NO128636B - - Google Patents

Description

Fasesammenligner.

Foreliggende oppfinnelse angår fasesammenlignere og har som

formål å fremskaffe forbedrede og forholdsvis enkle

fasesammenlignere som er av en sådan art at det fremskaffes ved en utgangskiemme et signal som her betegnes som et "tvetydig" utgangssignal og som er avledet fra faserelasjonen mellom to radiofrekvens (R.F.) signaler som tilfores sammenligneren, og ved en annen utgansklemme et signal som her betegnes som et "entydig" utgangssignal, og som også er utledet fra faserelasjonen. mellom nevnte to R.F. signaler. Betydningen av de to nevnte uttrykk "tvetydig" og "entydig" vil kunne forstås ut fra den folgende beskrivelse.

En "entydig" fasesammenligner avgir en likaspenning som er lik null når to R.F.signaler som tilfores sammenligneren, er i fase og samme storrelse og av maksimal verdi når der er 180° faseforskjell mellom to R.F. signaler av samme storrelse. Likespenningens fortegn er uavhengig av fasefor skjellens fortegn, dvs. enten denne er positiv eller negativ. Uttrykket "entydig" anvendes vanligvis for. denne type av sammenlignere fordi det ikke foreligger noen flertydig faseangivelse når utgangs-likespenningen er lik null.

I den 'tvetydige" type av sammenlignere, slik som den er ålment kjent og anvendt, mottar selve sammenligneren tre R.F. inngangssignaler, av hvilke to er avledet fra den forste av de R.F. kilder som skal sammenlignes, og den ovrige er avledet fra den annen av disse kilder. Den forste R.F. kilde, som for å lette foreliggende forklaring kan antas å være en referansekilde med fast fase, anvendes for å fremskaffe to inngangssignaler med fast fase for sammenligneren,idet det ene signal har fasen 0° og det annet fasen 180°. Når de to R.F. kilder er i fase, har R.F. signalet fra den annen kilde (som avgir det tredje R.F. inngangssignal til sammenligneren) en fase på 90° i forhold til signalet med 0° fase som ble avledet fra den forste kilde. De tre R.F. inngangssignaler grupperes i to par faser 90°, 0° og 90°' 180°, og det vil være innlysende at vektorsummen for hvert par vil være avhengig av faseforskyvningen av den annenR.F. kilde i forhold til den forste. Sammenligneren likeretter vektorsummen for hvert par for å danne likespenninger av motsatt polaritet,

en positiv og den annen negativ, hvorpå disse spenninger med motsatt polaritet adderes algebraisk for å fremskaffe en resulterende spenning som er 0°når de to R.F. kilder er i fase eller står i et 180° fasehold. Denne resulterende spenning er av en polaritet hvis faseforholdet mellom nevnte to kilder ligger mellom 0 og 180° og av motsatt polaritet hvis nevnte faseforhold ligger mellom 180 og 0°. Uttrykket "tvetydig" anvendes f or denne sammenlignertype fordi det fremkommer en reulterende likespenning lik 0 både når de to R.F. kilder har et faseforhold på 0° og på 180°.

Det er mange apparater, særlig slike som anvender likespenningsutgangssignaler fra en fasesammenligner for å bevirke automatisk fasekorreksjon, som krever både tvetydig og entydig fasesammenligning mellom to R.F. kilder. Hvis to fasesammenlignere, en tvetydig og den annen entydig, anvendes i henhold til vanlig praksis, blir det resulterende arrangement uforholdsmessig komplisert, fordi det normalt er nodvendig å utlede fem R.F. utgangssignaler fra de to kilder hvis fase skal sammenlignes, nemlig'to for den entydige sammenligner og tre for den tvetydige.

Foreliggende oppfinnelse har som formål å fremskaffe forbedrede fasesammenlignere som bare krever to R.F. inngangssignaler fra de to kilder hvis fase skal sammenlignes, og som har to utgangsklemmer av hvilke den éne avgir resultatet av en flertydig fasesammnligning og den annen resultatet av en entydig fasesammenligning.

Oppfinnelsen går således ut på en fasesammenligner innrettet for å utfore både tvetydig og entydig fasesammenligner mellom to inngangssignaler og å gjore resultatene av sammenligningen tilgjengelig ved hver sin av to utgangsklemmer. På denne bakgrunn har sammenligneren i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at den omfatter fire fire-ports kvartbolge-retningskoblere, hvorav to betegnes som inngangskoblere og to betegnes som utgans-koblere idet hver kobler er utstyrt med to diagonalt motstående inngangsporter og to diagonalt motstående utgangsporter; sammenkoblinger anordnet for innbyrdes forbindlelse av de fire koblere i en ringkobling, på en sådan måte at utgangsporter for nevnte inngangskoblere, innenfor ringkoblingen, er tilsluttet inngangsporter for utgangskoblerne; en 90° faseforskyver som er innskudt i en av nevnte sammenkoblinger; en forste inngangsanordning for tilforsel av det ene av nevnte inngangssignaler til en inngangsport for den ene av inngangskoblerne; en annen inngangsanordning for tilforsel av det annet inngangssignal til en inngang for den annen inngagskobler, som over de to utgangskoblere ligger adskilt fra nevnte ene inngangskobler en forste likeretteranordning for likeretting av . vektorsummen av ele to resulterende'signaler som opptrer ved an'

.utgangsport for den ene av nevnte to utgangskoblere, for'å

frembringe et entydig utgangssignal; en annen likeretteranordning for likeretting av vektorsummen av de to resulterende signaler som opptrer på den ene utgangsport for den annen utgangskoblér for å frembringe en likespenning av en bestemt polaritet; en tredje likeretteranordning for likeretting av vektorsummen av de to resulterende signaler som opptrer på den annen utgangsport for annennevnte utgangskoblér for derved å frembringe en likespenning av motsatt polaritet; samt en summeringsanordning for algebraisk summering av de to likespenninger for å frembringe et tvetydig utgangssignal.

Fortrinnsvis er retningkoblerne 3dB kvartbolge-retningskoblere av linjetypen, og koblernes gjenværende porter er hensiktsmessig tilkoblet hver sin avslutningimpedans, som er lik den

karakteristiske impedans for den tilsluttede kobler.

Oppfinnelsen vil,bli ytterligere forklart i forbindelse med

vedfoyde tegninger, hvori fig. 1 skjematisk vise.r er foretrukket utforelse av oppfinnelsen, og fig. 2-6 er forklarende

diagrammer og grafiske figurer.

Det skal nå henvises til fig. 1 der det er vist en fasekomparator

med fire kvartbolge 3^B retningskoblere, tre detektorer, en likespennings-summeringskrets og en 90°faseforskyver, som i denne utforelse utgjores av en kvartbolgelinje. Koblerne er betegnet med 1C, 2C, 3C og hC, og hver har fire porter som er angitt ved betegnelsene iCp 1C2, 1, 10^; 2C1 -2C2, 2C^, 20^;

3C1 , 3<C>2, 30^, 30^; og lfC1 , i+C2, hCy hC^. Detektorene har referansebetegnelsene 1D, 2D, 3D; summasjonskretsen har betegnelsen S, og kvartbolgelinjen er betegnet med QL. De to R.F. inngangs-

signaler som skal sammenlignes tilfores sammenligneren. Et av disse, som vil bli betegnet som inngangssignal A, tilfores en klemme A og det annet, som vil bli betegnet som inngangssignal B,

tilfores en klemme B. I fig. 1, og også i de forklarende figurer 2 og 5, er visse fasebetegnelser angitt nær portene for de koblere der de opptrer. De angitte faser har en indeks A når de angår inngang A og en indeks B når de angår inngang B. Disse angitte f asebetegnelser er overalt de som opptrer:når de to R.F.

signaler A og B er i fase.

For ytterligere beskrivelse av fig. 1 skal det henvises til de forklarende fig. 2-6, der fig. 2 viser en tvetydig sammenligner,-og kurvene i fig. 3 og k- angår denne. Fig. 5 viser en entydig sammenligner, og kurven i fig. 6 angår denne. I fig. 2 tilfores et inngangssignal A med 0° fase til port C. for en kvartbolge 3dB retningskobler C, og fasen av dette signal ved port C2 vil være den samme, slik at 0°A vil foreligge ved begge disse porter. Ved port C, vil A-signalet være faseforskinket med 90°

og 90 o^ vil opptre her. Hvis portene C o og C er avsluttet med koblerens karateristiske impedans, vil A-signalet ikke frembringe noe signal ved porten C^.

B-signalet tilfores port C^. Idet det antas at A-og B-signalene

er i fase, vil B-signalet ved port C^ ha et faseforhold på 180°

i forhold til A-signalet ved port . Dette er antydet ved påskriften 180°B nær port C^. B-inngangssignalet ved port vil frembringe signaler ved portene C og C~ med faser på henholdsvis 180° og 270°, som antydet. Detektor 1D likeretter vektorsummen for de to signaler ved port G^, mens detektor 2D likeretter vektorsummen for de to signaler ved port C-^, således at de to detektorer frembringer likespenninger med motsatte polariteter. Disse to spenninger adderes så algebraisk i summeringskretsen S,

og frembringer derved ved AM et flertydig fasesammenlignings-utgangssignal, som, når signalene A og B er i fase og av samme storrelse, vil være lik 0. Detektorene 1D og 2D har impedanser som er lik koblerens karakteristiske impedans, slik at ingen refleksjonssignaler opptrer ved portene C2 og C^.

Den ovre og den nedre kurve i fig. 3 viser, henholdsvis likespennings-utgangssignalet V fra detektorene 1D og 2D når fasen for B-signalet ved klemme B varieres i forhold til A-signalets fase ved klemme A, mens'kurven i fig. h er den tilsvarende kurve for spenningen ved utgangsklemmen AM. Som det vil fremgå passerer denne kurve gjennom 0 når inngangssignalene A og B

enten er i fase eller har et innbyrdes faseforhold på 180°.

I den entydige sammenligner i fig. 5 blir A-signalet tilfort

port C, for kvartbolge 3dB retningskobleren C og B-signalet blir

tilfort port C^. Port C er avsluttet i koblerens karakteristiske impedans, som det konvensjonelt er vist ved TR. Idet det antas at inngangssignalene A og B er i fase, vil B-signalet ved port ha et faseforhold på 90° i forhold til A-signalet ved port , slik som antydet ved påskriften 90°B nær port C^. A-inngangssignalet vil frembringe 0°^ ved port C2 og 90°A ved port , mens B-inngangssignalet vil frembringe 180°B ved port Cp og 90° ved port CL , slik som antydet. Vektorsummen for de to

B 3

signaler ved port C2 detekeres av detektor 3^ som liksom 1D og 2D

i fig. 2, har em impedans lik den karakteristiske impedans for vedkommende kobler, og hvorved et entydig fasesammenligningssignal opptrer på utgangsklemmen NAM. Fig. 6 viser grafisk variasjonen av utgangsspenningen V på klemmen NAM når faseforholdet mellom A- og B-inngangssfgnalene varieres. Som det vil fremgå, faller spenningen V til 0 bare når inngangssignalene er i fase.

Det skal nå atter henvises til fig. 1 der A-signalet over klemme

A tilfores porten 1 CL for kobleren 1C og frembringer 0°A VQ(^

portene 1C1 og 1C2 og 90°A ved port 1C^. Port 1er avsluttet i den karakteristiske impedans for kobleren 1C slik som antydet ved 1 TR.

B-signalet ved klemme B tilfores port 3C^ for kobler 3C, og fremskaffer 180°B ved portene 3^ og 3C2 samt 270°B ved port 3C for vedkommende kobler. Port 30^ er avsluttet i koblerens karakteristiske impedans, som antydet ved-3 TR.

Port 1C2 for kobler 1C er forbundet med port 2C^ for en ytterligere kobler 2C, og port 3C2-for kobler 3C er forbundet med port 2C^ for kobler 2C. Folgelig vil i kobler 2C fasen 0°A opptre ved 2C| , fasene 0°A og 270°B vil opptre ved 2C2, fasene 90°A Qg 180°B vil opptre ved 2C^, og fasen 180°B vil opptre ved 2C^. Vektorsummen for de to signaler ved 2C2 detekteres av detektoren 1D og vektorsummen for de to signaler ved 2C^ detekteres av detektoren 2D. Disse detektorer er innrettet for å frembringe likespenninger av motsatte polariteter, og hver har en impedans lik den karakteristiske impedans for kobleren 2C. De to likespenninger adderes algabraisk i summasjonskretsen S, og et tvetydig fasesammenligningssignal opptrer på utgangsklemmen AM.

Port 3C3for kobleren 3^ er forbundet gjennom en kvartbolgelinje QL eller en annen passende 90° faseforskyver til port hC^ for den fjerde kobler , hvis port ^-C^ er avsluttet i den karakteriske impedans for nevnte" kobler som antydet ved •+ TR. Portene hC^ for kobler Mn og 1for kobler 1C er sammenkoblet. Folgelig vil i kobler kC fasen 360°B (<=0>°B) opptre ved port <i>+C-, fasene 0°B og 180°A vil opptre ved port hC^, fasene 90°A og 9<0> B

vil opptre ved port ^C^ og fasen 90°A vil opptre ved port ^C^. Vektorsummen for de to signaler ved port hC^ for kobler hC detekteres av detektor >+D, som har en impedanse som er tilpasset den karakteristiske impedanse for vedkommende kobler og som fremskaffer et entydig utgangssignal ved klemmen NAM.

Ved sammenligning av fig. 1 med fig. 2 og 5 vil det fremgå at

i fig. 1 tillegget av to kvartbolge 3dB retningskoblere og en 90° faseforskyver frembringer et arrangement som faktisk

inkorporerer både en tvetydig og en entydig fasesammenligner og som kan drives av de to R.F.kilder hvis faser skal sammenlignes.

Koblerne er som vist fortrinnsvis av den såkalte linjetype, men hvilke som helst elektrisk ekvivalente koblere kan naturligvis brukes.

Claims (3)

1. Fase sammenligner innrettet for å utfore både tvetydig og entydig fasesammenligning mellom to inngangssignaler og å gjore resultatene av sammenligningen tilgjengelig ved hver sin av to utgangsporter, karakterisert ved at den omfatter fire fire-ports kvartbolge-retningskoblere, hvorav to betegnes som inngangskoblere (1C,3C) og to betegnes som utgangskoblere (20,^-0) idet hver kobler er utstyrt med to diagonalt motstående inngangsporter og to diagonalt motstående utgangsporter; sammenkoblinger anordnet for innbyrdes forbindelse av de fire koblere

i en ringkobling på en sådan måte at utgangsporter for nevnte inngangskoblere, innenfor ringkoblingen, er tilsluttet inngangsporter for utgangskoblerne; en 90° faseforskyver (QL) som er innskadt i en av nevnte sammenkoblinger; en forste inngangsanordning (A) for tilforsel av det ene av nevnte inngangssignaler til en inngangsport (ICI) for den ene (1C) av inngangskoblerne; en annen inngangsanordning (B) for tilforsel av det annet inngangssignal til en inngang (3CT) for den "annen inngangskobler (3C), som, over de to utgangskoblere ( 2C, hC) ligger adskilt fra nevnte ene inngangskobler (1C); en forste likeretteranordning (3D) for likeretting av vektorsummen av de to resulterende signaler som opptrer ved en utgangsport ( hC2) for den ene av nevnte to utgangskoblere ( hC), for å frembringe et entydig utgangssignal;-en annen likeretteranordning (ID) for likeretting av vektorsummen av de to resulterende signaler som opptrer på den ene (2C2) utgangsport for den annen utganggskobler (2C), for å . frembringe en likespenning av en bestemt polaritet; en tredje likeretteranordning (2D) for likeretting av vektorsummen av de to resulterende signaler som opptrer på den annen utgangsport (2C3) for nevnt annen utgangskoblér for derved å frembringe en likespenning av motsatt polaritet; samt en summmeringsanordning (S) for algebraisk summering av de to likespenninger for å frembringe et tvetydig utgangssignal. 2. Sammenligner som angitt i krav 1, karakterisert ved at retningskoblerne er 3dB kvartbolge-retningskoblere (1C,2C,3c, hC) av linjetypen.

3. Sammenligner som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at retningskoblernes ovrige porter ( lCh, 3C^,*+C3) er tilkoblet hver sin av slutning simpedans, som er lik den karakteristiske impedans for den tilsluttede kobler.