СПОСОБ ИЗМЕНЕНИЯ ФАЗЫ КОЛЕБАНИЙ ВСЕХ ЧАСТОТ ШИРОКОГО СПЕКТРА НА ОДИНАКОВЫЙ УГОЛ Советский патент 1948 года по МПК H03C3/02 

Известные способы вращения фазы в широком диапазоне частот (спектре) на одинаковый угол, например на 90°, сводятся к модуляции этим спектром вспомогательного напряжения и модуляции одной из боковых частот в смесителе, на который подано вспомогательное напряжение с желаемым сдвигом фазы.

Эти способы имеют тот существенный недостаток, что фильтром практически невозможно выделить лишь одну боковую без внесения фазовых и частотных искажений колебаний этой боковой, расположенных вблизи, несущей. Результатом этого является то, что в спектре повернутых по фазе колебаний низкочастотные компоненты передаются с углом сдвига фаз и амплитудой, отличными от тех же величин средней и высокочастотных составляющих. Таким образом эти способы принципиально не дают в строгом смысле поворота фазы всех составляющих на постоянный угол.

Еще более заметные искажения указанного типа дают известные способы, основанные на использовании линейных четырехполюсников с активными импеданцами.

Настоящим изобретением дается новый способ изменения фазы колебаний на одинаковый угол в диапазоне частот любой ширины, свободный от недостатков известных способов.

Он состоит в следующем.

Подадим колебания преобразуемого спектра на вход реостатно-емкостного мостика, представленного на фиг. 1. Так как сопротивления левых плеч мостика одинаковы, то

Модуль этого отношения равен , а угол φ определяется из

Таким образом амплитуда выходного напряжения не зависит от частоты, а фаза его изменяется по кривой, представленной на фиг. 2.

Вектор отношения 1 при изменении частоты от нуля до бесконечности вращается на нижней полуплоскости комплексного переменного по окружности в направлении вращения часовой стрелки (фиг. 3).

Параллельным каналом подадим преобразуемые колебания на вход аналогичного мостика, одно из плеч которого образовано активным отрицательным сопротивлением (фиг. 4).

В этом случае

а вращение вектора и изменение фазового угла φ¹ происходят по кривым фиг. 5 и соответственно фиг. 6.

Из выражений (1) и (2) легко получается аналогичное выражение для вектора суммарного напряжения, а именно:

Этот вектор на плоскости комплексного переменного остается неподвижным (он направлен вниз по оси - j), но его величина изменяется по кривой представленной на фиг. 7.

Таким образом удается повернуть фазу всех колебаний спектра на постоянный угол в 90°. Однако при этом амплитуды этих колебаний передаются с резкими изменениями в функции частоты.

Этот недостаток легко устраняется путем применения нескольких пар мостов, аналогичных мостам по фиг. 1 и 4, но имеющих соответственно выбранные значения С и R.

Так, например, если применить лишь одну добавочную пару мостов, у которой R или С в K раз меньше, то суммарное выходное напряжение этой пары мостов будет изменяться по кривой также представленной на фиг. 7.

Как видно из этой фигуры, суммарная кривая идет^.почти горизонтально в пределах от х=1 до х=K, а далее медленно спадает. Этот спад также легко может быть скомпенсирован применением третьей пары мостов, у которых С′ или R′ в K² раз меньше С или R первой пары мостов. Число пар мостов определяется шириной спектра.

Так, для вращения фазы всех частот телефонного спектра достаточно применить всего лишь две пары мостов, а для вращения фазы колебаний спектра импульсной передачи, простирающегося от 500 гц до 1 мггц, потребуется применить четыре пары мостов, обеспечивающих равномерность передачи с ослаблением амплитуды на частоте 1 мггц на 8 db.

В качестве отрицательных сопротивлений могут быть применены любые из известных, например, дина-, трон, двухкаскадный усилитель с положительной обратной связью и т.п.

В качестве же моста удобнее всего использовать инверсный ламповый мост, изображенный на фиг. 8. Здесь плечи r мостов по фиг. 1 и 4 образованы анодным и катодным сопротивлениями, а выход имеет общую точку со входом, что значительно упрощает работу мостовых схем при заземленном источнике напряжения

Суммирование выходных напряжений мостов при этом также значительно облегчается и может быть осуществлено при помощи электронных ламп с общей анодной нагрузкой.

Примерная схема предлагаемого фазовращателя с двумя парами мостов изображена на фиг. 9. Здесь отрицательные сопротивления имеют общую точку с катодом инверсной лампы и, таким образом, на них легко подать напряжение от общего источника.

Импеданцы мостов представляют собой импеданц несколько необычного конденсатора

и изменяются с частотой так, как изображено на фиг. 10.

Рассмотренная схема дает возможность получить поворот фазы всех частот на 90°. Совершенно очевидно, что, складывая выходное напряжение с входным с надлежащим соотношением амплитуды и соответствующей полярностью, легко получить колебания, у которых фазы будут повернуты на любой другой постоянный угол, например на 120 и 240°, т.е. получать «трехфазные» спектры колебаний.

1. Способ изменения фазы колебаний всех частот широкого спектра на одинаковый угол, отличающийся тем, что колебания подают одновременно на два моста, не изменяющих соотношения амплитуд составляющих спектра, но вносящих сдвиг фаз, который при изменении частоты от нуля до бесконечности для одного из мостов изменяется от 0 до 180°, а для другого - от 180° до 0, и выходные напряжения мостов суммируют.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для уменьшения изменения амплитуд составляющих суммарного напряжения при изменении частоты применяют дополнительную пару или несколько дополнительных пар мостов, у которых параметры, определяющие сдвиг фаз, в несколько раз отличаются от тех же параметров основной пары мостов, и выходные напряжения этих дополнительных пар мостов складывают с выходным напряжением основной пары мостов.

3. Устройство для осуществления способа по пп. 1-2, отличающееся тем, что для поворота фазы всех колебаний на 90° плечи одного моста основной и дополнительных пар выполнены в виде активного сопротивления и реактивности, а те же плечи другого моста основной или дополнительных пар мостов выполнены в виде реактивности и отрицательного активного сопротивления.

4. Способ получения спектров, колебания которых сдвинуты по фазе на 120 или 240° относительно колебаний исходного спектра, отличающийся тем, что выходные напряжения устройства по п. 3 суммируют с входным напряжением с надлежащим соотношением амплитуд и при надлежащей полярности.