DE893060C - Schaltungsanordnung zur Phasenverschiebung von elektrischen Impulsen - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur Phasenverschiebung von elektrischen Impulsen In der Elektrotechnik tritt sehr häufig das Pro-Wem au,f, elektrische Impulse, @d;ie durch verhältnnismäßig lange zwischen den Impulsen liegende Pausen voneinander, getrennt sind, in der Phase um kleinere oder größere Beträge zu verschieben. Wenn es sich nur um eine sehr kleine Phas-enverschiebung handelt, wenn. also die. Verschiebung gegenüber der Impulsbreite 'klein sein soll, lassen sich leicht geeignete Schiakungsanord'nungen angeben:. Eine solche ist z. B. ein einfaches, RC-Glied, das z. B. einen gegebenen Rechteck.impuls derart verschleift, @daß seine Schwerlinie in der Richtung der ,Zeitachse verschoben wird, der Impuls also hinter dem RC-Glied: eine Phasenverschiebung aufweist. Dab gen konnten Phasenverschiebung gen, die etwa in der Größenordnung,- der Breite der gegebenen Impulse .und darüber liegen, bisher nicht in einer Weisehergestellt werden, die in allen vorkommenden Fällen voll befriedigt. Es ist zwar bereits bekannt, zur Phmenverschiebung von in gleichen Abständen auftretenden Impulsen: einen Multivibrator zu be;nutzen und es gelingt in d.i-sem Fall auch, jeden der gegebenen Impulse bis nähe- an den nächstfolgenden Impuls zu verschieben. Dageg°n ist eine größere Ph,asenverschie@bung nicht zu erzielen, -denn die Einganigsröhre des Multivibrators ist für weitere Impuflse unempfindlich., bis eher phasenverschobene Impuls den Multiwibrato.rausgang verl!as,sen hat. Daher 'können mit einem Muftiv:ibrator stets nur Phasenverschiebungen erreicht werden" dlie unterhalb des kürzesten in der Impulsfolge auftretenden Inmpulsabstandes liegen, ganz Agesiehen von, dem beim Multiviibrator nötigen Röhrenaufwand.

  Gemäß der Erfindung sollen zur Pbasenverschde-

  bung von Impulsen die gegvb:enen. Imipulise erst

  einem Filter zu(ge@führt werden, welches wenig-

  stens angenähert eine Ampl:itudenfreqiuenz"rwe

  (y = Funktiiom, von f) vorm Verlauf

  besitzt, also glückenförmige Ausganigsdmpulise liefert, die zeitlich von der Impulsmitte, bei der die Amplitude Ao beträgt, an gerechnet nach der Gleichung verlaufen, worin F diejenige Frequenz bedeutet, b'ei der die Ampditudenifrequenzkurve auf den 1/e -ten Teil ihres Maximalwertes abgefallen ist, und diese Ausgangsimpulse sollen sodanni einem Filter mit je nach der geforderten Annäherung an die Glo.ckenimpuleform bis .zu einermehr oder weniger weit ober`h:alb von F liegenden Frequenz, beis;piel'sweise bis zur Frequenz 6 F konstanter Amplitudenfre.quenzkurve und linearer Phasenfreqwe@rnzku@rve zugeleitet werden.
• Der Grund dafür, daß gemäß der vorliegenden Erfindung die gegebenen Innpulse vor der Zuführung zu dem zweiten Filter ein Filter durchlaufen sollen, welches d.ie in Gleichung (i) angegebene Frequenzkurve ibesitzt, sei für ein Filter mit 'konstanter Am@plitudenfrequienzku.rve und linearer Phasenfrequenzkurve erläutert. Dieses Fiilte;r, welches, in an sich bekannter Weisie aus lauter gleich großen Gliedern mit LängsinduktivitäterL und Querkapazitäten zusammengesetzt ist, besteht aus sogenannten n=Gliedern, die im Län@gszwe;ig eine Induktivität L und. in je einem den E'i'ngangsklemmen und den, Ausgangsklemmen. parallel liegenden Querzweig eine Kapazität C/2 besitzen. Am Ende sei diese Filiterkette mit einem Widerstand R abgeschlossen, für den -die Gleichung gilt. Für die Laufzeit T pro Glied, geilt die folgende einfache Beziehung

  und für die Grenzfrequenz cog" welche jedes ein-

  zelne Filterglied noch. mit ausreichend großer

  Amplitude, zu übertragen vermag, ;geilt

  worin fg,. die Frequenzgrenze in Hz bedeutet, bei

  welcher die Amplitudenlfrequenzkurve auf den

  Wert 1/2 abgeklungen ist. Wenn man) versucht,

  eine solche Fillterkette für Impulise elmer gegebenen

  Frequenz und :der üblichen annähernd rechteckigen

  Farm sowie für eine geforderte Phwenverschie-

  bung zu (berechnen, stößt .man in vielen Fällen auf

  Ghedzahlen, die sio. hoch sind, .z. B. in der Größlenr

  ordnung ioo oder darüberliegen, daß sie sich prak-

  tisch nur mit. großen. Schwierigkeiten verwirklichen

  lassen.

  Wenn man> dagegen die gegebenen Impulse, wie

  es durch die Erfindung vorgeschlagen wird, erst

  einem sogenannten iGlocJcenfilter zuleitet, :d. ,h. einem

  Fklter, dessen Amp,l;itwdmfrequenzkurve nach Glei-

  chung (i) verläuft, so findet man, daß man: die vor-

  geschriebene Phasenverschiebung mit weitaus klei,-

  neren Gliedzahlen erreichen- kann.. Es ist dabei

  allerdings: zu bemerken., daß die Impulse am Ein-

  gang des Glbakenfilters selbstverständlich grund-

  sätzlich alle Frequenzen enthalten. ;müssen, welche

  auf der Ausgangsseite des Glockenfilters auftreten

  sollen. Die oben angeführte Gleichung (2) gilt

  streng genommen nur für den Fall, daß der Ein-

  gangs,seite des Glockenfilters sogenan.nte Dirac-

  Impulse zugeführt werden, d. h. Impulse, welche

  die A.mpditude oo, die Impudsbreite Null und end-

  lichen, Energiednbalt besitzen. Ein solcher D.irac-

  Impuls hat eine von der Frequenz Null bis zur

  Frequenz oo ,konstant verlaufende Ampli.tu,den-

  frequenrzku.rve. Natürlich ist ein solcher Impuls

  eine m.atbemati,sche Fiktion und läßt sich auicb bei

  sehr großem technischen Aufwand praktisch nicht

  herstellen. Man kann jedoch, wie hier nicht näher

  ausgeführt werden soll, mathematisch ibeweiisen und

  durch Experimente zeigen, daß man mit Hnlfs-

  mÜttedn, wie sie für technisicbe Amwendu:ngen ,zwar

  zu kompliziert, aber für wissenschaftliche Unter-

  suchunigen :durchaus denkbar sind, sehr wohl

  Impulse herstellen kann, -die den D.irac-Iimpu:l@sen

  außerordentlich: nahekommen.

  In der ,praktischen Elektrotechnik halben die

  Impulse, um deren Phasenverschiebung es sich

  handeln soll, nun in :den meisten Fällen. ein Fre-

  quenzband, welches nur .sehr langsam abfällt, so

  da;ß man dliese Impulise mit hinreichender Genauig-

  keit als Dirac-Impudise,auffassen und infolgedesisen

  auch in einem Glockenfilter in gdoo'kenförmige

  Impulse umwandeln kann.

  Mit den erfindungsigemäßen. Mitteln halben sich

  bei; einer Impulsbreite d, wobei dieser Wert 8 so

  definiert wenden soll, .daß die Amp:litudenzeitil.@u,rve

  des Glockenimpulses auf den Wert (e = Basis

  der natürlichen Logarithmen), d. h. auf :den Wert o,6

  abgeklungen ist, Werte des Verhältnisses

  vorn 1/io erzielen lassen'beieinem soge.nannterLNach-

  schwi.ngen., welches unterhalb i °/o liegt. Hierunter

  wiirid verstanden, daß der tatsächil.ich auftretende

  Impuls niTgemdis mehr als i °/o der Maximal-

  amplitude von ,der Glodkenimpulsform abweicht.

  Der Grund dafür, daß --in. dieser An.gaibe über den

  Wert des Verhältnisses Päias,enverschiieburng , pro

  Glied zur Impulsbreite über das Nachschwingen

  überhaupt nach eine Angabe gemacht werden muß,

  liegt darin, däß hei einem endliichen Frequenzband,,

  welches einen rechteckförmigeni Verlauf der Ampli-

  tudenfrequenzkurve (y=,Funktion von f) mit der

  dheren Grenzfrequenz f@ aufzuweisen hat, ein zeit-

  licher Impulsverlauf mit folgendem analytischem Verlauf gehört: Die Schwingungen., welche vor und nach dem Impulsmaximum A, auftreten, bezeichnet man als das Nachschwingen. Ein Nachsiahw ingen ähnlicher Art ist nun auch bei glockenförmigen Impulsen möglich, wenn .deren Frequenzband nach Gleichung (i) schon bei einer zu niedrigen Frequenz vollstün.diig abgeschnitten wird. Bei einer Grenzfrequenz des Filters von etwa 6 F hat man jedoch nur mehr ein Nachschwingen von etwa i °/o. Legt man die Grenz@requ;enz lauf einen niedrigeren Wert, z. B. auf etwa 4. F, so hat man stärkeres, legt man sie auf einen höheren, z. B. auf 8 F, ei.n noch geringeres Nachsichwingen.
• Der oben an.geä b-,ne Wert 1/io'bedeutet also, daß man die gegebnen Impulse lediglich durch Anivendung eines Glockenfilters. und einer anschließenden Laufzeitikette, die nur zehn Glieder besitzt, bereits um -die ganze Impulsbreite verschieben kann.
• Wenn in bestimmten technischen Fällen eine eins.te1.1ibare die zwischen Null und einem gegebenen Maximahvert liegen soll, gefordert wird, so kann man: durch Anzapfung der Laufzeitkette bei, zehn. Gliedern also zehn verschiedene und äquidistant veTteil-te. Pha,senverschiehunbgen einstellen.
• Es sei nochi darauf 'hirngewiesen, ld@aß .der Glocken.-impuls gegenüber dem am Eingang des Glockenfilters liegenden Impuls T ebenfalls eine bestimmte Phasenverschiebung (9i besitzt. Die Laufzeit TGt des ganzen Gliockenfkiters zur Impulsbreite 8 des Glockenimlpul,ses ist aber konstant:

  Man, erhält also bei einem anderen Glodkenfiltier

  zwar eine z. B. größere Phasenverschiebung 992,

  aber nuir bei,ennler größeren Irnpulsbr-eite.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schaltungsaniordnung zur Phasenverschiebung von elektrischen Impulsen, dadurch gekennzeichnet, d,aß .die gegebenen Impulse erst einem Filter zugeführt werden, welches wenigstens annähernd eine Amplit:u.dmfrequenzku:rve (y = Funktion von f) vom Verlauf ,besitzt, also glockenförmige Ausgangsimpulse liefert., die zeitlich von der Impulsmitte, bei :der die Amplitude A, beträgt,, ausgerechnet nach,der Gleichung verlausen, worin F diejenige Frequenz hedeutet, bei der die Ampliltu-den-frequenizkurve auif den Ve -ten Teil ihres Maximalwertes abgefallen iist rund diese Ausgangsimnpulise sodann, einen Filter mit einer je nach der geforderten Annäherung an diie Glockenimpulsform biss. zu einer mehrr oder weniger weit oberhalb von F l,ie@gen-.den: Frequenz, beispielsweise bis zur Frequenz 6 F konstanten Amplitu,denfreque.n,zkurve und linearer Pha:senfrequenzkurve zugeleitet werden. a. Schaltungsanordnung nach; Anspruch i, dadurch gei'kennzeithnet, saß das Filter mit konstanter Amplitu-d@enfrequenzkurve in an sich bekannter Weise aus lauter gleich großen Gliedern miit Längsiinduktivitäten und Querkapazitäten bestehlt.