transformer with three windings, the two primary windings being the same but having opposite winding directions. The two windings are connected to each other at one end and lead to point 2, and a transistor is connected to each end. The transistors should be the same in terms of conductivity type and characteristics. Since the transistors should alternately become conductive in terms of their function, so that the polarity reversal effect occurs, the voltage curves of the base currents controlling the transistors must have opposite polarity. The circuit shown in FIG. The necessary symmetry loop for generating the two control currents 1 and 1 " can be saved if two transistors with a complementary conductivity type are used. In all embodiments of the gate circuit, the control current is supplied at 1 and 1". In the circuit according to FIG. 5 , the currents 1 and V 'have the same shape, but opposite polarity, both currents together perform the control function. At the contact point 2 and 2 'the periodic pulse train with the frequency 2 f. Is supplied, and at 3 and 3' the periodic pulse train of alternating polarity can be picked up.

Claims

Claims: 1. A method for generating odd harmonics of a fundamental frequency using a periodic pulse train of alternating polarity, characterized in that to generate the pulse train, a periodic pulse train with twice the base frequency is fed to a gate circuit controlled with the base frequency, which in every second period of the pulse train causes a mirror image polarity reversal.

2. The method according spoke 1, characterized in that a voltage with the fundamental frequency controls the gate circuit and excites a frequency doubler which controls the pulse generator, which thereby delivers the periodic pulse train with twice the fundamental frequency. 3. The method according to claim 1, characterized in that a voltage with twice the fundamental frequency directly controls the pulse generator and, after halving the frequency, supplies the control voltage for the gate circuit in a binary frequency divider. 4. The method according to claim 1, characterized in that the gate circuit consists of a ring modulator or a diode bridge according to Graetz. 5. The method according to claim 1, characterized in that the Torschaltuno, consists of an N-type transformer with two primary and one secondary winding, said primary windings various Wickelsinu have and each is controlled by a respective transistor so that the two primary windings alternately to effect come. 6. The method according to claim 1 and 5, characterized in that the transistors controlling the two primary windings are of the same conductivity type and are controlled by signals of different polarity. 7. The method according to claim 1 and 5, characterized gekennzeichne 't' that the two primary windings of controlling transistors of the complementary conductivity type and can therefore be controlled by the same signals.