DE1276758B - Phasendiskriminator fuer zwei gleichfrequente elektrische Schwingungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03d

Deutschem.: 21 a4-29/01

Nummer: 1276758

Aktenzeichen: P 12 76 758.7-35 (A 51768)

Anmeldetag: 7. März 1966

Auslegetag: 5. September 1968

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Phasendiskriminator für zwei gleichfrequente elektrische Schwingungen, bei dem einem aus Primärwicklung und mit Mittelanzapfung versehener Sekundärwicklung bestehenden Übertrager die eine Schwingung primärseitig und die andere Schwingung an der Mittelanzapfung eingespeist wird und die Außenanschlüsse der Sekundärwicklung auf je einen kapazitiv belasteten Gleichrichter geführt sind.

Ein idealer Phasendiskriminator ist eine Schaltungsanordnung, die mit einer Spannung der Form U₀ cos (ω / — φ₀) am Eingang eine Ausgangsspannung von der Form A: · [/„cos^ abgibt. In technischen Phasendiskriminatoren wird die Realisierung dieser Eigenschaft nach Möglichkeit angestrebt. Die Ausgangsspannung eines technischen Phasendiskriminators weist aber eine Form

k (U₀, ω) cos φ₀ + Αφ (U₀, ω)

auf. Sowohl die Amplitude k (U₀, ω) als auch die Phasendifferenz Αφ (U₀, ω) ist abhhängig von der Amplitude U₀ und von der Kreisfrequenz ω der Eingangsspannung. Für einen linearen und breitbandigen Diskriminator mußten der Faktor k und der Phasenwinkel A φ konstante Schaltungsparameter und damit unabhängig von der Kreisfrequenz ω und der Amplitude Z7₀ sein.

Für niedrige Frequenzen wurde z.B. in der Trägerfrequenztelephonie eine gute Annäherung bezüglich der Konstanz durch Verwendung von Modulatorschaltungen mit nachfolgendem Tiefpaßfilter erzielt. Die Voraussetzungen, die zu Linearität und Breitbandigkeit führen, liegen in der Symmetrie der beteiligten Übertrager und in der sauberen Gleichrichtung. Die letztere stellt bekanntlich infolge der Belastung des Modulators durch den Gleichrichter nur für schmale Frequenzbänder eine konstante Im-. _; pedanz dar. -----

In Phasendiskriminatoren, die ausschließlich für hohe Frequenzen (etwa 1 MHz und höher) ausgelegt sind, können die notwendigen Voraussetzungen nicht ohne weiteres geschaffen werden. Die Symmetrie des Übertragers ist infolge geringer Windungszahlen der Wicklungen, insbesondere bei Verwendung von Eisenkernen, sehr schwer zu realisieren. Bei Luftspulen treten jedoch Schwierigkeiten in bezug auf die Verkopplung und Streukapazitäten gegen den Mittelabgriff der Sekundärwicklung und gegen Masse auf.

Zur Abscheidung der Welligkeit und allfälliger überlagerter Hochfrequenz ist eine dem Gleichrichter nachgeschaltete Filteranordnung notwendig. Infolge Phasendiskriminator für zwei gleichfrequente
elektrische Schwingungen

Anmelder:

Albiswerk Zürich A. G., Zürich (Schweiz)

Vertreter:

Dr. W. Berg

und Dipl.-Ing. O. Stapf, Patentanwälte,

8000 München, Hilblestr. 20

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Dr. se. techn. Peter Aemmer,

Dipl.-El. Techn. Heinrich Diem, Zürich (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 20. August 1965 (11 719)

der Streukapazitäten ist der Gleichrichter unabhängig von der Filteranordnung kapazitiv belastet. Es entsteht damit eine Art von Spitzenwertgleichrichtung an Stelle einer Mittelwertgleichrichtung. Die Spitzenwertgleichrichter ziehen zudem, nur jeweils für kurze Zeit Strom, was zu unregelmäßiger Belastung für den gesamten vorgeschalteten Schaltungskreis führt. ■'.,...

Die Erfindung löst diese Probleme bei einem eingangs beschriebenen Phasendiskriminator dadurch, daß der Übertrager auf einen Ringkern aufgebracht ist und daß am Eingang der Gleichrichter je ein auf die Frequenz der Schwingungen abgestimmter Parallelschwingkreis vorgesehen ist.

Dip; Verwendung eines Ringkerns im Übertrager erlaubt, die Wicklungen weitgehend symmetrisch zu halten, da sie getrennt aufgebracht werden können und damit eine vernachlässigbar kleine gegenseitige kapazitive Beeinflussung aufweisen.

Die Parallelschwingkreise vor den Gleichrichtern speichern die Energie der Schwingungen, so daß sich die unregelmäßige Belastung durch die Gleichrichter nur in diesen Energiespeichern auswirkt.

Zwischen die Außenanschlüsse der Sekundärwicklung und die Gleichrichter bzw. die Parallelschwingkreise ist je ein Kondensator geschaltet. Diese Kondensatoren sind derart bemessen, daß sie zusammen mit der Streuinduktivität des auf einen Ringkern aufgebrachten Übertragers einen auf die Grundfrequenz

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abgestimmten Serieschwingkreis ergeben. Der Parallelschwingkreis und dieser Serieschwingkreis bilden zusammen ein Bandpaßfilter.

Es hat sich gezeigt, daß sich die Schwellenspannung der Dioden für die Gleichrichtung störend auswirkt. Im erfindungsgemäßen Phasendiskriminator wird den Dioden eine der Schwellenspannung entsprechende Vorspannung gegeben, indem die Parallelschwingkreise auf einen gemeinsamen Punkt geführt und von dort über eine Diode gegen Masse geschaltet sind. Wird nun dieser Diode eine Vorspannung in Leitrichtung gegeben, so stellt sich an den Gleichrichterdioden über die Parallelschwingkreise eine Vorspannung ein, die der Schwellenspannung "entspricht. Damit der gemeinsame Punkt der zwei Parallelschwingkreise auch wechselstrommäßig an Masse gelegt ist, wird die Diode mit einem Kondensator überbrückt.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der Zeich- *° nung näher erläutert.

Der Übertrager U wird an der Primärwicklung Wl durch einen Transistor T mit einer ersten Schwingung am Eingang El beaufschlagt. Der Transistor T ist in Emittergrundschaltung als gegengekoppelter «5 Verstärker betrieben. Die Gegenkopplung erfolgt über den Kondensator C 2 vom Kollektor auf die Basis. Die Basis ist über einen Kondensator C1 mit dem Eingang El verbunden. Die Primärwicklung ist mit einem zusätzlichen Kondensator C 3 abgestimmt, so daß der Transistor T nur auf eine rein ohmsche Last arbeitet. Die Zuführung der Kollektorspeisespannung des Transistors T erfolgt über den Widerstand R 4 und die Primärwicklung Wl. Der Verbindungspunkt des Widerstandest4 mit der Primärwicklung WX ist mittels des Kondensators C9 wechselstrommäßig geerdet. Der Kern K des Übertragers ist ein Ringkern, auf den die Wicklungen einzeln aufgebracht sind. Die Sekundärwicklung W 2 besteht aus zwei gleichen Wicklungshälften, an deren gemeinsamem Punkt dem MittelabgrifE die zweite Schwingung aus dem Eingang El zugeführt ist. Die Außenanschlüsse der Sekundärwicklung W2 sind über Kondensatoren C 4 bzw. C 5 auf zwei Dioden D1 bzw. D 2 geführt. Zwischen die DiodenDl bzw.D2 und die Kondensatoren C 4 bzw. C 5 sind zwei Parallelschwingkreise Pl bzw. P 2 angeschlossen. Die zweiten Anschlüsse der Parallelschwingkreise Pl und P 2 sind zusammen über eine Diode D 3 auf Masse geführt. Die Anode der Diode D 3 ist über einen Widerstand Rl an eine positive Spannungsquelle angelegt. Der gemeinsame Punkt der Parallelschwingkreise ist über einen Kondensator C 6 geerdet. Die Dioden Dl und DI sind mit einem Anschluß auf je einen Ausgang Al und Al geführt. Diese Ausgänge sind je mit Kondensatoren C7, CS und ,Widerständen R 2, R3 auf Masse geschaltet.

Die Schwingung am Eingang El muß niederohmig auf den Übertrager U gegeben werden. Damit ergeben sich definierte Streuverhältnisse der sekundären Streuung des auf einem Ringkern K aufgebrachten Übertragers U. Mit der vorgeschlagenen Anordnung wird eine symmetrische magnetische Verkopplung und kleine Streukapazitäten zwischen Primär- und Sekundärwicklung erhalten. Infolge erdsymmetrischen Aufbaues erhält der Übertrager U auch eine kapazitive Erdsymmetrie.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Phasendiskriminator für zwei gleichfrequente elektrische Schwingungen, bei dem einem aus Primärwicklung (Wl) und mit Mittelanzapfung versehener Sekundärwicklung (W 2) bestehenden Übertrager (U) die eine Schwingung primärseitig und die andere Schwingung an der Mittelanzapfung eingespeist wird und die Außenanschlüsse der Sekundärwicklung (W2) auf je einen kapazitiv (C 7, C 8) belasteten Gleichrichter (D 1, D 2) geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager (U) auf einem Ringkern (K) aufgebracht ist und daß am Eingang der Gleichrichter (Dl, D2) je ein auf die Frequenz der Schwingung abgestimmter Parallelschwingkreis (Pl, P 2) vorgesehen ist.

2. Phasendiskriminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter (D 1, Dl) und die Parallelschwingkreise (Pl, P2) über je einen Kondensator (C 4, C 5) solcher Größe mit dem Übertrager (Ϊ7) verbunden sind, daß sie zusammen mit der Streuinduktivität des Übertragers (U) abgestimmte Serieschwingkreise bilden.

3. Phasendiskriminator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelschwingkreise (Pl, P 2) auf einen gemeinsamen Punkt geführt sind, der über eine in Leitrichtung vorgespannte, mit einem Kondensator (C 6) überbrückte Diode (D 3) mit Masse verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1081513; französische Patentschrift Nr. 1393 849.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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