DE1948572C3 - Verzerrer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vcrzcrrer mit getrennten Ausgängen für gerad- und ungeradzahlige Vielfache einer Grundfrequenz unter Verwendung einer aktiven Impulsformerstufc zur Erzeugung einpolarer Impulse mit der doppelten Grundfrequenz, die an seinem Ausgang zur Gewinnung der geradzahligen Harmonischen entnehmbar sind sowie einer weiteren Einrichtung zur Erzeugung bipolarer Impulse.

Bei der Trägerversorgung fürTF-Systeme besteht oft die Aufgabe, aus einer Grundfrequenz Vielfache (z. B. Faktor 50) mit ausreichender Leistung zu erzeugen. Dazu eignen sich Verzerrer, die, bedingt durch nichtlineare Bauelemente, aus der Sinusform einen sehr oberwellenreichen Impuls formen. Als nichtlineare Bauelemente eignen sich gesättigte Eisendrosseln (vgl. z.B. DT-OS 14 91937. Fig. I), Dioden oder aktive Bauelemente wie Elektronenröhren und Transistoren. Um den Filieraufwand zur Heraussiebung der einzelnen Harmonischen möglichst klein zu halten, werden Verzerrer mit getrennten Ausgängen für die gerad- und ungeradzahligen Vielfachen verwendet, da dann an jedem Ausgang die Harmonischen im Abstand der doppelten Grundfrequenz erscheinen.

Verzerrer mit vorgespannten Dioden sind zur Erzeugung von hohen Vervielfachungsfaktoren nicht geeignet. Der Wirkungsgrad, wobei darunter das Verhältnis zwischen der abgegebenen Impulsleistung und der aufgenommenen Gleichstromleistung zu verstehen ist, von Verzerrern mit gesättigten Eisendrosseln fällt mit zunehmender zu verzerrender Frequenz ab. Bis zu einem gewissen Grad kann dies durch Verkleinern der Eisendrossel ausgeglichen werden. Dem sind über Grenzen gesetzt, da die Aufbringung der Wicklung schwierig wird. Die Aufbringung einer symmetrischen Wicklung zur Erzeugung auch von geradzahligen Harmonischen i«..' dann nur sehr schwer zu bewerkstelligen.

Bei anderen Verzerrungsprinzipien wird die Trennung der gerad- von den ungeradzahligen Vielfachen mit Gegcntaktausgangsübertragern erreicht.

Aus der Offcnlegungsschrift 14 91937, Fig. 2. ist bcrtits eine Anordnung zur getrennten Entnahme der geradzahligen und ungeradzahligci! Vielfachen einer Grundfrequenz bekannt, bei der zunächst eine Frequenzverdopplerstufc einen aktiven Impulsformer ansteuert, wobei die Grundfrequenz zugleich einem Modulator, dessen einer Ausgang mit dem Ausgang der Impulsformerstufe verbunden ist, zugeführt ist, so daß der Modulator als IJmpolcr arbeilet, wodurch am anderen Modulatorausgang eine Impulsspannung, die ungeradzahüge Harmonische enthält, erhalten wird, während am Impulsformerausgang eine Impulsspannung für geradzahlige Oberwellen entsteht.

Die bekannte Schaltungsanordnung ist durch ihren einfachen Aufbau gut geeignet, wenn nur Oberwellen niedriger Ordnungszahl erhalten weiden sollen, bei Oberwellen höherer Ordnungszahl muß jedoch im Modulator ein erheblicher Aufwand getrieben werden, weil nämlich für das Spektrum der erhaltenen Oberwellen sowohl die Steilheil der Kurvenform als auch deren Symmetrie eine entscheidende Rolle spielt. Diese hohe Symmetrie ist jedoch bei Modulatoren im allgemeinen nur durch zusätzliche Maßnahmen erreichbar. Wird keine hohe Symmetrie erreicht, so befinden sich nämlich im Frequenzspektrum für die ungeradzahligen Harmonischen auch geradzahlige Harmonische, so. daß dadurch eine leichte Trennung von geradzahligen und ungeradzahligen Harmonischen nicht mehr gegeben ist. Zudem nimmt bei Unsymmetrie der Modulatoren die Amplitude der höheren Oberwellen dieses Frequenzspektrums sehr rasch ab, so daß sie für eine Wci'erverwertung nicht mehr genügend geeignet sind.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1190 501 ist außerdem eine Anordnung mit einem Impulsformer bekannt, deren Aufgabe es ist, breitbandigc Signale fehlerlos mit Potenzen von zwei in Stufen von zwei zu vervielfachen. Mit dieser Schaltung soll der Vorteil erreicht werden, daß nicht für jede Bandgeschwindigkeit neue Modulatoren verwendet werden müssen. Die Wirkungsweise dieser bekannten Anordnung ist so, daß über einen passiven Impulsformer, dem eine Spannung beliebiger Kurvenform zugeführt werden kann, eine rechteckförmige Ausgangsspannung erzeugt wird, die einem Integrierglied zugeführt isi, an dessen Ausgang ein Verstärker liegt. Die so gewonnenen integrierten Impulse werden dann einem weiteren Impulsformer zugeführt, der die gleichen Impulse erzeugt wie der erste Impulsformer, jedoch um 90° phasenverschoben,

vgl. hier/u auch Fig. 2. insbesondere die Hingänge I und II. Diese beiden um 90" verschobenen, jedoch in der Kurvenform gleichen Impulse werden nunmehr einer logischen Schaltung 5 zugeführt, in der sie gemischt werden, so daß dann eine 7reppenkurve entsteht, aus der erst mit Hilfe einer als Phasenircnnstufe arbeitenden Röhre 7 und eines dieser nachgeschalteten Zweiweggleichrichters Impulse der doppelten Frequenz erhalten werden, d. h. ;:lso, dall diese Impulse ebenfalls erst durch einen Mischvorgang erzeugt werden müssen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen einwandfrei arbeitenden Verzerrer mit getrenntem Ausgang der geradzahligen und ungerud/.ahligen Harmonischen für hohe Frequenzen zu schaffen.

Der Verzerrer wird gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß die weitere Einrichtung zur Erzeugung bipolarer Impulse aus einem Rechleckimpuls mit dem Tastverhältnis 1 : 1 erzeugendet, aktiven Impulsformer, dem ein Diffcrenzierglied nachgeschaltet ist, besteht, daß der Ausgang des Differenziergliedes mit dem hochohmigen Eingang eines Verstärkers verbunden ist, an dessen einen Ausgang die ungerud/.ahligen Viellachen der Grundfrequenz entnehmbar sind und dessen anderer Ausgang mit dein anderen aktiven Impulsformer verbunden ist, der cinpolare Impulse mit doppelter Grundfrequenz erzeugt, die ebenfalls einem Verstärker mit hochohmigcm Eingang zugeführt sind, an dessen Ausgang die geradzahligen Vielfachen einer Grundfrequenz entnehmbar sind.

Der Impulsformer für die ungeradzahligen Impulse besteht /.. B. dabei aus einem Verstärker mit zwei gleichstromgekoppelien Transistoren, der über zwei aritipurallel geschaltete Dioden vom Ausgang auf den Eingang gegengekoppelt ist.

Der Impulsformer für die geradzahligen Vielfachen kann dabei ein transistorverstärker sein, der in bezug auf seinen kollcktorseitigen Ausgang als Emitterschaltung und in bezug auf seinen emitterseitigen Ausgang als Kollektorschaltung arbeitel, dessen beiden Ausgängen Gleichrichter nachgcschaltet sind, die an ihrem fernen Ende miteinander und über einen ohmschcn Widerstand mil dem kalten Pol der Schaltung verbunden sind.

Die Verstärker sind zweckmäßig als RC-Verstärker ausgebildet.

Dadurch, daß sich der Vcrzcrrcr spulenlos in reiner RC-Technik aufbauen läßt, ist sein Einsatz auch bei hohen zu verzerrenden Frequenzen möglich, wobei auch bei einem hohen Vervielfachungslakior der Wirkungsgrad günstig bleibt.

Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem in der ersten Stufe die ungerud/.ahligen und in der zweiten Stufe die geradzahligen Vielfachen der Grundfrequenz gewonnen werden.

Die erste Stufe dient zur Erzeugung der ungeradzahligen Vielfachen. Das Kriterium dazu sind Impulse mit wechselnder Polarität und der einfachen Grundfrequenz. Zur Erzeugung solcher Impulse wird ein Impulsformer mit nachfolgender Differenziersiufe verwendet. Die impulsformersiiife besteht im Prinzip aus einem Verstärker, der über zwei Dioden Di, Dl, die antiparallel geschaltet sind, gcgengekoppelt ist. Durch diese Art der Gegenkopplung wird die sinusförmige Eingangsspannung in sehr symmetrische Impulse (Impulsbreite = Impulspause) mit gleichen Anstiegs- und Abfallflanken umgewandelt. Die I lohe der Impulse wird durch die Dioden D 1. D 2 bestimmt und liegt ungefähr bei I Volt. Der Impuls gelangt auf die Differen/iersiufe C, R, wo er in sehr schmale Impulse mit wechselnder Polarität umgewandelt wird. Die Breite dieser Impulse richtet sich nach dem geforderten maximalen Vervielfachungsfaktor und wird durch die Zeitkonstante R-C bestimmt. Um auch gegenüber Temperaturschwankungen eine konstante Impulsbreite zu erhalten, werden in der Differenziersuife Bauteile mit entsprechenden Temperaturkoeffizienten verwendet.

Dieser Impuls steuert den Verstärker Vi, der den jeweiligen Anforderungen angepaßt ist. Im einfachen Fall läßt sich ein einfacher RC-Verstärker mit Gegentaktendsiufe verwenden. Um die Symmetrie des differenzierten Impulses nicht zu verschlechtern, soll der Eingangswidersland des Verstärkers hochohmig sein.

Am Ausgang des Verstärkers stehen nun d^;e ungeradzahligen Vielfachen der Grundfrequenz zur Verfugung.

Für die Gewinnung der geradzahligen Vielfachen müssen die Impulse folgende Form haben. Die Impulse besitzen nur eine ausgeprägte Polarität und ihre Abstände zueinander entsprechen der doppelten Grundfrequenz. Zur Herstellung dieser Impulse werden die Impuise der ersten Stufe verwendet. Vom Ausgang des Verstärkers der ersten Stufe gelangen die Impulse auf den Eingang einer für diesen Zweck speziell entwickelten Impulsformerstufe. Sie stellt im wesentlichen einen Verstärker mit der Verstärkung r=l dar, der zwei Ausgänge A I, A 2 besitzt. Am Ausgang A 1 erhält man ein gegenüber dem Eingangssignal um 180° verschobenes Signal. Für A 1 arbeitet der Verstärker in Emitterschaltung. Am Ausgang A 2 erhält man ein Signal, das gegenüber dem Eingangssignal gleichphasig ist. Der Verstärker arbeitet hier in Kollektorschaltung. Die Signale A i und A 2 werden durch die Dioden D 3, D4 gleichgerichtet und ergeben an dem Widerstand R 3 eine Impulsfolge mit nur einer ausgeprägten Polarität und der doppelten Grundfrequenz. Da der Verstärker in Emilterschultung A 1 und in Kollektorschaltung A 2 arbeitet, sind auch beide Innenwiderstände verschieden. Dies hat zur Folge, daß an dem Widerstand RZ die Impulsfolge mit unterschiedlichem Pegel auftritt. Um den Pegelunterschied ausgleichen zu könuen, wird der Widerstand R 2 in Reihe mit der Diode D 4 (Ausgang A 2) geschaltet. Der Wert von R 2 ergibt sich durch Ableich auf Pegeliinterschied Null. Die Impulse gelangen wieder auf einen Verstärker, an dessen Ausgang dann die geradzahligen Vielfachen abgenommen werden können. Der Verstärker V2 kann gleich wie in der ersten Stufe I aufgebaut sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   I. Verzerrer mit getrennten Ausgängen für gerad- und ungeradzahüge Vielfache einer Grundfrequenz unter Verwendung einer aktiven Impulsformerstufc zur Erzeugung einpolarer Impulse mit der doppelten Grundfrequenz, die an seinem Ausgang zur Gewinnung der geradzahligen Harmonischen entnehmbar sind sowie einer weiteren Einrichtung zur Erzeugung bipolarer Impulse, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Einrichtung zur Erzeugung bipolarer Impulse aus einem Rcehtcckimpulse mit dem Tastverhältnis I : I erzeugenden aktiven Impulsformer, dem ein Differenzierglied nachgeschaltet ist, besteht, daß der Ausgang des Differenziergliedes mit dem hochohmigen Eingang eines Verstärkers verbunden ist, an dessen einem Ausgang die ungeradzahligen Vielfachen cJerGrundfrequenz entnehmbar sind und dessen anderer Ausgang mit dem anderen aktiven Impulsformer verbunden ist, der einpolare Impulse mit doppelter Grundfrequenz erzeugt, die ebenfalls einem Verstärker mit hochohmigem Eingang zugeführt sind, an dessen Ausgang die geradzahligen Vielfachen einer Grundfrequenz entnehmbar sind.
2. 2. Verzerrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsformer für die unjieradzahligen Impulse aus einem Verstärker mit zwei gleichstromgekoppeltcn Transistoren (7Ί, T2) besteht, der über zwei antiparallel geschaltete Dioden (Dl, D2) vom Ausgang auf den Eingang gegengckoppelt ist.

   J. Verzerrer nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsformer für die j;eradzahligen Vielfachen ein Transistorverstärker mit einem Transistor (T3) ist, der in bezug ;iuf seinen kollektorseitigen Ausgang als Emkierschaltung und in bezug auf seinen emitterscitigen Ausgang als Kollektorschaltung arbeitet, daß beiden Ausgängen Gleichrichter (DX D4) nachgeschaltet sind, die an ihrem fernen Ende miteinander und über einen ohmsehen Widerstand mit dem kalten Pol der Schallung verbunden sind.

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