DE2330357C3 - Bandpass filter circuit - Google Patents

Bandpass filter circuit

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DE2330357C3 DE19732330357 DE2330357A DE2330357C3 DE 2330357 C3 DE2330357 C3 DE 2330357C3 DE 19732330357 DE19732330357 DE 19732330357 DE 2330357 A DE2330357 A DE 2330357A DE 2330357 C3 DE2330357 C3 DE 2330357C3
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Description

Üblicherweise hat eine Bandpaßfilterschaltung ein Bandpaßfilter, das so ausgebildet ist, daß es nur die Signale in dem gewünschten Band durchläßt, und einen Begrenzerkreis. Wenn die Eingangssignalfrequenz von Δ /zur Mittenfrequenz /0 des Bandpaßfilters schwankt, ist bei einer solchen Bandpaßfilterschaltung eine entsprechende Änderung von Δ θ in der Ausgangsphase des Bandpaßfilters aufgrund seiner Phasencharakteristik vorhanden.Usually, a band-pass filter circuit has a band-pass filter adapted to pass only the signals in the desired band and a limiter circuit. If the input signal frequency to the center frequency of Δ / 0 fluctuates / the band pass filter, band-pass filter in such a corresponding change of Δ θ in the output stage of the bandpass filter is present because of its phase characteristic.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, daß die Mittenfrequenz /0 des Bandpaßfilters sich aufgrund von Temperaturänderungen oder Alterung ändern kann, Obwohl die Eingangssignalfrequenz konstant ist Somit tritt eine Ausgangsphasendifferenz auch in diesem Falle »uf. Darüber hinaus besteht die Wahrscheinlichkeit, daß solche Ausgangsphasendifferenzen nachteilige Wirkungen bei der Verwendung in Schaltungen haben, die eine sehr genaue Phasensynchronisation erfordern, z. B. Trägerregenerierschaltungen von Mehrphasen-PCM-Systemen. In addition, there is a possibility that the center frequency / 0 of the bandpass filter may differ due to Temperature changes or aging can change, although the input signal frequency is thus constant In this case too, an output phase difference occurs. In addition, there is a likelihood that such output phase differences have adverse effects when used in circuits that employ a require very precise phase synchronization, e.g. B. Carrier regeneration circuits of multiphase PCM systems.

Bekannt ist ein AM-Demodulator, bei dem eine *5 Phasenverschiebung zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal durch einen Phasendetektor kompensiert wird (UKW-Berichte, Bd. 11, September 1971, S. 144). Der Phasenschieber erzeugt dabei eim von der Frequenz des Eingangssignals unabhängig! Phasenverschiebung, weshalb ein stationärer Phasen fehler der negativen Rückkopplungsschleife auftrittAn AM demodulator is known in which a * 5 Phase shift between the input signal and the output signal by a phase detector is compensated (VHF reports, vol. 11, September 1971, p. 144). The phase shifter generates eim independent of the frequency of the input signal! Phase shift, which is why a stationary phase error of the negative feedback loop occurs

Bekannt ist auch eine Bandpaßfilterschaltung mi einem Phasendetektor, der die Phasendifferenz zwi sehen den Eingangs- und Ausgangssignalen zu und vor einem Bandpaßfilter feststellt, mit einem spannungsge steuerten Oszillator, der über ein Tiefpaßfilter durch dai Ausgangssignal von dem Phasendetektor gesteuert wird, mit ersten und zweiten Frequenzumsetzern, die dem Bandpaßfilter vor- bzw. nachgeschaltet sind unc deren Umsetzungsverhältnis durch das Ausgangssigna des spannungsgesteuerten Oszillators bestimmt isl (DT-OS 21 39 039). Bei dieser bekannten Anordnung bei der zur Konstanthaltung der Eingangsfrequenz ein AFC-Kreis vorgesehen ist kann der stationäre Phasenfehler zwar verringert, jedoch nicht auf Null reduziert werden.Also known is a band-pass filter circuit with a phase detector which determines the phase difference between see the input and output signals to and in front of a bandpass filter, with a voltage ge controlled oscillator, which has a low-pass filter through dai Output signal from the phase detector is controlled, with first and second frequency converters, the upstream or downstream of the bandpass filter and their conversion ratio through the output signal of the voltage-controlled oscillator is determined by isl (DT-OS 21 39 039). In this known arrangement in which an AFC circuit is provided to keep the input frequency constant, the stationary phase error reduced, but not reduced to zero.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bandpaßfilterschaltung der vorstehend erwähnten Art zu schaffen, die so ausgebildet ist, daß stationäre Phasenfehler auf Null reduziert werden können. Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkn.ale. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The invention is based on the object of providing a bandpass filter circuit of the type mentioned above to create, which is designed so that stationary phase errors can be reduced to zero. Solved this task is achieved by the Merkn.ale specified in the characterizing part of claim 1. Refinements of the invention are specified in the subclaims.

Neben der Reduzierung des stationären Phasenfehlers auf Null, ermöglicht es die Erfindung auch, daß eine Phasendifferenz, die auf Faktoren außerhalb der Schaltung beruht unterdrückt bzw. auf Null reduziert wird.In addition to reducing the stationary phase error to zero, the invention also enables a Phase difference, which is based on factors outside the circuit, suppressed or reduced to zero will.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der istThe invention is described by way of example with reference to the drawing in which is

F i g. 1 ein Blockschaltbild des Prinzips der Bandpaßfilterschaltung der Erfindung,F i g. 1 is a block diagram showing the principle of the bandpass filter circuit the invention,

F i g. 2 Schwingungs- und Phasenfrequenzkennlinien des Bandpaßfilters,F i g. 2 oscillation and phase frequency characteristics of the bandpass filter,

Fig.3(a) und 3(b) beispielhafte Schaltbilder der Schaltung nach F i g. 1,3 (a) and 3 (b) are exemplary circuit diagrams of the circuit according to FIG. 1,

Fig.4 eine Frequenzkennlinie der konstanten Phasendifferenz, bei der die Verzögerungszeit des Verzögerungskreises DL als Parameter verwendet ist,4 shows a frequency characteristic of the constant phase difference, in which the delay time of the delay circuit DL is used as a parameter,

F i g. 5 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung, bei der Faktoren außerhalb der Schleife enthalten sind,F i g. Figure 5 is a block diagram of an embodiment of the invention in which factors are out of the loop are included,

F i g. 6 ein Diagramm zur Erläuterung der Kompensation einer Phasenverzögerung aufgrund von Faktoren außerhalb der Schleife undF i g. 6 is a diagram for explaining the compensation of a phase delay due to factors outside the loop and

F i g. 7 ein Schaltbild eines verwendeten Verzögerungskreises DL· F i g. 7 a circuit diagram of a delay circuit DL used

F i g. 1 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform der Bandpaßfilterschaltung der Erfindung veranschaulicht. Die Eingangssignalfrequenz wird einer Frequenzumsetzung in dem ersten Frequenzumsetzer FCKl in Übereinstimmung mit dem Ausgangssiganl des spannungsgesteuerten Oszillators VCO unterworfen und nach dem Durchgang durch das Bandpaßfilter BPF wird wieder eine Frequenzumsetzung ausgeführt, um eine Eingangssignalfrequenz an dem zweiten Frequenzumsetzer zu erhalten, die letztlich das Ausgangssignal wird. Die Phasen der Eingangs- und Ausgangssignale des Bandpaßfilters BPF werden durch den Phasendetektor bestimmt. Das erhaltene Ausgangssignal in Übereinstimmung mit der Eingangs- und Ausgangsphasendifferenz wird an den spannungsgesteuerten Oszillator VCO über ein Tiefpaßfilter LFangelegt.F i g. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of the band pass filter circuit of the invention. The input signal frequency is subjected to a frequency conversion in the first frequency converter FCKl in accordance with the output signal of the voltage-controlled oscillator VCO and after passing through the bandpass filter BPF a frequency conversion is carried out again in order to obtain an input signal frequency at the second frequency converter, which ultimately becomes the output signal. The phases of the input and output signals of the bandpass filter BPF are determined by the phase detector. The output signal obtained in accordance with the input and output phase difference is applied to the voltage controlled oscillator VCO through a low pass filter LF.

Auf diese Weise wird die an die obenerwähnten Frequenzumsetzer FCVl und FCK2 anzulesendeIn this way, the frequency converters FCV1 and FCK2 mentioned above are to be read

Schwingungsfrequenz entsprechend dem Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators gesteuert Wenn eine Differenz zwischen den Eingangs- )ind Ausgangsphasen vorhanden ist, wird die Schwingungsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators VCO so gesteuert, daß die Phasendifferenz konstant gehalten wird. Da jedoch der Schleifengewinn bei dieser Art einer Schaltungsanordnung des Bandpaßfilters nicht unbegrenzt ist, wird notwendigerweise ein konstanter Phasenfehler erzeugt ,Oscillation frequency is controlled according to the output signal of the voltage controlled oscillator When there is a difference between the input and output phases, the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator VCO becomes so controlled that the phase difference is kept constant. However, since the loop gain with this species a circuit arrangement of the band-pass filter is not unlimited, necessarily becomes a constant one Phase errors generated,

Das kann als Nachteil eines Bandpaßfilters dieser Art bezeichnet werden.This can be said to be a disadvantage of a band pass filter of this type.

Um den konstanten Phasenfehler auf Null zu reduzieren, wird gemäß der Erfindung die Ausgangsschwingung des spannungsgesteuerten Oszillators an den ersten Frequenzumsetzer FCV \ über den Verzögerungskreis DL angelegtIn order to reduce the constant phase error to zero, according to the invention, the output oscillation of the voltage-controlled oscillator is applied to the first frequency converter FCV \ via the delay circuit DL

Das Prinzip der Erfindung wird nachfolgend im einzelnen beschrieben.The principle of the invention is described in detail below.

Unter der Annahme, daß die Eingangsträgerfrequenz ωό, die Mittenfrequenz des Bandpaßfilters ω / und die Mittenfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators VCOw vsind, wird die folgende Gleichung erhalten:
ω/= (U0 - cot). (1)
Assuming that the input carrier frequency ωό, the center frequency of the bandpass filter ω / and the center frequency of the voltage controlled oscillator VCOw are vs, the following equation is obtained:
ω / = (U 0 - cot). (1)

Wenn die Eingangsträgerfrequenz von ωο um Δ ω geändert wird, ergibt sich ωο+Δω. If the input carrier frequency is changed from ωο by Δ ω, the result is ω ο + Δω.

Die Schwingungsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators VCO ändert sich um Δ ω' und wird ω ν+Δ ω', da sie entsprechend dem Ausgangssignal des Phasendetektors PD gesteuert wird, um die Eingangsfrequenz des Bandpaßfilters konstant zu halten. The oscillation frequency of the voltage controlled oscillator VCO changes by Δ ω ' and becomes ω ν + Δ ω' because it is controlled in accordance with the output of the phase detector PD to keep the input frequency of the bandpass filter constant.

Als Ergebnis wird die Eingangssignalfrequenz des Bandpaßfilters BPFwie folgt:As a result, the input signal frequency of the band pass filter BPF becomes as follows:

(D0 + Αω - (ων + Λω') = ω/ + (1 ω - Λ ω) . (D 0 + Αω - (ων + Λω ') = ω / + (1 ω - Λ ω).

(2)
Da jedoch der Schleifengewinn
(2)
However, there the loop gain

3535

G =G =

Λ ω' Λ ω — .1 ιο Λ ω 'Λ ω - .1 ιο

ist, wird erhalten \Δω\>\Δω' \. is, we get \ Δω \> \ Δω '\.

Das Bandpaßfilter BPF'ist eine Vorrichtung mit einer Schwingungskennlinie a und einer Phasenkennlinie b, wie es in Fig.2 gezeigt ist Wenn die Frequenz des Eingangssignals zu dem Bandpaßfilter BPF von der Mittenfrequenz ω /des Bandpaßfilters um Δ ω differiert, wird das Ausgangssignal des Bandpaßfilters BPFB. The bandpass filter BPF 'is a device having an oscillation characteristic a and a phase characteristic b as shown in Fig. 2. When the frequency of the input signal to the bandpass filter BPF differs from the center frequency ω / of the bandpass filter by Δω , the output of the bandpass filter becomes BPFB.

Diese Phasendifferenz zwischen den Eingangs- und Ausgangssignalen des Bandpaßfilters wird durch den Phasendetektor PD bestimmt der den soannungsgesteuerten Oszillator VCO steuertThis phase difference between the input and output signals of the bandpass filter is determined by the phase detector PD which controls the voltage-controlled oscillator VCO

Da (Δω-Δ ω') in Gleichung (2) proportional der Änderung Δ ω der Schwingungsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators VCO ist, giltSince (Δω-Δ ω ') in equation (2) is proportional to the change Δ ω in the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator VCO , the following applies

= K ■ Λ υ/ = α · Λ ω . = K ■ Λ υ / = α · Λ ω.

(3)(3)

Unter der Annahme, daß die Verzögerungszeit τ des Verzögerungskreises DL wirdAssuming that the delay time τ of the delay circuit becomes DL

= K ■ K', = K ■ K ',

(5)(5)

kann die konstante Phasendifferenz θ auf Null reduziert werden.the constant phase difference θ can be reduced to zero.

Unter der Annahme, daß die Anfangsphasendifferenz in dem Eingangssigna! gemäß F i g. 1 zu Null wird, können die Signale an den Punkten A bis Fin folgender Weise ausgedrückt werden:Assuming that the initial phase difference in the input signal! according to FIG. 1 becomes zero, the signals at points A through Fin can be expressed as follows:

Das Signal am Punkt A oder das Eingangssignal zu der Bandpaßfilterschaltung wirdThe signal at point A or the input signal to the band pass filter circuit becomes

A ; cos(<u0 A ; cos (<u 0

(6)(6)

Das Signal am Punkt B oder das Signal, das erhalten wird, indem die Ausgangsschwingung des spannungsgesteuerten Oszillators VCO über die Verzögerungsleitung DL läuft, wirdThe signal at point B or the signal obtained by passing the output oscillation of the voltage controlled oscillator VCO through the delay line DL becomes

B; cos {(ων + Λ(u')t — τ· Δω') B ; cos {(ων + Λ (u ') t - τ · Δω')

(7)(7)

Das Signal am Punkt Coder das Ausgangssignal von dem ersten Frequenzumsetzer FCVl wird über ein Tiefpaßfilter erhalten, das die Niederfrequenzkomponente aus dem Produkt der Multiplikation der Signale A und B wieder herstelltThe signal at point C or the output signal from the first frequency converter FCVl is obtained via a low-pass filter which recovers the low-frequency component from the product of the multiplication of the signals A and B again

Hier ist die Niederfrequenzkomponente anstelle der Hochfrequenzkomponente wieder hergestellt worden, um eine Unterdrückung auszuführen und das Bandpaßfilter BPFbei Niederfrequenz zu betreiben.Here, the low frequency component has been restored in place of the high frequency component to carry out suppression and operate the band pass filter BPF at low frequency.

Es giltIt applies

(i)')t — τ· /J ω'}
[COS{((U0 + ων + Λ ω + Δω')ί — ι · Δω'}ί
(i) ') t - τ / J ω'}
[COS {((U 0 + ων + Λ ω + Δω ') ί - ι · Δω'} ί

COS(o)0 + Au))t ■ COS{((uü
COS (o) 0 + Au)) t ■ COS {((uü

Hier sind K und a Proportionalitätskonstanten, die positiv und größer als Null sind.Here, K and a are constants of proportionality that are positive and greater than zero.

Aus der Phasenkennlinie bin Fig.2 ergibt sich, daß die Phasendifferenzen θ und (Δω-Δ ω') proportional in einem Bereich nahe der Mittenfrequenz ω / des Bandpaßfilters sind, was in folgender Weise ausgedrückt werden kann: (>5From the phase characteristic in Fig . 2 it follows that the phase differences θ and (Δω-Δ ω ') are proportional in a range near the center frequency ω / of the bandpass filter, which can be expressed in the following way: (> 5

θ = -K'(Δω- Δα,') = -K' ■ K ■ Λω' . (4) θ = -K '(Δω- Δα,') = -K '■ K ■ Λω'. (4)

Hierin ist K'eine Proportionalitätskonstante > 0.In this, K ' is not a constant of proportionality> 0.

+ COS {(θ)0 — ων + A(U-A ω')ί + T · Λ <//}] . + COS {(θ) 0 - ων + A (UA ω ') ί + T · Λ <//}].

Deshalb stellt das Signal C die Differenzkomponente (Niederfrequenzkomponente) dar, die wie folgt ausgedrückt wirdTherefore, the signal C represents the difference component (low frequency component) expressed as follows will

C; COS{((U0 — ων + Δω Αω')ΐ + τ- Δω'} = COS{(«</ + K-A ω')ί + τ- Δω'}. (8)C; COS {((U 0 - ων + Δω - Αω ') ΐ + τ- Δω'} = COS {(«</ + KA ω ') ί + τ- Δω'}. (8)

Ein Signal am Punkt D oder das Ausgangssignal des Bandpaßfilters BPF erhält die folgende Form, da der konstante Phasenfehler dieses Bandpaßfilters BPF durch θ gegeben ist:A signal at point D or the output signal of the bandpass filter BPF has the following form, since the constant phase error of this bandpass filter BPF is given by θ:

D; cos {(«j/ + K-A (o')t + Θ + τ ■ A ω'}. (9) D ; cos {(«j / + KA (o ') t + Θ + τ ■ A ω'}. (9)

Ein Signal am Punkt E oder das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators VCO istA signal at point E or the output signal of the voltage controlled oscillator VCO is

F,; cos (ω ν+Δ ω') t. F ,; cos (ω ν + Δ ω ') t.

Ein Signal am Punkt F oder das Ausgangssignal des zweiten Frequenzumsetzers FCV2 wird erhalten, indem die Signale D und E multipliziert und die Hochfrequenzkomponente über ein Hochpaßfilter wieder hergestellt wird.A signal at point F or the output signal of the second frequency converter FCV2 is obtained by multiplying the signals D and E and reproducing the high-frequency component via a high-pass filter.

Wegen der folgenden Beziehung ist das Signal am Punkt F die Summenkomponente (Hochfrequenzkomponente). Because of the following relationship, the signal at point F is the sum component (high frequency component).

Aus (1) und (3) wird erhaltenFrom (1) and (3) is obtained

F ; COsftoj/ + ων + K ■ Λ ω + A ω)ί + θ + τ ■ ,1 ω} F ; COsftoj / + ων + K ■ Λ ω + A ω) ί + θ + τ ■ , 1 ω}

= cos(«j0 + Δ ω)ί + Θ + τ · /1 ω) (H)= cos («j 0 + Δ ω) ί + Θ + τ · / 1 ω) (H)

α = COs(OJ0 + Αω)ί + Θ + τ- -JT- Δ ω . α = COs (OJ 0 + Αω) ί + Θ + τ- -JT- Δ ω.

Hier sind θ und τ ■ Δω', wie aus (4) und (5) erhalten, θ K- K'- Δω'=-τ ■ Δω'. Here, θ and τ ■ Δω ', as obtained from (4) and (5), θ K- K'- Δω' = - τ ■ Δω '.

Deshalb wird die Gleichung, um das Signal am Punkt F oder das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 11 darzustellen:Therefore, the equation becomes the signal at point F or the output of the bandpass filter 11 to represent:

Δω)ί .Δω) ί.

(12)(12)

Dieser Ausdruck ist derselbe wie (6), welche Gleichung die Eingangswellenform wiedergibt. Als Ergebnis kann der konstante Phasenfehler auf Null reduziert werden, indem die Verzögerungszeit τ des Verzögerungskreises DL wie in Gleichung (5) eingestellt wird.This expression is the same as (6) which equation gives the input waveform. As a result, the constant phase error can be reduced to zero by setting the delay time τ of the delay circuit DL as in equation (5).

F i g. 3(a) und 3(b) zeigen im einzelnen ein Beispiel der erfindungsgemäßen Bandpaßfilterschaltung gemäß Fig. 1.F i g. 3 (a) and 3 (b) show in detail an example of the band-pass filter circuit of the present invention as shown in FIG Fig. 1.

Der FCVi -Abschnitt des in Fig.3(a) dargestellten Frequenzumsetzers ist aus drei Sätzen von Verstärkern in Emitterschaltung gebildet, die aus Transistoren TR1 bis TR 3, Kondensatoren Cl bis C 7, Widerständen R1 bis R13, einer doppelt abgeglichenen Mischeinrichtung aus Transformatoren 7Ί und 7*2, Dioden Di bis D4 und einem Tiefpaßfilter mit Induktivitäten CX und C2 und einem Kondensator 8 bestehen.The FCVi section of the frequency converter shown in FIG. 3 (a) is formed from three sets of amplifiers in emitter circuit, which consist of transistors TR 1 to TR 3, capacitors Cl to C 7, resistors R 1 to R 13, a double balanced mixer from transformers 7Ί and 7 * 2, diodes Di to D 4 and a low-pass filter with inductors CX and C2 and a capacitor 8 exist.

Das Signal von dem Eingangsanschluß A wird durch den Transistorverstärker TRi verstärkt und in der doppelt abgeglichenen Mischeinrichtung mit dem Signal gemischt, welches das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators VCO ist, und über eine Verzögerungsleitung empfangen.The signal from the input terminal A is amplified by the transistor amplifier TRi and mixed in the double balanced mixer with the signal, which is the output signal of the voltage controlled oscillator VCO , and received via a delay line.

Dieses Signal von der Verzögerungsleitung wird von dem Anschluß B über den Verstärker TR 2 zugeführtThis signal from the delay line is supplied from the terminal B through the amplifier TR 2

Das Signal, das einer Unterdrückung der doppelt abgeglichenen Mischeinrichtung unterworfen wird, passiert den Verstärker des Transistors TR 3, und eine unnötige Störung wird durch das Tiefpaßfilter ausgefiltert Das Ausgangssignal von diesem Tiefpaßfilter wird zu dem Bandpaßfilter fl/>Fgegeben.The signal subjected to suppression by the double balanced mixer passes through the amplifier of the transistor TR 3, and unnecessary noise is filtered out by the low-pass filter. The output from this low-pass filter is given to the band-pass filter fl /> F.

In dem Bandpaßfilter bilden Transistoren TR 4 und 77?5, Kondensatoren C9 bis CIl und Widerstände /?14 bis R 23 zwei Sätze von Verstärkern in Emitterschaltung und Dioden DS und D 6 bilden einen Amplitudenbegrenzer, wobei das BandpaßfUter BPFein Helical-Filter mit einer Mittenfrequenz /b— //(Eingangsfrequenz)— fVCO (Schwingungsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators VCO)ist In the bandpass filter, transistors TR 4 and 77? 5, capacitors C9 to CIl and resistors /? 14 to R 23 form two sets of amplifiers in a common emitter circuit and diodes DS and D 6 form an amplitude limiter, the bandpass filter BPF being a helical filter with a center frequency / b— // (input frequency) - fVCO (oscillation frequency of the voltage controlled oscillator VCO)

Das verwendete Helical-Filter ist ein Filter mit verteilten Konstanten, das ein hohes <? sicherstelltThe helical filter used is a distributed constant filter that has a high <? ensures

Das Signal von FCVi des ersten Frequenzumsetzers wird in dem Transistor 77? 4 verstärkt und dem BandpaßfUter BPFi zugeführt Das Signal wird, nachdem es in dem Bandpaßfflter SFFl von Rauschen befreit ist, dem Amplitadenbegrenzer zugeführt Ein Ausgangssignal des Amplitudenbegrenzers wird in zwei Signale geteilt and wird dann dem zweiten Frequenzumsetzer FCV2 (Anschluß D in der Fig. 3(a) und dem Phasendetektor PDzugeführtThe signal from FCVi of the first frequency converter is in the transistor 77? 4 amplified and fed to the bandpass filter BPFi The signal, after it has been freed of noise in the bandpass filter SFFl, is fed to the amplitude limiter.An output signal of the amplitude limiter is divided into two signals and is then sent to the second frequency converter FCV2 (connection D in Fig. 3 ( a) and the phase detector PD supplied

In dem Phasendetektor PDbilden Transistoren TRi und TR 7, Kondensatoren C12 bis C15 und Widerstän de R 24 bis R 3t zwei Verstärker in Emitterschaltung und Transformatoren 7*3 und 7*4 und Dioden Dl bii Z? 10 bilden einen Phasendetektor in der Art einei doppelt abgeglichenen Mischeinrichtung, während DL1 als Verzögerungsleitung wirkt, um eine Phasenverschiebung von Till Radiant für die Mittenfrequenz f0 zi erzeugen.In the phase detector PD , transistors TRi and TR 7, capacitors C12 to C15 and resistors R 24 to R 3t form two emitter circuit amplifiers and transformers 7 * 3 and 7 * 4 and diodes Dl bii Z? 10 form a phase detector in the manner of a double balanced mixer, while DL 1 acts as a delay line in order to generate a phase shift of till radians for the center frequency f 0 zi.

ίο Ein Phasenvergleich zwischen dem Eingangssigna! des Helical-Filters (dieses wird anders als in F i g. 1 über den Verstärker erhalten, der aus dem Transistor 77? 2 in dem Bandpaßfilter BPFgebüdet ist) von dem Bandpaßfilter BPF und dem Ausgangssignal des Amplitudenbegrenzers wird in dem Phasendetektor PD ausgeführt. Die Signale werden durch die Transistoren TR 6 und TR 7 jeweils verstärkt und dann dem doppelt abgeglichenen Phasendetektor zugeführt DL i ist vorgesehen, um eine Phasenvorspannung in dem doppelt abgeglichenen Phasendetektor einzustellen.ίο A phase comparison between the input signal! of the helical filter (this is obtained, unlike in FIG. 1, via the amplifier which is formed from the transistor 77-2 in the bandpass filter BPF) of the bandpass filter BPF and the output signal of the amplitude limiter is carried out in the phase detector PD . The signals are each amplified by the transistors TR 6 and TR 7 and then fed to the doubly balanced phase detector DL i is provided in order to set a phase bias in the doubly balanced phase detector.

Ein Ausgangssignal von dem doppelt abgeglichenen Phasendetektor im Phasendetektorteil PD wird dem in F i g. 3(b) gezeigten Tiefpaßfilter LFüber den Anschluß G zugeführtAn output signal from the double-balanced phase detector in the phase detector part PD is compared to the one shown in FIG. 3 (b) shown low-pass filter LF is supplied via the terminal G.

In dem Tiefpaßfilterteil LFbilden, wie in Fig.3(b) gezeigt ist. Widerstände /?32 und Ä33 und ein Kondensator C16 ein Tiefpaßfilter, während ein Differentialverstärker /Cl, der Kondensator C16 und Widerstände /?34 und R 35 einen Gleichstromverstärker bilden. Das Ausgangssignal von dem Phasendetektor PD [F i g. 3(a)] geht durch das" iefpaßfilter über den Anschluß G [Fig.3(b)] und wird durch den Gleichstromverstärker (Differentialverstärker /Cl) verstärkt und schließlich dem spannungsgesteuerten OszillatorForm in the low-pass filter part LF as shown in Fig. 3 (b). Resistors / 32 and 33 and a capacitor C16 form a low-pass filter, while a differential amplifier / Cl, the capacitor C16 and resistors / 34 and R 35 form a direct current amplifier. The output from the phase detector PD [Fig. 3 (a)] goes through the low-pass filter via connection G [Fig. 3 (b)] and is amplified by the direct current amplifier (differential amplifier / C1) and finally the voltage controlled oscillator

VCO zugeführtVCO supplied

In dem spannungsgesteuerten Oszillator VCO bilden ein Transistor 77? 8, Kondensatoren C17 bis C19, Widerstände R 36 bis Ä38, eine Induktivität L 3 und eine variable Kapazitätsdiode DIl einen spannungsge-In the voltage controlled oscillator VCO , a transistor 77? 8, capacitors C17 to C19, resistors R 36 to Ä38, an inductance L 3 and a variable capacitance diode DIl a voltage

steuerten Oszillator des Hartley-Typs, während ein Transistor 77? 9, Kondensatoren C20 und C21 und Widerstände R 39 bis Ä41 einen Verstärker in Emitterschaltung bilden. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters wird an den spannungsgesteuertencontrolled Hartley-type oscillator while transistor 77? 9, capacitors C20 and C21 and resistors R 39 to Ä41 form an emitter circuit amplifier. The output signal of the low-pass filter is sent to the voltage-controlled

Oszillator VCO angelegtOscillator VCO applied

Dann wird das Ausgangssignal dieses spannungsgesteuerten Oszillators KCOverstärkt und in zwei Signale im Transistor 77? 9 aufgeteilt
Eines der beiden auf diese Weise erhaltenen Signale
Then the output signal of this voltage controlled oscillator KCO is amplified and converted into two signals in transistor 77? 9 split
One of the two signals obtained in this way

wird direkt zu dem zweiten Frequenzumsetzer FCV2 becomes directly to the second frequency converter FCV2

als logisches Signal E gegeben. Das andere Signal H given as logic signal E. The other signal H

wird an den Verzögerungskreis DL gelegt, der einis applied to the delay circuit DL , which is a

wesentliches Merkmal der Erfindung darstelltrepresents an essential feature of the invention

In dem Verzögerungskreis DL bilden ein Transistor /R10, ein Kondensator C22 und Widerstände R 42 bis /?46 einen Verstärker in Emitterschaltung und DL2 ist ein Hetical-Fflter mit einer Signalverzögerungswirkung. Das Signal (am Anschluß H) von dem spannungsgesteuerten Oszillator VCO länft fiber das Hetical-FflterIn the delay circuit DL , a transistor / R10, a capacitor C22 and resistors R 42 to /? 46 form an emitter circuit amplifier, and DL2 is a hetical filter with a signal delay effect. The signal (at terminal H) from the voltage controlled oscillator VCO runs over the hetical filter

6c DL 2 und wird nach der notwendigen Phasenverschiebung durch den Transistorverstärker 71? 10 verstärkt Letztlich wird das Signal zn dem ersten Frequenzumsetzer FCVi (Anschloß Binder Figur)gegeben. In dem zweiten Frequenzumsetzer FCV2 bilden6c DL 2 and after the necessary phase shift by the transistor amplifier 71? Finally, the signal is sent to the first frequency converter FCVi (connection Binder figure). Form FCV2 in the second frequency converter

Transistoren 77? II bis TR14, Widerstände Ä47 bis i?64 und Kondensatoren C23 bis C30 vier Sätze von Verstärkern in Emitterschaltung. Tranformatoren T6 und 77 und Dioden D12 bis D15 bilden eine doppeltTransistors 77? II to TR 14, resistors λ47 to i 64 and capacitors C23 to C30 four sets of common-emitter amplifiers. Transformers T6 and 77 and diodes D12 to D15 make one double

abgeglichene Mischeinrichtung und ein Transistor TRiS, ein Widerstand R 65 und ein Kondensator C30 bilden einen Verstärker in Kollektorschaltung, während Kondensatoren C31 und C32 und eine Induktivität L 4 ein Hochpaßfilter bilden. Das Ausgangssignal von dem Bandpaßfilter BPF[F i g. 3(a)] wird über einen Anschluß Dgeführt, mit dem Ausgangssignal von dem spannungsgesteuerten Oszillator VCO in der doppelt abgeglichenen Mischeinrichtung gemischt und schließlich einer Unterdrückung unterworfen. Balanced mixer and a transistor TRiS, a resistor R 65 and a capacitor C30 form an amplifier in a collector circuit, while capacitors C31 and C32 and an inductance L 4 form a high-pass filter. The output from the band pass filter BPF [ Fig. 3 (a)] is passed through a terminal D , mixed with the output signal from the voltage controlled oscillator VCO in the double balanced mixer and finally subjected to suppression.

Das Ausgangssignal von der doppelt abgeglichenen Mischeinrichtung wird durch den Transistorverstärker TR 13 verstärkt und dann wird eine unnötigte Störung in dem Hochpaßfilter abgeschnitten. Letztlich wird das Ausgangssignal von dem Hochpaßfilter zu dem Ausgangsanschluß F über die Transistorverstärker TR14 und 77? 15 übertragen.The output from the double balanced mixer is amplified by the transistor amplifier TR 13 and then unnecessary noise is cut off in the high pass filter. Ultimately, the output signal from the high-pass filter to the output terminal F via the transistor amplifiers TR 14 and 77? 15 transferred.

F i g. 4 zeigt die normale Phasenfehlerfrequenzkennlinie, wenn die Verzögerungszeit τ der Verzögerungsleitung DL als Parameter verwendet ist. In diesem Falle wird der Ursprung als Eingangsträgerfrequenz von ω0 mit der horizontalen Achse als Frequenzschwankung Δ ω und der vertikalen Achse als Phasenfehler Θ angenommen.F i g. 4 shows the normal phase error frequency characteristic when the delay time τ of the delay line DL is used as a parameter. In this case, the origin is assumed to be the input carrier frequency of ω 0 with the horizontal axis as the frequency fluctuation Δ ω and the vertical axis as the phase error Θ.

Aufgrund der obenerwähnten Gleichung (5), d. h. τ = Κ ■ K', wird die normale Phasendifferenz Θ auf Null reduziert. Wenn τ> K ■ K'oder τ<Κ ■ K'gilt, werden die Kennlinien a und b geändert.Due to the above-mentioned equation (5), ie τ = Κ ■ K ', the normal phase difference Θ is reduced to zero. If τ> K ■ K 'or τ <Κ ■ K', the characteristics a and b are changed.

Wenn das Phasenverzögerangselement, z. B. das Kabel CB, außerhalb der Schleife liegt, wird, wie in F i g. 5 gezeigt ist, ein konstanter Phasenfehler aufgrund der Verzögerungszeit von τ' des Kabels CB erzeugt. Unter der Annahme, daß die Kennlinie der Phasenverzögerung des Kabels derart ist, wie es in Fig.6 (Linie F-I) gezeigt ist, und wenn die Kennlinie der Phasenverzögerung zwischen den Punkten A und Fin Fig.5 so eingestellt wird, wie es durch die Linie A- F gezeigt ist, wird die Kennlinie der Phasendifferenz zwischen den Punkten A und / derart, wie es durch die Linie A-I gezeigt ist.When the phase delay element, e.g. B. the cable CB, is outside the loop, as in FIG. 5, a constant phase error is generated due to the delay time of τ 'of the cable CB. Assuming that the phase delay characteristic of the cable is as shown in Fig.6 (line FI) , and if the phase delay characteristic between points A and Fin Fig.5 is set as shown by the Line A-F is shown, the characteristic of the phase difference between the points A and / becomes as shown by the line AI.

Deshalb kann eine konstante Phasendifferenz einschließlich der Phasenverzögerungselemente außerhalb der Schleife kompensiert werden.Therefore, a constant phase difference including the phase delay elements can be outside of the loop can be compensated.

ίο Wenn Phasen als Ergebnis der Änderung der Frequenz des Verzögerungskreises DL entsprechend dem obigen Beispiel geändert werden können, wird dies als Funktion der Verzögerungsleitung DL genügen. Wie in F i g. 7 gezeigt ist, kann ein Filterkreis, der ausίο If phases can be changed as a result of changing the frequency of the delay circuit DL according to the example above, this will suffice as a function of the delay line DL. As in Fig. 7 is shown, a filter circuit consisting of

■ 5 Kondensatoren Cl und C2 und einer Induktivität L gebildet ist, oder ein Verzögerungsleitungskabel verwendet werden.■ 5 capacitors Cl and C2 and an inductance L is formed, or a delay line cable can be used.

Wenn eine Verzögerungsleitung DL mit einer Verzögerungszeit ausgeführt werden kann, kann diese Verzögerungsleitung darüber hinaus zwischen den Frequenzumsetzer an der Ausgangsseite, d. h. den zweiten Frequenzumsetzer FCV2, und den spannungsgesteuerten Oszillator VCO geschaltet werden.
Wie vorstehend erläutert worden ist, kann durch die Erfindung nicht nur die konstante Phasendifferenz aufgrund von Faktoren in der Schleife reduziert werden, sondern notwendigenfalls kann die Phasendifferenz aufgrund von Faktoren außerhalb der Schleife auf Null reduziert werden, indem die Phase des Signals gesteuert wird, das von dem spannungsgesteuerten Oszillator VCO dem Frequenzumsetzer an der Eingangsseite, d. h. dem ersten Frequenzumsetzer FCKl, mit Hilfe eines Phasensteuerkreises, wie einer Verzögerungsleitung, zugeführt wird.
If a delay line DL can be implemented with a delay time , this delay line can also be connected between the frequency converter on the output side, ie the second frequency converter FCV 2, and the voltage-controlled oscillator VCO .
As explained above, not only can the invention reduce the constant phase difference due to factors in the loop, but, if necessary, the phase difference due to factors outside the loop can be reduced to zero by controlling the phase of the signal sent from the voltage-controlled oscillator VCO is fed to the frequency converter on the input side, ie the first frequency converter FCKl, with the aid of a phase control circuit such as a delay line.

Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings

709603/276709603/276

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Bandpaßfilterschaltung mit einem Phasendetektor, der die Phasendifferenz zwischen den Eingangs- s und Ausgangssignalen zu und von einem Bandpaßfilter feststellt, mit einem spannungsgesteuerten Oszillator, der über ein Tiefpaßfilter durch das Ausgangssignal von dem Phasendetektor gesteuert wird, mit ersten und zweiten Frequenzumsetzern, die dem Bandpaßfilter vor- bzw. nachgeschaltet sind und deren Umsetzungsverhältnis durch das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den ersten Frequenzumsetzer (FCV 1) an der Eingangsseite des Bandpaßfüters und den spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) ein Phasen-Steuerkreis (DL) geschaltet ist, dessen wirksame Phasenverschiebung von der momentanen Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators abhängt, so daß das Eingangssignal und das Ausgangssignal des Bandpaßfilters stets eine konstante Phasenverschiebung oder die Phasenverschiebung Null besitzen.1. Bandpass filter circuit with a phase detector that determines the phase difference between the input s and output signals to and from a bandpass filter, with a voltage-controlled oscillator that is controlled by the output signal from the phase detector via a low-pass filter, with first and second frequency converters, which the Bandpass filters are connected upstream or downstream and their conversion ratio is determined by the output signal of the voltage-controlled oscillator, characterized in that a phase control circuit (DL) between the first frequency converter (FCV 1) on the input side of the bandpass filter and the voltage-controlled oscillator (VCO) is switched, the effective phase shift of which depends on the instantaneous frequency of the voltage-controlled oscillator, so that the input signal and the output signal of the bandpass filter always have a constant phase shift or the phase shift zero. 2. Bandpaßfilterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasensteuerkreis eine Verzögerungsleitung ist2. band-pass filter circuit according to claim 1, characterized in that the phase control circuit is a delay line 3. Bandpaßfilterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasensteuerkreis ein Filterkreis ist.3. band-pass filter circuit according to claim 1, characterized in that the phase control circuit is a filter circuit. 4. Bandpaßfilterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Frequenzumsetzer (FCVX) aus der Multiplikation des Eingangssignals und des Ausgangssignals des spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) nur die Differenzkomponente erzeugt und abgibt und daß der zweite Frequenzumsetzer (FCV2) aus der Multiplikation des Eingangssignals des Frequenzumsetzers und des Ausgangssignals des spannungsgssteuerten Oszillators nur die Summenkomponente erzeugt und abgibt.4. Bandpass filter circuit according to claim 1, characterized in that the first frequency converter (FCVX) from the multiplication of the input signal and the output signal of the voltage-controlled oscillator (VCO) generates and outputs only the difference component and that the second frequency converter (FCV2) from the multiplication of the input signal of the frequency converter and the output signal of the voltage-controlled oscillator only generates and emits the sum component.
DE19732330357 1972-06-14 1973-06-14 Bandpass filter circuit Expired DE2330357C3 (en)

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DE2330357A1 DE2330357A1 (en) 1974-01-03
DE2330357B2 DE2330357B2 (en) 1976-07-29
DE2330357C3 true DE2330357C3 (en) 1977-03-03

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