DE2748537C2 - Schaltung zur Regelung der Phasenbeziehung zwischen einem Träger und seinen Seitenbändern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Schaltung wurde diesseits für Funknavigationssysteme entwickelt, bei denen zwei Signale gleichzeitig, jedoch räumlich getrennt derart abgestrahlt werden, daß sie sich im Raum überlagern. Eine unerläßliche Voraussetzung dafür, daß das sich so ergebende resultierende Feld gleich der Summe der von den einzeln gesendeten Signalen erzeugten Felder ist, besteht darin, daß die Sendesignale phasenstarr miteinander verknüpft sind. Angewendet wird dieses Verfahren beispielsweise bei VOR- oder ILS-Sendern. Die phasenstarre Verknüpfung wird über eine Regelschaltung erzielt Die diesseitig hierfür entwickelte Schaltung der gattungsgemäßen Art ist in F i g. 1 dargestellt. Sie enthält einen Pilotoszillator 1, der einen ersten und einen zweiten Kanal parallel mit einem Signal der Frequenz des Trägers versorgt. Der erste Kanal enthält einen Verstärker 2, der gegebenenfalls eine Amplitudenmodulationsstufe umfaßt. Der zweite Kanal enthält einen Modulationsverstärker 3, dem ein steuerbarer Phasenschieber 4 vorgeschaltet ist. Zur Erzielung einer phasenstarren Verknüpfung der Ausgangssignale beider Kanäle dient ein Mischer 5, dessen erster HF-Eingang mit dem Ausgang des Verstärkers 2 im ersten Kanal und dessen zweiter HF-Eingang mit dem Ausgang des Modulationsverstärkers 3 m dem zweiten Kanal verbunden ist Der Ausgang des Mischers 5 liefert eine Gleichspannung, die genau proportional zu der Phasendifferenz zwischen den Ausgangssignalen der Verstärker 2 und 3 ist Diese Gleichspannung wird als Fehlersignal verwendet, das nach Verstärkung in einem Gleichspannungsverstärker 6 dem Steuereingang des Phasenschiebers 4 zugeführt wird. Dem Verstärker 2 ist ein Seitenbandgenerator 7 nachgeschaltet, dessen Modulationseingang ein niederfrequentes Modulationssignal BF zugeführt wird.

Die Ausgänge des ersten bzw. zweiten Kanales sind mit S1 bzw. 52 bezeichnet

Da bei dieser Schaltung der Seitenbandgenerator nicht in der Phasnregelschleife liegt, wird am Ausgang 52 nur dann ein phasenstabiles Signal erhalten, wenn dieser Seitenbandgenerator selbst phasenstabil arbeitet Ein solches Verhalten ist nur schwer erzielbar. Der Seitenbandgenerator kann auch nicht in die Regelschleife einbezogen werden, da die Phase der Seitenbandsignale sich nach jeweils einer Halbperiode des niederfrequenten Modulationssignales um π umkehrt und daher das Vorzeichen der Phasenablage nicht feststellbar ist

Aus der DE-PS 8 82 423 ist eine Schaltung bekannt, die an einem Ausgang den Träger einschließlich seiner durch drei Modulationsfrequenzen erzeugten Seitenbänder, an einem anderen Ausgang lediglich die zwei der drei Modulationsfrequenzen entsprechenden Seitenbänder liefert. Diese Schaltung arbeitet jedoch nicht mit einem gemeinsamen Pilotoszillator, sondern mit zwei gleichartig aufgebauten Sendern, die eine Brückenschaltung speisen. Da die angestrebte Trägerunterdrükkung an dem einen Ausgang voraussetzt, daß die beiden Sender gleichphasig arbeiten, ist eine Phasenregelschleife vorgesehen, die einen Phasendiskriminator enthält, desren einer Eingang mit dem nur die Seitenbänder führenden Ausgang der Schaltung verbunden ist, während seinem anderen Eingang die beiden Modulationsfrequenzen zugeführt werden. Das Ausgangssignal des Diskriminators betätigt ein Abstimmorgan in einem der Sender.

Aus der DE-OS 24 55 236 ist es bekannt, zwei Oszillatoren, deren Differenzfrequenz das Nutzsignal ist, dadurch phasenstarr zu synchronisieren, daß in einem Phasendetektor das Ausgangssignal des einen Oszillators und das Nutzsignal miteinander verglichen werden und daß das Ausgangssignal des Phasendetektors einem Frequenzsteuereingang des anderen Oszillators zugeführt wird.

Aus der DE-OS 22 16 259 ist es im Zusammenhang mit einer Schaltungsanordnung zum Ableiten der Trägerfrequenz aus den empfangenen Signalen in einem Vierphasen-Demodulator bekannt, innerhalb eines Bezugsträgergenerators zur Erzielung einer phasenkohärenten Demodulation einen spannungssteuerbaren Phasenschieber zu verwenden, der zur Bildung einer Regelschleife mit dem Ausgang eines Phasendetektors verbunden ist, dessen Eingängen die demodulierten Signale zugeführt werden.

Aus der FR-OS 23 04 213 ist es schließlich noch bekannt, in einer der Phasenregelschleifen eines Sythesizerempfängers zwischen den Ausgang eines Mischers und den Eingang eines Phasenkomparators einen Multiplizierer zu schalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer

Schaltung der einleitend angegebenen Art auch den Seitenbandgenerator in die Phasenregelung einzubedehen, so daß an die Eigenstabilität dieses Seitenbandgeneretors nur verhältnismäßig geringe Anforderungen gestellt zu werden brauchen.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird an Hand des in den weiteren Figuren schemstisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

F i g. 2 eine Schaltung gemäß der Erfindung,

Fig.3 Signalformen an verschiedenen Punkten der Schaltung nach F i g. 2 und

Fig.4a, 4b eine Ausführungsform des Phasenschiebers der Schaltung nach Fig.2 und das zugehörige Spannungs/Phasenwinkel-Diagramm.

Die Schaltung nach Fig.2 enthält einen Pilotoszillator 21, der an einen ersten am Ausgang 51 cien Träger liefernden Kanal über einen Modulationsverstärker 22 ein Signal der Frequenz Fo entsprechend der Trägerfrequenz abgibt Der Pilotoszillator 21 speist außerdem das gleiche Signal der Frequenz Fo in einen zweiten Kanal, der einen Phasenschieber 24 und einen Seitenbandgenerator 27 enthält und an seinem Ausgang 52 die Seitenbänder mit unterdrücktem Träger liefert Die Schaltung enthält einen Phasendetektor 20 mit einem ersten HF-Eingang 202 und einem zweiten HF-Eingang 203. Der Eingang 202 ist mit dem ersten Kanal, der Eingang 203 mit dem zweiten Kanal verbunden. Der Phasendetektor 20 hat einen weiteren Eingang 204, der mii dem Ausgang einer das niederfrequente Modulationssignal für den Seitenbandgenerator 27 liefernden Schaltung verbunden ist Der Ausgang 205 des Phasendetektors 20 ist mit dem Steuereingang 241 des Phasenschiebers 24 verbunden. Da dem Phasendetektor 20 somit auch das niederfrequente Modulationssignal für den Seitenbandgenerator 27 zugeführt wird, kann unabhängig von der Periodendauer des Modulationssignales die Phasenverschiebung zwischen den Signalen des ersten und des zweiten Kanals nach Größe und Vorzeichen bestimmt werden. Der Phasendetektor 20 liefert also an seinem Ausgang 205 eine Spannung, die nach Betrag und Vorzeichen der Phasenverschiebung entspricht und die den Phasenschieber 24 steuert

Hierzu enthält der Phasendetektor 20 einen Mischer 25, dessen Eingänge 252 bzw. 253 mit dem ersten bzw. dem zweiten Kanal über Koppler 200 bzw. 201 verbunden sind. Die Koppler 200 und 201 enthalten beispielsweise ein Widerstandselement oder eine Streifenleitung; der Mischer 25 besteht beispielsweise aus einem Ringmodulator. Der Ausgang 251 des Mischers 25 ist mit einem ersten Eingang 281 eines Multiplizierers 28 verbunden. Der Mischer 25 enthält ein Filter, das dafür sorgt, daß an seinem Ausgang 251 lediglich ein periodisches, der Phasenlage der beiden Signale in den beiden Kanälen entsprechendes Signal zur Verfugung steht Das niederfrequente Modulationssignal erhält der Multiplizierer 28 über einen zweiten Eingang 282. Der Ausgang 283 des Multiplizierers 28 ist über eine Bewertungsschaltung 29 für das von dem Multiplizierer 28 gelieferte Signal mit dem Steuereingang 241 des Phasenschiebers 24 verbunden. Diese Bewertungsschaltung besteht beispielsweise aus einem Tiefpaßfilter, dem ein Gleichspannungsverstärker nachgeschaltet ist.

Die Schaltung arbeitet wie folgt: die in F i g. 3 in den Diagrammen a, bi, b2, ei und c2 wiedergegebenen Signale, die an den Punkten A, B, Cuht F i g. 2 abgegriffen sind, stellen das Modulationssignal (a) und das von dem Mischer 25 am Ausgang 251 gelieferte Signal für den Fall des Voreilens der Phase (b 1) und für den Fall des Nacheilens der Phase φ 2) des Trägers in bezug auf die Seitenbänder und die von dem Multiplizierer jeweils für den Fall des Voreilens (c \) und des Nacheilens (c 2) gelieferten Signale dar. An der Ordinate der in den Diagrammen a, bl, b2,ci,c2 dargestellten Signale ist ihre Amplitude, an der Abszisse die Zeit aufgetragen. Das Diagramm d stellt die Ansprechkurve des Phasendetektors 20 dar, der aus dem Mischer; 25 und der Multiplizierschaltung 28 besteht An der Ordinate des Diagramms d ist die Spannung und an der Abszisse der Wert der Phasenverschiebung aufgetragen. Das Ansprechverhalten ist für eine Phasenänderung zwischen +80° und —80° linear, wobei eine Steuerspannung zwischen + 10V und — 10 V erhalten wird. Das im Diagramm a dargestellte Modulationssignal ist mit dem über den Ausgang 251 des Mischers gelieferten Signal in Phase, dessen Amplitude dem Betrag der Phasenverschiebung zwischen dem Träger und den Seitenbändern proportional ist. Die Analogmultiplikation des von dem Mischer gelieferten, in den Diagrammen bi oder b2 dargestellten Signales mit dem Modulationssignal, das im Diagramm a dargestellt ist, führt zu einem Signal, dessen Gleichstromkomponente nach Betrag und Vorzeichen dem Wert der Phasenverschiebung entspricht Mit diesem Signal wird nach entsprechender Verstärkung der Phasenschieber 24 gesteuert

Der Phasenschieber 24 kann gemäß F i g. 4 als analog arbeitender Phasenschieber ausgebildet sein, der drei Querglieder, jeweils bestehend aus einer Induktivität 42 bzw. 45 in Serie mit einer Kapazitätsdiode 41, umfaßt, die durch zwei Längsglieder in Form von Induktivitäten

43 verbunden sind. Die Kapazitätsdioden 41 liegen mit ihren Anoden auf Masse oder auf dem Bezugspotential der Schaltung. Über eine HF-Drossel 44 erhalten die Kapazitätsdioden 41 ihre Vorspannung. Die die Phasenverschiebung steuernde Spannung, die an dem Steuereingang 241 des Phasenschiebers 24 (vgl. Fig.2) anliegt, wird der Vorspannung mit Hilfe eines nicht dargestellten Summationsverstärkers überlagert. Bei fehlender Steuerspannung haben die Kapazitätsdioden 41 eine Kapazität von 15 pF. Die Induktivitäten 42 haben

44 nH, die Induktivität 43 hat 60 nH, die Induktivität 45 hat 88 nH.

F i g. 4b zeigt das Spannungs/Phasenwinkeldiagramm eines solchen Phasenschiebers nach Fig.4a. Für eine Steuerspannung zwischen 7,5 V und 12 V ergibt sich eine lineare Phasenänderung zwischen —40° und +40°. Der Pilotoszillator 21 (F i g. 2) kann ein Quarzoszillator großer Frequenzstabilität sein. Er liefert ein Signal mit einer Frequenz zwischen 100 MHz und 300 MHz.

Das Modulationssignal ist ein Niederfrequenzsignal mit 30 Hz für den Fall einer VOR-Funkbake und ein Signal mit einer Frequenz von 90 bis 150 Hz für den Fall eines ILS-Navigationssignales. Der beschriebene S;nder ermöglicht das getrennte Senden eines Trägers und seiner Seitenbänder mit großer Stabilität, wobei die Schaltung zur Erzeugung der Seitenbänder in die Phasenregelschleife der Schaltung einbezogen ist.

Mit der vorgeschlagenen Schaltung kann die Phase mit einer vorgegebenen Genauigkeit geregelt werden, wobei der Seitenbandgenerator eine wesentlich geringere Eingangsleistung benötigt als im Fall der Schaltung der einleitend genannten Art. Bei letzterer ist nämlich eine Eingangsleistung von etwa 40 W erforderlich,

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während bei der vorgeschlagenen Schaltung nur noch tungsaufwand ergibt sich gleichzeitig ein höherer Wir-10 mW notwendig sind. Bei somit verringertem Schal- kungsgrad.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Regelung der Phasenbeziehung zwischen einem Träger und seinen Seitenbändern mit einem Pilotoszillator, der ein Signal mit der Frequenz des Trägers über einen Modulationsverstärker an einen ersten Kanal für den Träger und dasselbe Signal über einen Phasenschieber an einen zweiten, einen Seitenbandgenerator enthaltenden Kanal liefert, und mit einem Phasendetektor, der einen HF-Mischer umfaßt, dessen erster HF-Eingang mit dem ersten Kanal und dessen zweiter HF-Eingang mit dem zweiten Kanal verbunden ist und dessen Ausgangssignal an einem Steuereingang des Phasenschiebers anliegt, dadurch gekennzeichnet,

daß der zweite HF-Eingang des Mischers (25) des Phasendetektors (20) mit dem Ausgang des Seitenbandgenerators (27) verbunden ist und
daß der Ausgang des Mischers (25) mit dem ersten Eingang (281) eines Multiplizierers (28) verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Steuereingang (241) des Phasenschiebers (24) verbunden ist und der an einem zweiten Eingang (282) das dem Modulationseingang (272) des Seitenbandgenerators (27) zugeführte Modulationssignal erhält

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (283) des Multiplizierers (28) mit dem Steuereingang (241) des Phasenschiebers (24) über eine Bewertungsschaltung (29) verbunden ist, die aus einem Gleichstromverstärker und einem nachgeschalteten Tiefpaßfilter besteht

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber (24) mehrere, jeweils aus der Serienschaltung einer Induktivität (42, 45) und einer Kapazitätsdiode (41) bestehende Querglieder umfaßt, die über aus Induktivitäten (43) bestehende Längszweige miteinander verbunden sind.