DE1017669B

DE1017669B - Mittels einer Gegenkopplung linearisierter Sender

Info

Publication number: DE1017669B
Application number: DES49597A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Herbert Holzwarth; Dipl-Ing Dieter Leypold; Dipl-Phys Hans Leysieffer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1956-07-19
Filing date: 1956-07-19
Publication date: 1957-10-17
Also published as: NL113538C; US2912570A; FR1174950A; NL6613931A; NL218963A; NL135551C; NL135550C; GB802230A; NL6613930A

Description

Die Erfindung· betrifft einen Sender, insbesondere für sehr kurze, vorzugsweise amplitudenmodulierte elektromagnetische Wellen, der mittels einer Gegenkopplunglinearisiert ist.

Im Hauptpatent ist ein Sender angegeben, der für eine Einseitenband-Mehrkanal-Verbindung, vorzugsweise für UKW, bestimmt ist. Der Sender ist in Stufen; mit stufenweiser Frequenztransformation, aufgeteilt und besitzt das besondere Merkmal, daß ein Teil der Energie, vom Ausgang der Endstufe entnommen, in die Frequenzlage einer Vorstufe zurücktransformiert und über ein veränderbares Phasendrehglied als Gegenkopplung der Vorstufe zurückgeführt wird. Beim Ausführungsbeispiel des Hauptpatenteis ist der die exakte Gegenkopplung sicherstellende Phasenschieber in die Zuleitung von dem Rückumsetzer zur Vorstufe eingeschaltet. In der Praxis- zeigt sich, daß es nach diesem Prinzip schwierig ist, über einem, großen Frequenzbereich wirksam gegenzukoppeln und. somit die Klirrgeräusche des Senders hinreichend zu vermindern.

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung eines mittels einer Gegenkopplung linearisierten Senders nach dem Hauptpatent.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, einen mittels, einer Gegenkopplung linearisierten Sender insbesondere für sehr kurze, vorzugsweise amplituden·- modulierta elektromagnetische Wellen mit wenigstens einer in niedriger Frequenzlage arbeitenden Vorstufe, an die über einen Frequenzumsetzer die Endstufe angeschaltet ist, von deren Ausgang ein geringer Anteil der Hoehfrequenzemergie abgezweigt und nach Rückumsetzung in die Vorstufenfrequenzlage mittels eines weiteren Frequenzumsetzers (Rückumsetzer) der Vorstufe als Gegenkopplung zugeführt wird, in der Weise auszubilden, daß wenigstens bei einem der Frequenzumsetzer in die Zuleitung vom Umsetzoszillato>r zum eigentlichen Umsetzer ein veränderbares Phasendrehglied eingeschaltet ist. Zweckmäßig werden die beiden Frequenzumsetzer aus einem gemeinsamen Umsatzoszillatoir mit gegenseitig entkoppelten Ausgängen gespeist.

Es ist an sich bei Sendern mit Zwei seitenband·· Amplitudenmodulation bekannt, von der Ausgangsenergie des Senders einen geringen Anteil zu entnehmen und nach Gleichrichtung dem vor der Senderendstufe liegenden Modulationsverstärker zuzuführen. Dort wird also> nicht eine modulierte Hochfrequenz-Spannung im Sinne der Erfindung rückgeführt, die in eine Vorstufenfrequenzlage rückumgesetzt ist, sondern direkt die Modulationsspannung, d. h. die Niederfrequenz.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von, Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Mittels einer Gegenkopplung
linearisierter Sender

Zusatz zum Patent, 927 159

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dr.-Ing. Herbert Holzwarth,

Dipl.-Ing. Dieter Leypold, München,

und Dipl.-Phys. Hans Leysieffer, München-Solln,

sind als Erfinder genannt worden

In Fig. 1 ist ausschnittsweise das Blockschaltbild eines Senders dargestellt, der nach der Lehre der Erfindung ausgebildet ist. Dem Eingang des zweckmäßig mehrstufigen, Vorstufenverstärkers 1, der auf einer Frequenz von beispielsweise 35 MHz arbeitet, werden die mit einer Nachricht modulierten Wellen zugeführt — bei einer Einseitenband-Amplitudenmodulationsübertragung beispielsweise das die Modulation enthaltende Seitenband —. An den Ausgang der Vorstufen 1 ist ein vorzugsweise als Leistungsmischstufe ausgebildeter Frequenzumsetzer 2 angeschaltet, der von einem Umsetzoszillator 3 gespeist wird, der zwei gegenseitig entkoppelte Ausgänge besitzt. Der Umsetzoszillator 3 kann beispielsweise ein quarzstabilisierter, mehrstufiger Oszillator sein, der beim Ausführungsbeispiel eine Frequenz in der Größenordnung von 300 MHz besitze. Von den in dem Frequenzumsetzer 2 gebildeten Mischprodukten wird eines, z. B. das. in der Frequenz höhere, unmittelbar der eigentlichen Endstufe 4 zugeführt,

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zweckmäßig einer in Gitterbasisschaltung betriebenen Triode oder Tetrode.

Dabei empfiehlt es sich, ebenso wie beim Gegenstand des Hauptpatents den Ausgangswiderstand des Frequenzumsetzers 2 möglichst groß gegenüber der Eingangsimpedanz der in Gitterbasisschaltung betriebenen Endröhre zu wählen und außerdem die Endföhre wenigstens nahezu gitterstromfrei anzusteuern. Es ergibt dies in an. sich bekannter Weise eine zusitzt, derart bemessen ist, daß ihr Klirrgeräusch wenigstens gerade noch unter dem der Endstufe 4 liegt. Es ist dann, sichergestellt., daß wegen der mit der in gewissen Grenzen beliebig zu erhöhenden Vor-5 Stufenverstärkung und der damit verbundenen. Möglichkeit der Erhöhung der Gegenkopplung das gesamte Klirrgeräusch auf den erforderlichen; Wert eingestellt werden: kann.

aus konzentrierten Elementen, wie zwei in den Längszweigen' eines T-Gliedes liegenden. Induktivitäten und einer im Querzweig liegenden Kapazität, die gemein-

wählen als die Ausgangsfrequenz des Umsetzoszillators, da dann eine in, der Dämpfung praktisch unabhängige Phasenschiebung gegeben ist. Aus dem Rück-

Bei einer Anordnung nach der Erfindung hat sich

sätzliche Gegenkopplung. Die Endstufe 4 speist die io weiterhin gezeigt, daß es sich empfiehlt, die einzelnen Antenne 5, aus deren Zuleitung über ein beispiels- Kreise der verschiedenen Stufen mit Ausnahme eines weise als Kondensator veränderbaren, Kapazitäts- einzigen in der Bandbreite so weit auszulegen, als es wertes ausgebildetes Schwächungsglied 6 ein Teil der die geforderten Stufenverstärkungen gerade noch zu-Ausgangsenergie der Endstufe 4 abgezweigt und lassen, und den einzigen Kreis möglichst frequenzeinem Umsetzer 7 zugeführt wird. Dieser Rück- 15 selektiv auszubilden. Zweckmäßig wird der frequenzumsetzer 7 wird vom zweiten Ausgang des Umsetz- selektive Kreis in der letzten Stufe des Vorstuf enveroszillato'rs 3 gespeist, und zwar unter Zwischenschal- stärkers 1 unmittelbar vor dem Frequenzumsetzer 2 tung eines in an sich bekannter Weise ausgebildeten vorgesehen, da dann in einfacher Weise eine stets veränderbaren. Phasenschiebers 8. Der veränderbare hinreichend große Eingangsspannung für den Fre-Phasenschieber 8 besteht beispielsweise aus einer in, 20 quenzumsetzer 2 wegen der dann hohen Spannungsder elektrischen Länge veränderbaren Leitung oder verstärkung der letzten Vorstufe sichergestellt ist.

Die Selektivität des Einzelkreises kann, durch entsprechende Wahl seines LC-Verhältnisses und/oder durch eine gegebenenfalls vom Zug des Vorstufen-

sani veränderbar sind. Dabei empfiehlt es sich, die 25 bzw. Senderverstärkers getrennte Rückkopplung hin-Grenzfrequenz dieses Hochpasses niedriger zu reichend groß eingestellt werden. Diese Bemessung ist

auch beim Gegenstand des Hauptpatents vorteilhaft und zweckmäßig.

Der Erfindungsgegenstand ist nicht nur bei Ein-

umsetzer 7 wird das Mischprodukt der niedrigen, also 30 seitenbandübertragung mit Amplitudenmodulation der Vorstufenfrequenzlage entnommen und der Vor- anwendbar, sondern überall dort, wo es sich darum stufe 1 über einen zweiten entkoppelten Eingang zu- handelt, möglichst klirrarm zu übertragen, geführt. Die Anordnung arbeitet im gesamten be- I_n Fig. 2 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt,

trachtet ebenso wie die Anordnung nach dem Haupt- die dazu dient, das Phasendrehglied 8 beispielsweise patent, doch besitzt sie dieser gegenüber unter ande- 35 bei Änderung der zur Aussendung bzw. Übertragung rem folgende wesentliche Vorteile. Während bei der gelangenden Frequenz selbsttätig in die richtige Stelbisherigen Ausführung der Gegenkopplungsschaltung lung für phasenmäßig genaue Gegenkopplung einzudas Phasendrehglied 8 über einen großen Frequenz- regeln.

bereich hin, praktisch konstante Phasendrehung be- Gleichartig wie beim Ausführungsbeispiel der

sitzen mußte — denn es lag ja unmittelbar im Gegen- 40 Fig. 1 wird über die Zuleitung 16 das mit der Nachkopplungsweg —, ist dies beim Erfindungsgegenstand rieht modulierte Signal zugeführt und über die Leinicht erforderlich, da es nur in die Zuleitung für den tung 17 der Endstufe 4 das Ausgangssignal entder Umsetzung dienenden Umsetzträger eingeschaltet nommen. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist der ist. Das Phasendrehglied braucht also in seiner je- gesamte Endverstärker, also einschließlich Vorstufenweiligen Einstellung nur für eine beistimmte Frequenz 45 und Gegenkopplungsschaltung, zunächst von den Zueine vorgegebene Phasendrehung zu besitzen, nicht leitungen 16 und 17 mittels zweier Schalter 9, 10 ababer für das gesamte Frequenzgebiet, in. dem wirksam schaltbar angenommen, während in der endgültigen gegengekoppelt werden soll. Zu der an sich bekannten Schaltung, d. h. mit automatischer Nachstellung des Einschaltung des Phasendrehgliedes unmittelbar in Phasendrehgliedes 8, zusätzlich die gestrichelt eingeden Gegenkopplungsweg (6, 7, 1) kommt weiterhin 50 zeichneten Verbindungen 18, 19 vorgesehen sind. Die hinzu, daß das Phasendrehglied infolge seiner nicht eigentliche Gegenkopplungsschaltung arbeitet gleichvermeidbareM; Dämpfung einen leistungsmäßig stärker artig zu der in Fig. 1 beschriebenen, weshalb für ausgelegten Rückumsetzer 7 erfordert, während bei gleiche Teile auch die gleichen Bezugszeichen verder Schaltung gemäß der Erfindung das Phasendreh- wendet sind. Es sei zunächst angenommen, daß ledigglied 8 in einem Leitungszweig liegt, in dem aus- 55 lieh die genaue Gegenkopplung meßtechnisch erfaßt reichend Energie vorhanden ist. werden soll. Zu diesem Zweck werden die Schalter 9

Das Phasendrehglied kann sowohl in die Zuleitung und 10 nach unten gelegt, so daß an den Eingang der vom Umsetzoszillator 3 zum Frequenzumsetzer 2 als Vorstufe 1 zwei Generatoren 11, 12 angeschaltet sind, auch in die Zuleitung von Umsetzoszillator 3 zum die bezüglich ihrer Frequenz symmetrisch zur Mitten-Rückumsetzer 7 eingeschaltet werden. In beiden 60 frequenz der Vorstufen 1 eingestellt sind. Der Aus-Fällen werden die vorerwähnten Vorteile erzielt. Die gang der Endstufe 4 ist über den Schalter 10 an zwei Einschaltung in die Zuleitung zum Rückumsetzer 7 auf die entsprechenden Frequenzen abgestimmte Filter bringt indes den weiteren Vorteil, daß bei Ausbildung 13, 14 angeschaltet, mit denen in Differenzschaltung des Frequenzumsetzers 2 als Leistungsmischstufe:, zwei Gleichrichter und zwei i?C-Kombinationen verwas auch beim Gegenstand des Hauptpatents zweck- 65 bundeii sind. Die Differenzspannung wird ähnlich wie

bei einer Brücke abgenommen und beispielsweise mittels eines Nullindikators, also einem Meßinstrument, angezeigt. Beim Ausführungsbeispiel bestehen die Filter 13, 14 aus Einzelkreisen, die auf die in der

mäßig ist, die der Leistungsmischstufe zuzuführende
Umsetzspannung nicht unnötig geschwächt wird.

Für die Zwecke der Linearisierung ist es durchaus
ausreichend, wenn die Leistungsmischstufe, die be

kanntlich ein nicht unwesentliches Klirrgeräusch be- 70 Frequenz transponierten beiden Vorstufenträger der

Frequenz f_± und f₂ abgestimmt sind. In diesem Zu stand kann die aus den Generatoren 11, 12 und der Schaltung zur Gewinnung der Nachstellgröße(13, 14, 15) gewonnene Leistung unmittelbar zur Einstellung der phasenmäßig genauen Gegenkopplung benutzt werden.

Bekanntlich ist die exakte Gegenkopplung immer nur für eine Frequenz gegeben, während nach den oberhalb und unterhalb gegebenen Frequenzen hin infolge der nach dort zunehmenden Phasendrehung die Gegenkopplung langsam in eine Mitkopplung übergeht. Während also beispielsweise ein Verstärker ohne Gegenkopplung frequenzmäßig betrachtet eine Durchlaßkurve besitzt, wie sie in Fig. 3 mit α bezeichnet ist, ergibt sich je nach dem Grad der Gegenkopplung eine Kurve, wie sie in Fig. 3 mit b für schwache Gegenkopplung und mit c für starke Gegenkopplung eingezeichnet ist. Auf der Ordinate ist die Verstärkung V und auf der Abszisse die Frequenz / aufgetragen. Wie man insbesondere aus der Kurve c entnehmen kann, sind die dabei auftretenden Verstärkungsmaxima im Bereich der Mitkopplungen sehr wesentlich. Man ist deshalb gezwungen, in der Gegenkopplungsschleife die Dämpfung beispielsweise durch entsprechende Einstellung der regelbaren Kapazität 6 wenigstens so groß zu wählen, daß bei diesen Verstärkungsmaxima mit Sicherheit noch keine Selbsterregung eintritt. Ist die Gegenkopplung für die Mittenfrequenz f₀ nicht genau phasenrichtig eingestellt, so ergibt sich eine Kurve, wie sie beispielsweise durch die Kurve d in Fig. 3 angedeutet ist. Die Verstärkung ist bei der einen Mitkopplungsfrequenz größer als bei der anderen, und es ist erforderlich, die Dämpfung in der Gegenkopplungsschleife nach der höheren Verstärkung zu bemessen. Das engt aber den Bereich der möglichen Gegenkopplung ein, und es wird daher stets angestrebt, für den gesamten Endstufenteil einschließlich der Vorstufen, verstärkungsmäßig betrachtet, eine symmetrische Durchlaßcharakteristik zu bekommen, wie sie beispielsweise durch die Kurve c in Fig. 3 dargestellt ist. Legt man die beiden Frequenzen Z₁ und /₂ symmetrisch zur Mittenfrequenz /₀, beispielsweise indem man sie genau gleich den Mitkopplungsfrequenzen wählt, so ergibt sich bei richtiger Einstellung des Phasendrehgliedes 8 am Ausgang 15 der Differenzschaltung 13, 14 die Nulloder Ruhelageanzeige. Ist dagegen das Phasendrehglied 8 nicht korrekt eingestellt, sondern findet beispielsweise die phasenmäßig exakte Gegenkopplung bei einer niedrigeren oder höheren Frequenz statt, so erhält beispielsweise der auf /₂ abgestimmte Kreis mehr Spannung wie der auf Z₁ abgestimmte Kreis, und es stellt sich am Anzeigeinstrument 15 eine Anzeige ein, die ein Maß für die Abweichung der Einstellung des Phasendrehgliedes 8 von der richtigen Einstellung ist.

Diese Schaltungsanordnung läßt sich in vorteilhafter Weise auch als selbsttätige Nachstellvorrichtung für das Phasendrehglied 8 verwenden, und zwar unter anderem auch beim Gegenstand des Hauptpatents. Für die Verwendung als selbsttätige Nachstellvorrichtung ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 der Ausgang der Endstufe 4 sowohl mit der Verbraucherzuleitung 17 als auch mit dem Eingang der Differenzschaltung 13,14 zu verbinden, beispielsweise indem der Schalter mittels einer Hilfsleitung 19 überbrückt und in eine Endstellung gebracht wird und indem gleichartig mit dem Umschalter 9 verfahren wird. Es ist dann lediglich aus der im Zweig des Anzeigeinstrumentes 15 auftretenden elektrischen Größe in an sich bekannter Weise eine Nachstellvorrichtung, beispielsweise ein Nachstellmotor oder eine elektrische Nachstellschaltung für das Phasendrehglied 8, derart zu speisen, daß auch bei nur geringer Abweichung bereits eine Nachregelung des Phasendrehgliedes auf exakte Gegenkopplungslage eintritt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Abänderung einer Senderanordnung, insbesondere für sehr kurze, vorzugsweise amplitudenmodulierte elektromagnetische Wellen, wobei der Sender in Stufen mit stufenweiser Frequenztransformation aufgeteilt ist und vom Ausgang ein geringer Anteil der Hochfrequenzenergie abgezweigt und nach Rückumsetzung mittels eines weiteren Frequenzumsetzers und eines Phasenschiebers in die Vorstufenlage gegenkoppelnd der Vorstufe zugeführt wird, nach Patent 927 159, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber wenigstens bei einem der Frequenzumsetzer in die Zuleitung vom Umsetzeroszillator zum Umsetzer eingeschaltet ist.

2. Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Frequenzumsetzer an einen gemeinsamen Umsetzoszillator mit gegenseitig entkoppelten Ausgängen zur Speisung angeschaltet sind.

3. 'Sender nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Vorstufen, die vorzugsweise den wesentlichen Anteil an der Gesamtverstärkung stellen, und der Endstufe gelegene Frequenzumsetzer als Leistungsmischstufe mit vorzugsweise kleinerem Klirrfaktor als die Endstufe ausgebildet ist.

4. Sender nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der durch den Senderverstärker und den Gegenkopplungsweg gebildeten Schleife die Selektivität durch einen einzigen Kreis vorzugsweise hoher Selektivität bestimmt ist, der vorzugsweise vor dem im Zug des Senderverstärkers liegenden Frequenzumsetzer angeordnet ist.

5. Sender nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Selektivität des Einzelkreises durch eine gegebenenfalls vom Zug des Senderverstärkers getrennte Rückkopplung erhöht ist.

6. Sender nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreise der übrigen Stufen jeweils auf maximal mögliche Bandbreite ausgelegt sind.

7. Sender nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstufe in Gitterbasisschaltung ausgeführt und wenigstens nahezu gitterstromfrei betrieben ist und daß der Ausgangswiderstand der die Endstufe speisenden Stufe, vorzugsweise des Frequenzumsetzers, möglichst groß gegenüber der Eingangsimpedanz der Endröhre gewählt ist.

8. Sender nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nachstellschaltung vorgesehen ist, die für eine vorgegebene Betriebsfrequenz das Phasenglied selbsttätig derart einregelt, daß für diese Betriebsfrequenz phasenmäßig genaue Gegenkopplung gegeben ist.

9. Sender nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Eingang der Vorstufe zwei in ihrer Frequenz symmetrisch zur vorgegebenen

Betriebsfrequenz eingestellte Hochfrequenzquellen angeschaltet sind und daß der Ausgang der Endstufe mit zwei auf die entsprechenden Frequenzen abgestimmten Filtern verbunden ist, aus denen mittels einer Differenzschaltung die Nachstellgröße für das Phasendrehglied abgeleitet wird.

10. Sender nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzquellen derart symmetrisch zur Betriebsfrequenz eingestellt sind, daß ihre Frequenzen mit der oberhalb und unterhalb der Vorstufenfrequenz gelegenen Mitkopplungsfrequenz zusammenfallen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen