DE972119C

DE972119C - Procedure for phase measurement

Info

Publication number: DE972119C
Application number: DEF4435D
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr-Ing Dillenburger
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1944-03-22
Filing date: 1944-03-22
Publication date: 1959-05-27

Description

Verfahren zur Phasenmessung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Umwandlung von zwei Reihen gleichfrequenter, gegeneinander phasenverschobener, periodischer kurzer Impulse in eine Reihe von Rechteckimpulsen von der gegenseitigen Phasenverschiebung der Impulsreihen proportionaler Breite, insbesondere zur Hochfrequenzphasenmessung mit direkter Anzeige der Phasenverschiebung.Method for phase measurement The invention relates to a method for converting two series of same-frequency, mutually phase-shifted, periodic short pulses in a series of square pulses from the mutual Phase shift of the pulse series of proportional width, especially for high frequency phase measurement with direct display of the phase shift.

Es ist bekannt, bei der Synchronisierung von Fernsehempfängern den Synchronisierimpuls in eine Sägezahnschwingung umzuwandeln und diese mit der Sägezahnschwingung des eingebauten Kippgenerators in der Phase zu@ vergleichen, wodurch eine Reihe periodischer Impulse, deren Breite von der Phasendifferenz der beiden Sägezahnschwingungen abhängt, gewonnen wird. Aus diesen Impulsen wird durch Gleichrichtung eine Regelgleichspannung gewonnen, deren Größe von der Impulsbreite und damit von der Phasendifferenz der beiden Sägezahnschwingungen abhängt und die zur Gleichlaufsteuerung des Kippgenerators dient.It is known to synchronize television receivers To convert the synchronization pulse into a sawtooth oscillation and this with the sawtooth oscillation of the built-in relaxation generator in the phase to @ compare, creating a series periodic pulses, the width of which depends on the phase difference of the two sawtooth waves depends, is won. Rectification turns these pulses into a control voltage obtained, the size of which depends on the pulse width and thus on the phase difference of the depends on both sawtooth oscillations and the synchronization control of the tilt generator serves.

Es ist weiterhin bekannt, bei der Messung des Phasengangs von Übertragungsgliedern dem Meßobjekt verschiedene Sinusfrequenzen nacheinander zuzuführen, um für jede einzelne Frequenz die Phasenverschiebung zu ermitteln. Der Phasengang des Verstärkers wird dann aus den einzelnen Meßpunkten aufgezeichnet. Die beiden Schwingungen gleicher Frequenz, deren Phasenverschiebung gemessen werden soll, werden dabei zweckmäßig je einem Verstärker zugeführt. Diese Verstärker sind hinsichtlich ihres Frequenzganges und Phasenganges genau gleich ausgebildet. Die beiden gleich großen Ausgangsspannungen dieser Verstärker werden in einem gemeinsamen Überlagerer auf je eine niederfrequente Wechselspannung von beispielsweise einigen tausend Hertz überlagert. Die niederfrequenten Schwingungen haben dann die gleiche Phasenverschiebung wie die eingangs den beiden Verstärkern zugeführten Schwingungen. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß die eigentliche Messung stets mit der konstanten niederen Frequenz durchgeführt werden kann, während die Frequenz, die dem Übertragungsglied zugeführt wird, in einem Bereich von beispielsweise o,i bis 5 MHz verändert werden kann.It is also known when measuring the phase response of transmission elements to supply different sinusoidal frequencies one after the other to the test object in order for each single frequency to determine the phase shift. The phase response of the amplifier is then recorded from the individual measuring points. The two vibrations are the same Frequencies, the phase shift of which is to be measured, are expedient ever fed to an amplifier. These amplifiers are re their frequency response and phase response formed exactly the same. The two the same large output voltages of these amplifiers are in a common superimposed to a low-frequency alternating voltage of, for example, a few thousand Hertz superimposed. The low-frequency oscillations then have the same phase shift like the vibrations initially fed to the two amplifiers. This method has the advantage that the actual measurement always takes place with the constant low frequency can be performed while the frequency that is fed to the transmission link can be changed in a range of, for example, 0.1 to 5 MHz.

Um ein handliches Meßgerät zu erhalten, ist es notwendig, die Phasenlage der niederfrequenten Schwingung entweder in einem Oszil.logramm sichtbar zu machen oder, was noch einfacher ist, sie zur Betätigung eines in Winkelgraden geeichten Meßinstruments zu benutzen.In order to obtain a handy measuring device, it is necessary to determine the phase position to make the low-frequency oscillation visible either in an oscillogram or, what is even simpler, it is used to operate a calibrated in degrees To use measuring instrument.

Es ist bekannt, aus den beiden phasenverschobenen Sinusschwingungen phasenverschobene kurze Impulse abzuleiten, indem man die Sinusschwingungen durch eine Röhre mit kurzer S-förmiger Kennlinie in Rechteckkurven verwandelt und aus diesen mittels eines Zeitkonstantengliedes an den Nulldurchgängen der Rechteckschwingung je einen Impuls ableitet. Unterdrückt man dabei die negativen Impulse, während die positiven Impulse erhalten bleiben, so kann man aus dem zeitlichen Abstand der aus den beiden Schwingungen abgeleiteten Impulsreihen die Phasenverschiebung der beiden Sinusschwingungen ablesen.It is known from the two phase-shifted sinusoidal oscillations Derive out-of-phase short pulses by passing the sine waves through a tube with a short S-shaped characteristic is transformed into rectangular curves and off this by means of a time constant element at the zero crossings of the square wave each derives a pulse. If you suppress the negative impulses while the positive impulses are retained, so one can from the time interval of the off the two vibrations derived pulse series the phase shift of the two Read off sine waves.

Erfindungsgemäß werden durch beide Impulsreihen je ein Generator angestoßen, von denen jeder Sägezahnschwingungen, vorzugsweise gleicher Form, erzeugt und aus diesen durch additive bzw. subtraktive Mischung die Impulsreihe abgeleitet, die aus Rechteckimpulsen konstanter Höhe besteht und deren Breite als Kriterium für die gesuchte Größe dient.According to the invention, a generator is triggered by each of the two pulse series, each of which generates sawtooth vibrations, preferably of the same shape, and off derived from these by additive or subtractive mixing the pulse series, the consists of rectangular pulses of constant height and their width as a criterion for the size you are looking for is used.

Diese Rechteckimpulse werden einem Meßinstrument zugeführt, dessen Trägheit groß ist gegenüber der Häufigkeit der Impulse. Das Meßinstrument stellt sich dann auf einen Wert ein, der der Dauer des Einzelrechtecksignals im Verhältnis zum Impulsabstand proportional ist.These square-wave pulses are fed to a measuring instrument whose Inertia is great compared to the frequency of the impulses. The measuring instrument represents then adjusts to a value that is related to the duration of the single square wave signal is proportional to the pulse spacing.

Zur Ableitung der Rechteckimpulse aus den Impulsen verschiedenen zeitlichen Abstandes stehen gemäß der Erfindung mehrere Wege zur Verfügung. Diese verschiedenen Wege sind in den Zeichnungen schematisch durch entsprechende Impulsfolgen dargestellt.To derive the square-wave pulses from the pulses at different times Several ways are available according to the invention. These different Paths are shown schematically in the drawings by corresponding pulse trains.

Bei dem Verfahren der Fig. i a und i b wird ein Sägezahngenerator durch Impulse i, die der Ausgangsfrequenz, und ein anderer Sägezahngenerator durch die Impulse 2, die der dazu phasenverschobenen Frequenz entsprechen, gesteuert. Die Impulse sind in ihrer Breite auf ein möglichst geringes Maß zu bringen, um die Meßgenauigkeit zu erhöhen. Dabei wird beispielsweise über einen hochohmigen Widerstand ein Kondensator im Anodenkreis einer Röhre aufgeladen und durch den positiven Impuls in möglichst kurzer Zeit entladen. Die Amplituden der beiden Sägezahnschwingungen 3 und 4. sollen einander genau gleich sein. Die Differenz der beiden Schwingungen 3 und q. ergibt dann je nach der Phasenlage eine Rechteckkurve 5 konstanter Amplitude mit wechselnder Länge der Abschnitte, aber konstanter Gesamtperiodendauer, d. h., es verschiebt sich, wie dies aus Fig. i b hervorgeht, der Zeitpunkt 6 des Zurückkippens, während der Zeitpunkt des durch die positiven Impulse ausgelösten Kippvorganges konstant bleibt. Die Differenz der Schwingungen wird elektrisch nach Umkehr der einen und darauffolgenden Addition der beiden Schwingungen mittels zweier Röhren mit gemeinsamem Anodenkreis gebildet. Die Rechteckschwingung 5 wird einem Anzeigeinstrument zugeführt, so daß die tiefste Linie 7 festgehalten wird und das Instrument von dem der tiefsten Linie entsprechenden Wert an den Mittelwert der Rechteckschwingung anzeigt. Dieser ist der Phasenverschiebung der beiden Impulsreihen proportional. Die Anordnung hat den Vorteil, daß sie frequenzunabhängig ist, wenn durch geeignete Schaltmittel dafür gesorgt wird, daß bei Änderung der Amplitude der Sägezähne die Rechteckschwingung in ihrer Amplitude konstant bleibt.In the method of FIGS. 1a and 1b, a sawtooth generator is used through pulses i, which is the output frequency, and another sawtooth generator through the pulses 2, which correspond to the frequency shifted in phase thereto, controlled. The impulses are to be brought to the smallest possible extent in their width to the Increase measurement accuracy. For example, a high-resistance resistor is used a capacitor in the anode circuit of a tube and charged by the positive pulse discharged in the shortest possible time. The amplitudes of the two sawtooth oscillations 3 and 4. should be exactly the same. The difference between the two vibrations 3 and q. then results in a rectangular curve 5 of constant amplitude depending on the phase position with changing length of the sections, but constant total period duration, d. H., it shifts, as can be seen from FIG. during the time of the tilting process triggered by the positive pulses remains constant. The difference in the vibrations becomes electrical after reversing the one and subsequent addition of the two oscillations by means of two tubes formed with a common anode circuit. The square wave 5 is a display instrument fed so that the deepest line 7 is held and the instrument of the the value corresponding to the lowest line to the mean value of the square wave indicates. This is proportional to the phase shift of the two pulse series. The arrangement has the advantage that it is frequency-independent if by suitable Switching means ensures that when there is a change in the amplitude of the saw teeth Square wave remains constant in its amplitude.

In Fig. 2 a und 2b ist eine andere Möglichkeit dargestellt, um ebenfalls aus den Impulsreihen i und 2 eine Rechteckkurve zu erhalten. Die Impulse i der einen Röhre erzeugen wiederum eine Sägezahnschwingun.g 3. Die Impulse beider Schwingungen i und 2, die z. B. nach der negativen Seite liegen, erzeugen zusammen nach ihrer Mischung eine weitere Sägezahnschwingung 8, so daß jeweils ein doppelter Sägezahn während einer Periode des zuerst erwähnten Sägezahns entsteht. Durch Subtraktion der beiden Sägezahnsohwingungen entsteht eine je nach Phasenlage in Breite und Höhe schwankende Rechteckkurve 9, die den Vorteil hat, daß die Nullinie io konstant bleibt. Eine frequenzunabhängige Anzeige kann erreicht werden, wenn die Rechteckkurve dicht über der Nullinie abgeschnitten wird, so daß praktisch über den ganzen Phasenbereich eine Rechteckschwingung mit veränderlichem Breitenverhältnis, aber konstanter Amplitude entsteht.In Fig. 2a and 2b, another possibility is shown to also to obtain a rectangular curve from the pulse series i and 2. The impulses i the one Tubes in turn generate a sawtooth oscillation. 3. The impulses of both oscillations i and 2, the z. B. are on the negative side, produce together according to their Mix another sawtooth oscillation 8, so that each time a double sawtooth arises during a period of the first-mentioned sawtooth. By subtraction of the two sawtooth waves, depending on the phase position, one in width and height arises fluctuating rectangular curve 9, which has the advantage that the zero line io remains constant. A frequency-independent display can be achieved if the square wave is tight is cut off above the zero line, so that practically over the entire phase range a square wave with a variable width ratio but constant amplitude arises.

Das beschriebene Verfahren zur Impulsumwandlung ist nicht nur bei den beschriebenen Phasenineßgeräten anwendbar, sondern kann auch bei beliebigen anderen Geräten verwendet werden, bei denen ein von der Phasenlage zweier Reihen kurzer Impulse abhängiges Rechtecksignal erzeugt werden soll. Derartige Aufgaben treten z. B. bei Steuereinrichtungen, Meßgeräten, Taktgebern und ähnlichen Geräten der Hochfrequenztechnik auf.The described method for pulse conversion is not only at applicable to the phase measuring devices described, but can also be used with any Other devices are used in which one of the phasing of two rows short pulse dependent square wave signal is to be generated. Such tasks occur z. B. in control devices, measuring devices, clock generators and similar devices of high frequency technology.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Procedure for converting two series of equal frequencies, phase-shifted, periodic short pulses in a series of Square pulses from the mutual Phase shift of the pulse series proportional geite, especially for high frequency phase measurement with direct display the phase shift, characterized in that each of the two pulse series triggered a generator and each sawtooth wave, preferably the same Form, generated and from these by additive or subtractive: mixing the impulse series is derived, which consists of square pulses of constant height and their width serves as a criterion for the size you are looking for.

2. The method according to claim i, characterized characterized in that one pulse series has a linear sawtooth oscillation and through the other pulse series a similar linear sawtooth oscillation Amplitude is generated and that the second sawtooth wave from the first electrical is subtracted and that this generated square wave finally an amplitude limiter is fed.

3. The method according to claim i, characterized in that a linear periodic sawtooth oscillation is controlled by the one pulse rotation and a second sawtooth oscillation of variable period duration by the pulses of both pulse series, that the second sawtooth oscillation is electrically subtracted from the first and the square wave voltage thus obtained in the Amplitude is limited. .I. Method according to claim 2 and 3, characterized in that the derived rectangular or. Peak pulses are fed to a display instrument, the inertia of which is large compared to the pulse frequency. Considered publications: German Patent Specifications No. 707 304., 720 583; Swiss Patent No. 201 78.5; British Patent No. 472,686.