DE1265239B

DE1265239B - Phase rotator for a high frequency voltage

Info

Publication number: DE1265239B
Application number: DE1966T0030644
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner Scholz
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1966-03-11
Filing date: 1966-03-11
Publication date: 1968-04-04

Description

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.Phase rotator for a high-frequency voltage In high-frequency technology the task often occurs, the phase of a high-frequency voltage electronically to switch. For example, in a PAL color television receiver, one is used for demodulation The reference carrier serving the color carrier is switched line-frequency in the phase. It is also suppressed in the double sideband transmission in carrier frequency technology Carrier often necessary, a locally generated reference carrier serving for domodulation to switch in phase when the basic phase of the received signal changes. Even with measuring circuits that use the compensation principle for high-frequency voltages work, it is often necessary to switch the phase of a voltage, for example to add a high frequency voltage once and subtract it once.

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.To solve this problem, it is known to use a phase rotator or different windings of a transformer apply the high-frequency voltage to several To make outputs with different phase available and switch the To tap voltage with the desired phase from one of these outputs. These Solution requires phase rotators as well as several switches, which are also in push-pull need to be controlled.

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.There are also phase rotators known that consist of a lying in the longitudinal path ohnic resistance and a changeable impedance behind it in the transverse path, z. B. a variable capacitor exist. Here, however, the phase rotation can be not easily switch electronically with a switch element. aside from that changes in an undesirable manner in the phase rotation, the amplitude of the Phase rotated voltage, because for the alternating voltage there is also the voltage divider ratio will be changed.

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.The invention is based on the object of such a phase rotator so that an electronic phase switch with a simple Switch element, e.g. B. a diode or a transistor, is possible and the amplitude the output voltage of the phase shifter remains unchanged during phase switching.

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.The invention is based on a phase rotator for a high frequency Voltage, in particular a reference carrier with a color carrier frequency in a color television receiver, with an ohmic resistor in the longitudinal path and one behind it in the transverse path lying, changeable impedance, and consists in that for electronic phase switching the impedance contains positive and negative reactances and with an electronic Switch element can be switched on and off such a dimensioned reactance that when switching the sign of the impedance, z. B. from inductive to capacitive, changes and its amount remains essentially unchanged.

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. Because only the sign of the reactance is switched and its magnitude remains unchanged, the amplitude of the output voltage of the phase rotator does not change in the desired manner during switching. Only a single phase rotator and a simple switch element are necessary for phase switching, because it is not switched between outputs of different phase rotators, but only a resistor in a phase rotator is switched off and on. The use of only one switching element has the advantage that only a simple switching voltage is required. In the known switching between different phase rotators, push-pull switching voltages are required in addition to several phase rotators and several switch elements. The invention can be used particularly advantageously in a PAL color television receiver according to German patent specification 1175 731.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to the drawings at several Embodiments explained in more detail.

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.F i g. 1, 3, 4 show basic circuit diagrams of the circuit according to the invention, while in FIG. Fig. 2 shows a pointer diagram for explaining the mode of operation; F i g. Fig. 5 shows an application example of the invention for a PAL color television receiver.

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.In Fig. 1 , a high-frequency voltage U, which is to be switched in phase, is fed from a terminal 1 via a resistor R to a coil 9 with the inductance L, the other end of which is grounded via an RC element 2 for high frequency. The series connection of a capacitor 3 with the capacitance 2 C with a switching diode 4 is parallel to the coil 9. The switching diode 4 is controlled by a control voltage 5 via a resistor 6 and a choke 7 . The phase-switched voltage U2 is taken from the connection point of the resistor R with the coil 9 at a terminal 8 .

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.The mode of operation of this circuit is illustrated in FIG. 2 explained. It is assumed that the diode 4 ( FIG. 1) is controlled to be nonconductive by the control voltage 5 and the capacitor 3 is therefore ineffective. The terminal 8 is then inductively loaded by the coil 9 , so that the voltage U, the position shown at U, 'assumes and the voltage Un at the resistor R, the voltage U, lags. The phase rotation is The capacitance 2 C of the capacitor 3 is now dimensioned as follows: If the diode 4 ( FIG. 1) is now made conductive by the control voltage 5 , the capacitance 2 C is parallel to the coil 9. The capacitance value C compensates the inductive component of the coil 9, while the further capacitance value C the terminal 8 capacitively loaded and introduces a phase shift in the opposite direction, so that the voltage U2 "is at the terminal 8 and the voltage UR at the resistor _R leads the voltage U. The control voltage 5 now makes the diode 4 ( FIG. 1) optional conductive and non-conductive controlled, so that the voltage U2 at the terminal 8 between the values U ?, ' and U2 "according to FIG. 2 is switched when the voltage U is constant in the phase. The amplitude of the voltage U2 remains constant. The same amplitude can be set with the adjustable coil 9 .

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.In Fig. 3 is the parallel connection of the coil 9 with the capacitor 3 of FIG. 1 by a series connection of the coil 9 with the inductance L with the capacitor 3 with the capacitance replaced, with the capacitor 3 again sized according to the above equation and the diode 4 is alternately controlled to be conductive and non-conductive. In this figure, the same relationships result as in FIG . 2.

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.In Fig. 4, the capacitor 3 has the capacitance C and the coil 9 has the inductance 2L. A transistor 10 serves as a switch, which is controlled alternately to be conductive and non-conductive by the control voltage 5 and thus alternately short-circuits the coil 9 , ie. H. makes ineffective, and switches in series with capacitor 3. The pointers according to F 1 g also apply to this exemplary embodiment. 2.

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.F i g. 5 shows an application of the invention to a circuit according to German patent specification 1175 731, in which a reference carrier with a line-frequency switched phase is added to a color carrier signal in front of a delay line in a color television receiver. A transistor 11, which feeds a delay line 12 with the delay time of one line duration, is supplied with the received, modulated color carrier from a terminal 13 via a resistor 14. The transistor 11 is also supplied with a reference carrier serving for demodulation from a terminal 1 via a resistor R and resistors 15, 16 . The phase of the reference carrier from terminal 1 must be switched line-frequency by 90 ' . The switchable phase rotator consisting of the resistor R, the capacitor 3 with the capacitance 2 C, the coil 9 with the inductance L and the transistor 10 is used for phase switching. The structure of this phase rotator corresponds approximately to that of the phase rotator according to FIG . 1. The transistor 10 is controlled alternately conductive and non-conductive line by line, so that the reference carrier which is fed to the transistor 11 , according to FIG. 2 is switched line frequency in the phase.

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.The transistor 10 is controlled as follows: The color synchronizing signals transmitted at the beginning of each line have a phase switched from line to line. A phase discriminator, which compares the phase of the color sync signals with the phase of a locally generated reference carrier of constant phase, supplies alternating positive and negative pulses at a terminal 17 , which excite a sinusoidal circuit 19 located in the output circuit of a transistor 18 and oscillating at half the line frequency half-line frequency sinusoidal voltage 20 is generated. This is rectified with a rectifier 21 so that at the base of the transistor 10 there are half-line pulses 22 which make the transistor 10 conductive for the duration of one line and non-conductive for the duration of the next line. The opening duration or closing duration of the transistor 10 can be set with an adjustable resistor 23 , with this resistor changing the cut-off potential for the sinusoidal voltage 20: The switching instant of the transistor 10 is set with the coil 24 so that it falls into the line blanking interval. The oscillating circuit 25, which is matched to the frequency of the Farl> carrier and serves to sieve the reference carrier, enables a fine adjustment of the entire phase.

Claims

Claims: 1. Phase rotator for a high-frequency voltage, in particular a color carrier-frequency reference & carrier in a color television receiver, with an ahmic resistor located in the longitudinal path and, behind it, a variable impedance7 located across the path, characterized in that the impedance is positive (9th) for electronic phase switching ) and negative (3) reactances and with an electronic switch element (4) such a beinesse = reactance (3 in Fig. 1, 3, 5 or 9 in Fig. # 4) can be switched on and off that When switching, the sign of the impedance, z. B. changes from inductive to capacitive "and its magnitude remains substantially unchanged after the second phase rotator Auspnich 1, characterized in that the impedance bostelit -from an inductance (9) or a capacitor (3) the capacity a-- (3) and an inductor (9) is switched in parallel or in Reilw, the resistance value in the range sound processing bm conductance in the parallel circuit for the frequency of the high-frequency voltage equal to twice = resistance or conductance is the existing inductance or capacitance. 3rd phase rotator according to claim 1, characterized in that serves as a switch element is a diode (4) or a transistor (10). 4. phase rotator according spoke 1, characterized in that the control voltage (5) for the switch element (4) a sine wave (22) 5. Phase rotator according to claim 4, characterized in that the time ratio of the two switching states is used by shifting de s cut-off potential is adjustable. Considered publications: German Patent No. 1175 731; Telefunken-Zeitung, vol. 32 (September 1959), pp. 189 to 194.