DE1588886A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung des Phasenwinkels und der Amplitude eines periodisch verlaufenden Signals - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung des Phasenwinkels und der Amplitude eines periodisch verlaufenden Signals

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DE1588886A1 DE19671588886 DE1588886A DE1588886A1 DE 1588886 A1 DE1588886 A1 DE 1588886A1 DE 19671588886 DE19671588886 DE 19671588886 DE 1588886 A DE1588886 A DE 1588886A DE 1588886 A1 DE1588886 A1 DE 1588886A1
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Sundstroem Ingvar Georg
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    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G01R23/20—Measurement of non-linear distortion
    • H—ELECTRICITY
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
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    • H03L7/06—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using a reference signal applied to a frequency- or phase-locked loop
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    • H03L7/081—Details of the phase-locked loop provided with an additional controlled phase shifter
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Description

1 BERLIN 33 MÜNCHEN
Auguste-Viktoria-Stiaße 65 Dl*.- 111Q. HANS RUSCHKE Pienzenauer Straße Pat.-Anw. Dr. Ruschke β „,u,- .«„,,,, Pat.-Anwalt Agular Telefon: 0311,™1 Dipl.-llig. HEINZ AGULAR Telefon: 08,1,<g°3§* Postscheckkonto: PATENTANWÄLTE Postscheckkonto-Berlin West 7434 München 662 77 Bankkonto: η.ηΐ,ι,,,η»,,. Bank f. Handel u. Industrie Bankkonto.
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Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung des Phasenwinkels und der Amplitude eines periodisch verlaufenden
Signals
Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Einstellung des Phasenwinkels und der Amplitude eines periodisch verlaufenden Signals in einem vorbestimmten Verhältnis zu der Phase und der Amplitude eines Bezugssignals der gleichen Frequenz sowie eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.
Für die Zwecke des Festhaltens der Amplitude und des Phasenwinkels eines periodisch verlaufenden Signals sind verschiedene Schaltanordnungen bekannt geworden, die Filter und Verstärker enthaltene Solche Schaltanordnungen sind aber sehr empfindlich gegen Verzerrungen sowie gegen Frequenzänderungen des Signals.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe ein Signal'mit einem
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seiir exakt bestimmten Phasenwinkel und einem sehr exakt "bestimmten Amplitudenwert relativ zu einer anderen Wechselspannung der gleichen Frequenz gewonnen werden kann, unabhängig von allgemeinen Verzerrungen und unabhängig von der Frequenz innerhalb eines weiten Frequenzbereiches. Zur Zielsetzung der Erfindung gehört auch die Schaffung einer Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.
' Das Verfahren nach der Erfindung ist im wesentlichen
dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen dem Einsteilsignal und dem Bezugssignal ein Differenzsignal bildet, welches mit ersterem verglichen wird, und das Differenzsignal mit dem Bezugssignal und auch mit dem um 90 in der Phase verschobenen Bezugssignal vergleicht, um Signale zu erhalten, die proportional den Phasenunterschieden sind, da3 hierauf die Phasendifferenzsignale integriert und die integrierten Signale dazu benutzt werden, die Einstellung der Amplitude
k bzw. des Phasenwinkels des periodischen Signals herbeizuführen.
Die Vorrichtung zur Ausführung dieses neuen Verfahrens ist im wesentlichen gekennzeichnet durch einen Amplitudenregler und einen Regler für den Phasenwinkel, die dazu dienen, das periodische Signal einzustellen, und ferner gekennzeichnet durch einen Addierstromkreis, der ein Differenzsignal zwischen dem eingestellten periodischen Signal und dem Bezugssignal bildet, und ist ferner gekennzeichnet
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durch zwei Phasendetektoren, von denen der eine ein Phasendifferenzsignal bildet, welches proportional dem Phasenunterschied zwischen dem Differenzsignal und dem Bezugssignal ist, während der andere ein Phasendifferenzsignal bildet, welches proportional dem Phaßenunterschied zwischen dem Differenzsignal und dem um 90° in der Phase verschobenen Bezugssignal ist, und schließlich gekennzeichnet durch einen ersten Integrator, der das Ausgangssignal des einen Phasendetektors integriert und den integrierten Wert in Form eines Steuersignals auf den Amplitudenregler gibt, und durch einen zweiten Integrator, der das aus dem Ausgang des zweiten Phasendetektors erhaltene Signal integriert und den integrierten Wert in Form eines Steuersignals auf den Regler für den Phasenwinkel gibt.
In dem nun folgenden Beschreibungsteil soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen näher erläutert werden.
In der Zeichnung ist t
Fig. Ί ein Blockschaltbild einer Ausfüiirungsform der Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung und
Fig. 2 ein Vektordiagramm, welches der Erläuterung des Prinzips der Erfindung diert.
In Fig. 1 ist mit 1 eir Amplitudenregler bezeichnet, der beispielsweise ein Transistorverstärker sein kann. Mit
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2 ist ein Regler für den Phasenwinkel bezeichnet, der beispielsweise aus einer Reihenschaltung von Ohm'Sehern Widerstand und Kapazität bestehen kann und bei welchem der Phasenwinkel eines Signals, welches auf den Verbindungspunkt zwischen Widerstand und Kondensator gegeben wird und sick infolge der Tatsache ändert, daß das Regelsignal den Widerstandswert des Ohm'sehen Widerstandes beeinflußt. Der Amplitudenregler und der Regler für den Phasenwinkel sind in Serie zueinander geschaltet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das einzustellende.Signal auf den Eingang des Amplitudenreglers gegeben, während das geregelte Signal am Ausgang des Reglers für den Phasenwinkel erhalten wird. Mit 3 ist ein Addierstromkreis bezeichnet, auf welchen das Ausgangssignal von dem Punkt Q her gelangt und der außerdem das periodische Eezugssignal erhält, welches von dem Punkt P her kommt; er erzeugt ein Differenzsignal, welches auf einen Verstärker 4 gegeben wird. Das Signal aus dem Verstärker 4 wird einerseits auf einen Phasendetektor 6 gegeben, in welchem es mit dem Bezugssignal verglichen wird, und andererseits auf einen Phasendetektor 7, der mit Hilfe eines Phasenverschiebungskreises
5 das um 90° phasenverschobene Signal für den Vergleich mit dem Ausgangssignal aus dem Verstärker 4 erhält. Man bekommt infolgedessen sowohl am Ausgang des Phaeendetektore
6 als auch an dem Ausgang des Phasendetektors 7 ein
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gleichgerichtetes Spannungssignal, welches proportional dem CoBinuB des Phasenuntersohiedes gegenüber dem gelie ferten Signal ist, wobei dieser Phasenunterschied durch den Phasendetektor festgelegt iat. An den Ausgang des Phasendetektors 6 ist ein Integrator θ angeschlossen, dessen Ausgangssignal als ein Steuersignal für den Amplitu denregler 1 verwendet wird. Auf entsprechende leise dient das Ausgangssignal aus einem Integrator 9, dessen Eingang am Ausgang des Phasendetektors 7 liegt, dazu, den Regler 2 für den Phasenwinkel zu steuern.
Die grundsätzliche Wirkung des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung läßt sich am besten an Hand des Vektordiagramms in Pigc 2 erläutern. In diesem Vektordiagramm kennzeichnet der Vektor S das geregelte Signal, welches man im Punkt Q erhält, wenn der Regelprozeß beginnt; dabei ist im Interesse der einfacheren Darstellung angenommen, daJ3 dieses Signal identisch gleich ist mit dem Signal, welches auf den Eingang I der Schaltanordnung gegeben wird. Mit R ist das Bezugssignal bezeichnet und mit R-S das Signal, welches man aus dem Addierstromkreis 3 erhält und welches nach erfolgter Verstärkung auf die Phasendetektoren 6 und 7 gegeben wird. Der Phasendetektor 6 liefert ein Ausgangssignal C, welches proportional dem Cosinus der festen Phasendifferenz f zwischen dem Differenzsignal R-S und dem Bezugssignal R, wie dies oben bereits erläutert
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wordtn ist. Per Phastndtttktor 7 litftrt tin AusgangeBignal P1 wichββ proportional dem Cosinus dtr ftettn Phastn- difftrtnz 9O-f-g sviichtn dtm Difftrtnzeignal R-S und dtm um 90° in dtr Phast vtrschobtntn Btzugesignal R ift. Das Signal 0 wird in dtm Inttgrator 8 und das Signal D in dta Inttgrator 9 integriert. Das inttgritrtt Signal aus dem erstgenannten Integrator wird auf den Amplitudenregler und das integrierte Signal aus dem an zweiter Stelle genannten Integrator auf den Regler für den Phasenwinkel gegeben. Unterscheidet sich die Größe des Differenzvektors R-S von dem Wert 0, dann nehmen die integrierten Werte der Gleichspannungen C und D immer in Abhängigkeit davon, ob die Gleichspannungen positiv oder negativ sind, zu oder ab„ Durch die Abnahme bzw. Zunahme der integrierten Spannungen wird die Amplitude bzw. der Phasenwinkel auf solche Weise geregelt, daß bei stärker werdendem Steuersignal die Amplitude bzw. der Phasenwinkel des geregelten Signals zunimmt und bei schwächer werdendem Steuersignal abnimmt. Aus Fig. 2 kann man deutlich ersehen, daß die Regelung beendet ist, sobald die Vektoren R und S zusammenfallen. Tritt die letzte Abweichung in Erscheinung, dann versuchen die Vektoren C und D den Zustand der ITull-Differenz zwischen den Signalen R und S wiederherzustellen. Damit nähert sich das System also einem stabilen Gleichgewichtszustand.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das
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dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt^ vielmehr sind zahlreiche Änderungen und Modifikationen denkbar. So kann man beispielsweise die Einstellung des Signals auch dadurch erreichen, daß seine Amplitude und/oder sein Phasenwinkel ein vorher willkürlich festgelegtes Verhältnis zu der Amplitude bzw. dem Phasenwinkel des Bezugssignals hat.

Claims (1)

  1. Patentansprüche :
    "U Verfahren zur Einstellung des Phasenwinkels 'ind der Amplitude eines periodisch verlaufenden Signals in ^orbestimmtem Verhältnis zu dem Phasenwinkel und der Amplitude eines Bezugssignals der gleichen Frequenz, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen dem Einstellsignal und dem Bezugssignal ein Differenzsignal bildet, welches mit ercterem verglichen wird, und das Differenzsignal mit dem BezugSBignal und aucL mit dem um 90° in der Phase verschobenen Bezugssignal vergleicht, um Signale zu erhalten, die proportional den Phasenunterschieden sind, daß hierauf die Differenzsignale integriert und die integrierten Signale dazu benutet werden, die Einstellung der Amplitude bzw. des Phasenwinkel des periodischen Signals herbeizuführen. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Amplitudenregler (1)
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    und einen Regler (2) für den Phasenwinkel, die dazu dienen, das periodische Signal/ einzustellen', und ferner gekennzeichnet durch einen Addierstromkreis (3)> der ein Differenzsi£nal zwischen dem eingestellten periodischen Signal und dem Bezugssignal bildet, und gekennzeichnet durch zwei Phasendetektoren (6, 7)» von denen der eine (6) ein thae end iff erenzsignal "bildet, welches proportional dem thasenunterschied zwischen dem Differenzsignel und dem
    w Bezugseignal ist, während der andere (7) ein Phasendifferenzeignel bildet, welches proportional dem Phasenunterschied zwischen dem Differenzsignal und dem um 90° in der Phase verschobenen Bezugssignal ist, und schließlich gekennzeichnet durch einen ersten Integrntor (8), der das Auegangssignal des einen Phasendetektors (6) integriert und den integrierten Wert in Form eines Steuersignals auf den Amplitudenregler (1) gibt, und durch einen zweiten Integrator (i), der das aus dem Ausgang des zweiten Ihasendetektors (7) erhaltene Signal integriert und den integrierter: lert in Form eines Steuersignals auf den Regler (2) für den lhasenwinkel gibt.
    Dr.Sk/Wr
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    BAO ORIGINAL
DE19671588886 1966-10-13 1967-10-04 Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung des Phasenwinkels und der Amplitude eines periodisch verlaufenden Signals Pending DE1588886A1 (de)

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