Pierwszenstwo: Opublikowano: 28.11.1967 53040 KI. ^ai e 20/01- MKP G 01 r JS|o° CZYTELNIA ^"Purzedu Patentowego fOttklll ¦ZiCT1|MKP^hlt] LD Co] Twórcawynalazku: mgr inz. Andrzej Bartosiak Wlasciciel patentu: Instytut Tele- i Radiotechniczny, Warszawa (Polska) Przesuwnik ^azy czestotliwosci podnosnej do ukladów pomiarowych telewizji kolorowej systemu NTSC i pochodnych Przedmiotem wynalazku jest regulowany prze¬ suwnik fazy czestotliwosci podnosnej do ukladów pomiarowych telewizji kolorowej systemu NTSC i pochodnych.W systemie NTSC telewizji kolorowej w celu przeprowadzenia modulacji czestotliwosci podnos¬ nej sygnalem chromatycznym lub demodulacji sy¬ gnalu chrominancji czesto wykorzystuje sie re¬ gulowane przesuwniki fazy czestotliwosci pod¬ nosnej. Przesuwniki takie wykonane sa zazwy¬ czaj w postaci ukladów mostkowych typu RC lub tez w postaci linii opózniajacych o regulo¬ wanym opóznieniu. Obydwa rodzaje przesuwni- ków fazy wykazuja prócz zalet równiez i szereg wad.Wada przesuwnika mostkowego polega na trud¬ nosci przeprowadzenia dokladnego i jednoznacz¬ nego skalowania osiaganego przesuniecia fazy.Natomiast przesuwnik fazy, wykonany w postaci linii opózniajacej, pozwala na przeprowadzenie dokladnego skalowania osiagnietego przesunie¬ cia fazy, jednak w realizacji jest drogi i charak¬ teryzuje sie ograniczona niezawodnoscia dziala¬ nia ze wzgledu na zastosowane ruchome kontak¬ ty slizgowe.Wynalazek stawia sobie za cel opracowanie prostego przesuwnika fazy niezawodnego w dzia¬ laniu oraz, zapewniajacego przeprowadzenie od¬ powiedniego, jednoznacznego i latwego skalowa¬ nia osiaganego przesuniecia fazy.Zadanie to, wedlug wynalazku, zostalo rozwia¬ zane przez zastosowanie, jako elementu regulu¬ jacego przesuwnika, kondensatora kwadrantowe¬ go o N sekcjach zasilanych napieciami o równych amplitudach i o fazach rózniacych sie o — ra- N 2jt dianów lub o okreslona wielokrotnosc — radia- N nów tak, ze rozklad geometryczny wektorów ilu¬ strujacych napiecia zasilajace pokrywa sie z roz¬ kladem geometrycznym osi symetrii sekcji sta- tora. Wskutek tego, polozenie pokretla kondensa¬ tora wyznacza jednoznacznie faze wyjsciowego sygnalu podnosnej chrominancji i mozna prze¬ prowadzic skalowanie z zadana dokladnoscia.Wynalazek zostanie objasniony blizej na przy¬ kladach wykonania przedstawionych na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uklad rezonansowe¬ go transformatora Scotta bedacego zródlem trzech napiec, przesunietych w fazie o 120°, zasilajacych kondensator kwadrantowy o trzech sekcjach sta- tora, fig. 2 — wykres wektorowy napiec na ob¬ wodach sprzezonych z fig. 1, fig. 3 przedstawia uklad zasilania kondensatora kwadrantowego 25 czterosekcyjnego, zawierajacy rezonansowe ob¬ wody sprzezone, fig. 4 — wykres wektorowy na¬ piec ukladu z fig. 3, fig. 5 przedstawia uklad zasilania, z jedna cwiercfalowa linia opózniajaca o stalych skupionych lub rozlozonych, kondensa- w tora kwadrantowego czterosekcyjnego, fig. 6 — 10 15 20 53040I 3 przyklad uproszczonego ukladu ideowego z fig. 5 mozliwego do zastosowania w niektórych przy¬ padkach, fig. 7 — przyklad ukladu zasilania z wieloczlonowa linia dluga o stalych skupionych lub rozlozonych a fig. 8 wykres wektorowy na¬ piec z fig. 7.Nizej zostana omówione poszczególne przykla¬ dy wykonania ukladów zasilania kondensatora kwadrantowego.Najkorzystniejszym ukladem zasilania konden¬ satora kwadrantowego o trzech sekcjach statora jest uklad z transformatorem rezonansowym Seotta przedstawiony na fig. 1, na której 1, 2 i 3 oznaczaja wyprowadzenia napiec, przesunietych w fazie o 120°, doprowadzonych do odpowiednich sekcji statora, zas 4 oznacza odczep cewki pier¬ wotnego obwodu rezonansowego. Stosunek liczby zwojów tej cewki, zawartych miedzy punktami 1 a 5 do liczby zwojów, zawartych miedzy punk¬ tami 1 a 4 wynosi 3 :2. Miedzy punktami 2 i 3 wlaczona jest druga cewka z odczepem w srod¬ ku 5. Kondensatory 6 i 7 tworza z odpowied¬ nimi indukcyjnosciami 1—4 i 2—3 dwa obwo¬ dy rezonansowe, sprzegniete podkrytycznie i do¬ strojone do czestotliwosci podnosnej. Indukcyjnosc zawarta miedzy anoda lampy wzbudzajacej 8 a punktem 9, tworzy z indukcyjnoscia, zawarta mie¬ dzy punktami 1 a 4 transformator, zasilajacy omó¬ wiony wyzej uklad sprzezonych obwodów rezo¬ nansowych.W celu wyjasnienia sposobu uzyskiwania prze¬ suniecia fazy 3X120°, na fig. 2 podano wykres wektorowy napiec na obu obwodach sprzezonych.Na wykresie tym, wektor 10 oznacza napiecie mie¬ dzy punktami 1—4, zas wektor 15 napiecie miedzy punktami 4 a 5 przeciwne w fazie wskutek uzie¬ mienia punktu 4. Wektory 13 i 14 oznaczaja odpo¬ wiednio skladowe napiecia miedzy punktami 2—5 i 3—5, uzyskane wskutek istnienia sprzezenia mie¬ dzy dostrojonymi do rezonansu obwodami.Wskutek sumowania sie wektorów 13 i 15 oraz 14 i 15, uzyskuje sie miedzy punktami 2—4 oraz 3—4 napiecia, przedstawione odpowiednio wekto¬ rami 12 i 11. Przy odpowiednim doborze sprze¬ zenia miedzy obwodami uzyskuje sie równosc amplitud wektorów 10, 11 i 12. Równosc ta jest równoczesnie kryterium wystapienia przesuniec fazy 120°, jesli stosunek amplitud wektora 10 do wektora 15 jest jak 2:1.Zasilanie kondensatorów kwadrantowych czte- rosekcyjnych odbywac sie moze w sposób dwo¬ jaki: badz to za pomoca wykorzystania, jak uprze¬ dnio podano, wlasciwosci rezonansowych obwodów sprzezonych, badz tez za pomoca linii opózniajacej o dlugosci elektrycznej równej X/4.Sposób zasilania czterosekcyjnego kondensatora kwadrantowego z wykorzystaniem odpowiednich obwodów rezonansowych przedstawiony jest na fig. 3, na której 16 oznacza lampe wzmacniajaca, zasilajaca uklad dwu obwodów rezonansowych 17, 18 i 20, 21 sprzezonych pojemnosciowo przez kon¬ densator 19.W celu uzyskania napiec przesunietych o 90° lecz parami symetrycznych, kazda z cewek ob¬ wodów 18 i 20 posiada odczep na srodku uzwoje- 4 nia. Dla poprawienia stabilnosci przesuniecia fazy o 90° (kwadratury) uklad sprzezonych obwodów rezonansowych wyposazony jest w uklad automa¬ tycznej regulacji kwadratury opisany w patencie 5 polskim Nr 47066 utworzony przez: detektor fazy, (kondensatory 22 i 23, diody 24 i 25 i opory 26 i 27), filtr malej czestotliwosci (opór 28 i konden¬ sator 29), oraz element regulujacy, bedacy w tym przypadku wzmacniaczem pradu stalego, (lampa 10 31, opór 30) magnesujacego za pomoca uzwojenia 32 rdzen ferrytowy cewki 20.Napiecia zmienne, uzyskiwane w punktach 33, 34, 35 i 36 przy odpowiednim dostrojeniu obwo¬ dów 17, 18 i 20, 21 oraz przy dobraniu wlasciwego 15 sprzezenia za pomoca kondensatora 19 beda rów¬ ne co do amplitud, a ich fazy beda róznily sie o 90°, wzglednie o 180°. Wykres wektorowy napiec wyjsciowych przedstawiony jest na fig. 4, na któ¬ rej wektor 37 odpowiada napieciu na wyjsciu 34, 20 wektor 38 — na wyjsciu 35, wektor 40 — na wyj¬ sciu 33 i wreszcie wektor 39 odpowiada napieciu na wyjsciu 36 ukladu przesuwnika 4X90°. Napie¬ cia z wyjsc 33, 34, 35 i 36 doprowadzane sa do odpowiednich sekcji kondensatora kwadrantowego 25 w ten sposób, aby ich rozklad fazowy, przedsta¬ wiony wykresem wektorowym na fig. 4 odpowia¬ dal rozkladowi geometrycznemu sekcji statora kondensatora kwadrantowego.Sposób zasilania czterosekcyjnego kondensatora 30 kwadrantowego za pomoca jednej tylko linii dlu¬ giej (o stalych skupionych, lub rozlozonych) o dlu¬ gosci elektrycznej równej X/4 przedstawiony jest na fig. 5. Sygnal czestotliwosci podnosnej chro- minacji, doprowadzony do lampy wzmacniajacej 35 41 po przejsciu przez linie dluga 42 o dlugosci elektrycznej równej X/4, obciazona na obu kon¬ cach oporami 43 i 44 równymi jej opornosci falo¬ wej, ulega opóznieniu fazowego o 90°, wskutek czego do kazdej z siatek sterujacych podwójnej 40 lampy 51 doprowadzane zostaja: przez kondensa¬ tor 47 napiecie przesuniete w fazie o 180° w sto¬ sunku do napiecia wejsciowego, zas przez konden¬ sator 45 napiecie o fazie 90°. Elementy 46, 48, 49 i 50 zapewniaja odpowiedni punkt pracy lampy 45 51.Obciazeniami anodowymi kazdego z systemu lampy 51 sa szerokopasmowe transformatory sy¬ metryczne 52, 53 i 54, 55 których wtórne uzwoje¬ nia pracuja na opory 56, 57, 58 i 59. Uzyskiwane 50 na wyjsciach ukladu 60, 61, 62 i 63 napiecia przed¬ stawic mozna za pomoca wykresu wektorowego zilustrowanego na fig. 4, przy czym wektor 37 odpowiada napieciu na wyjsciu 60, wektor 38 — na wyjsciu 61, wektor 40 — na wyjsciu 62, zas 55 wektor 39 odpowiada napieciu na wyjsciu 63. Na¬ piecia te z zachowaniem poprzedniego warunku zgodnosci rozkladów fazowych z rozkladem geo¬ metrycznym sekcji statora kondesatora kwadran¬ towego doprowadzane sa do odpowiednich sekcji 60 tego kondensatora.W celu zilustrowania zakresu mozliwych wa¬ riantów schematycznych ukladu z jedna linia cwiercfalowa, na fig. 6 podano schemat ideowy wariantu uproszczonego, mozliwego do wykorzy- 65 stania w niektórych przypadkach. Opornosci ob-J 53040 ciazen 67, 68 i 74, 75 szerokopasmowych transfor¬ matorów symetrycznych 66, 66 i 72, 73 transfor¬ mowane sa na strone pierwotna kazdego z trans¬ formatorów proporcjonalnie do kwadratu prze¬ kladni transformatora.Przy odpowiednim doborze opornosci 67, 68 i 74, 75 lub przekladni transformatorów 65, 66 i 72, 73 mozna uczynic, ze opornosc wypadkowa prze- transformowana na strone pierwotna transforma¬ tora bedzie równa opornosci falowej linii cwierc- falowej 71. W rezultacie uzyskane na wyjsciach 69, 70, 76 i 77 napiecia, przedstawione na wykre¬ sie wektorowym (fig. 4) beda mogly byc dopro¬ wadzone do odpowiednich sekcji kondensatora kwadrantowego.Ukladem zasilania kondensatora kwadrantowego, którego zasada dzialania nie zalezy od liczby sekcji statora, jest uklad z wieloczlonowa linia dluga 0 stalych badz to skupionych, badz tez rozlozo¬ nych. Kazda linia dluga charakteryzuje sie prócz innych parametrów równiez tzw. przesuwnoscia charakterystyczna wyrazajaca przyrost kata fazo¬ wego na jednostke dlugosci linii. W przypadku linii bezstratnych mozna przyjac, ze przesuwnosc Po = o)y/L0C0, gdzie LQ i C0 sa odpowiednio in- dukcyjnoscia i pojemnoscia jednostkowa linii.Dla linii o stalych skupionych zaleznosc ta jest ogólnie prawidlowa, z tym, ze LQ i C0 oznaczaja odpowiednio indukcyjnosc i pojemnosc podstawo¬ wego ogniwa linii. Przyjmujac, ze kondensator kwadrantowy ma N sekcji, uzyskamy warunek ze dla prawidlowej pracy kondensatora nalezy do kazdej z sekcji doprowadzic napiecie rózniace sie 2jt w fazie o - radianów. Taka róznica faz napiec miedzy kolejnymi sekcjami statora kondensatora mozna osiagnac, doprowadzajac napiecie od jednej z sekcji statora do sekcji nastepnej za -pomoca linii dlugiej o dlugosci „1" takiej, aby P0 • 1 = * 2n 1 • co y L0C0 = — (w przypadku linii o stalych rozlozonych) lub aby f • N • ^ L0C0 = 1 (w przy¬ padku linii o stalych skupionych).Przyklad realizacji powyzszego sposobu przed¬ stawiony jest na fig. 7, gdzie przez 78 oznaczono lampe wzmacniajaca, zasilajaca linie dluga o sta¬ lych skupionych, zlozona z indukcyjnosci 80, 82, 84, 86 i 88 oraz z pojemnosci 81, 83, 85, 87 i 89.Indukcyjnosci te i pojemnosci sa tak dobrane, aby spelnic warunek f • N • y/ LQC0 = 1 przy jedno¬ czesnym spelnieniu warunku na zalozona opornosc falowa linii Z -v.—^-Opory 79 i 90 sa oporami dopasowania tej linii i powinny byc równe wy¬ liczonej w powyzszy sposób opornosci falo¬ wej zo.Przy spelnieniu powyzszych warunków odbicia w linii nie wystepuja i zaniedbujac straty mozna twierdzic, ze napiecia na wyjsciach 91, 92, 93, 94, 95 i 97 beda jednakowe co do amplitudy. Jedno¬ czesnie faza napiecia na kazdym z wyjsc bedzie 2it sie róznila o— radianów (w rozpatrywanym kon- N kretnym przypadku N = 6) od fazy na kazdym 5 z wyjsc sasiednich, oprózniajac sie skokami o te wartosc w miare oddalania sie od anody lampy zasilajacej 78.Wykres wektorowy tak uzyskanych napiec przedstawiony jest na fig. 8, gdzie wektory 97, io 98, 99, 100, 101 i 102 odpowiadaja kolejno napie¬ ciom na wyjsciach 91, 92, 93, 94, 95 i 96. Tak usy¬ tuowane fazowo napiecia moga byc doprowadzone do odpowiednich sekcji szesciosekcyjnego konden¬ satora kwadrantowego z zachowaniem odpowied- 15 niosci geometrycznej i fazowej poszczególnych sekcji. Wykorzystujac wyjscia 91, 93 i 95 (odpo¬ wiednie wektory 97, 99 i 101) wzglednie wyjscia 92, 94 i 96 (odpowiednie wektory 98, 100 i 102) za¬ silic mozna z podanego ukladu równiez i konden- 20 sator trójsekcyjny, lub dwa kondensatory trójsek¬ cyjne. PL