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In Stufen mit stufenweiser Frequenztransformation aufgeteilte Verstärkeranordnung
Die Erfindung bezieht sich auf eine in Stufen mit stufenweiser Frequenztransformation
aufgeteilte Verstärkeranordnung für Geräte und Einrichtungen der elektrischen Nachrichten-
und Meßtechnik, insbesondere Sender für sehr kurze, vorzugsweise amplitudenmodulierte
elektromagnetische Wellen, bei der ein geringer Anteil der ausgangsseitigen Energie
der Stufe mit der höheren Frequenzlage abgezweigt und nach Rückumsetzung mittels
,eines weiteren Frequenzumsetzers in die niedrigere Vorstufenfrequenzlage der Vorstufe
gegenkoppelnd zugeführt ist und bei der die den Frequenzumsetzern für die Aufwärtsumsetzung
und die Rückumsetzung zugeführten Trägerschwingungen zueinander phasenstarr sind.
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Verstärkeranordnungen dieser Art werden überall da benötigt, wo ein
zu übertragendes Signal, beispielsweise ein Sprachsignal, in einer von seiner ursprünglichen
Frequenzlage verschiedenen Frequenzlage übertragen werden soll und hierbei besondere
Anforderungen an die Verzerrungsfreiheit der Signalamplitude gestellt werden. Bei
Einseitenband-Richtfunkanlagen wird beispielsweise das aus einer Vielzahl von Sprachkanälen
bestehende Basisband zur Übertragung in der Radiofrequenzlage zunächst in die 35-MHz-Lage
und anschließend in die Radiofrequenzlage umgesetzt und nach letztmaliger Verstärkung
in einer leistungsfähigen Senderendstufe über eine Antenne abgestrahlt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Stabilität der Gegenkopplung
bei einer Verstärkereinrichtung der einleitend beschriebenen Art hinsichtlich des
Einflusses zeitlicher Schwankungen der Betriebsgrößen wesentlich zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird bei einer in Stufen mit stufenweiser Frequenztransformation
aufgeteilten Verstärkeranordnung gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß dem Rückumsetzer
die Trägerschwingung über die Stufe mit der höheren Frequenzlage, die hierbei eine
die Frequenz der Trägerschwingung umfassende Übertragungsbandbreite aufweist und
ein .dieser Stufe ausgangsseitig angeschaltetes selektives Netzwerk zugeleitet ist.
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Wie umfangreiche der Erfindung zugrunde liegende Untersuchungen ergeben
haben, weisen verschiedene Verstärkertypen eine relativ starke Abhängigkeit des
Phasendrehwinkels des sie durchlaufenden, zu verstärkenden Signals in Abhängigkeit
der Größe der Betriebsspannung auf. Beispielsweise zeigen Wanderfeldverstärker,
die im GHz-Bereich fast ausschließlich zur Anwendung gelangen, diesen Effekt in
starkem Maße. Die Folge der Abhängigkeit des Phasendrehwinkels ist eine starke Beeinträchtigung
sowohl der Stabilität als auch der Größe der wirksamen Gegenkopplung, weil die betriebsspannungsabhängige
Änderung der Phase auf die Phasenlage des rückumgesetzten, der Vorstufe gegenkoppelnd
zugeführten Signalanteils eingeht. Durch die erfindungsgemäße Einspeisung der Trägerschwingung
für den Rückumsetzer in den Signalweg wird in außerordentlich vorteilhafter Weise
eine Kompensation der Phasendrehwinkeländerung erreicht, so daß von komplizierten
und aufwendigen Vorrichtungen entweder zur Stabilisierung der Betriebsspannung oder
aber zur Nachregelung eines in der Gegenkopplungsschleife wirksamen Phasendrehgliedes
in Abhängigkeit der Betriebsspannungsschwankungen verzichtet werden kann.
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Die notwendige Phasenstarrheit zwischen den Trägerschwingungen für
den Aufwärtsumsetzer und den Rückumsetzer wird in einfacher Weise dadurch am besten
realisiert, daß beiden Umsetzern ein die gewünschte Trägerschwingung erzeugender
Umsetzoszillator gemeinsam zugeordnet ist.
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Das einstellbare Phasenglied, das die genaue gegenphasige Einstellung
des der Vorstufe über die Gegenkopplungsschleife zugeführten rückumgesetzten Signalanteils
-ermöglicht, wird zweckmäßig im Wege der Zuführung .der Trägerschwingung für den
Rückurnsetzer zwischen dem selektiven Netzwerk und dem Rückumsetzer angeordnet.
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Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich dann, wenn die Stufe
mit der höheren Frequenzlage ein Wanderfeldröhrenverstärker ist. Wanderfeldröhrenverstärker
haben bekanntlich eine sehr große Bandbreite, so daß hier die dem Signal beigegebene
Trägerschwingung für den Rückumsetzer auch dann noch einwandfrei übertragen wird,
wenn sie einen großen Abstand zur oberen bzw. unteren Bandgrenze des Signals, z.
B. 100 MHz, aufweist.
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Von großem Vorteil ist die Anwendung der Erfindung bei einem Sender
für beispielsweise eine Einseitenband-Richtfunkanlage, dessen Endstufe durch
eine
Gegenkopplung linearisiert werden soll. In diesem Fall ist nämlich in .der Regel
die Energie der für den Rückumsetzer benötigten Trägerschwingung gegenüber der an
die Antenne abgestrahlten Signalenergie so klein, daß auf eine zusätzliche Verstärkung
der am Ausgang der Senderendstufe abgenommenen Trägerschwingung verzichtet werden
kann.
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An Hand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt
ist, soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden.
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Die Figur zeigt das Blockschaltbild eines in Stufen mit stufenweiser
Frequenztransformation aufgeteilten Senders für eine Einseitenband-Richtfunkanlage.
Er besteht aus einem mehrstufigen Verstärker 1, dem das auf drahtlosem Wege zu übertragende
Nachrichtensignal, beispielsweise ein Fernsehsignal oder eine größere Anzahl von
Sprachsignalen, in Form eines Zwischenfrequenzsignals ZF eingangsseitig zugeführt
ist. Das Zwischenfrequenzsignal ZF wird anschließend an seine Verstärkung im Verstärker
1 im Umsetzer 2 in die Radiofrequenzlage umgesetzt. Der sich hieran anschließende
Bandpaß 3 siebt eines der bei der Umsetzung entstehenden Seitenbänder heraus und
führt es dem Eingang der Senderendstufe 4 zu, die vorzugsweise aus einer Wanderfeldröhre
besteht. Die ausgangsseitige Energie der Senderendstufe 4 wird über eine Richtungsleitung
5 und einen weiteren Bandpaß 6 der Antenne 7 zur Abstrahlung zugeführt. Der Bandpaß
6 hat hierbei die Aufgabe, die Trägerschwingung und weitere Nebenwellen von der
Antenne 7 fernzuhalten. Der die Trägerschwingung für den Umsetzer 2 erzeugende Umsetzoszillator
8 steht ausgangsseitig zusätzlich mit dem Eingang der Senderendstufe 4 in Verbindung,
so daß die ausgangsseitige Energie dieser Stufe neben :der Signalenergie auch einen
geringen Anteil an Energie aufweist, der durch die eingangsseitig zugeführte Trägerschwingung
bestimmt ist. Ein geringer Anteil dieser ausgangsseitigen Energie wird über eine
Auskopplung 9 und ein einstellbares Dämpfungsglied 10 dem Signaleingang des im Gegenkopplungsweg
angeordneten Rückumsetzers 11 zugeführt. Ferner wird die in diesem ausgekoppelten
Energieanteil enthaltene Trägerschwingung in dem entsprechend bemessenen Bandpaß
12 ausgesiebt und über das einstellbare Phasenglied 13 .dem zweiten Eingang des
Rückumsetzers 11 zugeführt. Die Gegenkopplungsschleife selbst wird durch die Verbindung
des Ausgangs des Rückumsetzers 11 mit .dem zweiten Eingang des Verstärkers 1 geschlossen.
Um irgendwelche Rückwirkungen des Ausgangs des Umsetzoszillators 8 auf den Ausgang
des Bandpaß 3 und umgekehrt zu unterbinden, kann im Wege der Zuleitung zwischen
dem Ausgang des Umsetzoszillators und dem Eingang der Senderendstufe 4 gegebenenfalls
ein Dämpfungsglied 14 vorgesehen sein. Das Dämpfungsglied 14 ist in der Figur in
unterbrochener Linie eingetragen, um anzudeuten, daß seine Anwesenheit nur in besonderen
Fällen nötig ist. An Stelle des Dämpfungsgliedes kann auch eine Richtungsleitung
oder ein_ Hochpaß vorgesehen sein. In den meisten Fällen wird es genügen, die nötige
Entkopplung durch eine schwache Ankopplung des Ausgangs des Umsetzoszillators 8
an den Eingang -der Senderendstufe 4 zu realisieren. Das einstellbare Phasenglied
13 dient der Einstellung der Gegenphasenlage des über den Ausgang des Rückumsetzers
11 dem Eingang des Verstärkers 1 zugeführten Signalanteils. Die Größe der Gegenkopplung
selbst kann durch das veränderbare Dämpfungsglied 10 eingestellt werden.
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Die erfindungsgemäße Zuleitung der Trägerschwingung des Umsetzoszillators
8 über die Endstufe 4 hat zur Folge, daß Änderungen des Phasendrehwinkels des in
der Endstufe verstärkten Signals in gleicher Weise auch der für die Rückumsetzung
benötigten Trägerschwingung mitgeteilt werden. Da sich die Phasenlage des rückumgesetzten
Signalanteils am Ausgang .des Rückumsetzers 11 nur ändert, wenn sich die relative
Phasenlage zwischen der Trägerschwingung und dem rückumzusetzenden Signalanteil
an den Eingängen des Rückumsetzers ändert, können somit die erwähnten, in erster
Linie auf Betriebsspannungsschwankungen beruhenden Phasendrehwinkeländerungen keinen
Einfiuß auf die Phasenlage des rückumgesetzten Signalanteils im Gegenkopplungsweg
ausüben.