DE2462255B2 - Phasenschieberschaltung - Google Patents

Description

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 ais 360°, unter Umständen sogar von einem Vielfachen von 360° verlangt werden. 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 Phasenver-Schiebungen von über 360° erreichbar sind. Diese Schaltung arbeitet im Prinzip so, daß die Frequenz des in der Phase zu verschiebenden Signal vervielfacht wird, das frequenzvervielfachte Signal einer Phasenverschiebung von weniger als 360° 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 ursprünglichen Signal um ein Vielfaches von 360° phasenverschoben ist.

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

Es ist auch bekannt (US-PS 35 17 323), das in der Phase zu verschiebende Signal in einen niedrigeren Frequenzbereich umzusetzen, in diesem Frequenzbereich eine Phasenverschiebung durchzuführen und die ursprüngliche Frequenz unter Vervielfachung der Phasenverschiebung wiederherzustellen. Diese bekannte Phasenschieberschaltung arbeitet jedoch auch nur in einem Bereich von 360°.

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 Unteranspmch 2 ist eine vorteilhafte Ausl'ührungsform des Anmeldungsgegenstandes gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der 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. Dias Ausgangssignal des Frequenzteilers 62 wird einem Phasendetektor 64 zugeführt, der dieses Signal mit dem Ausgangssignal eines weiteren Oszillators 66 vergleicht, dessen Frequenz mittels eines Frequenzteilers 68 ebenfalls durch den Faktor M geteilt wird. Das Ausgangssignal des Phasendetektors 64 wird über einen Rückkopplungsverstärker 70 dem Steuereingang des Oszillators 58 zugeführt. Der Oszillator 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 48 zugeführt, das bewirkt, daß dem Steuereingang des Oszillators 58 eine Spannung zugeführt wird, die eine Phasenverschiebung zwischen den Oszillatoren 58 und 66 hervorruft.

Der Phanendetektor 64 kann ein Flipflop und einen Integrationskondensator am Ausgang des Flipflops aufweisen. Die Frequenzteiler 62 und 68 können einfache Flipflop-Ketten oder binäre Teile sein. Der Mischer 60 kann ebenso wie ein 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 Aus.gangssignal 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 herabgesetzten 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 Vielfache von ± 180° als Phasenverschiebung erreicht werden.

Mit dem Rückkopplungsvcrstärker 70 ist eine veränderliche Spannungsquelle 74 verbunden, so daß eine feststehende Überlagerung der Phase des Eingangssignal erreicht werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Phasenschieberschaltung zur Erzeugung einer Phasenverschiebung eines zugeführten Wechsel-Spannungssignals um mehr als ± 180°, bei der das zugeführte Signal in einen niedrigeren Frequenzbereich umgesetzt wird, eine Phasenverschiebung um ± 180° in dem niedrigeren Frequenzbereich durchgeführt wird und die ursprüngliche Frequenz unter Vervielfachung der Phasenverschiebung wiederhergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzteiler und der Frequenzvervielfacher als Mischer (60 bzw. 54) ausgebildet sind, deren Oszillatorhilfsfrequenz frequenzgleich mit einer bestimmten Phasendifferenz geregelt sind.

2, Phasenschieberschaltung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzgleich mit einer bestimmten Phasendifferenz geregelten Oszillatorhilfsfrequenzen aus zwei Oszillatoren (58 und 66) gewonnen sind, deren Schwingungen jeweils über einen Frequenzteiler (62 und 68) einem Phasendetektor (64) zugeführt sind, dessen Ausgangssignal über einen Steuerverstärker (70) zu einen der beiden Oszillatoren (58) in der Frequenz verändert.