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Relaisstellenverstärker für eine Richtfunkstrecke Die Erfindung bezieht
sich auf einen Relaisstellenverstärker für eine Richtfunkstrecke.
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Beim Aufbau von Richtfunkstrecken wird meist in der Weise vorgegangen,
daß zwei miteinander zu verbindende Endstationen über Zwischenverstärker, die etwa
im Abstand der optischen Sicht aufeinanderfolgen, miteinander in Verbindung stehen.
Zur Vermeidung störender Rückkopplungen in einer derartigen Kette von einzelnen
Stationen wird die Sendefrequenz des einzelnen Zwischenverstärkers gegenüber der
jeweiligen Empfangsfrequenz um einen gewissen Betrag versetzt. Erreicht wird dies
im allgemeinen in der Weise, daß der Zwischenverstärker aus einem ersten Frequenzumsetzer
besteht, an dessen Ausgang ein Zwischenfrequenzverstärker angeschaltet ist, der
einen zweiten Frequenzumsetzer speist, dessen Ausgangsenergie, vorzugsweise nach
einer weiteren Verstärkung, zur Aussendung gelangt, wobei der zweite Umsetzer von
einem gemeinsamen Umsetzosaillator direkt und der erste Umsetzer über eine der Frequenzverschiebung
von Eingangs- und Ausgangsfrequenz dienende weitere Umsetzerstufe gespeist wird.
Der für die Frequenzversetzung erforderliche weitere Umsetzer muß hierbei in der
Frequenz hochkonstant ausgeführt werden, damit die Ausgangsfrequenz von dem vorgegebenen
Wert nicht unzulässig abweicht. Diese Ausbildung der bekannten Zwischenverstärker
ist nicht nur wegen des hohen erforderlichen Aufwandes unangenehm, sondern auch
wegen der Schwierigkeiten, die sich bei dieser Anordnung dann ergeben, wenn beispielsweise
durch eine Frequenz- oder Phasenmodulation des für den weiteren Umsetzer vorgesehenen
Oszillators in einen Zwischenverstärker ein oder mehrere Sprachkanäle eingefügt
werden sollen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten bei
einem Relaisstellenverstärker der einleitend beschriebenen Art zu verringern.
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Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Relaisstellenverstärker für
eine Richtfunkstrecke, bestehend aus einem ersten Frequenzumsetzer, an dessen Ausgang
ein Zwischenfrequenzverstärker angeschaltet ist, der einen zweiten Frequenzumsetzer
speist, dessen Ausgangsenergie vorzugsweise nach einer weiteren Verstärkung zur
Aussendung gelangt, wobei der zweite Umsetzer von einem gemeinsamen Umsetzoszillator
mit der Frequenz f, direkt und der erste Umsetzer über eine der Frequenzverschiebung
um den Wert f1 (Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsfrequenz des Relaisstellenverstärkers)
dienende weitere Umsetzstufe gespeist wird, gemäß der Erfindung in der Weise gelöst,
daß die der Frequenzversetzung dienende Umsetzerstufe als parametrischer Verstärker
ausgebildet ist, an den ein auf die Frequenz f u abgestimmter Kreis und ein
eine Wirkkomponente bei der Frequenz f"-f, enthaltender Abschluß angeschaltet sind,
und daß dieser Abschluß hinsichtlich der Wirkkomponente bei der Frequenz f,-f" derart
bemessen ist, daß der parametrische Verstärker selbst schwingt.
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Dabei empfiehlt es sich, die Ausbildung derart zu treffen, daß die
Abstimmfrequenz des Kreises für die Frequenz f" im Takte einer zusätzlichen Modulation,
vorzugsweise einer oder mehrerer Sprachkanäle, veränderbar ist.
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Zur Veränderung der Abstimmfrequenz des Kreises für die Frequenz f"
wird zweckmäßig eine als Kapazität wirkende Diodenschaltung vorgesehen, der die
Modulationsspannung zugeführt wird.
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Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Die Zeichnung zeigt in der Fig. 1 einen Zwischenverstärker, dem die
Empfangsenergie von einer Antenne A aus zugeführt wird. In den Eingangsstufen dieses
Relaisstellenverstärkers wird die Empfangsenergie mittels des ersten Frequenzumsetzers
1 aus ihrer ursprünglichen Frequenzlage von z. B. etwa 6000 MHz in eine zwischenfrequente
Lage von beispielsweise 70 MHz umgesetzt und dort mittels eines Zwischenfrequenzverstärkers
2 den vorgegebenen Forderungen entsprechend verstärkt. An diesen Zwischenfrequenzverstärker
2 schließt sich ein zweiter
Umsetzer 3 an, der auch als Rückumsetzer
bezeichnet werden kann, in dem die verstärkte Zwischenfrequenzspannung in die zur
Aussendung vorgesehene Frequenzlage von beispielsweise etwa 6200 MHz rückumgesetzt
wird. In dieser Frequenzlage erfolgt, gegebenenfalls nach Verstärkung in einem Sendeverstärker
4, die Aussendung der Wellen über die Antenne A' zur nächsten Station des Richtfunksystems.
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Die Oszillatorspannung für die beiden Frequenzumsetzer 1 und 2 wird
von einem gemeinsamen Umsetzoszillator 5 abgeleitet, der auf einer Frequenz f o
von z. B. 6130 MHz arbeitet. Diese Spannung wird vom Oszillator 5 dem zweiten Frequenzumsetzer
3 unmittelbar zugeführt. In der Zuleitung zum Frequenzumsetzer 1 ist ein weiterer
Umsetzer 6 eingeschaltet, der als parametrischer Verstärker ausgebildet ist. Der
parametrische Verstärker besteht beispielsweise aus einem Modulator mit einer nichtlinearen
Kapazität, vorzugsweise der in Sperrichtung vorhandenen Kapazität einer Kristalldiode.
An den parametrischen Verstärker 6 sind ein Kreis 7 und ein auf die geforderte Differenzfrequenz
f u zwischen der Eingangsfrequenz des Zwischenverstärkers und dessen Ausgangsfrequenz
abgestimmter Kreis 8 angeschaltet. Der Kreis 7 ist auf die Differenzfrequenz f,-f.
aus der Frequenz f o des gemeinsamen Oszillators 5 und der Frequenz tu des Kreises
8 abgestimmt; das ist beim vorliegenden Zahlenbeispiel eine Frequenz von etwa 5930
MHz. Die Ausgangsspannung des parametrischen Verstärkers 6 mit dieser Frequenz wird
dem Frequenzumsetzer 1 zugeführt.
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Die Wirkungsweise dieser Anordnung kann in der Weise verstanden werden,
daß der gemeinsame Oszillator 5, der beispielsweise auf einer Frequenz von 6130
MHz arbeitet, als Pumposzillator für den parametrischen Verstärker 6 arbeitet. Durch
den Kreis 8 werden ein oberes und unteres Seitenband als überlagerungsprodukte festgelegt.
Durch den eine entsprechende Wirkkomponente für das untere Seitenband enthaltenden
Kreis 7, in den die für den Umsetzer 1 bestimmte Auskoppelenergie mit der Frequenz
f,-f" mit einbezogen ist, wird eine Selbsterregung des parametrischen Verstärkers
herbeigeführt, so daß dieser unter anderem auch Hochfrequenzenergie mit der Frequenz
von 5930 MHz abgibt. Diese Energie wird dem Frequenzumsetzer 1, der in an sich bekannter
Weise ausgebildet sein kann, als Oszillatorenergie zugeführt.
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Der große Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß der
Kreis 8 als passiver Zweipol ausgebildet sein kann, wodurch sich mit wesentlich
einfacheren Mitteln eine hohe Frequenzstabilität für diesen Kreis erreichen läßt.
Da dieser Kreis für den Frequenzversatz zwischen der Eingangsfrequenz und der Ausgangsfrequenz
des Zwischenverstärkers ausschlaggebend ist, sind auch diese Frequenzen damit in
relativ einfacher Weise genau einander zugeordnet.
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Weiterhin bietet die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung den großen
Vorteil einer einfachen Einfügung von weiteren der Nachrichtenübertragung dienenden
Kanälen, beispielsweise einem oder mehreren Sprachkanälen und/oder Signalisierungskanälen
für die Anlagenüberwachung. Ein vorteilhafter Weg hierfür ist in der Fig. 2 angedeutet.
Parallel zu dem Kreis 8 ist eine als Kapazität wirkende Kristalldiode 9 geschaltet,
der die Modulationsspannung von zusätzlichen Kanälen zugeführt wird. Diese Diode
ist in Sperrichtung vorgespannt und wirkt mit ihrer Sperrschichtkapazität als Parallelkapazität
zum Kreis B. Durch die Veränderung der Kapazität dieser Diode im Takte der Modulation
wird die Frequenz des Kreises 8 entsprechend geändert, so daß die zusätzlichen Nachrichten
mittels einer Frequenzmodulation über das System übertragen werden.
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Beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 wird das untere Seitenband
dem Umsetzer 1 zugeführt. Statt dessen ist es in manchen Fällen vorteilhaft, das
obere Seitenband zu verwenden. In diesem Fall stellt der Kreis 7 dann einen sogenannten
Idlerkreis dar, und es ist möglich, diesen von der Auskopplung der für die Umsetzung
im Umsetzer 1 benötigten Oszillatorenergie zu trennen und somit besonders günstige
Verhältnisse in der Dimensionierung des parametrischen Verstärkers zu schaffen.
Parametrische Verstärker sind beispielsweise aus der Zeitschrift Proceedings of
the IRE, Juli 1956, S. 904 bis 913, bekannt. Sie bestehen aus einem Modulator mit
einer nichtlinearen Reaktanz, der einerseits die zu verstärkenden Wellen und andererseits
eine überlagerungsschwingung höherer Frequenz zugeführt werden. Infolge der nichtlinearen
Eigenschaften der Reaktanz - die z. B. aus einer im Sperrgebiet betriebenen, als
Kapazität wirkenden Germaniumdiode besteht - entstehen hierbei oberhalb und unterhalb
der Überlagerungsfrequenz gelegene Seitenbänder. Durch einen eine Wirkkomponente
enthaltenden Abschluß des Reaktanzmodulators für die unterhalb der überlagerungsschwingung
gelegenen Frequenzen wird eine Entdämpfung des Modulatoreingangs hervorgerufen.
Der Modulator wirkt dann ähnlich einem negativen Widerstand und kann so zur Verstärkung
in an sich bekannter Weise verwendet werden. Man bezeichnet das unterhalb der Überlagerungsschwingung
gelegene Seitenband auch als instabiles Seitenband, und zwar deshalb, weil die Entdämpfung
so weit gehen. kann, daß sie zu einer Selbsterregung der Quelle der zu verstärkenden
Wellen führt.
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Die Anordnung nach der Lehre der Erfindung hat auch den Vorteil, daß
eine einfache Frequenzkontrolle und gegebenenfalls auch selbsttätige Nachregelung
für den Kreis 8 erfolgen kann. In der Fig. 2 ist eine hierfür vorteilhafte Schaltung
gestrichelt mit eingezeichnet. Die am Kreis 8 auftretende Hochfrequenzspannung wird
mit der Ausgangsspannung eines mittels eines piezoelektrischen Kristalls frequenzstabilisierten
Oszillators 10 in einer Phasenbrücke 11 überlagert. Die Ausgangsspannung der Phasenbrücke
11 kann über einen Tiefpaß 12 einer Anzeigevorrichtung oder sowie gezeigt, der als
Kapazität wirkenden Kristalldiode 9 als Nachregelspannung zugeführt werden.