CH301279A - Doherty power amplifier stage. - Google Patents

Doherty power amplifier stage.

Info

Publication number
CH301279A
CH301279A CH301279DA CH301279A CH 301279 A CH301279 A CH 301279A CH 301279D A CH301279D A CH 301279DA CH 301279 A CH301279 A CH 301279A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
tube
amplifier stage
power amplifier
stage according
voltage
Prior art date
Application number
Other languages
German (de)
Inventor
Ag Standard Telephon Und Radio
Original Assignee
Standard Telephon & Radio Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Standard Telephon & Radio Ag filed Critical Standard Telephon & Radio Ag
Publication of CH301279A publication Critical patent/CH301279A/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/04Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in discharge-tube amplifiers
    • H03F1/06Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in discharge-tube amplifiers to raise the efficiency of amplifying modulated radio frequency waves; to raise the efficiency of amplifiers acting also as modulators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

  

      Leistungsverstärkerstufe    nach     Doherty.       Das von     Doherty    angegebene und nach ihm  benannte Verfahren zur Leistungsverstärkung  modulierter elektrischer     Hochfrequenzenergie     wird wegen seines hohen Wirkungsgrades viel  fach angewendet.  



  Die Wirkungsweise einer solchen nach       Doherty    aufgebauten     Senderleistungsstufe    ist  aus der     Fig.    1 der Zeichnungen zu erkennen.  Hierbei wird die zu verstärkende     amplituden-          modulierte    Schwingung den Gittern der bei  den Röhren 1 und 2 zugeführt, wobei das  Gitter der Röhre 2 jedoch so stark negativ  vorgespannt ist, dass diese Röhre nur dann  arbeitet, wenn die Amplitude der Gitterwech  selspannung ihren mittleren Wert     übersteigt.     Röhre 2 ist also gerade noch gesperrt, wenn  die zugeführte Wechselspannung     unmoduliert     ist, das heisst, wenn nur der Träger zugeführt  wird.

   Bei Modulation des Trägers arbeitet, in  den negativen Halbperioden der     Modulations-          spannung    (Amplitude kleiner als Träger)  lediglich die Röhre 1, während in der positiven       lIalbperiode    von der Röhre 2 zusätzlich Lei  stung abgegeben wird, so dass diese Röhre  praktisch nur der Deckung der Spitzenleistung  in der positiven Halbperiode der     Modulations-          spannung    dient. Diese Energieaufteilung be  wirkt das Zustandekommen eines hohen Ge  samtwirkungsgrades.  



  Die Leistungsaufteilung wird ermöglicht  durch Zwischenschaltung des aus     L1,        C1    und       C2    bestehenden Vierpols. Die Röhre 1 arbeitet  über diesen Vierpol, welcher so bemessen ist,    dass er für die Trägerfrequenz eine     A,14-Über-          tragungsleitung    darstellt, auf den Aussen  widerstand     Ra,    während Röhre 2 diesen Wi  derstand direkt speist.  



  Während der Sperrung der Röhre 2 arbei  tet die Röhre 1 durch die Zwischenschaltung  des Vierpols, dessen     -#ATellenwiderstand    Z =     2R",     ist und als     Impedanz-Umkehrschaltung        wirkt,     auf einen Widerstand     Ra,    =     4R..    Die Arbeits  punkteinstellung ist so erfolgt,     dass    bei Errei  chen der Trägeramplitude die günstigste       Anodenspannungsausnutzung    erzielt ist.

   Mit  zunehmender Stromlieferung der Röhre 2  sinkt nun der Widerstand, auf den Röhre 1  arbeitet, allmählich von     4Ra    auf     2Ra,    und  zwar derart, dass mit zunehmender Gitterspan  nung das Produkt aus Strom und Widerstand  (= Anodenwechselspannung) konstant und  die gute Spannungsausnutzung für die Röhre       erhaltenbleibt.    Bei voller Aussteuerung geben  beide Röhren die gleiche Leistung auf den Ver  braucherwiderstand     Ra    ab.  



  Da die     Vierpolschaltung        L1,        Cl,    C2 eine  Phasendrehung um 90  bewirkt, muss die dem  Gitter der Röhre 1 zugeführte Spannung ge  genüber der dem Gitter der Röhre 2 zugeführ  ten Spannung natürlich ebenfalls um 90  ge  dreht sein, was beispielsweise durch die     Kon-          densatorkette        C?"        L2,   <I>L3</I> erzielt werden kann.  Die Kurve 1 in     Fig.    2 zeigt die     Arbeitskenn-          linie    für      & 1    =     4Ra    der Röhre 1 für den Fall,  dass die Röhre 2 gesperrt ist.

   Sie gilt für  Steuerspannungen     1Z,.1    = 0 ...     1Z6.11,        wobei         <B>11,11</B> die der Grösse des Trägers entsprechende       Steuerspannung    ist. Bei     11,11    wird, wie bereits  bemerkt, der grenzgespannte Zustand erreicht,  was an dem Umknicken der Kennlinie (Kurve  1) zu erkennen ist. Die in     Fig.    3 gezeigte  Kennlinie der Röhre 2 beginnt erst bei der  Gitterspannung     11,21,    die wie     11,11    der Träger  spannung entspricht. Bei Erreichen der dop  pelten Steuerspannung, das heisst bei der Git  terspannung     11,2z,    hat auch diese Röhre ihren  grenzgespannten Zustand erreicht.  



  Aus Gründen der     Linearität    des Verstär  kungsorganes ist es nun notwendig, dass       11,2z    =     211,z1    ist.  



  Während Röhre 1 bei Sperrung der Röhre  2 auf einen wirksamen Aussenwiderstand  arbeitet, der wegen der     Transformationswir-          kung    des     Spulengliedes        4R.    beträgt, wird  dieser wirksame Aussenwiderstand wegen der  zunehmenden     Leistungslieferung    durch Röhre       \?    progressiv vermindert, sobald die Amplitude  die Trägeramplitude, bei welcher ja die Röhre  2 zu arbeiten beginnt, überschreitet. Bei dop  pelter     Trägerjamplitude    erreicht der wirksame  Aussenwiderstand der Röhre 1 schliesslich den  Wert     2R",    weil in diesem Arbeitspunkt von  beiden Röhren die gleiche Leistung abgegeben  wird.

   Für diesen Arbeitspunkt ist die Arbeits  kennlinie der Röhre 1 ebenfalls in     Fig.    2  (Kurve 2) eingezeichnet. Der Endzustand  (doppelte Trägeramplitude) wird bei     11,12     erreicht.     11,1z    ist nun aber kleiner als der dop  pelte Wert. von     11,11,    und diese Tatsache hat  eine.     Nichtlinearität    der resultierenden Kenn  linie, damit. also nichtlineare Verzerrungen der       1lodulationskurve    zur Folge.  



  Zur Beseitigung des dadurch bedingten       Klirrfaktors    wird nun erfindungsgemäss vor  geschlagen, dass mittels     Rückkopplung    ein mit  dem     Wechsel    der     Amplitudenbereiehe    sieh der  art ändernder Belastungswiderstand für die  Steuerspannung entsteht, dass die hierdurch  eintretende Änderung der Gitterspannung eine  völlige oder nahezu völlige     Linearisierung    der       Verstärkerstufe    bewirkt. Das gilt in erster  Linie für die Steuerspannung der Röhre 1       (Fig.    1).    Eine beispielsweise     Ausführungsform    einer  derartigen Schaltung ist in     Fig.    4 dargestellt.

    Das in den verschiedenen     Amplitudenberei-          chen    unterschiedliche Verhalten der Gitter  spannung     11,1    wird durch die durch die     (Te-          genkopplung    bewirkte Veränderung des als  Belastungswiderstand für die Kondensator  kette     C;"        L2,    La wirkenden Widerstandes be  wirkt, der parallel zur     Gitter-Kathoden-          Streeke    der Röhre 1 liegt.

   Durch diese Mass  nahme gelingt es, den     -ewün:5ehten,    die Ver  zerrungen     ausglciehenden        (,an-    der     Gitter;span-          nung        11.1    zu erzielen.  



  Der erste     kapazitive        Zweig-    der     Impedanz-          Umkehrsehaltung    besteht, im Fall von     Fifg.    4       aus    einem     Sehwingkreis        Cl,        LI,        Cl.    Der Kon  densator     C-1    ist.

   so     dimensioniert,        da.ss    an ihm  für den Fall     11,1     <      11,11    eine Spannung       p        #        lh.l    in Phase mit     11"1    liegt. Als Belastung  für die     Steuerspannung        11,1    ist. ein Wider  stand     R'"    vorgesehen.

   Auf diese Weise ent  steht für den     Arbeitsbereieh        11,.1     <      11,11    für  die     Gitterspannung    ein konstanter     BelastLings-          widerstand    vom Wert  
EMI0002.0076     
    denn wie aus     Fig.    4 ersichtlich, ist  
EMI0002.0078     
    so dass in diesem Bereich die in     Fig.        -1    ge  zeigte Schaltung der in Fit. 1 dargestellten  entspricht.  



  Im Arbeitsbereich     11,11        G        1L,1     <      1I,12     bleibt jedoch die     Anodenweehselspannung    der  Röhre 1 im wesentlichen konstant, und hier  mit wird p mit steigender Gitterspannung     11,1     kleiner. Der sieh unter diesen Umständen er  gebende Belastungswiderstand     R,1    für die  Steuerspannung wird also kleiner.

   In Verbin  dung mit dem Wellenwiderstand des     Kon-          densa.torgliedes    Ca,     L2,    La wird diese Wider  standsänderung zu der     gewünsehten    Änderung  der Steuerspannung     11,1        ausgenützt.         Es ist:

         11g12    =     Z,12    -     R',1        +        P    '     Ugll    (2)  Unter der Voraussetzung,     da.ss    die Zusatz  röhre ? richtig eingestellt ist     (11,22    =     2]I,21),     erhält man, da der Ausgangsstrom bei einem  
EMI0003.0010  
   -Glied proportional zur Eingangsspannung  ist, auch  i,12<I>=</I>     2i,11   <I>(3)</I>  Somit erhält man durch Einsetzen von (3)  und (1) in (?)  
EMI0003.0012     
    Nun ist, wenn mit X der Wellenwiderstand       des        Impedanz-Umkehr-Vierpols    L2,     C3,

          L3    be  zeichnet wird  
EMI0003.0017     
    und da die Leistungen auf beiden Seiten des  Vierpols gleich sein müssen, ist:  
EMI0003.0018     
    Setzt man (5), (1) und (4) in (6) ein,  dann ergibt sich:  
EMI0003.0019     
    (Wellenwiderstand) ist.    Diese Beziehungen gelten streng nur bei  leistungsloser Steuerung der Röhren und sind  natürlich sinngemäss zu korrigieren, wenn  Rückwirkungen beispielsweise durch Gitter  strom entstehen.  



  In diesem Beispiel wird das nichtlineare Ver  hältnis derartiger, nach     Doherty    aufgebauter       Leistungsverstärkerstufen    im wesentlichen  durch     lIochfrequenz-Spannungsgegenkopplun-          gen        ausgegliehen,    die den Übergang vom Trä  gerwert der zu verstärkenden modulierten  Spannung auf. höhere Amplituden dadurch  weitgehend     linearisiert,    dass je nach dem Ar  beitszustand eine solche Laständerung für das    die Phase um 90  drehende Glied auftritt,  dass der richtige     Steuerspannungsverlauf    ge  währleistet ist.

   Da aber die obengenannte Kor  rektur der angegebenen Beziehungen bei Ein  tritt von Gitterstrom sich nicht in jedem  Falle verwirklichen lässt, ergeben sich insbe  sondere bei sehr starken Endröhren, die einen  erheblichen Gitterstrom zeigen, auch hierbei  noch erhebliche Nachteile durch die auftreten  den Verzerrungen. Um nun auch diese Ver  zerrungen     linearisieren    zu können, wird vor  geschlagen, dass statt der erwähnten     Span-          nungsgegenkopplung    oder zusätzlich zum Aus  gleich von     Linearitäten    wenigstens die soge  nannte Trägerröhre (Röhre 1)     stromgegen-          gekoppelt    ist.  



  Eine einfache     L?berlegung    zeigt, dass der  Anodenwechselstrom der Trägerröhre in bei  den Arbeitszuständen am     Endbelastungswider-          stand    des     Doherty-Leistungsverstärkers    linear  zur     Hochfrequenzamplitude    verlaufen muss.  Bei Amplituden, deren Wert geringer als der  Trägerwert ist, ist dieses Verhalten ohne  weiteres klar: Die Zusatzröhre ist gesperrt, die  Trägerröhre arbeitet also auf den in diesem  Bereich konstant bleibenden Widerstand     4Ra     und gibt für den Trägerwert die Träger  leistung N ab.

   Nach dem Prinzip der     Doherty-          Stufe    soll nun die Trägerröhre bei 100 %     iger     Modulation     als    Scheitelleistung 2N abgeben,  und zwar auf den Aussenwiderstand     2Ra.     



  Es ist also:  
EMI0003.0044     
    worin     i,    = Anodenwechselstrom der Träger  röhre für den Trägerwert,       i3    = Anodenwechselstrom für die Schei  telleistung der Trägerröhre ist.  Der Anodenstrom verläuft also, wie es sich  auch für Zwischenwerte leicht nachweisen  lässt, linear zur Endamplitude. Eine     Anoden-          stromrüekkopplung    wirkt also auch beim Auf  treten von Gitterströmen     linearisierend.     



  Wie in     Fig.5    prinzipiell dargestellt ist,  kann die     Gegenkopplungsspannung    in ein-           fachster    Weise von einem     Kathodenwiderstand          Ri;1    der Trägerröhre 1 abgegriffen werden.  Der Widerstand     R.,1    in     Fig.    5, auf welchen die  Trägerröhre 1 arbeitet, hat bis zur Träger  amplitude den Wert     4R",    der sieh bei wach  sender Amplitude progressiv bis auf den Wert       2R,    , verkleinert. Durch eine derartige Gegen  kopplungsmassnahme geht jedoch ein Teil der  Anodenleistung verloren.  



  Gemäss einem weiteren Ausführungsbei  spiel der Erfindung wird deswegen vorge  schlagen, die Trägerröhre in der sogenannten       Gitterbasissehaltung    zu betreiben. In diesem  Falle wird die Anodenleistung voll ausgenützt.  und sogar noch durch die steuernde Leistung  erhöht. Die     Stromgegenkopplung    entsteht  hier am Innenwiderstand der Steuerspan  nungsquelle. Der     Ersatzeingangswiderstand     der Trägerröhre zwischen Gitter und Kathode  stellt einen     amplitudenabhängigen    Belastungs  widerstand für das die Phase der Steuerspan  nung um 90  drehende Netzwerk dar, dessen  Widerstandsänderung die wirksame Steuer  spannung im gewünschten Sinne beeinflusst.

    Ausserdem sind diejenigen Verluste vermieden,  die der in der üblichen Schaltung notwendige       Vorbelastungswiderstand    mit sich bringt.  



  Derjenige Belastungswiderstand der Steuer  spannungsquelle (Treiberstufe), den die über  das 90  drehende Glied angeschlossene Träger  röhre darstellt, ist bis zur Trägeramplitude  nahezu konstant und steigt dann mit wachsen  der Amplitude an. Diese ungleichförmige Be  lastung wird durch die erst. über der Träger  amplitude auftretende zusätzliche Belastung  durch die Steuerleistung der Zusatzröhre aus  geglichen und kann noch durch eine Span  nungsgegenkopplung dieser Röhre weitgehend  reduziert werden, wobei gleichzeitig ein wei  terer Ausgleich von Fehlern der Zusatzröhre  eintritt, denn hier muss die Anodenwechsel  spannung linear zur Steuerspannung ver  laufen.  



  Eine beispielsweise Ausführung einer der  artigen Schaltung ist prinzipiell in     Fig.    6 dar  gestellt. Die Trägerröhre 1 ist in     Gitterbasis-          sehaltung    geschaltet; die Steuerspannung wird  ihr über ein die Phase um 90  verzögerndes    Netzwerk zugeführt. Sie gibt. ihre Ausgangs  leistung ebenfalls über ein die Phase um 90   verzögerndes Netzwerk auf den Widerstand       Ra    ab. Die Zusatzröhre 2 ist     spannungsgegen-          gekoppelt.     



  In manchen Fällen, und zwar insbesondere  dann, wenn die Zusatzröhre nicht genügend  durch Gitterstrom belastet ist, kann es     zweek-          mässig    sein, auch diese in     Gitterbasissehaltung     oder geeigneten Kombinationsschaltungen auf  zubauen. Der einsetzende Gitterstrom bewirkt  dann mit dem oder einem Teil des Anoden  stromes eine Änderung des Belastungswider  standes für die     Steuerspannung.    Eine ge  eignete Rückkopplung kann gleichfalls die ent  sprechende     Laständerung    bewirken.  



  Durch     Anbringung    einer zusätzlichen kon  stanten Vorlast für die     Steuerspannungsquelle     lässt sich ferner die     Nichtlinearität    des Be  lastungswiderstandes relativ verkleinern. Bes  ser ist es jedoch, diese Vorlast durch die  früher erwähnte     Spannungsgegenkopplung     der Zusatzröhre zu realisieren.



      Doherty power amplifier stage. The method specified by Doherty and named after him for power amplification of modulated electrical high-frequency energy is often used because of its high efficiency.



  The mode of operation of such a transmitter power stage constructed according to Doherty can be seen from FIG. 1 of the drawings. The amplitude-modulated vibration to be amplified is fed to the grids of tubes 1 and 2, but the grid of tube 2 is so strongly negatively biased that this tube only works when the amplitude of the grid alternating voltage exceeds its mean value . Tube 2 is barely blocked when the AC voltage supplied is unmodulated, that is to say when only the carrier is supplied.

   When the carrier is modulated, only tube 1 works in the negative half-periods of the modulation voltage (amplitude smaller than carrier), while additional power is emitted from tube 2 in the positive half-cycle, so that this tube practically only covers the peak power the modulation voltage is used in the positive half-cycle. This distribution of energy be the result of a high overall efficiency.



  The power distribution is made possible by the interposition of the four-pole connection consisting of L1, C1 and C2. The tube 1 works via this quadrupole, which is dimensioned such that it represents an A.14 transmission line for the carrier frequency, to the external resistance Ra, while tube 2 feeds this resistance directly.



  During the blocking of the tube 2, the tube 1 works through the interconnection of the quadrupole, whose - # A cell resistance is Z = 2R ", and acts as an impedance reversing circuit, on a resistor Ra, = 4R .. The working point setting is done so, that when the carrier amplitude is reached, the most favorable anode voltage utilization is achieved.

   As the current supply from tube 2 increases, the resistance on which tube 1 works gradually decreases from 4Ra to 2Ra, in such a way that, with increasing grid voltage, the product of current and resistance (= anode alternating voltage) becomes constant and the tube uses good voltage preserved. At full modulation, both tubes give the same output to the consumer resistance Ra.



  Since the four-pole circuit L1, Cl, C2 causes a phase shift by 90, the voltage supplied to the grid of tube 1 must of course also be rotated by 90 compared to the voltage supplied to the grid of tube 2, which is for example due to the capacitor chain C. ? "L2, <I> L3 </I> can be achieved. Curve 1 in FIG. 2 shows the operating characteristic for & 1 = 4Ra of tube 1 in the event that tube 2 is blocked.

   It applies to control voltages 1Z, .1 = 0 ... 1Z6.11, where <B> 11,11 </B> is the control voltage corresponding to the size of the carrier. At 11, 11, as already noted, the stressed limit state is reached, which can be seen from the kinking of the characteristic curve (curve 1). The characteristic shown in Fig. 3 of the tube 2 begins only at the grid voltage 11,21, which corresponds to the carrier voltage like 11,11. When the double control voltage is reached, i.e. the grid voltage 11.2z, this tube has also reached its limit-tensioned state.



  For reasons of the linearity of the reinforcing element, it is now necessary that 11,2z = 211, z1.



  While tube 1 works to an effective external resistance when tube 2 is blocked, which because of the transformation effect of coil element 4R. is this effective external resistance due to the increasing power delivery by tubes \? progressively reduced as soon as the amplitude exceeds the carrier amplitude at which the tube 2 begins to work. When the carrier amplitude is doubled, the effective external resistance of the tube 1 finally reaches the value 2R ", because the same power is emitted by both tubes at this operating point.

   For this working point, the working characteristic of the tube 1 is also shown in Fig. 2 (curve 2). The final state (double the carrier amplitude) is reached at 11.12. 11.1z is now smaller than twice the value. of 11.11, and that fact has one. Non-linearity of the resulting characteristic curve, so. thus result in non-linear distortions of the modulation curve.



  In order to eliminate the distortion factor caused by this, it is proposed according to the invention that a load resistance for the control voltage that changes with the change in amplitude range is created by means of feedback, so that the resulting change in the grid voltage causes a complete or almost complete linearization of the amplifier stage. This applies primarily to the control voltage of the tube 1 (Fig. 1). An exemplary embodiment of such a circuit is shown in FIG.

    The behavior of the grid voltage 11, 1, which differs in the various amplitude ranges, is caused by the change in the resistance, which acts as a load resistance for the capacitor chain C; "L2, La and which is parallel to the grid cathode - Streeke of tube 1 lies.

   With this measure it is possible to achieve the desired, distortion-compensating (, other grid; tension 11.1.



  The first capacitive branch - the impedance inversion circuit - consists, in the case of FIG. 4 from a swing circle Cl, LI, Cl. The capacitor C-1 is.

   dimensioned so that for the case 11.1 <11.11 a voltage p # lh.l is in phase with 11 "1. A resistor R '" is provided as a load for the control voltage 11.1 .

   In this way, a constant load resistance of the value arises for the working range 11, .1 <11, 11 for the grid voltage
EMI0002.0076
    because as can be seen from Fig. 4, is
EMI0002.0078
    so that in this area the circuit shown in Fig. -1 in Fit. 1 shown corresponds.



  In the working range 11, 11 G 1L, 1 <1I, 12, however, the alternating anode voltage of the tube 1 remains essentially constant, and here p becomes smaller with increasing grid voltage 11.1. The load resistance R, 1 for the control voltage that is given under these circumstances is therefore smaller.

   In conjunction with the wave resistance of the capacitor gate element Ca, L2, La, this change in resistance is used to produce the desired change in the control voltage 11.1. It is:

         11g12 = Z, 12 - R ', 1 + P' Ugll (2) Assuming that the addition tube? is set correctly (11,22 = 2] I, 21), one obtains that the output current at a
EMI0003.0010
   -Link is proportional to the input voltage, also i, 12 <I> = </I> 2i, 11 <I> (3) </I> Thus, by inserting (3) and (1) in (?)
EMI0003.0012
    Now, if X is the characteristic impedance of the reversed impedance quadrupole L2, C3,

          L3 is designated
EMI0003.0017
    and since the services on both sides of the quadrupole must be the same, is:
EMI0003.0018
    If you put (5), (1) and (4) in (6), then we get:
EMI0003.0019
    (Wave resistance) is. These relationships apply strictly only when the tubes are controlled without power and must of course be corrected accordingly if there are repercussions, for example from grid current.



  In this example, the non-linear relationship of such power amplifier stages, constructed according to Doherty, is essentially balanced out by high-frequency voltage negative feedback which determines the transition from the carrier value of the modulated voltage to be amplified. higher amplitudes are largely linearized in that, depending on the working state, such a load change occurs for the member rotating the phase by 90 that the correct control voltage curve is guaranteed.

   However, since the above-mentioned correction of the specified relationships when a grid current occurs cannot be implemented in every case, there are in particular special with very strong end tubes that show a significant grid current, even here significant disadvantages due to the distortions. In order to be able to linearize these distortions as well, it is proposed that instead of the mentioned negative voltage feedback or in addition to the equalization of linearities at least the so-called carrier tube (tube 1) is counter-current-coupled.



  A simple consideration shows that the anode alternating current of the carrier tube in the working states at the end load resistor of the Doherty power amplifier must be linear to the high-frequency amplitude. In the case of amplitudes whose value is lower than the carrier value, this behavior is immediately clear: The additional tube is blocked, the carrier tube works on the resistance 4Ra, which remains constant in this range, and emits the carrier power N for the carrier value.

   According to the principle of the Doherty stage, the carrier tube should now emit 2N as peak power at 100% modulation, namely to the external resistance 2Ra.



  So it is:
EMI0003.0044
    where i, = alternating anode current of the carrier tube for the carrier value, i3 = alternating anode current for the peak power of the carrier tube. The anode current therefore runs linearly to the final amplitude, as can also be easily demonstrated for intermediate values. An anode current feedback also has a linearizing effect when grid currents occur.



  As is shown in principle in FIG. 5, the negative feedback voltage can be tapped in the simplest way from a cathode resistor R 1 of the carrier tube 1. The resistance R., 1 in Fig. 5, on which the carrier tube 1 works, has the value 4R "up to the carrier amplitude, which is progressively reduced to the value 2R, as the amplitude increases. Such a counter-coupling measure goes through however, some of the anode power is lost.



  According to a further Ausführungsbei game of the invention is therefore proposed to operate the support tube in the so-called grid base position. In this case, the anode power is fully utilized. and even increased by the controlling power. The current negative feedback occurs here at the internal resistance of the control voltage source. The replacement input resistance of the carrier tube between grid and cathode represents an amplitude-dependent load resistance for the network that rotates the phase of the control voltage by 90, the change in resistance of which influences the effective control voltage in the desired sense.

    In addition, those losses are avoided that are associated with the preload resistance required in the usual circuit.



  The load resistance of the control voltage source (driver stage), which is represented by the carrier tube connected via the 90 rotating member, is almost constant up to the carrier amplitude and then increases as the amplitude increases. This non-uniform load is compensated by the additional load occurring above the carrier amplitude through the control power of the additional tube and can be largely reduced by a negative voltage feedback of this tube, whereby at the same time a further compensation of errors of the additional tube occurs, because here the anode AC voltage must be linear to the control voltage.



  An example embodiment of such a circuit is shown in principle in Fig. 6 represents. The carrier tube 1 is connected in the grid base position; the control voltage is fed to it via a network delaying the phase by 90. She gives. their output power also depends on the resistor Ra via a network delaying the phase by 90. The additional tube 2 is counter-voltage coupled.



  In some cases, and in particular when the additional tube is not sufficiently loaded by grid current, it can be useful to set up these as well in grid base position or suitable combination circuits. The starting grid current then causes a change in the load resistance for the control voltage with one or more of the anode current. A suitable feedback can also bring about the corresponding load change.



  By applying an additional constant preload for the control voltage source, the non-linearity of the loading resistance can also be relatively reduced. However, it is better to implement this preload by means of the previously mentioned negative voltage feedback of the additional tube.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Leistungsverstärkerstufe nach Dohertp, da durch gekennzeichnet, dass mittels Rückkopp lung ein mit dem. Wechsel der Amplituden bereiche sieh derart ändernder Belastungs widerstand für die Steuerspannung entsteht, dass die hierdurch eintretende Änderung der Gitterspannung eine mindestens angenäherte Linearisierung der Verstärkerstufe bewirkt. UNTERANSPRÜCHE: 1. Leistungsverstärkerstufe nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die so genannte Trägerröhre (Röhre 1) rückgekoppelt ist. PATENT CLAIM Power amplifier stage according to Dohertp, characterized by the fact that by means of feedback a with the. Change in the amplitude ranges see such a changing load resistance for the control voltage that the resulting change in the grid voltage causes at least an approximate linearization of the amplifier stage. SUBClaims: 1. Power amplifier stage according to patent claim, characterized in that the so-called carrier tube (tube 1) is fed back. 2. Leistungsverstärkerstufe nach Unteran spruch l., dadurch gekennzeichnet, da.ss im kapazitiven Zweig des im Anodenkreis der Trägerröhre liegenden Vierpols (L1, C1, <I>C2)</I> an einer Impedanz, die mit dem Gitter der Röhre 1 über einen Widerstand R'"1 verbun den ist, eine Spannung p # 11,1 derart erzeugt wird, dass EMI0005.0001 ist, wo 11,11 und 11, 2. Power amplifier stage according to claim 1., characterized in that in the capacitive branch of the quadrupole (L1, C1, <I> C2) </I> located in the anode circuit of the carrier tube, at an impedance which is connected to the grid of the tube 1 is connected via a resistor R '"1, a voltage p # 11,1 is generated such that EMI0005.0001 is where 11.11 and 11, 12 die Gittergrenzspannun- gen für einfache und doppelte Trägerampli tuden bedeuten. 3. Leistungsverstärkerstufe nach Unter anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung p # 11,.1 an einem Kondensator des genannten, als Schwingkreis ausgebildeten ka- pazitiven Zweiges des Spulengliedes erzeugt wird. 12 mean the grid limit voltages for single and double carrier amplitudes. 3. Power amplifier stage according to sub-claim 2, characterized in that the voltage p # 11, .1 is generated on a capacitor of the above-mentioned capacitive branch of the coil member, which is designed as a resonant circuit. 4. Lcistungsverstärkerstufe nach Unteran spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Gitterzuleitung der Röhre 1 liegende Vier pol<I>(L2, L3,</I> C3) so dimensioniert ist, dass bei leistungsloser Steuerung dessen Wellenwider stand EMI0005.0014 ist, wobei Y'9.1 der am Gitter der Röhre 1 lie gende Ohmsche Widerstand, und 11,21 die jenige Gitterspannung für die Röhre 2 ist, die der Trägeramplitude entspricht. 4. Power amplifier stage according to claim 2, characterized in that the four-pole (L2, L3, C3) lying in the grid feed line of the tube 1 is dimensioned so that its wave resistance stood when the control was without power EMI0005.0014 where Y'9.1 is the ohmic resistance on the grid of the tube 1, and 11.21 is the grid voltage for the tube 2 that corresponds to the carrier amplitude. 5. Leistungsverstärkerstufe nach Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerröhre zum Ausgleich von Nichtlinea.ri- täten stromgegengekoppelt ist. 6. Leistungsverstärkerstufe nach Unteran spruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromgegenkopplung durch eine Gitterbasis- sehaltung der Trägerröhre realisiert wird. 5. Power amplifier stage according to claim 1, characterized in that the carrier tube is counter-coupled to compensate for nonlinearities. 6. Power amplifier stage according to claim 5, characterized in that the current negative feedback is realized by a grid basis sehung the carrier tube. 7. Leistungsverstärkerstufe nach Unteran spruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gitter eingangswiderstand der Trägerröhre durch einen die Phase um 90 drehenden Vierpol derart transformiert wird, dass er nach dieser Transformation einen solchen Ver lauf hat, dass der Eingangswiderstand der Zusatzröhre weitgehend linearisiert ist. B. Leistungsverstärkerstufe nach Unteran spruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass so wohl das die Steuerspannung als auch das die Anodenspannung der Trägerröhre in der Phase jeweils um 90 drehende Glied ver zögernd wirkt. 7. Power amplifier stage according to claim 6, characterized in that the grid input resistance of the carrier tube is transformed by a quadrupole rotating the phase by 90 in such a way that after this transformation it has such a course that the input resistance of the additional tube is largely linearized. B. power amplifier stage according to claim 7, characterized in that the control voltage as well as the anode voltage of the carrier tube in the phase each rotated by 90 member acts ver hesitantly. 9. Leistungsverstärkerstufe nach Unteran spruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zu satzröhre derart geschaltet ist, dass sie bei solchen Steuerspannungsamplituden, die grö sser sind als die Trägerspannung, die Gesamt last für die Steuerspannungsquelle möglichst weitgehend linearisiert. 10. Leistungsverstärkerstufe nach Unter anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, da.ss die Zusatzröhre in Gitterbasisschaltung betrieben wird. 9. Power amplifier stage according to claim 8, characterized in that the additional tube is connected in such a way that it linearizes the total load for the control voltage source as largely as possible for such control voltage amplitudes that are greater than the carrier voltage. 10. Power amplifier stage according to sub-claim 9, characterized in that the additional tube is operated in a grid base circuit. 11. Leistungsverstärkerstufe nach Unter anspruch 9, gekennzeichnet durch Kathoden- basisschaltmig der Zusatzröhre mit zusätz licher Rückkopplung, derart, dass die ge wünschte Zunahme des Eingangswiderstandes entsteht. 12. Leistungsverstärkerstufe nach Unter anspruch 10, gekennzeichnet durch eine in die Steuerspannungszuführung eingeschaltete, zusätzliche konstante Vorlast. 13. Leistungsverstärkerstufe nach Unter anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verkleinerung der Nichtlinearität der Steuer spannungsbelastung eine zusätzliche Span nungsgegenkopplung angewendet wird. 11. Power amplifier stage according to sub-claim 9, characterized by cathode-based switching of the additional tube with additional Licher feedback, such that the desired increase in input resistance arises. 12. Power amplifier stage according to sub-claim 10, characterized by an additional constant preload which is switched into the control voltage supply. 13. Power amplifier stage according to sub-claim 11, characterized in that an additional voltage negative feedback is applied to reduce the non-linearity of the control voltage load.
CH301279D 1949-11-18 1950-11-11 Doherty power amplifier stage. CH301279A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL301279X 1949-11-18
DE180250X 1950-02-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH301279A true CH301279A (en) 1954-08-31

Family

ID=25756247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH301279D CH301279A (en) 1949-11-18 1950-11-11 Doherty power amplifier stage.

Country Status (2)

Country Link
CH (1) CH301279A (en)
DE (1) DE836662C (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1283306B (en) * 1962-03-05 1968-11-21 Standard Elektrik Lorenz Ag Circuit arrangement for high frequency resonance amplifier

Also Published As

Publication number Publication date
DE836662C (en) 1952-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60025479T2 (en) INPUT CONTROL LIMITER FOR OPTIMIZING A LINEAR HAND DRIVE AMPLIFIER
DE3516603C2 (en)
DE3227109C2 (en)
CH301279A (en) Doherty power amplifier stage.
DE863087C (en) Transmission system for electrical signals with two amplification paths
EP0271703B1 (en) Am radio transmitter
DE604024C (en) Distortion-free amplifier
DE3514052C2 (en) Arrangement for linearizing a high-frequency amplifier in an active receiving antenna
DE826758C (en) Push-pull amplifier
EP0757434A1 (en) High frequency power amplifier with high efficiency
DE665496C (en) Circuit arrangement to avoid non-linear distortions in the case of amplifier circuits switched in push-pull on the input and output sides
DE102018002351B4 (en) Optimal amplifier topology for distortion-free B and D class audio power amplifiers
DE2844296C2 (en)
DE2000582B2 (en) Frequency modulation circuit
DE1014596B (en) Push-pull B amplifier with negative and positive feedback
CH178376A (en) Modulation device.
DE632737C (en) Amplifier circuit to eliminate non-linear distortion
EP0391235A1 (en) Analog predistortion circuit
DE1135959B (en) Circuit arrangement for introducing negative feedback in an amplifier
DE924700C (en) Arrangement for frequency-independent broadband amplification
DE948424C (en) Arrangement for lifelike image reproduction, especially for television or measurement purposes
DE941546C (en) Amplitude limiter
DE1172747B (en) Counter-coupled amplifier for very short waves
DE1927588C3 (en) Broadband amplifier, preferably line amplifier of carrier frequency technology with a negative feedback path that can be changed by a steep member
DE887827C (en) Broadband electron tube amplifier