DE3034437C2 - Phasendetektor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Phasendetektor gemäß den Oberbegriffen der beiden nebengeordneten Patentansprüche.

Aus der US-PS 25 54 196 ist ein derartiger Phasendetektor mit zwei in gleicher Richtung gepolten Dioden bekannt. Jeder Diode werden zwei gleichfrequente Signale zugeführt.

Aus dem »Elektrischen Nachrichtenwesen«, Band 48, Nr. 1 und 2, 1973, Seite 165 bis 171 (Fig. 4, 7) ist ein Phasendetektor in Streifenleitertechnik bekannt, der in einer Phasenregelschleife eines RF-Leistungsverstärkers, der bei etwa 2 GHz arbeitet, eingesetzt ist. Die im Phasendetektor miteinander zu vergleichenden HF-Signale müssen die gleiche Frequenz aufweisen, daher ist im Signalweg des Vergleichs- oder des Referenzsignales ein Vervielfacher notwendig. Aus dem oben genannten Bild 4 ist ersichtlich, daß der Vervielfacher im Vergleichssignalweg angeordnet ist. In diesem Phasendetektor sind die beiden Dioden HF-mäßig antiparallel und gleichstrommäßig in Reihe geschaltet.

Aus der »Internationale Elektronische Rundschau«, 1967, Nr. 6, Seite 156 und 157, ist die Synchronisation zweier Oszillatoren mit einer Frequenzdifferenz mit Hilfe zweier in Reihe geschaltete·· Phasenvergleicher bekannt Der erste Phasenvergleicher wird mit dem Signal eines regelbaren Oszillators und eines Referenzoszillators gespeist Die entstehende Wechselspannung weist die Differenzfrequenz auf und wird dem zweiten Phasenvergleicher zugeführt an dem außerdem das Signal eines Differenzfrequenz-Referenzoszillators anliegt Die entstehende Regelspannung stellt über einen Integrator den regelbaren Oszillator nach, so daß dieser ohne bleibenden Frequenzrestfehler auf den Referenzoszillator in der Phase synchronisiert ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Phasendetektor anzugeben mit dem auch hochfrequente Signale mit einem ganzzahligen Frequenzverhältnis miteinander verglichen werden können.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil in jedem der beiden nebengeordneten Ansprüche genannten Merkmale gelöst.

Mit den erfindungsgemäßen Phasendetektoren lassen sich HF-Signale, die ein ganzzahliges Frequenzverhältnis aufweisen, miteinander vergleichen, ohne daß ein sehr großer Aufwand — wie Verdoppelung der Anzahl an Schaltkreisen, zweiter Referenzoszillator — getrieben werden muß. Beim Einsatz in einer Phasenregelschleife kann der sonst benötigte Vervielfacher eingespart werden, was eine Kostenreduzierung bedeutet und zu einer Verringerung der absoluten Signallaufzeit innerhalb der Phasenregelschleife führt. Hieraus resultiert eine höhere Bandbreite der Schleife.

Die Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. la und Ib ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Phasendetektors; F i g. 2a und 2b ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Phasendetektors; Fig.3 ein Schaltbild des Phasendetektors gemäß Fig. 2a in Streifenleitertechnik.

Der in Fig. la dargestellte Phasendetektor weist zwei Verzweigungsschaltungen 16 auf, die je eines von zwei anliegenden HF-Signalen /i bzw. f₂ in je zwei Anteile mit halber Leistung und einer Phasendifferenz von 90° aufteilen und an ihren Ausgängen zur Verfügung stellen. Das Signal am 90° -Ausgang der einen Verzweigungsschaltung wird mit dem Signal am 0°-Ausgang der anderen Verzweigungsschaltung in einem Leistungsaddierer 17 und in einem zweiten Leistungsaddierer 18 die beiden anderen Signale der Verzweigungsschaltungcn zusammengefaßt. An jeden Ausgang der Leistungsaddierer 17,18 ist eine Diode 2 bzw. 3 angeschaltet, die je an ihrem anderen Anschluß einen Kurzschluß für die HF-Signale f\ und f2 in Form eines Kondensators Cl bzw. Cl aufweist. Die Diode 2 liegt mit ihrer Kathode und die Diode 3 mit ihrer Anode am Ausgang des jeweiligen Leistungsaddierers 17,18.

An die Ausgänge der Leistungsaddierer 17,18 ist eine in der Mitte angezapfte Drossel 19 angeschlossen, deren

bo Mittenanzapfung den Anschluß A bildet. Auf der Kurzschlußseite der Dioden 2, 3 je eine Drossel 4, 5 zur HF-Abblockung und zwischen diesen ein Potentiometer 6 vorhanden, wodurch die Dioden 2, 3 gleichslrommäßig in Reihe liegen. Der bewegliche Anschluß des Potentiometers ist mit B bezeichnet. Zwischen den Anschlüssen A und B kann die sich bei einer Phasendifferenz zwischen den HF-Signalen f\ und (2 entstehende Gleichspannung entnommen werden. Die Phasendiffc-

3

renz ist dabei bezogen auf das höherfrequente HF-Si- se 4 GHz beträgt gelangt Ober einen Koppelkondensagnal. tor C 5 auf den Eingang O der Verzweigungbschaltung

Der in Fig. Ib dargestellte Phasendetektor ist der 21. die als branchline-Koppler aufgebaut ist. Der entgleiche wie in F i g. la, nur daß jetzt die Dioden 2,3 HF- koppelte Eingang © ist über einen Koppelkondensator und gleichstrommäßig parallel geschaltet sind. Hierzu 5 C 6 mit einem Widerstand R 2 von 50 Ω abgeschlossen. ist von den Ausgängen der Verzweigungsschaltung 17, An den Ausgängen © und Θ steht das HF-Signal /2 mit 18 je eine Drossel 7,8 nach Massepotential geschaltet jeweils der halben Leistung und einer Phasenverschie-Zwischen die Drosseln 4, 5 sind Widerstände 9, 10 ge- bung von 90° an. Diese beiden Signale gelangen über schaltet, deren gemeinsamer Anschluß über eine Dros- die Filter FiI und Fi2, die für die Frequenz 4-GHzsel 11 mit dem Massepotential verbunden ist. An die 10 Bandpässe darstellen, auf die beiden Dioden 2 und 3 und Kurzschlußseiten der Dioden ist je eine Drossel 12,13 werden mit den Filtern /73 und Fi4, die für die Freangeschaltet, deren anderer Anschluß mit C und D be- quenz4 GHz/?/-lange Leitungen sind, kurzgeschlossen. zeichnet ist Von den Anschlüssen C und D ist je ein Die der Phasendifferenz zwischen den HF-Signalen

Kondensator 14, 15 gegen Massepotential geschaltet, /1 und /2 entsprechende Gleichspannung kann an den und an ihnen kann die sich bei einer Phasendifferenz 15 Anschlüssen A und B entnommen werden. Dazu ist der zwischen den HF-Signalen f\ und /2 entstehende Anschluß A über eine Bandsperre Fi 7 für die Frequenz Gleichspannung entnommen werden. /2 gleich 4GHz galvanisch mittig zwischen den Aus-

Der in Fig. 2a dargestellte Phasendetektor weist gangen © und © mit der Verzweigungsschaltung 21 verzwei Verzweigungsschaltungen 20 bzw. 21 auf, an die bunden. Die Bandsperre Fi 7 besteht aus /2/4-langen Leidas HF-Signal /1 bzw. das HF-Signal /2 angelegt ist, 20 tungen für 4 GHz. Der Anschluß Äist mit dem bewegli- und die die HF-Signale in je zwei Anteile mit halber chen Anschluß des Potentiometers 6 verbunden, das Leistung und einer Phasendifferenz von 90° aufteilen. über die Bandsperren Fi 5 und Fi 6 mit den Ausgängen Die Verzweigungsschaltungen sind auf je einer Seite © und Θ der Verzweigungsschaltung 20 verbunden ist. der für die HF-Signale entgegengesetzt gepolten Di- Die Bandsperren Fi5 und /76 bestehen aus /ί/4-langen öden 2, 3 angeschlossen. Deswegen ist auch der Kurz- 25 Leitungen für 2 GHz. Damit ist der Gleichstrom weg der schluß für die HF-Signale hinter den Dioden jeweils auf beiden Dioden 2 und 3 geschlossen. Die Anschlüsse A der anderen Seite der Dioden als die dazugehörende und B stellen zwei massesymmetrische Ausgänge dar.

Verzweigungsschaltung angeordnet. Das heißt, zwi-

sehen der Verzweigungsschaltung 20 und den Dioden 2, Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

3 ist der Kurzschluß für das HF-Signal /2 angeordnet. 30

Er besteht aus den Kondensatoren C21 bis C24 und den Spulen L 21 und L 22, die in jeder Leitung ein Filter in „T-Form bilden. Zwischen der Verzweigungsschaltung 21 und den Dioden 2,3 ist der Kurzschluß für das HF-Signal f 1 angeordnet.

Er besteht aus den Kondensatoren CIl bis C14 und den Spulen LIl und L12, die in jeder Leitung ein Filter in Λτ-Form bilden. An den Anschlüssen A und B steht wieder die der Phasendifferenz zwischen den HF-Signalen ft und /2 entsprechenden Gleichspannung an.

In F i g. 2b ist der Phasendetektor gemäß F i g. 2a mit in gleicher Richtung gepolten Dioden dargestellt. Die Gleichspannung der Phasendifferenz zwischen den HF-Signalen f\ und /2 wird an Anschlüssen C und D entnommen, von denen Widerstände 22, 23 gegen Massepotential geschaltet sind.

Die Phasendifferenz zwischen den Signalen an den Ausgängen der Verzweigungsschaltungen 16 oder 20 und 21 kann auch 18C betragen.

In F i g. 3 ist ein in Streifenleitertechnik ausgeführter Phasendetektor gemäß F i g. 2a dargestellt Das HF-Signal mit der Frequenz /1, die beispielsweise 2 GHz beträgt, wird über einen Koppelkondensator CA auf den Eingang © der Verzweigungsschaltung 20, die als Rückwärtswellenkoppler aus einer Koaxialleitung mit zwei verdrillten Innenleitern aufgebaut ist, geführt. Der entkoppelte Eingang © ist über den Koppelkondensator C3 mit einem Widerstand R 1 von 50 Ω abgeschlossen. An den Ausgängen © und © steht das HF-Signal fi mit jeweils der halben Leistung und einer Phasenverschiebung von 90° an. Diese beiden Signale gelangen über die Filter /73 und F/4, die für die Frequenz 2-GHz-Bandpässe darstellen, auf die beiden Dioden 2 und 3. Auf der anderen Seite der Dioden 2 und 3 sind die Filter Fi 1 und Fi 2 angeschlossen, die für die Frequenz 2 GHz Al 4-lange Leitungen sind und somit einen Kurzschluß für das aufgeteilte HF-Signal /1 darstellen.

Das HF-Signal mit der Frequenz 12, das beispielswei-

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Phasendetektor für zwei hochfrequente Signale mit zwei gleich oder entgegengesetzt gepolten Dioden, wobei jeder Diode Anteile der hochfrequenten Signale auf ihrer einen Seite zugeführt sind und jede Diode auf ihrer anderen Seite hochfrequenzmäßig an Masse liegt und bei dem die Dioden auf beiden Seiten gleichstrommäßig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß für beide hochfrequenten Signale (f,, h) je eine Verzweigungsschaltung (16) zur Aufteilung des jeweiligen hochfrequenten Signals in zwei um 90° oder 180° gegeneinander phasenverschobenen Anteile halber Leistung vorhanden ist, daß an die Verzweigungsschaltungen zwei Leistungsaddierer (17, 18) angeschlossen sind, die je einen Anteil beider hochfrequenten Signale zusammenführen und daß jeweils der Ausgang eines Leistungsaddierers mit der einen Seite einer der beiden Dioden verbunden ist.

2. Phasendetektor für ein erstes und ein zweites hochfrequentes Signal mit zwei gleich oder entgegengesetzt gepolten Dioden, wobei jeder Diode Anteile der hochfrequenten Signale zugeführt sind und bei dem die Dioden auf ihren beiden Seiten gleichstrommäßig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß für beide hochfrequenten Signale (f\, /2) je eine Verzweigungsschaltung (20, 21) zur Aufteilung des jeweiligen hochfrequenten Signals in zwei um 90° oder 180° gegeneinander phasenverschobene Anteile halber Leistung vorhanden ist, daß die Anteile des ersten hochfrequenten Signals (f\) über erste Filterschaltungen jeweils einer der Dioden (2,3) von der einen Seite und die Anteile des zweiten hochfrequenten Signals (f₂) über zweite Filterschaltungen jeweils einer der Dioden (2,3) von der anderen Seite zugeführt sind, daß die erste Filterschaltung für das erste hochfrequent Signal (Ti) einen Bandpaß und für das zweite hochfrequente Signal (h) einen Kurzschluß darstellt, und daß die zweite Filterschaltung für das zweite hochfrequente Signal (h) einen Bandpaß und für das erse hochfrequente Signal (7Ί) einen Kurzschluß darstellt.