DE2462255A1 - Phasenschieberschaltung - Google Patents

Description

Int. Az.: Case 842

Tr. A. I 20. Februar 1976

Hewlett-Packard Company

PHASENSCHIEBERSCHALTUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Phasenschieberschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Phasenschieberschaltungen bewirken im allgemeinen eine Phasenverschiebung von weniger als 360 . Es gibt jedoch Fälle, in denen Phasenverschiebungen von mehr als 360 , unter Umständen sogar von einem Vielfachen von 360 verlangt v/erden. Ein Beispiel dafür ist die Simulation von Wellenleitungen.

Aus "The Review of Scientific Instruments", Band 36, Nr. 7 Juli 1965, Seiten 971 bis 973 ist eine solche Phasenschieberschaltung bekannt, mit der Phasenverschiebungen von über 360 erreichbar sind. Diese Schaltung arbeitet im Prinzip so, daß die Frequenz des in der Phase zu verschiebenden Signals vervielfacht .wird, das frequenzvervielfachtes Signal einer Phasenverschiebung .von weniger als 3 60 unterzogen wird und dann unter Differenzbildung mit einem anderen Vielfachen der ursprünglichen Signalfrequenz gemischt wird. Wenn sich die beiden Frequenzmultiplikationsfaktoren um Eins unterscheiden, entsteht ein Differenzsignal, dessen Frequenz gleich der des ursprünglichen Signals ist, das aber gegenüber diesem ursprüngli
ben ist.

sprünglichen Signal um ein Vielfaches von 360 phasenverscho-

Eine solche Anordnung hat den Nachteil, daß bei der Frequenz-Vervielfachung störende Oberwellen entstehen, die zur Instabilität des Systems führen können.

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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Phasenschieberschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der keine Instabilitäten auftreten können. Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet.

Im Unteranspruch 2 ist eine vorteilhafte Ausführungsform des Anmeldungsgegenstandes gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung beschrieben.

In der Zeichnung ist mit 58· ein bezüglich der Frequenz steuerbarer Oszillator bezeichnet, der mit einem Mischer 60 verbunden ist. Der Mischer 60 mischt das Ausgangssignal des Oszillators 58 mit einem Eingangssignal 12. Das Ausgangssignal des Oszillators 58 wird weiterhin einem Frequenzteiler 62 zugeführt, welcher eine Frequenzteilung durch den Faktor M bewirkt. Das Ausgangssignal des Frequenzteilers 62 wird einem Phasendetektor 6 4 zugeführt, der dieses Signal mit dem Ausgangssignal eines weiteren Oszillators 66 vergleicht, dessen Frequenz mittels eines Frequenzteilers 6 8 ebenfalls durch den Faktor M geteilt wird. Das Ausgangssignal des Phasendetektors 64 wird über einen Rückkopplungsverstärker 70 dem Steuereingang des Oszillators 58 zugeführt. Des Oszillator 58 weist damit eine Phasenregelschleife auf, die bewirkt, daß er auf der gleichen Frequenz wie der Oszillator 66 schwingt, da die Frequenzteiler 62 und 68 durch den gleichen Faktor M teilen. Dem Rückkopplungsverstärker 70 wird weiterhin ein Phasensteuersignal 4 8 zugeführt, das bewirkt, daß dem Steuereingang des Oszillators 58 eine Spannung zugeführt wird, die eine Phasenverschiebung zwischen den Oszillatoren 58 und 66 hervorruft.

Der Phasendetektor 6 4 kann ein Flipflop und einen Integra-,tionskondensator am Ausgang des Flipflops aufweisen. Die Frequenzteiler 62 und 68 können einfache Flipflop-Ketten oder binäro: Teile sein. Der Mischer 60 kann ebenso wie ein

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weiterer Mischer 54 ein gewöhnlicher Ringmodulator sein.

Die Ausgangsfrequenz der Oszillatoren 58 und 66 ist wesentlich höher als die Frequenz des Eingangssignals 12. Beträgt letztere beispielsweise 100 kHz, kann die Ausgangsfrequenz der Oszillatoren 58 und 66 ein MHz betragen.

Das Ausgangssignal des Mischers 60 wird über ein Bandpaßfilter 72 dem Mischer 54 zugeführt. Dem Mischer 54 wird weiterhin das Ausgangssignal des Oszillators 66 zugeführt. Der Mischer 54 erzeugt dadurch ein Ausgangssignal, das die gleiche Frequenz wie das Eingangssignal 12 hat, da die Ausgangssignale der Oszillatoren 58 und 66 die gleiche Frequenz haben. Dem Mischer 54 ist wiederum ein Bandpaßfilter 56 nachgeschaltet. Im Ergebnis ist das Ausgangssignal der dargestellten Schaltung gegenüber dem Eingangssignal 12 um den Phasenunterschied zwischen den Signalen der Oszillatoren 58 und 66 verschoben.

Wie bereits erwähnt wurde, werden die Phasenverschiebungen zwischen den Signalen der Oszillatoren 58 und 66 in der Phasenregelschleife des Oszillators 58 entsprechend einem Signal bewirkt, welches über die Leitung 48 dem Rückkopplungsverstärker 70. zugeführt wird. Diese Phasenregelschleife kann dazu verwendet werden, um Phasenverschiebungen von ± 180 als lineare Funktion des Signals auf der Leitung 48 zu bewirken. Da im Phasendetektor 64 die durch die Frequenzteiler 62 und 68 in der Frequenz herabgesetzen Signale verglichen werden,wird bei der geteilten Frequenz eine Phasenverschiebung von ± 180 erreicht. Da die Oszillatoren 58 und 66 eine Ausgangsfrequenz aufweisen, die M-mal größer als die Frequenz der dem Phasendetektor 64 zugeführten Signale ist, erfolgt eine Multiplikation der Phasenverschiebung mit einem Faktor M. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist im Mischer 60 keine Erhöhung der Frequenz um einen 'Faktor erforderlich, der der Vervielfachung der Phasenverschiebung entspricht. Auf diese Weise können sehr hohe

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Vielfache von +180 als Phasenverschiebung erreicht werden.

Mit dem Rückkopplungsverstärker 70 ist eine veränderliche
Spannungsquelle 74 verbunden, so daß eine feststehende überlagerung der Phase des Eingangssignals erreicht werden kann.

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Claims (2)

1. Int. Az.: Case 842 ^ 20. Februar 1976

   Tr.A. I

   PATENTANSPRÜCHE

   (I. Phasenschieberschaltung zur Erzeugung einer Phasenverschiebung eines zugeführten Wechselspannungsignals um mehr als ±180 bei der das zugeführte Signal in einen anderen Frequenzbereich umgesetzt wird, eine Phasenverschiebung um +180 in dem ande^- ren Frequenzbereich durchgeführt wird und die ursprüngliche Hequenz unter Vervielfachung der Phasenverschiebung wieder hergestellt wird, gekennzeichnet durch zwei Signalfrequenzquellen (58, 66) zwei mit diesen verbundenen Einrichtungen zur Frequenzherabsetzung (62, 68), eine Regeleinrichtung (64, 70), die die relative Phase der beiden herabgesetzten Frequenzen vergleicht und auf Frequenzgleichheit und ehe bestimmte Phasendifferenz regelt, sowie durch eine · Mischeinrichtung (54, 60), die das zugeführte Wechselspannungssignal zunächst mit dem Ausgangssignal der ersten Signalfrequenzquelle (58) mischt und das so erhaltene Mischsignal mit dem Ausgangssignal der zweiten Signalfrequenzquelle (66)mischt.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Frequenzherabsetzung Frequenzteiler (62, 68) sind, daß die Signalfrequenzquellen mit den Frequenzteilern verbundene Oszillatoren (58, 66) sind, von denen einer einen Signaleingang zur Frequenzsteuerung,hat, daß die Regeleinrichtung einen Phasendetektor (64) aufweist, dem.die Ausgangssignale der beiden Frequenzteiler zugeführt werden und dessen Ausgangssignal einem Steuerverstärker (70) zugeführt wird, dessen Ausgangssignal wiederum dem einen Oszillator zugeführt wird, daß die Mischeinrichtung einen ersten Mischer (60) aufweist, dem das Eingangssignal -und das Ausgangssignal des einen Oszillators zugeführt werden, sowie einen zweiten Mischer 54 aufweist, dem das Ausgangssignal des ersten Mischers und das Ausgangssignal des anderen Oszillators zugeführt werden und der an seinem Ausgang das AusgangaaLgnal der Schaltung abgibt.

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