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Phasendreher für eine hochfrequente Spannung In der Hochfrequenztechnik
tritt oft die Aufgabe auf, die Phase einer hochfrequenten Spannung elektronisch
umzuschalten. Beispielsweise wird in einem PAL-Farbfernsehempfänger ein zur Demodulation
des Farbträgers dienender Bezugsträger in der Phase zeilenfrequent umgeschaltet.
Auch in der Trägerfrequenztechnik ist es bei der Zweiseitenbandübertragung mit unterdrücktem
Träger oftmals notwendig, einen zur Domodulation dienenden, örtlich erzeugten Bezugsträger
in der Phase umzuschalten, wenn sich die Grundphase des empfangenen Signals ändert.
Auch bei Meßschaltungen, die nach dem Kompensationsprinzip hochfrequenter Spannungen
arbeiten, ist es oft notwendig, die Phase einer Spannung umzuschalten, beispielsweise
um eine hochfrequente Spannung einmal zu addieren und einmal zu subtrahieren.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist es bekannt, mittels Phasendreher oder
verschiedener Wicklungen eines Transformators die hochfrequente Spannung an mehreren
Ausgängen mit unterschiedlicher Phase verfügbar zu machen und mittels Schalter die
Spannung mit der gewünschten Phase von einem dieser Ausgänge abzugreifen. Diese
Lösung erfordert Phasendrehglieder sowie mehrere Schalter, die zusätzlich im Gegentakt
gesteuert werden müssen.
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Es sind auch Phasendreher bekannt, die aus einem im Längsweg liegenden
ohnischen Widerstand und einer dahinter im Querweg liegenden veränderbaren Impedanz,
z. B. einem veränderbaren Kondensator, bestehen. Hierbei läßt sich aber die Phasendrehung
nicht ohne weiteres mit einem Schalterelement elektronisch umschalten. Außerdem
ändert sich in unerwünschter Weise bei der Phasendrehung die Amplitude der in der
Phase gedrehten Spannung, weil für die Wechselspannung auch das Spannungsteilerverhältnis
geändert wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Phasendreher
so weiterzubilden, daß eine elektronische Phasenumschaltung mit einem einfachen
Schalterelement, z. B. einer Diode oder einem Transistor, möglich ist und die Amplitude
der Ausgangsspannung des Phasendrehers bei der Phasenumschaltung unverändert bleibt.
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Die Erfindung geht aus von einem Phasendreher für eine hochfrequente
Spannung, insbesondere einen farbträgerfrequenten Bezugsträger in einem Farbfernsehempfänger,
mit einem im Längsweg liegenden ohmschen Widerstand und einer dahinter im Querweg
liegenden, veränderbaren Impedanz, und besteht darin, daß zur elektronischen Phasenumschaltung
die Impedanz positive und negative Blindwiderstände enthält und mit einem elektronischen
Schalterelement ein so bemessener Blindwiderstand an- und abschaltbar ist, daß sich
bei der Umschaltung das Vorzeichen der Impedanz, z. B. von induktiv nach kapazitiv,
ändert und ihr Betrag im wesentlichen unverändert bleibt.
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Dadurch, daß nur das Vorzeichen des Blindwiderstandes umgeschaltet
wird und sein Betrag unverändert bleibt, ändert sich bei der Umschaltung die Amplitude
der Ausgangsspannung des Phasendrehers in erwünschter Weise nicht. Zur Phasenumschaltung
sind nur ein einziger Phasendreher und ein einfaches Schalterelement notwendig,
weil nicht zwischen Ausgängen verschiedener Phasendreher umgeschaltet, sondern nur
ein Widerstand in einem Phasendreher ab- und angeschaltet wird. Die Verwendung nur
eines Schaltelementes hat noch den Vorteil, daß nur eine einfache Schaltspannung
benötigt wird. Bei der bekannten Umschaltung zwischen verschiedenen Phasendrehern
sind neben mehreren Phasendrehern und mehreren Schalterelementen noch Gegentakt-Umschaltspannungen
erforderlich. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft anwendbar in einem PAL-Farbfernsehempfänger
nach der deutschen Patentschrift 1175 731.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an mehreren
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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F i g. 1, 3, 4 zeigen Prinzipschaltbilder der erfindungsgemäßen
Schaltung, während in F i g. 2 ein Zeigerbild zur Erläuterung derWirkungsweise
dargestellt ist; F i g. 5 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Erfindung für
einen PAL-Farbfernsehempfänger.
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In F i g. 1 wird eine in der Phase umzuschaltende hochfrequente
Spannung U, von einer Klemme 1
über einen Widerstand R einer Spule
9 mit der Induktivität L zugeführt, deren anderes Ende über ein RC-Glied
2 für Hochfrequenz geerdet ist. Parallel zur Spule 9 liegt die Reihenschaltung
eines Kondensators
3 mit der Kapazität 2 C
mit einer Schaltdiode 4. Die Schaltdiode 4 wird von einer Steuerspannung
5
über einen Widerstand 6 und eine Drossel 7 gesteuert. Die
in der Phase umgeschaltete Spannung U2 wird vom Verbindungspunkt des Widerstandes
R mit der Spule 9 an einer Klemme 8 abgenommen.
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Die Wirkungsweise dieser Schaltung wird an Hand der F i
g. 2 erläutert. Es sei angenommen, daß die Diode 4 (F i g. 1) durch
die Steuerspannung 5 nichtleitend gesteuert und der Kondensator
3 somit unwirksam ist. Die Klemme 8 ist dann durch die Spule
9 induktiv belastet, so daß die Spannung U,
die bei U,' dargestellte
Lage einnimmt und die Spannung Un am Widerstand R der Spannung U,
nacheilt.
Die Phasendrehung ist
Die Kapazität 2 C des Kondensators 3 ist nun folgendermaßen
bemessen:
Wird nun die Diode 4 (F i g. 1) durch die Steuerspannung 5 leitend
gesteuert, so liegt die Kapazität 2 C
parallel zur Spule
9. Der Kapazitätswert C kompensiert den induktiven Anteil der Spule
9, während der weitere Kapazitätswert C die Klemme 8 kapazitiv
belastet und eine Phasendrehung in entgegengesetzter Richtung einführt, so daß an
der Klemme 8 die Spannung U2" steht und die Spannung UR am
Widerstand
_R der Spannung U, vorauseilt. Durch die Steuerspannung 5 wird nun die Diode
4 (F i g. 1)
wahlweise leitend und nicht leitend gesteuert, so daß die Spannung
U2 an der Klemme 8 zwischen den Werten U?,' und U2" gemäß F
i g. 2 bei in der Phase konstanter Spannung U, geschaltet wird. Die
Amplitude der Spannung U2 bleibt dabei konstant. Gleiche Amplitude kann mit
der einstellbar-en Spule 9 eingestellt werden.
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In F i g. 3 ist die Parallelschaltung der Spule 9 mit
dem Kondensator 3 von F i g. 1 durch eine Reihenschaltung der Spule
9 mit der Induktivität L mit dem Kondensator 3 mit der Kapazität
ersetzt, wobei der Kondensator 3 wieder nach der obigen Gleichung bemessen
und die Diode 4 abwechselnd leitend und nichtleitend gesteuert ist. Bei dieser Figur
ergeben sich die gleichen Verhältnisse wie in F i g. 2.
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In F i g. 4 hat der Kondensator 3 die Kapazität
C
und die Spule 9 die Induktivität 2L. Als Schalter dient ein Transistor
10, der durch die Steuerspannung 5
abwechselnd leitend und nichtleitend
gesteuert wird und so abwechselnd die Spule 9 kurzschließt, d. h.
unwirksam macht, und in Reihe zum Kondensator 3
schaltet. Auch für dieses
Ausführungsbeispiel gelten die Zeiger nach F 1 g. 2.
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F i g. 5 zeigt eine Anwendung der Erfindung auf eine
Schaltung nach der deutschen Patentschrift 1175 731, bei der in einem Farbfernsehempfänger
einem Farbträgersignal voreiner Verzögerungsleitung ein Bezugsträger mit zeilenfrequent
umgeschalteter Phase zugesetzt wird. Einem Transistor 11, der eine Verzögerungsleitung
12 mit der Verzögerungszeit einer Zeilendauer speist, wird von einer Klemme
13 über einen Widerstand 14 der empfangene, modulierte Farbträger zugeführt.
Dem Transistor 11 wird außerdem ein zur Demodulation dienender Bezugsträger
von einer Klemme 1 über einen Widerstand R und Widerstände 15, 16
zugeführt. Die Phase des Bezugsträgers von der Klemme 1 muß zeilenfrequent
um 90' umgeschaltet werden. Zur Phasenumschaltung dient der umschaltbare
Phasendreher aus dem Widerstand R, dem Kondensator 3 mit der Kapazität
2 C,
der Spule 9 mit der Induktivität L und dem Transistor
10. Der Aufbau dieses Phasendrehers entspricht etwa dem des Phasendrehers
nach F i g. 1. Der Transistor 10 wird zeilenweise abwechselnd leitend
und nichtleitend gesteuert, so daß der Bezugsträger, der dem Transistor
11 zugeführt wird, gemäß F i g. 2 zeilenfrequent in der Phase umgeschaltet
ist.
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Die Steuerung des Transistors 10 erfolgt folgendermaßen: Die
zu Beginn jeder Zeile übertragenen Farbsynchronsignale haben von Zeile zu Zeile
eine umgeschaltete Phase. Ein Phasendiskriminator, der die Phase der Farbsynchronsignale
mit der Phase eines örtlich erzeugten Bezugsträgers konstanter Phase vergleicht,
liefert an einer Klemme 17 abwechselnd positive und negative Impulse, die
einen im Ausgangskreis eines Transistors 18 liegenden, auf der halben Zeilenfrequenz
schwingenden Sinuskreis 19 anregen, der eine halbzeilenfrequente Sinusspannung
20 erzeugt. Diese wird mit einem Gleichrichter 21 gleichgerichtet, so daß an der
Basis des Transistors 10 halbzeilent#equente Impulse 22 stehen, die den Transistor
10 für die Dauer einer Zeile leitend und für die Dauer der nächsten Zeile
nichtleitend steuern. Mit einem einstellbaren Widerstand 23 ist die Öffnungsdauer
bzw. Schließdauer des Transistors 10 einstellbar, mdem durch diesen Widerstand
das Abschneidepotential für die Sinusspannung 20 verändert wir:,d. Der Schaltaugenblick
des Transistors 10 wird mit der Spule 24 so eingestellt, daß er in die Zeilenaustastlücke
fällt. Der Schwingkreis 25, der auf die Frequenz des Farl> trägers abgestimmt
ist und zur Siebung des Bezugs-
trägers dient, ennöglicht eine Feineinstsällung
der Gesamtphase.