DE1234812B - Phasenvergleichsschaltung zur Bestimmung des Phasenunterschiedes der Ausgangsspannungen zweier auf der gleichen Radiofrequenz arbeitender Sender - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

H04b

H 04 h

Deutsche Kl.: 21 a4 - 55

P19056IX d/21 a4
2. August 1957
23. Februar 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Phasenvergleichsschaltung zur Bestimmung des Phasenunterschiedes der Ausgangsspannungen zweier von einem gemeinsamen Steuergenerator gespeister Sender, die gleichzeitig mit einem Phasenunterschied, der ± 90° nicht übersteigt, auf derselben Radiofrequenz arbeiten und ein gemeinsames Antennensystem speisen, in der durch Vergleich der Ausgangsfrequenzen der beiden Sender eine Gleichspannung gewonnen wird, die sich nach Größe und Richtung entsprechend der Größe und Richtung der Phasendifferenz der beiden Senderfrequenzen ändert.

Bei dem Parallelbetrieb von zwei Sendern, z. B. zwei Fernsehsender od. dgl., die ein gemeinsames Antennensystem speisen, ist es erforderlich, die Phasenlage zu korrigieren. Es sind nun bereits allgemeine Phasenvergleichsschaltungen bekannt, die mit Differenztransformatoren und Gleichrichterbrücken arbeiten, welche einen der Phasenverschiebung proportionalen Strom erzeugen. Solche Schaltungen sind jedoch frequenzabhängig und arbeiten außerdem nur unter der Voraussetzung, daß die zu vergleichenden Frequenzen auch gleiche Amplituden besitzen.

Es ist auch bekannt, solche Schaltungen einzusetzen, um z. B. einen Phasengleichlauf bei mehreren Rundfunksendern mit je einem eigenen Antennensystem, beispielsweise bei den sogenannten Gleichwellensendern, zu erreichen.

Diese bekannten Schaltungen dienen jedoch nicht dazu und sind für diesen Zweck auch nicht geeignet, bei zwei von einem gemeinsamen Steuergenerator gespeisten und auf ein gemeinsames Antennensystem arbeitenden Sendern die Phasenlage zu bestimmen und gegebenenfalls zu korrigieren.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, den Betrieb von zwei parallel arbeitenden Hochfrequenznetzsendern zu ermöglichen, um Unterbrechungen der Sendung bei Ausfall eines Senders zu vermeiden und für solche Sender eine Phasenvergleichsschaltung vorzusehen, die ohne Energiezufuhr arbeitet, frequenzunabhängig ist und auch dann zuverlässig arbeitet, wenn keine Amplitudengleichheit. der beiden Sendesignale besteht.

Die Aufgabe wird nun gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Phasenvergleichskreis, der durch Sonden an die Ausgangsspannungen der konzentrischen Übertragungsleitungen der Sender angekoppelt ist, aus einer Brückenanordnung besteht, die zwei Arme aufweist, von denen jeder aus einem Gleichrichter besteht, deren Elektroden entgegengesetzter Polarität miteinander verbunden sind und an deren Verbindungsleitung ein Widerstand angeschlos-Phasenvergleichsschaltung zur Bestimmung des
Phasenunterschiedes der Ausgangsspannungen
zweier auf der gleichen Radiofrequenz
arbeitender Sender

Anmelder:

Pye Limited, Cambridge (Großbritannien)

Vertreter:

Dr. H. Wilcken, Patentanwalt,

Lübeck, Breitestr. 52-54

Als Erfinder benannt:
Arthur James Bennett,
Cambridge (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 13. August 1956 (24 755) ■

sen ist, dessen andere Seite mit dem Erdpotential verbunden ist, und deren andere beiden Arme aus Widerständen bestehen, und daß zwei Signale in Gegenphase und von im wesentlichen gleicher Amplitude, die von einem der Sender abgenommen werden, den beiden Verbindungen zwischen den Gleichrichtern und den Widerständen zugeführt werden, und daß ein in der Phase um 90° verschobenes Signal, das von dem anderen Sender abgenommen wird, der Verbindung zwischen den beiden Gleichrichtern zugeführt wird, und daß ein Voltmeter zur Anzeige des Phasenunterschiedes der beiden Senderfrequenzen an dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände und am Erdpotential angeschlossen ist.

Es wird hierdurch möglich, zwei Sender parallel zu betreiben und je einen Sender auszuschalten und wieder einzuschalten, z. B. bei einer Reparatur, und sofort die Phasenlage korrigieren zu können. Es kann hierdurch ein Hilfssender eingespart werden, der bisher erforderlich war, um beim Ausfall des Hauptsenders die Sendung zu übernehmen. Mit Hilfe der Erfindung kann der zweite Sender bzw. der ausgefallene Sender ohne Störung des ersten Senders in Betrieb gesetzt werden.

Das am Ausgang des Phasenkomparators angeschlossene Anzeigegerät, z. B. ein Voltmeter, welches vorzugsweise ein Nullpunktinstrument ist, läßt sich direkt auf den tatsächlichen Phasenwinkel eichen,

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wenn die Amplituden der beiden Signalquellen vorher tude des Signals am Eingang 3 braucht für die eigent-

bestimmt und fixiert sind. liehe Funktion der Schaltung nicht gleich der Ampli- s

Die Phasenvergleichsschaltungen nach der Erfin- tude der Signale an den Eingängen 1 und 2 zu sein, I

dung besitzen den entscheidenden Vorteil, daß sie aber die Empfindlichkeit der Vorrichtung insgesamt

auch dann in ausreichender Weise zur Messung der 5 wird durch die Amplitude des Signals am Eingang 3 s

Phasenbeziehung arbeiten, wenn Differenzen in der bestimmt. Das parallel zum Widerstand R₁ liegende ί

Amplitude zwischen den beiden Signalquellen vor- Meßgerät φ wird entsprechend der Phasenbeziehung t

liegen, vorausgesetzt, daß die Amplituden vorher zwischen den beiden Eingangssignalquellen nach der

bestimmt und im wesentlichen feststehend sind. Somit einen oder anderen Seite anzeigen. (

können die Schaltungen zum Ausgleich der Phase io Die Wirkungsweise der Vorrichtung wird nun an <

zwischen zwei frequenzmodulierten Sendern mit fest- Hand der Vektordiagramme gemäß F i g. 2 und 3 ^

gelegter und bestimmter Amplitudenbeziehung ver- erläutert.

wendet werden. Ebenso sind die Schaltungen von In diesen Figuren werden die Spannungen an den

Amplitudenänderungen zwischen den beiden Signal- Eingängen 1, 2 und 3 durch e_sv e_S2 und e_s3 und die <

quellen unabhängig, wenn einmal die beiden Quellen 15 Spannungen an den beiden Gleichrichtern D₁, D₂

in Phase liegen, und dann sind sie insbesondere ge-, durch e_Dv e_D2 dargestellt, und zwar zeigt Fig.2 ein ]

eignet, die »Inphase«-Bedingungen zwischen zwei in Vektordiagramm, in dem e_S3 zu e_sl und e_S2 in der

der Amplitude modulierten Radiofrequenzsendern, Phase um 90° verschoben ist, und damit wird e_Dl

z.B. Fernsehsendern, die parallel arbeiten, anzu- = e_u2, wodurch über den Widerstand R₁ keine

zeigen. 20 gleichgerichtete Ausgangsspannung entsteht.

Wenn weiterhin Kristall- oder ähnliche Dioden ver- JF i g. 3 zeigt den Fall, daß die vorgenannte Phasen- ι wendet werden, sind keine besonderen Energiequel- beziehung (φ — 90°) gestört ist, d. h. wenn die Spanien erforderlich, da die gesamte Betriebsenergie von nungen e_Dl und e_D2 ungleich werden, denn dann den Signalquellen abgenommen wird, deren Phase wird ein Gleichstrom durch ^fließen, und zwar ' miteinander zu vergleichen ist. Die Schaltungen kön- 25 wegen der Gleichrichterwirkung der Dioden D₁ < nen daher sehr raumsparend ausgeführt werden. und D₂. Die Polarität dieses Stromes wird davon ab- ;

Weiter besitzen die Schaltungen Breitbandmerk- hängen, ob der Vektor e_sz im Uhrzeiger- oder Gegen- ;

male, weil sie keine abgestimmten Elemente enthal- zeigersinn dreht. Dieser Strom wird eine entspre-

ten. Daher ist die Arbeitsweise bei hohen Frequenzen chende Ablenkung bzw. abweichende Anzeige des ί

nur durch die physikalischen Maße der Auslegung 30 Meßgerätes φ verursachen.

der Schaltung und die benutzten Komponenten be- Die vorliegende Phasenvergleichsschaltung kann

grenzt. vorteilhaft zur Bestimmung oder Anzeige der Phasen-

Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nun beziehung zwischen zwei, gleichzeitig auf derselben

an Hand von Ausführungsbeispielen gemäß der Er- Frequenz arbeitenden Funksendern verwendet wer-

findung beschrieben. Es zeigt 35 den, die parallel zueinander einen gemeinsamen Ver-

Fig. 1 eine Grundschaltung für den Phasenver- braucher speisen, z.B. Richtantennen mit gleichem

gleich, Äntennenaufbau, und somit eine kontinuierliche

F i g. 2 und 3 erläuternde Vektordiagramme, Nachstellung ihrer Phasenbeziehungen ermöglicht.

Fig.4, 5 und 6 ausgeführte Phasenvergleichs- Fig.4 zeigt eine Phasenvergleichsschaltung in

schaltungen, 40 einer bevorzugten Anordnung für den vorstehenden

F i g. 7 eine praktische Ausführungsform der Pha- Zweck. Die Ausgangsspannungen der beiden mit der-

senvergleichsschaltung entsprechend Fig. 1. selben Frequenz arbeitenden Sender TxI und 7*2

In F i g. 1 ist eine Brückenschaltung dargestellt, die werden einem Abschlußwiderstand oder einem An-

aus zwei Gleichrichtern D₁, D₂, deren Elektroden mit tennensystem über die Leitungen F₁ und F₂ zuge-

entgegengesetzter Polarität verbunden sind, und aus 45 führt. Zwei Sonden P₁ und F₂ werden der Leitung F₁

zwei Widerständen R₂, R₃ besteht. Zwei in Gegen- zugeordnet, und zwar mit dem Abstand einer halben

phase befindliche Signalspannungen aus einer Signal- Wellenlänge voneinander, um zwei Ausgangssignale

quelle werden den Eingängen 1 und 2 über Konden- in Gegenphase abzunehmen, die den Eingängen 1

satoren C₂, C₃ zugeführt. Eine Eingangssignalspan- und 2 eines Phasenkomparators zugeführt werden,

nung 3 einer zweiten Signalquelle wird der Verbin- 50 der in bezug auf die F i g. 1 beschrieben ist. Die

dungsleitung der beiden Gleichrichter über den Kon- Sonde F₃, die der Leitung F₂ vom Sender Tx 2 zu-

densator C₄ zugeführt, deren Richtspannung sich geordnet ist, ist vorgesehen, um eine Spannung abzu-

über den Widerstand R₄ entwickelt. Ein der gleich- nehmen, die in der Phase um 90° zu der Phase der

gerichteten Ausgangsspannung proportionaler Teil Spannungen verschoben ist, welche durch die Son-

wird aus der Brückenschaltung an dem Wider- 55 den F₁ und F₂ abgenommen sind. Diese Spannung

stand A₁ und dem Kondensator C₁, die an die Ver- wird dem Eingang 3 des Phasenkomparators zuge-

bindungsleitung der beiden Widerstände R₂ und R₃ führt. Die Länge der Leitungen a_v a₂ und a₃ wird so

gelegt sind, abgenommen und einem Meßgerät φ, gewählt, daß die genaue Phasenbeziehung an den

welches einen Nullpunkt in Mitte besitzt, zugeführt. Eingängen 1, 2 und 3 beibehalten wird. Die Phasen-

Es läßt sich direkt auf den Phasenwinkel eichen, 60 beziehung zwischen den Ausgängen der beiden Sen-

wenn die Amplituden der beiden Signalquellen vor- der wird auf dem Nullpunktmesser φ angezeigt,

her festgelegt und fixiert worden sind. Es ist zu bemerken, daß wegen der Lage der Sonden

Wenn die den Eingängen 1 und 2 zugeführten bei Erzeugung eines Signals von der Sonde 3, welche

Signalamplituden gleich sind, wird sich bei der be- in der Phase zu den in Gegenphase befindlichen

schriebenen Schaltung über dem Widerstand R₁ keine 65 Signalen von den Sonden P₁ und F₃ um 90° ver-

Ausgangsspannung entwickeln, sofern das Signal am schoben ist, keine Ausgangsspannung erzeugt wird,

Eingang 3 in der Phase um 90° zur Phase der Signale wenn die Signale der Sender TxI und Tx2 sich in

an den Eingängen 1 und 2 verschoben ist. Die -Ämpli- Phase befinden.

F i g. 5 zeigt eine abgeänderte Ausführung der vorstehend beschriebenen Schaltung, und in dieser Abänderung werden die beiden in Gegenphase befindlichen Signale, die den Eingängen 1 und 2 der Phasenvergleichsschaltung zugeführt werden, durch einen Symmetrietransformator T erzeugt, der mit der Leitung F₁ durch eine einzelne Sonde P₁ verbunden ist. Diese Signale sind wieder in der Phase gegenüber dem aus der Sonde P₃ abgenommenen Signal, das an den Eingang 3 der Phasenvergleichsschaltung geleitet wird, um 90° verschoben.

F i g. 6 zeigt eine weitere Abänderung der F i g. 4, bei der die 180°-Phasendifferenz des Signals zwischen den Eingängen 1 und 2 der Phasenvergleichsschaltung mittels eines auf eine Halbwelle bemessenen Leitungsabschnittes L zwischen den Eingängen 1 und 2 erhalten wird.

F i g. 7 zeigt eine praktische Ausbildung der Brükkenschaltung nach F i g. 1, bei der die verschiedenen Teile der Phasenvergleichsschaltung in einem abgeschirmten Gehäuse B untergebracht sind. Die Dioden D₁ und D₂ sind Kristalldioden, und die drei Eingänge werden durch geeignete Durchbrechungen des Gehäuses ebenso wie der Ausgang des Anzeigegerätes oder der Phasenverbindungsvorrichtung hindurchgeführt. Die drei Eingänge werden mit dem abgeschirmten Gehäuse B über Widerstände R₅, R₆ und R₇ verbunden. Das Potentiometer VR1 ist im Schaltkreis vorgesehen, um zu ermöglichen, Differenzen in den Diodencharakteristiken und Signalpegeldifferenzen an den ausbalancierten Eingängen 1 und 2 am Ausgang auszugleichen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Phasenvergleichsschaltung zur Bestimmung des Phasenunterschiedes der Ausgangsspannungen zweier von einem gemeinsamen Steuergenerator gespeisten Funksender, die gleichzeitig auf derselben Radiofrequenz arbeiten und ein gemeinsames Antennensystem speisen, in der durch Vergleich der Ausgangsfrequenzen der beiden Sender eine Gleichspannung gewonnen wird, die sich nach Größe und Richtung entsprechend der Größe und Richtung der Phasendifferenz der beiden Senderfrequenzen ändert, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenvergleichskreis, der durch Sonden an die Ausgangsspannungen der konzentrischen Übertragungsleitungen der Sender (TxI, Tx 2) angekoppelt ist, aus einer Brückenanordnung besteht, die zwei Arme aufweist, von denen jeder aus einem Gleichrichter (D₁, D₂) besteht, deren Elektroden entgegengesetzter Polarität miteinander verbunden sind und an deren Verbindungsleitung ein Widerstand (R₁) angeschlossen ist, dessen andere Seite mit dem Erdpotential verbunden ist, und deren andere beiden Arme aus Widerständen (R₂, R₃) bestehen, und daß zwei Signale in Gegenphase und von im wesentlichen gleicher Amplitude, die von einem der Sender abgenommen werden, den beiden Verbindungen zwischen den Gleichrichtern und den Widerständen zugeführt werden, und daß ein in der Phase um 90° verschobenes Signal, das von dem anderen Sender abgenommen wird, der Verbindung zwischen den beiden Gleichrichtern (D₁, D₂) zugeführt wird, und daß ein Voltmeter φ zur Anzeige des Phasenunterschiedes der beiden Senderfrequenzen an dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände (R₂, R₃) und am Erdpotential angeschlossen ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsleitung (F₁) des einen Senders (Tx 1) zwei Sonden (P₁, P₂) mit dem Abstand einer halben Wellenlänge zugeordnet sind, durch die zwei in Gegenphase befindliche Ausgangssignale abgenommen werden, die der Phasenvergleichsschaltung zugeführt und mit dem Ausgangssignal des zweiten Senders (Tx2) verglichen werden, das durch eine Sonde (P₃), die der Übertragungsleitung (F₂) dieses zweiten Senders zugeordnet ist, an einer Stelle ausgekoppelt wird, wo dieses Signal gegenüber dem Signal aus dem ersten Sender eine Phasenschiebung von 90° aufweist (F i g. 4).

3. Phasenvergleichsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sonde (P₁) der Übertragungsleitung (F₁) des einen Senders (TxI) zugeordnet ist und ein Signal dieses Senders durch einen Symmetrietransformator (T) leitet, der zwei Ausgangssignale in Gegenphase erzeugt, die dem Phasenvergleichskreis zugeführt und mit dem Ausgangssignal des zweiten Senders (Tx 2) verglichen werden, das durch eine der Übertragungsleitung (F₂) zugeordnete Sonde (P₃) vom zweiten Sender (Tx 2) an einer Stelle abgenommen wird, in der sich das Signal zu den beiden Signalen des Symmetrietransformators (T) um 90° phasenverschoben befindet (F i g. 5).

4. Phasenvergleichsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Symmetrietransformators (T) ein auf eine Halbwelle bemessener Abschnitt (L) einer Übertragungsleitung verwendet wird (F i g. 6).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 462 905, 475 375,

832, 661 924;

USA.-Patentschriften Nr. 2 276 497, 2 424 131;
»Zeitschrift für technische Physik«, 1932, H. 8,

S. 363 bis 367.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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