DE19529267A1 - Kompensationsanordnung für einen Fernseh-HF-Leistungsverstärker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kompensation von nichtlinearen Verzerrungen und von aussteuerungsab­ hängigen Änderungen der Verstärkung eines Fernseh-HF-Leis­ tungsverstärkers.

Bei Fernsehsendern werden oftmals im AB-Betrieb arbeitende Leistungsverstärker eingesetzt, die neben konstanten nichtlinearen Verzerrungen außerdem die Verstärkung in Abhängigkeit von der Aussteuerung und damit von dem dem HF-Träger aufmodulierten Videosignal ändern. Um letzteren Nachteil zu vermeiden ist es bekannt, über einen Wandler eine dem Mittelwert des im Hochfrequenz­ signal übertragenen Videosignals proportionale Steuer­ spannung zu erzeugen und mit dieser Steuerspannung den Arbeitspunkt des im AB-Betrieb arbeitenden Leistungs­ verstärker zu steuern (DE 42 36 473). Wenn dabei der Leistungsverstärker aus mehreren parallelgeschalteten gleichartigen Verstärkern besteht muß der Arbeitspunkt jedes einzelnen Verstärkers entsprechend gesteuert werden, was einen relativ großen Schaltungs-, Abgleich-, und Einstellaufwand bedeutet. Mit dieser bekannten Kompensationsanordnung können außerdem nicht die üblichen konstanten nichtlinearen Verzerrungen des Verstärkers kompensiert werden, dazu müßte eine zusätzliche gesonderte Kompensationsanordnung jedem einzelnen Verstärker des Leistungsverstärkers zugeordnet werden, wie sie beispielsweise in der EP-PS 0 243 898 beschrieben ist. Diese bekannten Kompensationsanordnungen für die nichtlinearen Verzerrungen arbeiten mit einem dem zu kompensierenden Leistungsverstärker vorgeschalteten Vorverzerrer, der aus einem ersten Linearzweig besteht, mit dem das zu verstärkende Hochfrequenzsignal von einer Verzweigungsstelle unverzerrt linear mit einem konstanten Verstärkungsfaktor von z. B. 1 zu einer Addierstelle übertragen wird, und der mindestens einen dazu parallelen weiteren Vorverzerrungszweig aufweist, der das zu verstärkende Hochfrequenzsignal von der Verzweigungsstelle mit einer zu der nichtlinearen Verzerrung des Leistungsverstärkers inversen nichtlinearen Funktion in einem die Verzerrungen kompensierenden Sinne verzerrt. Das so invers vorverzerrte Ausgangssignal des Vorverzerrungszweiges wird dann an der Addierstelle dem Ausgangssignal des Linearzweiges hinzuaddiert und dem nachfolgenden Leistungsverstärker als Eingangssignal zugeführt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine im Aufbau einfache Kompensationsanordnung für Fernseh-HF-Leistungsverstärker aufzuzeigen, mit der sowohl die nichtlinearen Verzerrungen als auch die aussteuerungsabhängigen Änderungen der Verstärkung kompensiert werden.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Anordnung laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung werden in ein und derselben Kompensa­ tionsschaltung sowohl die nichtlinearen Verzerrungen des nachfolgenden Leistungsverstärker als auch gleichzeitig die aussteuerungsabhängigen Änderungen des Verstärkungs­ faktors des im AB-Betrieb arbeitenden Leistungsverstärkers kompensiert. Da beide Kompensationsmaßnahmen in derselben Vorverzerrungseinheit durchgeführt werden ergibt sich ein besonders einfacher preiswerter Gesamtaufbau, vor allem dann, wenn diese im ZF-Bereich des Verstärkungs­ zuges bei einer festen Zwischenfrequenz durchgeführt werden. Die erfindungsgemäße Kompensationsanordnung ist dabei insbesondere für solche Fernseh-HF-Leistungsver­ stärker von Vorteil, die aus mehreren parallelgeschalteten und im AB-Betrieb arbeitenden Verstärkern bestehen, da in diesem Fall für sämtliche Verstärker nur eine einzige Kompensationsanordnung erforderlich ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Figur zeigt das Prinzipschaltbild einer Fernseh-Sen­ der-Anordnung, bei der das Video-Signal zunächst in die Zwischenfrequenz ZF umgesetzt wird, die dann über eine erfindungsgemäße Kompensationsanordnung K und einen ZF/HF-Umsetzer in das auszusendende Hochfre­ quenzsignal HF umgesetzt, in einem Leistungsverstärker V verstärkt und schließlich über die Antenne abgestrahlt wird. Der schematisch dargestellte Leistungsverstärker V besteht z. B. aus einer Vielzahl von parallelgeschalteten und jeweils im AB-Betrieb arbeitenden Verstärkereinheiten.

Die Kompensationsschaltung K besteht aus mehreren zwischen einer Verzweigungsstelle 1 und einer Addierstelle 2 parallelgeschalteten Zweigen und zwar einem ersten Linearzweig 3 mit einem festeingestellten Verstärkungsfaktor von z. B. 1, in dem das ZF-Signal unverzerrt linear mit dem Verstärkungsfaktor 1 zur Addierstufe 2 übertragen wird. In einem zweiten Vorverzerrungszweig 4 wird das ZF-Signal von der Verzweigungsstelle 1 mit einer bezüglich Amplitude und/oder Phase vorbestimmten Verzerrung, die invers ist zu der zu kompensierenden Verzerrung des nachfolgenden Leistungsverstarkers V, über einen einstellbaren Verstärker 5 der Addierstelle 2 zugeführt. Das diese Vorverzerrung bewirkende Verzerrungsglied 6 ist dabei in bekannter Weise dimensioniert, wie dies beispielsweise in der EP-PS 0 243 898 oder der Deutschen Patentanmeldung . . . (Patentanmeldung 1417-P, "Anordnung zur Kompensation von nichtlinearen Verzerrungen eines Hochfrequenzverstärkers" der Firma Rohde & Schwarz) beschrieben ist. Es besteht z. B. aus einem die Amplitude des ZF-Signals entsprechend der gewünschten Kennlinien­ verformung beeinflussenden Amplitudenstellglied und gegebenenfalls einem die Phase entsprechend beeinflussen­ des Phasenstellglied. Damit kann im nichtlinearen Zweig auf einfache Weise jede gewünschte Amplituden- und/oder Phasenkennlinie eingestellt werden.

Das ZF-Signal ZF wird außerdem in einem breitbandigen Gleichrichter 10 gleichgerichtet und aus der videofrequenten Ausgangsspannung dieses Gleichrichters 10 wird in einem Mittelwertbilder 11 der Mittelwert des Videosignals erzeugt, aus dem in einer Funktionsformerstufe 12 unter Berücksichtigung der Zeitkonstante des Leistungsver­ stärkers V und dem Hüllkurvensprungverhalten dieses Verstärkers (Verhalten des Verstärkers bei plötzlicher Änderung zwischen Schwarzwert und Weißwert des Videosignals) eine Steuerspannung U erzeugt wird, über die der Verstär­ kungsfaktor N des Verstärkers 5 einstellbar ist. Damit wird der Additionsfaktor, mit dem das Ausgangssignal des Vorverzerrungszweiges 4 der Addierstelle 2 zugeführt wird, eingestellt. Die Einstellung der Funktionsfor­ merstufe 12 wird empirisch ermittelt, zunächst wird beispielsweise das Videosignal mit einem Schwarzwert zugeführt und es wird hierfür dann ausgehend von einem fest eingestellten Ausgangswert N der Verstärkung das Verzerrungsglied 6 des Vorverzerrungszweiges 4 so eingestellt, daß die konstanten nichtlinearen Verzerrungen des Verstärkers V kompensiert werden. Anschließend wird dann das Videosignal von Schwarzwert zu Weißwert geändert und hierfür werden jeweils die dazu erforderlichen Verstärkungsgradänderungen N ermittelt, die erforderlich sind, um die aussteuerungsabhängigen Änderungen des Leistungsverstärkers V zu kompensieren.

In manchen Fällen, insbesondere bei Verstärkerkennlinien mit einem oder mehreren Wendepunkten, ist es vorteilhaft, nicht nur einen Vorverzerrungszweig 4, sondern zusätzlich dazu noch mindestens einen oder mehrere weitere parallel­ geschaltete Vorverzerrungszweige vorzusehen, wie dies mit dem Vorverzerrungszweig 7 angedeutet ist. Den einzelnen Vorverzerrungszweigen können dabei gesondert einstellbare Signalabtrennungszweige zugeordnet sein, so daß die einzelnen Vorverzerrungszweige jeweils in unterschiedlichen Bereichen der zu kompensierenden Verstärkerkennlinie wirksam sind, wie dies beispielsweise in der Deutschen Patentanmeldung . . . (Rohde & Schwarz Patentanmeldung 1417-P) beschrieben ist. Neben dem entsprechend dimensionierten Vorverzerrungsglied 8 ist auch in diesem zusätzlichen Vorverzerrungszweig 7 ein einstellbarer Verstärker 9 vorgesehen, durch entspre­ chende Steuerung des Verstärkungsfaktors kann damit auch für diesen zusätzlichen Vorverzerrungszweig ein vorbestimmter Additionsfaktor N eingestellt werden, falls dies für die jeweils durchzuführende Kompensation zweckmäßig ist. Es ist jedoch auch denkbar, daß einer oder mehrere Vorverzerrungszweige einen konstanten Verstärkungsfaktor aufweisen und nur ein Teil der Vorverzerrungszweige in Abhängigkeit von der Steuerspannung U im Verstärkungsgrad einstellbar ist. Dies hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab.

Claims (3)

1. Anordnung zur Kompensation von nichtlinearen Verzerrungen und von aussteuerungsabhängigen Änderungen der Verstärkung eines Fernseh-HF-Leistungsverstärkers durch eine dem Mittelwert des im HF-Signal übertragenen Videosignals proportionale Steuerspannung, gekennzeichnet durch einen dem Leistungs­ verstärker (V) vorgeschalteten Vorverzerrer (K) mit einem ersten das zu verstärkende Hochfrequenzsignal unverzerrt übertragenden Linearzweig (3) und mindestens einem dazu parallelgeschalteten Vorverzerrungs-Zweig (4, 7), der das zu verstärkende Hochfrequenzsignal in einem die nichtlinearen Verzerrungen des nachfolgenden Leistungsverstärkers (V) kompensierenden Sinne verzerrt, wobei in mindestens einem dieser Vorverzer­ rungszweige (4, 7) ein in Abhängigkeit von der Steuerspannung (U) steuerbares Stellglied (5, 9) angeordnet ist, durch das der Additionsfaktor (N) steuerbar ist, mit dem das vorverzerrte Ausgangssignal dieses Vorverzerrungszweiges (4, 7) dem Ausgangssignal des Linerzweiges (3) hinzuaddiert wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Vorverzerrer (K) im ZF-Bereich arbeitet.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erzeugung der Steuerspannung (U) in Abhängigkeit vom Mittelwert des Videosignals die Zeitkonstante des Leistungsver­ stärkers (V) und dessen Hüllkurvensprungverhalten entsprechend berücksichtigt ist.