DE2129884A1

DE2129884A1 - Anordnung zur Verstaerkung von Einseitenbandsignalen

Info

Publication number: DE2129884A1
Application number: DE19712129884
Authority: DE
Inventors: Baecher Jean Pierre; Jean-Louis Pourre
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1970-06-30
Filing date: 1971-06-16
Publication date: 1972-01-05
Also published as: NL7108479A; GB1287239A; BE767582A; SE360789B; FR2094702A5

Description

DipUng. Egon Prinz ., _Tl . _1Q71

Dr. Gertrud Hauser eooo München 6o, 15.«mm iy π DSpI.-lng. Gottfried Leiser Er».b.r_B.r..ro„. 19

Patentanwälte 2129884

Telegramme: Labyrinth München

Telefon: 83 15 10 Postscheckkonto ι München 117078

Unser Zeichen: J 1036

THOMSON-CSi¹

101, Bd.Murat

Paris 16erae, Frankreich

Anordnung zur Verstärkung von Einseitenbandsignalen

Erfindung bezieht sich auf Anordnungen zur Verstärkung von raodulierten Einseitenbandsignalen, ins besondere auf Anordnungen, bei denen die Technik der digitalen .Übertragung angewendet wird.

Pie Verstärkung von Einseitenbandsignalen mit herkömmlichen Anordnungen muß mit sehr großer linearität erfolgen, was einen kleinen Wirkungsgrad der Verstärkerstufen und eine schwierige und kostspielige Wartung erfordert.

Es ist möglich, diesen Zwang dadurch zu vermeiden, daß man das Einseitenbandsignal in seine Amplituden modulations-Hüllkurve und in phaserimodulierte Hochfrequenzsignale zerlegt, diese Signale getrennt verstärkt und dann in einer letzten Leistungsstufe zur Wiederherstellung des verstärkten ursprünglichen Ein3eitenbandsignals vereinigt.

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Dieses Ergebnis kann durch die beiden nachfolgend kurz in 'Erinnerung gerufenen hauptsächlichen bekannten Verfahren erhalten werden:

1.) C-Verstärkung des HochfrequenzsignaIs, das sich aus der Begrenzung des. zu verstärkenden Einseitenbands.ignals ergibt, und Amplitudenmodulation der letzten Hochfrequenz verstärkersfufe mit dem Signal,, das sich aus einer Hüllkurvendemodulation des ursprünglichen Einseitenbandsignals und einer klassischen linearen Niederfrequenzverctärkung ergibt.

2.) Verstärkung des Hochfrequenzsignals wie zuvor, wobei aber die Endstufe durch mehrere Elementarstufen gebildet ist, die parallel geschaltet sind und getrennt von einer logischen Schaltung gesteuert werden, die das sich aus der Hüllkurven-Demodulation des ursprünglichen Einseitenbandsignals ergebende Signal in digitaler Form ausdrückt.

Das erste Verfahren ist schwierig anzuwenden; es erfordert insbesondere eine lineare Verstärkung eines nicht sinusförmigen Moau la ti ons signals. Dieser Nachteil wird bei dem zweiten Verfahren vermieden, jedoch auf Kosten einer wesentlich komplizierteren Ausführung der Hochfrequenzendstufen.

Das Ziel der Erfindung ist die Verringerung dieser Nachteile.

Nach da? Erfindung ist eine Anordnung zur Verstärkung von modulierten E inseite riband Signalen mit zwei Kanälen, denen das Eingangssignal parallel zugeführt wird, und von denen der eine den Trägereingang und der andere den Modulationseingang einer Araplitudentnodulationsanordnung speist, wobei

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der erste Kanal eine Begrenzer- und Verstärkeranordnung für das Eingangssignal aufweist, während der zweite Kanal einen Hüllkurvendetektor enthält, dem eine Verstärkeranordnung nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkeranordnung hintereinander eine Impulsmodulationsanordnung, welche durch das Hüllkurvensignal dauermodulierte Impulse liefert, einen im "Sperr-Sättigungs-Betrieb"arbeitenden Verstärker und eine das Hüllkurveηsignal wieder herstellende Integrieranordnung enthält.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:

Pig,1 das Prinzipschema einer Verstärkeranordnung nach der Erfindung,

Pig.2 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise und

Fig.3 das Schaltbild einer Ausführungsfora des modulierten Verstärkers der Anordnung von Pig.1.

In Pig.1 werden die am Eingang 1 erscheinenden Einseitenbandsignale parallel zwei Kanälen zugeführt. Der erste Kanal enthält hintereinander einen Begrenzer 2 und einen Transistor-Vorverstärker 3, und sein Ausgang ist mit dem Hochfrequenzeingang eines modulierten Verstärkers 4 verbunden. Der zweite Kanal enthält hintereinander einen Hüllkurvendetektor 7, eine Impuls modulationaanordnung 8, die Impuls liefert, die durch ihr Eingangssignal dauermoduliert sind, einen Verstärker 9 und ein Tiefpaßfilter 10, dessen Ausgang mit dem Modulationseingang 6 des modulierten Verstärkers 4 verbunden ist.

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Fig.2 zeigt ein Beispiel des Hüllkurvensignals eines Einseitenbandsignals, das die !Form eines durch Zweiweggleichrichtung erhaltenen Signals hat, vohei die Amplitude dieses Signals in den Modulationstälern Null ist.

Der Hüllkurvendetektor 7 kann von jeder bekannten Art sein. Eine kleine Schwierigkeit ergibt sich aus den Nulldurchgängen den Hüllkurvensignals wegen der Schwelle der Detektordiode-. Dem kann leicht dadurch abgeholfen werden, daß eine A-^Verstärkung- des Signals vorgenommen wird, die ausreichend groß ist., um "fen Einfluß der Schwelle auf ein Mindestmaß herabgusetssen, oder daß eine Vorspannung an die Diode angelegt wird. . .

Das von dem Hüllkurvendetektor gelieferte Signal wird von der Anordnung 8 in dauermodulierte Impulse umgewandelt. Diese Anordnung kann einen Sägezahngenerator enthalten, der eine lineare Sägezahnspannung mit der PoIgefrequenz F„ erzeugt, wobei jeder Sägezahn einen Impuls entstehen läßt, dessen Dauer durch die Zeit bestimmt ist, die der Sägezahn benötigt, um die gleiche Amplitude wie das Hüllkurvensignal zu erreichen.

Die von der Anordnung 8 dauermodulierten Impulse werden von dem Verstärker 9 verstärkt, der im "Sperr-Sättigungs-Betrleb " arbeitet, d.h. während der Dauer der Impulse praktisch im Sättigungsbereich und während der Dauer der zwischen den Impulsen liegenden Zeitintervalle gesperrt ist. Schließlich wird das Hüllkurveηsignal von dem Tiefpaßfilter 10 wiederhergestellt, das die Punktion eines Integrators ausübt.

Diese die umwandlung der Amplitudenmodulation in eine Pulsdauermodulation unä umgekehrt bewirkenden Schaltungen sind nicht im einzelnen dargestellt, da sie dem Fachmann

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allgemein bekannt.sind und seit vielen Jahren zahlreiche Anwendungen gefunden haben. Jedoch ergibt ihre Anwendung in dem beschriebenen Fall einige Besonderheiten.

Die getreue Übertragung des Hüllkurvensignals erfordert theoretisch eine unendlich große Bandbreite; eine einfache Rechnung zeigt aber, daß eine Verzerrung von weniger als erhalten wird, wenn die Übertragung bis zur dritten Harmonischen der höchsten Frequenz F^- des mit Hilfe des Einseitenbandsignals übertragenen Spektrums des Signals BF, also bis zur Frequenz 3F_M erfolgt; dies entspricht etwa 10 kHz für die Übertragung eines Fernsprechkanals.

Die Abtastfrequenz F-g liegt üblicherweise in der Fähe des doppelten Wertes der .höchsten abzutastenden Sinusfrequenz; sie müsste also in der Größenordnung von 6F_M liegen. Wegen der theoretisch unendlich großen Ausdehnung des Spektrums des behandelten Signals ist es aber, notwendig, die Abtastfrequenz F-™ auf etwa 10F^ zu bringen, also auf 10.0 kHz für einen Fernsprechkanal, wenn man die sich aus den Schwebungen zwischen F™ und den Harmionischen von F™ ergebenden Intermodulationsprodukte auf weniger als 1$ herabsetzen will.

Die Phasen information und die Frequenzinformation des Einseitenband3ignals bleibt in dem Ausgangssignal des Begrenzers" 2 enthalten, der ein Diodenbegrenzer sein kann, dem ein Signal mit ausreichendem Pegel zugeführt wird. Das erhaltene Hochfrequenz-Rechtecksignal wird im"Sperr-Sättigungs-Betrieb" von dem Transistorverstärker 3 und vou dem modulierten Transistorverstärker 4 verstärkt; die Stromversorgung des Verstärkers 4 erfolgt an dor Klemme in Form des vom Filter 10 gelieferten Hüllkurvensignals, wodurch eine lineare Modulation in Abhängigkeit von der Hüllkurve des ursprünglichen Einseitenbandsignals erzeugt wird.

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Ein Ausführungsbeispiel des modulierten Verstärkers 4 wird nachstehend beschrieben.

Bei der Schaltung von Fig.3 empfangen die Transistoren 20 und 21 an ihren Basen bei 22 bzw. 25 symmetrisch das von dem Vorverstärker 3 (iig.1) gelieferte Hochfrequenzsignal. ,: Ihre Emitter sind bei 24 an Masse zusammengeführt.

Der Kollektor des Transistors 20 ist über den ersten Leiter einer Zweidrahtleitung 27 an eine Klemme 33 angeschlossen, und der Kollektor des Transistors 21 ist über den ersten Leiter 26 einer Zweidrahtleitung 28 an eine Klemme 35 angeschlossen. Die zweiten Leiter 29 und 30 dieser beiden Zweidrahtleitungen verbinden die Klemme 40 mit der Klemme 35 bzw. mit der Klemme 33. Die Klemmen 40 und 53 sind jeweils.über einen Kondensator 32 bzw. 34 mit Masse verbunden, und die Klemme 40 ist außerdem an den Moaulationseingang 6 angeschlossen. Das modulierte und verstärkte Signal erscheint zwischen der Klemme 35 und Masse.

Die Zweidrahtleitungen 27 und 28 sind von einer Ferritmasse 36 bzw. 37 umgeben.

Die Ausgänge der Leitungen 27 und 28 sind derart parallelgeschaltet, daß die von den Transistoren 20 und 21 abgegebenen entgegengesetzten Kollektorströme gleichphasig gemacht werden. Das Vorhandensein derFerritmassen 36 und hat den Zweck, jede Strahlung der Leitungen zu verhindern, die sonst durch die beschriebene Anschlußweise verursacht werden könnte.

Die Kondensatoren 32 und 34 haben einfach die Aufgabe einer H ochfre qiuenze nt kopplung.

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Die Verbraucheranordnung,beispielsweise eine Antenne, ist an den Ausgang des Verstärkers über einen selektiven Kreis angeschlossen, der aus den symmetrisch bei 22 und angelegten Rechteck impulse η die ursprünglichen sinusförmigen Hochfrequenzsignale wiederherstellt, die im Rhythmus der vom Filter 10 (Fig.1) an die Klemme 6 angelegten Speisespan- nung moduliert sind .-Die Anordnung ist natürlich angepaßt.

Die Transie toren 20 und 21 müssen eine S ehalt geschwindigkeit aufweisen, die mit der übertragenen Hochfrequenz vereinbar ist, und ihr Sättigungs widerstand muß zur Erzielung eines guten Wirkungsgrads ausreichend klein gegen die Lastimpedanz sein.

Es erweckt den Anschein, als ob das Arbeiten der Transistoren im "Sperr-Sättigungs-Betrieb" eine Schwierigkeit bei der Übertragung der Modulationstäler zur Folge haben müsste. Wenn nämlich das Modulationssignal der in Fig.2 dargestellten Art nach Null hin abnimmt, weisen die Transistoren eine Schwelle auf, welche die Unterbrechung des Ausgangssignals zur Folge hat, bevor die Kollektorspannung zu Null wird. Die Rechnung und die Erfahrung haben gezeigt, daß dieser Mangel vollkommen zulässig ist, d.h. daß die verursachte Verzerrung ausreichend klein ist, auf jeden Fall von der gleichen GrößeηOrdnung wie die Verzerrungen eines guten: modulierten B-Verstärkers, jedoch mit einem wesentlich besseren Wirkungsgrad.

Bei 6MHz ist ein Gesarat wirkungsgrad dieser Stufe plus der sie steuernden Modulati ο ns stufe von etwa 75$ gemessen worden, anstelle der 25 bis 30% bei einer herkömmlichen modulierten B-Verstärkerstufe.

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Ein weiterer wichtiger Vorteil der beschriebenen Anordnungen beruht in einer großen Stabilität des Betriebs und somit einer sehr einfachen Wartung, die eine Folge des "Sperr-Sättigungs-Betriebs" oder reinen Schalterbetriebs ist* dessen Anwendung in dieser Schaltung verallgemeinert wird.

ffateηtaHSprüche

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Claims

Patentans prüche ·

Anordnung zur Verstärkung von modulierten Einseitenbandsignalen mit zwei Kanälen, denen das Eingangssignal parallel zugeführt wird, und von denen der eine den Trägereingang und der andere den Modulationseingang einer Amplitudenmodulationsanordnung speist, wobei der erste Kanal eine Begrenz er-und Verstärkeranordnung für das Eingangssignal aufweist, während der zweite Kanal einen Hüllkurvendetektor enthält, dem eine Verstärkeranordnung nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkeranordnung hintereinander eine Impulsmodulationsanordnung, welche durch das Hüllkurvensignal dauermodulierte Impulse liefert, einen im "Sperr-Sättigungs-Betrieb" arbeitenden Verstärker und eine das Hüllkurvensignal wiederherstellende Integrieranordnung enthält.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinrichtungeη der Begrenzer- und Verstärkungsanordnung mit Transistoren bestückt sind, die im "Sperr-Sättigungs-Betrieb" arbeiten, und daß die Amplitudenraodulationsanordnung ein modulierter Transistorverstärker ist, der im "Sperr-Sättigungs-Betrieb" arbeitet, und dessen Speisespannung durch das Modulations signal gebildet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrieranordnung ein Tiefpaßfilter ist.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der modulierte 'Verstärker zwei Zwei drahtleitungen und zwei Transistoren enthält, deren Basen die zu verstärkenden unri zu modulier enden Signale symmetrisch

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zugeführt werden, daß dem Kollektor jedes Transistors über einen Leiter der einen bzw. der anderen Zweidrahtleitung die von der Integrieranordnung abgegebenen Hüllkurvensignale augeführt werden und daß die Zweidrahtleitungen von Perritmassen umgeben sind.

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