DE3244674A1

DE3244674A1 - Schaltung fuer die erzeugung von gegenseitig um 90(grad) phasenverschobenen hochfrequenzsignalen

Info

Publication number: DE3244674A1
Application number: DE19823244674
Authority: DE
Inventors: geb. Heintze Wanda Dipl.-Ing. Warszawa Paruszewska; Piotr Dr.-Ing. Rotkiewicz
Original assignee: TS OSRODEK BADAWCZO ROZWO
Current assignee: TS OSRODEK BADAWCZO ROZWO
Priority date: 1981-12-02
Filing date: 1982-12-02
Publication date: 1983-06-16
Also published as: FR2517492B1; PL135360B1; PL234057A1; FR2517492A1; DE3244674C2

Description

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PATENT- UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPL-ING. W. EITLE · DR. RER, NAT. K HOFFMANN . DIPL.-INÖ5. W. LEHN DIPL.-INS, K. FüCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. GDRG DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT-A. NETTE .

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Centralny Osrodek Badawczo-Rozwojowy Elektronicznego Sprzetu Powszechnego Üzytku Warschau / Polen

Schaltung für die Erzeugung von gegenseitig um 90 phasenverschobenen Hochfrequenzsignalen

Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Schaltung für die Erzeugung von gegenseitig um 90° phasenverschobenen Hochfrequenz signal en, welche an angemessenen Ausgängen, im weiten Bereich der Frequenz des Eingangssignals, eine Quelle von zwei Signalen mit gleicher Frequenz und gleichen Amplituden, sowie einem konstanten, ungefähr 90 betragenden Wert der gegenseitigen Phasenverschiebung bildet. Die Schaltung ist insbesondere zur Verwendung in Superheterodynempfängern bestimmt, welche eine ausgeglichene Frequenzwandlungsschaltung mit Spiegelfrequenzunterdrückung enthält.

Bisher wurden für die Erzeugung von gegenseitig um 90° phasenverschobenen Signalen mit weitem Frequenzbereich breitbandige Phasenschieber verwendet. Im Bereich von sehr hohen Frequenzen sind die unter Verwendung von langen Leitungen oder Wellenleitern gefertigten Phasenschieber von 90° bekannt.

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BAD ORIGINAL

Bekannt sind auch Phasenschieber von 90° in Form von mehrpoligen Nichtminimalphasen-RC-Schaltungen unter Verwendung von integrierten Operationsverstärkern. Dabei finden diese Phasenschieber in die Signale mit Einseitenbandmodulation generierenden Schaltungen ihren Einsatz.

Das Entwerfen dieser Schaltungen ist recht kompliziert, man benötigt präzise ausgewählte RC-Elemente; dadurch sind sie zur Realisierung in Form von monolithischen integrierten Schaltungen nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung einer verhältnismäßig einfachen elektrischen Schaltung, welche das Erhalten ^, am Ausgang von zwei um 90° phasenverschobenen Signalen mit gleicher Amplitude über weite Bereiche der Eingangssignalfrequenz gewährleistet und sich zur Realisierung in Form einer integrierten Schaltung eignet.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mittels einer Schaltung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Weil der Impedanzwert der den Phasenschieber bildenden Last von der Frequenz abhängt, verändert sich die Signalamplitude am Ausgang des Phasenschiebers auch in Abhängigkeit von der 5 Frequenz. Um am Ausgang ein Signal mit konstanter Amplitude zu erhalten, ist der mit dem Phasenschieber mitwirkende Breitbandverstärker mit automatischer, breitbandiger Verstärkungsregelung ausgestattet.

Zweckmäßigerweise ist der Breitbandverstärker in der zweiten Leitung identisch wie der Verstärker in der Leitung mit Phasenschieber ausgebildet, was ein Unabhängigmachen der Amplitude der Ausgangssignale von der Eingangssignalamplitude gestattet.

BAD ORIGINAL

Der breitbandige Phasenschieber kann eine Blindlast in Form eines Kondensators oder einer Induktionsspule enthalten. Im ersten Fall eilt das Spannungssignal am Ausgang dem Eingangssignal um 90° vor; im zweiten Fall eilt das Spannungssignal in der Phase dem Eingangssignal um 90° nach.

.Der Breitbandverstärker mit automatischer Breitbandregelung der Verstärkung kann derartig ausgelegt werden, daß er ein Glied mit regelbarer Verstärkung in Form eines Differential-Verstärkers mit Stromquelle, enthält, wobei die Steuerelektroden des Differentialtransistorpaares den Eingang des Regelungssignals bilden. Der Differentialverstärker mit Stromquelle bildet eine Kaskadenverbinduhg des die mit dem Eingangssignal gesteuerte Stromquelle bildenden Transistors mit dem Differentialtransistorpaar. Die Regelungsspannung aus dem Ausgangsspannungsdetektor wird den Steuerelektroden des Differentialtransistorpaares zugeführt und steuert die Übernahme des Stromquellentransistors zwischen den Transistoren des Differentialpaares. Der Ausgang eines der Differential-· paartransistoren bildet den Ausgang des Signals mit geregelter Amplitude.

Zweckmäßig wird der Breitbandverstärker mit automatischer Breitbandverstärkungsregelung in Form einer integrierten 5 Schaltung ausgeführt. Die Auslegung in Form eines Differentialverstärkers mit Stromquelle ist für eine solche Ausführung besonders geeignet, weil dies eines der grundsätzlichen Elemente linearer integrierter Schaltungen ist.

Die Quelle der um 90° phasenverschobenen Signale in der erfindungsgemäßen Schaltung wurde unter Verwendung einer einfachen Anordnung verwirklicht, die aus einer Stromquelle und einem Blindlastelement in Form eines Kondensators oder einer Spule besteht und die den Betrieb in einem weiten Frequenzbereich ermöglicht.

BAD ORIGINAL

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: ■

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Quelle von zwei um 90° phasenverschobenen Signalen;

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Breitbandverstärkerglieds mit automatischer Breitbandverstärkungsregelung in Form eines Differentialverstärkers mit Stromquelle.

Am Eingang 1 wird die Eingangsspannung des Steuersignals zugeführt. Der Eingang 1 bildet eine Zuführung zu zwei parallelen Signalübertragungsleitungen mit Ausgängen 2 und 3. Die Leitung mit dem Ausgang 2 enthält den Phasenschieber 4 in Form einer Stromquelle 5, die mit einer Blindlast 6 in Form eines Kondensators 7 versehen ist, welcher am Eingang des Breitbandverstärkers mit automatischer Breitbandverstärkungsregelung 8 liegt.

Die zweite Leitung mit dem Ausgang 3 enthält nur den zweiten Breitbandverstärker 9 mit automatischer Breitbandverstärkungsregelung. Der erste Breitbandverstärker 8 mit automatischer Verstärkungsregelung in der Leitung mit dem Ausgang 5 enthält den regelbaren Verstärker 10, den Detektor der Ausgangsspannungsamplitude 11 und den Regelspannungsverstärker 12. in ähnlicher Weise sind in· der Leitung mit dem Ausgang 3 der Breitbandverstärker 9 mit automatischer Breitbandverstärkungsregelung der regelbare Verstärker 13, der Detektor 14 der Ausgangsspannungsamplitude und der Regelspannungsverstärker 15 vorgesehen.

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Die regelbaren Verstärker 10 und 13 sind in Form von Differentialverstärkern mit Stromquelle gemäß der in Fig. 2' dargestellten Schaltung ausgeführt.

Der Transistor 16 mit dem Emitterwiderstand 17 bildet eine Stromquelle für das daran kaskadenweise angeschlossene Dif— -ferentialtransistorpaar 18 und 19. Die Ausgangselektrode eines Transistors 18 des Paares 18 und 19 ist unmittelbar dem Speisespannungspol 20 zugeführt, wobei hingegen die Ausgangselektrode 22 des anderen Transistors 19 des Paares 18, 19 diesem Pol über den Widerstand 21 zugeführt ist. Die Steuerelektrode 2 3 des Quellentransistors 16 bildet den Eingang des geregelten Signals.. Die Ausgangselektrode 22 des zweiten Transistors 19 des Paares 18, 19 bildet den Ausgang des geregelten Signals. Dagegen bilden die Steuerelektroden 24, 2 5 der Transistoren 18, 19 des Differentialpaares den Eingang der Regelspannung aus der Ausgangsspannungs-Detektorschaltung 11, 14.

Die erfindungsgemäße Signalquelle arbeitet so, daß, wenn der Eingangsklemme 1 die Eingangssignalspannung mit dem Verlauf:

^UEing. 1 * ^üEing. ' «>b w t ,

worin
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υ-. = Eingangssignalamplitude; hixng.

tO = mit der Eingangssignalfrequenz verbundene Winkelgeschwindigkeit - Pulsation;

__ t = zeitgemäße Kennzahl

angeschlossen wird, man am Ausgang 2 einen Spannungsverlauf:

^Ausg. 2 = ^UAusg. ' ^{sin ω} * ^erhält und am Ausgang 3 den Spannungsverlauf: ^UAusg. 3 ^{= U}Ausg. " ^cos ^{ω t} ^erhält'

worin U, die beim gleichen Wert für die beiden Leitungen mittels Breitbandverstärkern (8, 9) mit automatischer Breitbandverstärkungsregelung festgestellte Ausgangsspannungsamplitude ist.

Durch die Einwirkung des Phasenschiebers 4 in der Leitung mit Ausgang 2, der aus mit Eingangssignal gesteuerter Stromquelle 5, die mit einer Blindlast in Form eines Kondensators C verbunden ist, besteht, wird die Signalspannung in dieser Leitung um fast 90 in Abhängigkeit von der Güte dieser Schaltung phasenverschoben; die Phase der Signalspannung eilt dabei der Eingangsspannung vor. Die durch den Phasenschieber hauptsächlich in Abhängigkeit von der Frequenz eingeführten Änderungen der Signalamplitude sind durch die automatische Regelung in dem Breitbandverstärker 8 ausgeglichen. Die automatische Verstärkungsregelung erfolgt mittels des Verstärkers 10 mit geregelter Verstärkung, der in Form eines Differentialverstärkers mit Stromquelle in der in 5 Fig. 2 dargestellten Struktur ausgeführt ist. Die Regelspannung aus dem Ausgangsspannungsamplitudendetektor 11 wirkt nach Verstärkung im Verstärker 12 auf die Stromübernahme des Transistors 16 zwischen den Transistoren des Paares 18, 19, indem sie eine Änderung der Verstärkung dieser Schaltung bewirkt. Eine derartige Schaltung der automatischen Verstärkungsregelung zeichnet sich durch hohe Wirksamkeit aus, wobei keine Phasenverzerrungen des innerhalb eines weiten Frequenzbereichs übertragenen Signals entstehen.

Mittels der Breitbandverstärker 8, 9 mit automatischer Breitbandverstärkungsregelung in beiden Leitungen ist es möglich, die aus der Verwendung der Signalquelle entsprechenden Amplitudenverhältnisse der um 90° phasenverschobenen Signale festzustellen. ■

Durch Verwendung einer Blindlast in Form einer Induktionsspule im Phasenschieber 4 erhält man am Ausgang der Lei- · tung 2 eine, um fast 90° phasenverschobene Spannung.

Die Signalquelle mit um 90° phasenverschobenen Spannungen ist insbesondere für Verwendung in Superheterodynempfängern geeignet, welche eine ausgeglichene Mischerschaltung mit Spiegelfrequenzunterdrückung enthalten.

Claims

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PATENT- UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING W. EITLE . DR. RER. NAT. K. HOFFMANN . DIPL.-ING. W. LEHN

DIPL.-INS. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ■ DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. GDRS

DIPL.-ING. K. KOHLMANN ■ RECHTSANWALT A. NETTE

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Centralny Osrodek Badawczo-Rozwojowy Elektronicznego Sprzetu Powszechnego Uzytku Warschau / Polen

Schaltung für die Erzeugung von gegenseitig um 90° phasenverschobenen HochfrequenzSignalen

Patentansprüche

1/ Schaltung für-die Erzeugung von gegenseitig um 90° "phasenverschobenen HochfrequenzSignalen, welche zwei parallele Übertragungsleitungen des Eingangssignals mit breitbandigen Verstärkern enthält, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Leitungen einen breitbandigen.Phasenschieber (4) enthält, in Form einer mit dem Eingangssignal gesteuerten Stromquelle (5) daran eine Blindlast (6) angeschlossen ist, wobei der Ausgang des Phasenschiebers (4) mit dem Eingang des ersten Breitbandverstärkers (8) mit automatischer Breitbandverstärkungsregelung verbunden ist, dessen Ausgang an einer der Ausgangsklemmen (2) angeschlossen ist, wobei die andere der Ausgangsklemmen (3) mit dem Ausgang des zweiten Breitbandverstärkers (9) in der zweiten Leitung verbunden ist, deren Eingang an der Eingangskleirane (1) liegt.

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2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Breitbandverstärker (9)·, an dessen Eingang unmittelbar das Eingangssignal liegt, ein Breitbandverstärker mit automatischer Breitbandverstärkungsregelung wie der Verstärker (8) in der Leitung mit dem Phasenschieber (4) ist.
3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der breitbandig.e Phasenschieber (4) eine Blindlast (6) in Form eines Kondensators (7) enthält.
4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der breitbandige Phasenschieber (4) eine Blindlast (6) in Form einer Induktionsspule enthält.
5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breitbandverstärker (8, 9) mit automatischer Breitbandverstarkungsregelung je ein Glied mit regelbarer Verstärkung (10, 13) enthalten in Form eines Differentialverstärkers mit Stromquelle, wobei die Steuerelektroden (24, 25) des Differentialtransistorenpaars (18, 19) den Eingang des Regelsignals bilden. ·
6. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Breitbandverstärker (8, 9) mit automatischer Breitbandverstarkungsregelung eine integrierte Schaltung bilden.