DE2055043B2

DE2055043B2 - Adjustable runtime chain

Info

Publication number: DE2055043B2
Application number: DE19702055043
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Mahner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-11-09
Filing date: 1970-11-09
Publication date: 1975-05-22
Also published as: DE2055043A1

Description

40 kann.40 can.

Ausgehend von einer einstellbaren LaufzeitketteBased on an adjustable runtime chain

Die Erfindung betrifft eine einstellbare Laufzeit- mit mehreren, jeweils aus Spulen und variablen Kakette mit mehreren, jeweils aus Spulen und variablen pazitäten bestehenden Laufzeitgliedern, bei denen als Kapazitäten bestehenden Laufzeitgliedern, bei denen Kapazitäten spannungsabhängige Halbleiterelemente als Kapazitäten spannungsabhängige Halbleiter- 45 verwendet sind, deren Kapazitätswert mittels einer elemente verwendet sind, deren Kapazitätswert mit- veränderbaren Steuerspanmmg einstellbar ist, läßt tels einer veränderbaren Steuerspannung einstell- sich diese Aufgabe erfindungsgemäß in dar Weise bar ist. lösen, daß mindestens an einem Ende der Laufzeit-The invention relates to an adjustable running time with several, each consisting of coils and variable chain with several runtime elements, each consisting of coils and variable capacities, in which as Capacities existing delay elements in which capacities are voltage-dependent semiconductor elements voltage-dependent semiconductor 45 are used as capacities, the capacitance value by means of a elements are used whose capacitance value can be adjusted with a variable control voltage by means of a variable control voltage, this object is achieved according to the invention in a manner is cash. solve that at least at one end of the term

Zum Aufbau von Schaltungen der Nachrichten- kette einzelne als Transformationsglieder wirkende technik sind häufig sogenannte Laufzeitketten erfor- 50 Laufzeitglieder mit gegenüber den übrigen Laufzeitderlich, Schaltungsanordnungen also, die geeignet gliedern gleichem Aufbau aber unterschiedlichei sind, die Laufzeit bzw. die damit unmittelbar verbun- Wellenwiderstandsänderung vorgesehen sind, welche dene Phase eines Nachrirhtensignals in einer be- dadurch erzeugt wird, daß die spannungsabhängigen stimmten vorgebbaren Weise zu beeinflussen. Solche Kapazitäten der Transformationglieder nur jeweils Laufzeitketten bestehen aus der Kettenschaltung meh- 55 mit Teilen der veränderbaren Steuerspannung ausgererer oder sogar sehr vieler einzelner Laufzeitglieder steuert sind, die durch einen Spannungsteiler mit und können auf verschiedenartige Weise als Allpaß- mehreren festen Abgriffen aus der veränderbaren oder Tiefpaßketten, mit oder ohne magnetische Kopp- Steuerspannung für die Laufzeitkette gewonnen lung der dabei verwendeten Spulen nach bekannten werden.To set up circuits in the message chain, individual ones acting as transformation elements technology, so-called maturity chains are often required. Circuit arrangements that are suitably structured have the same structure but differ are, the running time or the directly connected wave resistance change are provided, which The phase of a message signal in one is generated in that the voltage-dependent agreed to influence predetermined ways. Such capacities of the transformation elements only in each case Runtime chains consist of a chain circuit with several parts of the variable control voltage or even very many individual delay elements are controlled by a voltage divider and can be used in various ways as all-pass multiple fixed taps from the changeable or low-pass chains, with or without magnetic coupling control voltage for the delay chain ment of the coils used are known.

Regeln dimensioniert werden. Wenn es darauf an- 60 An Hand des in der Zeichnung dargestellten Auskommt, die Laufzeit bzw. die Phasendrehung solcher führungsbeispiels, das eine als Laufzeitkette ausge-Laufzeitglieder zu verändern, dann müssen einstell- bildete Tiefpaßschaltung zeigt, wird die Erfindung bare Schaltelemente vorgesehen werden. Um die noch näher erläutert.Rules are dimensioned. If it depends on what is shown in the drawing, the running time or the phase shift of such a management example, the one running time elements out as a running time chain to change, then have to adjust-formed low-pass circuit shows the invention bare switching elements are provided. To be explained in more detail.

Laufzeit auf elektronischem Wege steuern zu können, Bei der Erfindung wird von der Überlegung ausge-To be able to control runtime electronically, the invention is based on the consideration

verwendet man als Kapazitäten spannungsabhängige 65 gangen, den Wellenwiderstand der steuerbaren Lauf-Halbleiterelemente, deren Kapazität beispielsweise zeitkette von dem konstanten Widerstandswert der mit Hilfe einer sich ändernden Gleichspannung ver- der Kette vor- und nachgeschalteten Widerstände, ändert werden kann. Ist eine solche Laufzeitkette bei- wie beispielsweise dem Wellenwiderstand eines An-one uses voltage-dependent 65 ganges as capacities, the characteristic impedance of the controllable running semiconductor elements, their capacity, for example, a time chain from the constant resistance value of the resistors connected upstream and downstream of the chain with the help of a changing direct voltage, can be changed. Is such a delay chain in - such as the wave resistance of an

schlußkabels, stufenweise auf den variablen Wellenwiderstand der Laufzeitketten zu transformieren, und zwar in einer solchen Weise, daß das Transformationsverhältnis in einer geigneten Weise mitgeändert wird. Es wird hierbei ausgegangen von den an sich bekannten Leitungs-Stufentransformatoren zur Transformation zwischen zwei festen Wellenwiderständen. Der Theorie dieser Stufentransformatoren kann man entnehmen, daß man um so mehr Stufen braucht, je genauer und breitbandiger die Wellenwiderstands-Anpassung sein muß. Im Ausführungsbeispiel sind auf jeder Seite der Laufzeitkette drei Transformationsglieder angenommen. Wenn nur in einem schmalen Frequenzbereich ein kleiner Reflexionsfaktor gefordert wird, genügt unter Umständen bereits eine einzige derartige Stufe.connecting cable, gradually to the variable wave impedance of the runtime chains to transform in such a way that the transformation ratio is changed in an appropriate manner. It is assumed here from the per se well-known line step transformers for transformation between two fixed wave resistances. The theory of these step transformers can be seen it can be seen that the more steps are required, the more precise and broadband the wave resistance adjustment is have to be. In the exemplary embodiment, there are three transformation elements on each side of the delay chain accepted. If only a small reflection factor is required in a narrow frequency range a single such stage may be sufficient.

Wie bereits erwähnt, wird im Ausführungsbeispiel von einer Tiefpaßkette ausgegangen, die aus den LC-Gliedern 1, 1', 1", 2, 2', 2" usw. bis 3", 3', 3 aufgebaut ist. Die Spulen sind also in den Längszweigen, die Kapazitäten in den Querzweigen der Schaltung angeordnet. Das Klemmenpaar 4 wird beispielsweise als Eingang, das Klemmenpaar 5 demzufolge als Ausgang benutzt.As already mentioned, a low-pass chain is assumed in the exemplary embodiment, which consists of the LC members 1, 1 ', 1 ", 2, 2', 2" etc. to 3 ", 3 ', 3 is built up. The coils are therefore in the series branches, the capacitances are arranged in the shunt branches of the circuit. The pair of clamps 4 is for example as input, terminal pair 5 is therefore used as output.

Die Gruppenlaufzeit der dargestellten Laufzeitkette ist dadurch veränderlich gemacht, daß als Kapazitäten Halbleiterdioden 6, 6', 6" usw. vorgfsehen sind, deren Sperrschichtkapazität von einer angelegten Gleichspannung, nämlich der Steuerspanung U₅,, hängt. Diese Spannung wird von einer Steuerklemme 8 den Dioden 6, 6', 6"... beispielsweise über einen Erdungs-Kondensator 7 zugeführt.The group delay of the delay chain shown is made variable by the fact that semiconductor diodes 6, 6 ', 6 ", etc. are provided as capacities, the junction capacitance of which depends on an applied direct voltage, namely the control voltage U ₅ ,,. This voltage is supplied by a control terminal 8 den Diodes 6, 6 ', 6 "... supplied via a ground capacitor 7, for example.

Die Laufzeitglieder 2, 2' usw. haben somit eine Laufzeit, die durch die an die Steuerklemme 8 angelegte Spannung U_s/ beeinflußt wird. Im gleichen Maße wie die Laufzeit wird auch der Wellenwiderstand dieser Glieder beeinflußt. Nur bei einem bestimmten mittleren Wert U₀ der Steuerspannung stimmt er mit dem Wellenwiderstand der an die Klemmen 4 und 5 außen angeschlossenen Geräteteile überein. In allen anderen Fällen tritt ein Reflexionsfaktor auf, der um so größer wird, je stärker man die relative Laufzeitänderung macht.The transit time elements 2, 2 'etc. thus have a transit time which is influenced by the voltage U _{s /} applied to the control terminal 8. The wave resistance of these elements is influenced to the same extent as the running time. Only with a certain mean value U _{0 of} the control voltage does it match the wave resistance of the device parts connected externally to terminals 4 and 5. In all other cases, a reflection factor occurs which becomes greater the greater the relative change in transit time.

Im elementsymmetrisch aufgebauten Ausführungsbeispiel sind jedoch die Transformationsglieder 1, 1', 1" und 3, 3', 3" vorgesehen. Diese haben die Aufgabe, den Wellenwiderstand der Kettenschaltung stufenweise von dem konstanten äußeren Wert auf den variablen Wellenwiderst?nd der Glieder 2, 2", 2" zu transformieren.In the element-symmetrical embodiment, however, the transformation elements 1, 1 ', 1 "and 3, 3 ', 3" are provided. These have the task of reducing the wave resistance of the derailleur gradually from the constant external value to the variable wave resistance of the elements 2, 2 ", 2" to transform.

Die Transformationsglieder 1, V, 1" bzw. 3, 3', 3" werden nun bei Veränderungen der Steuerspannung U₅, so mitverändert, daß sie bei jedem vorkommenden Wert der Steuerspannung annähernd einen Leitungs-Stufentransformator mit der jeweils benötigten Widerstandsübersetzung darsteilen. Im Beispiel sindThe transformation elements 1, V, 1 "or 3, 3 ', 3" are now also changed when the control voltage U ₅ changes so that they represent approximately a line step transformer with the required resistance ratio for each value of the control voltage. In the example are

ίο die Anpassungsglieder den übrigen Laufzeitgliedern 2, 2', 2" völlig gleichartig ausgebildet, es werden ihnen aber an Stelle der Steuerspannung selbst in passender Weise davon abhängige andere Spannungen U₁, IZ₁', U₁" bzw. U₃, V₃, U₃" zugeführt.ίο the matching elements of the remaining delay elements 2, 2 ', 2 "are designed in a completely identical manner, but instead of the control voltage itself, other voltages U ₁ , IZ ₁ ', U ₁ " or U ₃ , V _{3, depending on it, are appropriately dependent thereon} , U ₃ "supplied.

Im Beispiel werden den Kapazitäten 11, 11', 11" bzw. 13, 13', 13" der Transformationsglieder 1, 1', 1" und 3, 3', 3" geeignete Steuerspannungen U₁, U₁' U₁" bzw. U₃, U₃', U₃" getrennt über Erdungs-Kondensatoren 9,9', 9" und 10,10', 10" zugeführt. DieseIn the example, the capacitors 11, 11 ', 11 "or 13, 13', 13" of the transformation elements 1, 1 ', 1 "and 3, 3', 3" are given suitable control voltages U ₁ , U ₁ ', U ₁ " or . U ₃ , U ₃ ', U ₃ "supplied separately via grounding capacitors 9, 9', 9" and 10, 10 ', 10 ". These

Spannungen müssen, abgestuft in der Reihenfolge der Glieder 1, 1', 1" bzw. 3, 3', 3", jeweils zwischen dem mittleren Wert U₀ der Steuerspannung und der Steuerspannung U_sl selbst liegen. Sie werden an einem Spannungsteiler 12 abgegriffen, der zwischen der Steuerspannung U_st und einer festen Spannung vom Wert U₀ eingeschaltet ist.Voltages, graded in the order of the elements 1, 1 ', 1 "or 3, 3', 3", must each _{lie between the mean value U 0 of} the control voltage and the control voltage U _sl itself. They are tapped at a voltage divider 12, which is connected between the control voltage U _st and a fixed voltage of the value U ₀ .

Je nach der Art der verwendeten Dioden kann es zweckmäßig sein, den Spannungsteiler 12 aus nichtlinearen Widerständen aufzubauen, um über einen großen Bereich der Steuerspannung U_st stets eine optimale Transformation zu erreichen. Als nichtlineare Widerstände kommen z. B. Kombinationen von Widerständen und Dioden in Betracht. Auch in diesem¹ Falle kann die Bemessung so vorgenommen werden, daß die ganze Laufzeitkette zwischen den Klemmen 4 und 5 lineare Vierpoleigenschaften hat.Depending on the type of diodes used, it can be expedient to construct the voltage divider 12 from non-linear resistors in order to always achieve an optimal transformation over a large range of the control voltage U _st. As non-linear resistances, for. B. Combinations of resistors and diodes into consideration. In this ¹ case, too, the dimensioning can be carried out in such a way that the entire delay chain between terminals 4 and 5 has linear four-pole properties.

Die elementsymmetrische Aufbauweise wird man dann verwenden, wenn die Laufzeitkette auf beiden Seiten mit gleichen Widerständen abgeschlossen ist.The element-symmetrical structure will be used if the delay chain is based on both Sides is finished with equal resistances.

Wenn die Laufzeitkette jedoch zwischen Widerständen unterschiedlicher Größe betrieben wird, dann kann man die Transformationsglieder 11, 11', 11" am Eingang 4 der Kette unterschiedlich dimensionieren gegenüber den Transformationsgliedern 13, 13', 13" am Ausgang 5 und erhält auf diese Weise gleichzeitig eine Widerstandsanpassung zwischen unterschiedlichen Betriebswiderständen.However, if the delay chain is operated between resistors of different sizes, then the transformation elements 11, 11 ', 11 "at the input 4 of the chain can be dimensioned differently compared to the transformation elements 13, 13 ', 13 "at the output 5 and receives in this way at the same time a resistance adjustment between different operating resistances.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 2, for example, made up of LC elementsa, then the characteristic value of the delay chain is also changed by changing the capacitance values,

1. Adjustable transit time chain with several, each of which is particularly perceived as annoying because it consists of coils and variable capacitances got to. This problem occurs, for example, whose capacitance value is used in the implementation of such systems in which a variable control voltage can be set to detect the phase position of high-frequency elekist, characterized in that min- io tromagnetic waves delay chains as phase ends at one end of the delay chain uses individual sliders will. When ufzeitglie- due to the action as a transformation members L & Lauizeiteinstellung the characteristic impedance of the chain of the (1, 1 ', 1 ", 3, 3, 3'") with ge _fe enüber changes the übri-, occurs at their connection points a Ungen delay elements (2, 2 ', 2 ",...) Have the same desired reflection factor, through which the superstructures, but with different wall resistance, are provided for changes that are interferingly influenced by measurement or control systems.

it is shown that the voltage-dependent capacitance is due to the German Auslegeschrift 1204 349

Quotes (11, 11 ', 11 "; 13, 13', 13") of the transformation already a delay line with adjustable mationsglieder (1, 1 ', 1 "; 3, 3', 3") only become known delay time. The change with parts of the variable control voltage 20 of the delay time takes place with the help of a (Pst- ^u o) , which are controlled by a capacitor, which is designed in the manner of a cylinder-capacitor voltage divider (12) with several fixed ab- sators and its axis however, exempt from the variable control voltage for centrally mounted. The changes that occur in the process, the runtime chain can be obtained. tion of the wave resistance is there, however

2. Delay chain according to claim 1 or 2, there- fore 25 compensated by variable terminating resistors characterized that siert as a voltage divider.

(12) is a voltage-dependent resistor from French patent 10 07 122

Resistance behavior is provided. also one made of series coils and cross capacitors

3. Runtime chain after one of the previous four-pole became known, the the claims, characterized by an ele- 30 should show exactly line behavior. Possibly symmetrical training. can with the help of mechanical adjustment means

4. Delay chain according to one of claims 1 characteristic impedance of this quadrupole to variable and 2, characterized in that the transform terminating impedances are adapted,
mationsglieder (1, Γ, 1 ") at the outlet (4) under- The invention is based on the object, which are differently sized compared to those (3, 3 ', 35 difficulties mentioned in the introduction in relation-3") at the outlet (S) . moderately easy way to remedy and build up

an electronically adjustable delay chain whose characteristic impedance is arbitrarily

can be precisely adapted to the terminating resistors