DE2118065A1 - Method and device for converting a periodic signal into a multiphase signal - Google Patents

Method and device for converting a periodic signal into a multiphase signal

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DE2118065A1 DE19712118065 DE2118065A DE2118065A1 DE 2118065 A1 DE2118065 A1 DE 2118065A1 DE 19712118065 DE19712118065 DE 19712118065 DE 2118065 A DE2118065 A DE 2118065A DE 2118065 A1 DE2118065 A1 DE 2118065A1
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  • Manipulation Of Pulses (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

Telefonaktiebolaget L. M. Ericsson, Stockholm/SchwedenTelefonaktiebolaget L. M. Ericsson, Stockholm / Sweden

Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung eines periodischen Signales in ein MehrphasensignalMethod and device for converting a periodic signal into a multiphase signal

In Anwendungen auf den verschiedensten Gebieten benötigt man eine gewisse Phasenverschiebung zwischen dem gleichen, auf zwei oder mehr Zweige aufgeteilten Signal. Man erreicht dies üblicherweise durch ein aus Induktivitäten und Kapazitäten bestehendes Netzwerk zur Phasenverschiebung. Solche Anordnungen haben jedoch einmal den Nachteil der schwierigen Herstellung für eine größere Bandbreite und zum anderen werden sie für niedrige Frequenzen ziemlich groß und aufwendig.In applications in the most varied of areas, one needs a certain phase shift between the same signal split into two or more branches. One achieves this usually by a network consisting of inductances and capacitances for phase shifting. Such arrangements however, they have the disadvantage that they are difficult to manufacture for a larger bandwidth and they are used for low frequencies quite large and expensive.

109846/1212109846/1212

-ι--ι-

Die Erfindung strebt die Erzeugung der gewünschten Phasenverschiebung zwischen den gleichen, auf mehrere Zweige aufgeteilten Signal mittels einer Abtastprozedur an, in deren Verlauf die gewünschte Phasenverschiebung sehr exakt und in einem breiten Frequenzband erreichbar ist, ohne größeren Justieraufwand in Resonanzkreisen und ohne Drift in diesen.The invention aims to produce the desired phase shift between the same signal divided into several branches by means of a sampling procedure, in the course of which the The desired phase shift can be achieved very precisely and in a wide frequency band without any major adjustment effort in resonance circles and without drift in them.

Die ausführliche Erläuterung der Erfindung erfolgt unter Bezugnahme auf die Zeichnung. In dieser zeigt:The invention is explained in detail with reference on the drawing. In this shows:

Fig. 1 eine schematische Anordnung gemäß der Erfindung und Fig. 2 den Zusammenhang zwischen einem periodischen Signal und den durch den Abtastvorgang gewonnenen Impulsen.Fig. 1 shows a schematic arrangement according to the invention and 2 shows the relationship between a periodic signal and the pulses obtained by the scanning process.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Anordnung zur Umwandlung eines Signales in drei Phasen dargestellt.In Fig. 1 is an inventive arrangement for conversion of a signal shown in three phases.

Eine Abtastschaltung A, in der ein Signal der Frequenz f in ein Dreiphasensignal umgewandelt werden soll, wird mit einer Frequenz 3»fo abgetastet, wobei fQ eine in den Grenzen f und 2»f beliebig gewählte Frequenz ist, was sich auch so ausdrücken läßt, daß die Frequenz f zwischen den Grenzen ■- ·£ und £ liegen muß. Das Frequenzspektrum des Signales kannA sampling circuit A, in which a signal of frequency f is to be converted into a three-phase signal, is sampled at a frequency 3 »f o , where f Q is an arbitrarily selected frequency within the limits f and 2» f, which is also expressed in this way lets that the frequency f must lie between the limits ■ - · £ and £. The frequency spectrum of the signal can

den Frequenzbereich von ^ ·£ bis £ ganz oder teilweise umfassenencompass the frequency range from ^ · £ to £ in whole or in part

Die durch das Abtasten gewonnenen Impulse werden gleichzeitig auf drei Zweige al, a2 unda3 gegeben, die zu je einer Gatterschaltung B1, B2 und B3 führen. Eine gemeinsame Takteinheit steuert das Abtasten und die drei Gatterschaltungen, beispielsweise über einen Selektor oder ein Schieberegister, so daßThe pulses obtained by scanning are given simultaneously to three branches a1, a2 and a3, each of which is a gate circuit B1, B2 and B3 lead. A common clock unit controls the sampling and the three gate circuits, for example via a selector or a shift register so that

1 0 9 8 A 6/12121 0 9 8 A 6/1212

die Impulse ihrerseits auf die Ausgänge b1, b2 und b3 der drei Gatterschaltungen verteilt werden, die jeden dritten Impuls übertragen. Man erhält dadurch an jedem Ausgang ein Signal mit der Impulswiederholungsfrequenz f . Mathematisch läßt sich nachweisen, daß die Amplitude dieser drei Impulse mit der Frequenz f^-f variiert, wobei eine Phasenverschiebung von genau 120° zwischen de
den Zweigen vorhanden ist.the pulses are in turn distributed to the outputs b1, b2 and b3 of the three gate circuits which transmit every third pulse. As a result, a signal with the pulse repetition frequency f is obtained at each output. Mathematically it can be proven that the amplitude of these three pulses varies with the frequency f ^ -f, with a phase shift of exactly 120 ° between de
the branches are present.

von genau 120° zwischen den Signalen in zwei aufeinanderfolgenZum mathematischen Beweis wird auf Fig. 2 verwiesen. Ein Signal der Frequenz f ist durch die Sinusfunktion sin 2^f»£»t mit der Periode T = 1/f dargestellt. Die Sinusfunktion wird mit einer Frequenz f abgetastet, die wie oben ausgeführt, größer als die Frequenz f, aber kleiner als 2»f sein soll, d.h. die Periode T = i/fQ soll zwischen «· .T und T liegen, wie aus der Fig. folgt. Man erkennt daraus, daß die Abtastwerte auf einer Sinuskurve der Frequenz £Q-£ liegen oder anders ausgedrückt: of exactly 120 ° between the signals in two successive ones. Reference is made to Fig. 2 for a mathematical proof. A signal of frequency f is represented by the sine function sin 2 ^ f »£» t with the period T = 1 / f. The sine function is sampled at a frequency f which, as stated above, should be greater than frequency f, but smaller than 2 »f, ie the period T = i / f Q should be between« · .T and T, as shown in FIG the figure follows. It can be seen from this that the sampled values lie on a sinusoidal curve of the frequency £ Q - £ , or in other words:

sin 2«T«f-k-T0 = sin 2*f.(£Q-£)»k«TQ ( k = 1,2,3,...)·sin 2 «T« fkT 0 = sin 2 * f. (£ Q - £ ) »k« T Q (k = 1,2,3, ...) ·

Bekanntlich gilt folgende Ableitung:
- sin 2-T»(fo-f).k«To « sin 2·1Γ·(f-fQ)·*·ΤΟ As is well known, the following derivation applies:
- sin 2-T »(f o -f) .k« T o «sin 2 · 1Γ · (ff Q ) · * · Τ Ο

= sin (2«^r.f.k.To-2^= sin (2 «^ rfkT o -2 ^

= sin 2»//«f*k-To,= sin 2 »//« f * kT o ,

was zu beweisen war.which was to be proved.

Damit ist auch bewiesen, daß eine Phasenverschiebung von genau 120° zwischen den Signalen zweier aufeinanderfolgender Zweige gegeben ist. Dies läßt sich auch für eine beliebige Phasenzahl η nachweisen. Die Phasenverschiebung zwischen den Signalen zweier aufeinanderfolgender Zweige ist dann 36O°/n. Dies beweist:This also proves that a phase shift of exactly 120 ° between the signals of two successive branches given is. This can also be demonstrated for any number of phases η. The phase shift between the signals of two successive branches is then 360 ° / n. This proves:

109846/1212109846/1212

sin 2»T^f*(]c«To+To/n) = "sin /j2«/fc(f -f)(k«T +T^/h) - if sin 2 "T ^ f * (] c" T o + T o / n) = "sin / j2" / fc (f -f) (k "T + T ^ / h) - if

Durch bekannte Ableitung erhält man:
"sin [2./. (f^-fHk-T^T^n) - 2#/n] = sinBy known derivation we get:
"sin [2. /. (f ^ -fHk-T ^ T ^ n) - 2 # / n] = sin

= sin £2»T*f (k.To+To/n)~k»2.T-2^n+2?7ii] = sin 2eT-f(k«To+To/n),= Sin £ 2 »T * f (kT o + T o /n)~k»2.T-2^n+2?7ii] = sin 2 e f (k« T o + T o / n),

vas zu beweisen war.vas had to be proven.

Die Impulse in den drei Zweigen b1, b2 und b3 gelangen zu einem Tiefpaßfilter Ci, C2 und C3. Dieses für jeden Zweig vorhandene Filter verwandelt die Impulse in kontinuierliche, periodische Signale der Frequenz fQ-f» wobei die Signale, wie oben ausgeführt, gegeneinander um 120 bzw. 240 in der Phase verschoben sind. Jedes Signal gelangt über einen Zweig c1, c2 und c3 zu je einer weiteren Abtastschaltung D1, D2 und D3 in jedem Zweig. Diesen Abtastschaltungen werden die Signale mit der Frequenz 3#f_ abgetastet· Am Ausgang der Schaltung D1 gelangen die vom Abtasten herrührenden Impulse auf drei Zweige d11, d12 und d13, von D2 auf drei Zweige d21, d22 und d23 und von D3 auf drei Zweige d31, d32 und d33·The pulses in the three branches b1, b2 and b3 reach a low-pass filter Ci, C2 and C3. This filter, which is present for each branch, converts the pulses into continuous, periodic signals of the frequency f Q -f », the signals being shifted in phase from one another by 120 or 240, as explained above. Each signal reaches a further sampling circuit D1, D2 and D3 in each branch via a branch c1, c2 and c3. The signals are sampled with the frequency 3 # f_ in these sampling circuits. At the output of the circuit D1, the pulses resulting from the sampling arrive at three branches d11, d12 and d13, from D2 to three branches d21, d22 and d23 and from D3 to three branches d31 , d32 and d33

Drei weitere Gatterschaltungen E1, B2 und E3 stehen jeweils mit allen drei Abtastschaltungen D1, D2 und D3 in Verbindung und erhalten somit sämtliche Impulse der drei Zweige. Jede Gatterschaltung E1, E2 und E3 überträgt jeden dritten Impuls jeder Abtastschaltung D1, D2 und D3, so daß man auf den drei Ausgängen el, e2 und e3 Signale der Impulswiederholungsp . frequenz 3«f. erhält. Die Analogie mit den oben dargelegten Details zeigt, daß die Amplitude dieser Impulse mit der Frequenz £-(£-£) = £ schwankt und daß zwischen zwei aufeinander-Three further gate circuits E1, B2 and E3 are each connected to all three sampling circuits D1, D2 and D3 and thus receive all the pulses of the three branches. Each gate circuit E1, E2 and E3 transmits every third pulse of each sampling circuit D1, D2 and D3, so that on the three outputs el, e2 and e3 signals of the pulse repetition p. frequency 3 «f. receives. The analogy with the details given above shows that the amplitude of these pulses fluctuates with the frequency £ - (£ - £) = £ and that between two successive

o v οo v ο

folgenden Zweigen eine Phasenverschiebung von 120 vorhanden ist·the following branches have a phase shift of 120

109846/1212109846/1212

Drei Tiefpaßfilter F1, F2 und F3 wandeln analog wie die Filter C1, C2 und C3 die Impulse in kontinuierliche, periodische Signale der Frequenz f um, wobei die Phasenverschiebung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zweigen 120° beträgt·Three low-pass filters F1, F2 and F3 convert in the same way as that Filters C1, C2 and C3 convert the pulses into continuous, periodic signals of frequency f, with the phase shift between two consecutive branches is 120 °

Zur Vereinfachung des dargestellten Ausführungsbeispiels wurden drei Phasen gewält. Bs ist jedoch ohne weiteres einzusehen, daß die Anzahl der Zweige, auf die die Signale zu verteilen sind, auf eine beliebige, positive ganze Zahl η erweiterbar ist. Anstelle der Abtastfrequenz 3*fQ verwendet man dann eine Abtastfrequenz n»f und die Phasenverschiebung zwischen zweiTo simplify the illustrated embodiment, three phases were chosen. However, it is readily apparent that the number of branches over which the signals are to be distributed can be expanded to any positive integer η. Instead of the sampling frequency 3 * f Q , a sampling frequency n »f and the phase shift between two are then used

aufeinanderfolgenden Zweigen beträgt 360 /n.consecutive branches is 360 / n.

Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern wurden auch die Abtastfunktionen, beispielsweise in Form der Abtastschaltung A, und die Verteilungsfunktion, beispielsweise in Form der Gatterschaltungen BI, B2 und B3 im beschriebenen Ausführungsbeispiel als getrennte, einzeln arbeitende Schaltungen dargestellt. Die Gatterschaltungen B1, B2, B3 und E1, E2 und E3 können aber auch neben ihrer jeweiligen Verteilungsfunktion die Abtastfunktion ausüben. Bedingung hierfür ist lediglich, daß die Steuersignale für die Gatterschaltungen ausreichend kurz sind.In order to facilitate the understanding of the invention, the scanning functions, for example in the form of the scanning circuit A, and the distribution function, for example in the form of the gate circuits BI, B2 and B3 shown in the described embodiment as separate, individually operating circuits. The gate circuits B1, B2, B3 and E1, E2 and E3 but can also exercise the scanning function in addition to their respective distribution function. The only condition for this is that the control signals for the gate circuits are sufficiently short.

In diesem Fall werden die Abtastschaltungen A bzw. Dl, D2 und D3 eliminiert, was in den meisten Fällen vorteilhaft ist.In this case, the sampling circuits A and D1, D2 and D3 eliminated, which is beneficial in most cases.

Die Gatterschaltungen B1, B2 und B3 lassen sich auch zu einer Signalverteilungsschaltung oder zu einem Signalschalter zusammenfassen, die, wenn sie wie oben dargelegt, Abtastfunktionen ausführt, dann als Abtast- und Verteilungsschaltung zu bezeichnen wäre.The gate circuits B1, B2 and B3 can also be combined into one Signal distribution circuit or to a signal switch summarize the, when they are as set out above, sampling functions executes, then would be referred to as a sampling and distribution circuit.

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Claims (2)

PatentansprücheClaims Verfahren zur Umwandlung eines periodischen Signales der Frequenz f in ein Mehrphasensignal, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal mit der Abtastfrequenz n»f abgetastet wird, wobei f eine zwischen den Grenzen f und 2»f beliebig gewählte Frequenz ist und die Abtastungen wiederum auf η Zweige verteilt sind, so daß jeder Zweig jede n-te Abtastung erhält,Method for converting a periodic signal of frequency f into a multiphase signal, characterized in that that the signal is sampled with the sampling frequency n »f, where f is one chosen arbitrarily between the limits f and 2 »f Is frequency and the samples are in turn distributed over η branches, so that each branch receives every nth sample, W wobei in jedem Zweig Impulse der Impulswiederholungsfrequenz f mit einer Amplitudenvariation der Frequenz fQ-f erhalten werden, daß von den Impulsen in jedem Zweig durch Tiefpaßfilter ein periodisches Signal erzeugt wird, das in zwei aufeinanderfolgenden Zweigen eine Phasenverschiebung von 36O°/n aufweist, daß die zuletzt genannten Signale gleichzeitig mit der Frequenz n«f abgetastet werden und daß die Abtastungen jedes der η Zweige wiederum verteilt sind auf m aufeinanderfolgende Zweige, wobei m = n, so daß jeder Zweig jeweils lediglich nur eine Abtastung der η Zweige erhält, so daß man in jedem der aufeinanderfolgenden Zweige Impulse mit der Impulswiederholungsfrequenz nef und mit einer Amplitudenvariation der Frequenz f erhält, und daß durch Tiefpaßfilter in jedem Zweig aus diesen Impulsen ein periodisches Signal erzeugt wird, das in zwei aufeinanderfolgenden Zweigen um 36O°/n phasenverschoben ist. W where in each branch pulses of the pulse repetition frequency f with an amplitude variation of the frequency f Q -f are obtained that a periodic signal is generated from the pulses in each branch by means of a low-pass filter which has a phase shift of 36O ° / n in two successive branches, that the last-mentioned signals are sampled simultaneously with the frequency n «f and that the samples of each of the η branches are in turn distributed over m successive branches, where m = n, so that each branch only receives only one sample of the η branches that one receives in each of the successive branches pulses with the pulse repetition frequency n e f and with an amplitude variation of the frequency f, and that a periodic signal is generated from these pulses by low-pass filters in each branch, which is phase-shifted by 360 ° / n in two successive branches is. 2. Anordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Abtast- und Verteilungsschaltung (A, Bl, B2, B3) die mit der Frequenz n»f , wobei f eine zwischen den Grenzen f und 2«f beliebig gewählte Frequenz ist, das Signal abtastet und die durch die Abtastung erzeugten Impulse auf η Zweige verteilt, so daß jeder Zweig jeweils den η-ten Impuls führt, durch eine erste Gruppe von Tiefpaßfiltern2. Arrangement for carrying out the method according to claim 1, characterized by a first sampling and distribution circuit (A, Bl, B2, B3) those with the frequency n »f, where f is a between the limits f and 2 «f is arbitrarily selected frequency, the signal is sampled and the one generated by the sampling Pulses distributed over η branches, so that each branch carries the η th pulse through a first group of low-pass filters 109846/1212109846/1212 (C1, C2, C3), die in jedem Zweig die gelieferten Impulse in ein periodisches Signal der Frequenz fQ-f umwandeln, das in zwei aufeinanderfolgenden Zweigen um 36O°/n phasenverschoben ist, durch eine Gruppe von η weiteren Abtast- und Verteilungsschaltungen (D1, D2, D3, E1, B2, E3), die jeweils mit jedem der η Tiefpaßfilter der ersten Gruppe verbunden sind und jedem der m aufeinanderfolgenden Zweige zugeteilt sind, wobei mit der Frequenz f eine Abtastung jedes der η Eingangssignale erfolgt, so daß jeder der aufeinanderfolgenden m Zweige eine Abtastung von jeweils gleichzeitig nur einem der η Zweige erfährt, so daß in jedem aufeinanderfolgenden Zweig Impulse der Impulswiederhiungsfrequenz f und mit einer Amplitudenvariation der Frequenz f erhalten werden, und durch eine zweite Gruppe von Tiefpaßfiltern (F1, F2, F3), die in den einzelnen Zweigen die gelieferten Impulse in ein periodisches Signal der Frequenz f umwandeln, das in zwei aufeinanderfolgenden Zweigen um 36O°/n phasenverschoben ist·(C1, C2, C3), which in each branch convert the supplied pulses into a periodic signal of frequency f Q -f, which is phase-shifted by 360 ° / n in two successive branches, by a group of η further sampling and distribution circuits (D1, D2, D3, E1, B2, E3), which are each connected to each of the η low-pass filters of the first group and are assigned to each of the m successive branches, each of the η input signals being sampled at the frequency f, so that each of the successive m branches is sampled simultaneously from only one of the η branches, so that in each successive branch pulses of the pulse repetition frequency f and with an amplitude variation of the frequency f are obtained, and through a second group of low-pass filters (F1, F2, F3 ), which convert the pulses supplied in the individual branches into a periodic signal of frequency f, which is phase-shifted by 360 ° / n in two successive branches is· 109846/1212109846/1212
DE19712118065 1970-04-23 1971-04-14 METHOD AND ASSIGNMENT FOR CONVERTING A PERIODIC SIGNAL INTO A MULTI-PHASE SIGNAL Pending DE2118065B2 (en)

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FR2086278A1 (en) 1971-12-31
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