DE2140851B2

DE2140851B2 - Schaltung zum erzeugen einer vorbestimmten, zur kompensation der nichtlinearitaeten eines nachgeschalteten verstaerkers dienenden und hierzu komplementaeren vorverzerrung eines hochfrequenz-, insbesondere eines fernseh- signals

Info

Publication number: DE2140851B2
Application number: DE19712140851
Authority: DE
Inventors: Heinrich '8000 München Beyrich
Original assignee: Rohde & Schwarz, 8000 München
Priority date: 1971-08-14
Filing date: 1971-08-14
Publication date: 1976-03-11
Also published as: DE2140851A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Erzeugen einer vorbestimmten, zur Kompensation der Nichtlinearitäten eines nachgeschalteten Verstärkers dienenden und hierzu komplementären Vorverzerrung eines Hochfrequenz-, insbesondere eines Fernsehsignals mit «wei parallelgeschalteten Kanälen, von denen der eine fin Verzerrungsglied vorbestimmter nichtlinearer Eingangsspannungs-Ausgangsspannungs-Kennlinie aufweist und der andere das Hochfrequenzsignal unver- __w fcerrt überträgt.

Bei Fernsehumsetzern und Fernsehsendern, bei #enen das Bild- und Tonsignal in den Hochfrequenz-Leittungsstufen gemeinsam verstärkt wird, sind besonders Ineare Verstärkerstufen erforderlich, um Intermodulalions-Störungen zu vermeiden. Schon relativ kleine Amplituden- und Phasen-Nichtlinearitäten einer solchen Verstärkerstufe können die Ursache von beträchtlichen in den Bildkanal fallenden Intermodulations-Stöfungen sein.

Besonders bei Hochfrequenz-Verstärkerstufen groller Leistung konnte deshalb die Aussteuerung nicht so groß gewählt werden, wie dies bei entsprechenden Verstärkerstufen, die nur das Bildsignal übertragen und |>ei denen solche Nichtlinearitäten weniger stören, _4S Inöglich ist. Die Leistungsausbeute bei solchen Fernsehf endern ist deshalb nicht optimal.

Zur Lösung dieses Problems ist es bekannt, dem liichtlinearen Verstärker eine Vorverzerrungsschaltung »orzuschalten, die entweder eine die Phasenverzerrungen des Verstärkers kompensierende Phasenvorverzerfung bewirkt (DT-AS 12 29 582 und 12 89 140) oder die #ine die Amplitudenverzerrungen des Verstärkers kompensierende Amplttudenvorverzerrung bewirkt IDT-PS 8 46 559). Es ist auch schon bekannt, derartige gekannte Vorverzerrungsschaltungen zur gesonderten (Phasenvorverzerrung und Amplitudenvorverzerrung hintereinanderzuschalten (EMV Engineering Monograph, Nr. 1001/1969, Fig. 8). Mit all diesen bekannten Schaltungen können jedoch immer nur dann Intermodu- _h0 lationsstörungen kompensiert werden, wenn die zu entzerrende Eingangsspannungs-Ausgangsspannungs-Kennlinie des Verstärkers positive oder negative reelle Koeffizienten in den kubischen Gliedern besitzt. Bei Kennlinien von Wanderfeldröhren und Klystrons sind ^₅ diese Koeffizienten jedoch oftmals komplex oder imaginär, und hier versagen dann diese bekannten Entzerrungsschaltungen, auch bei der zuletzt genannten Hintereinanderschaltung, da auch hier die durch die Amplitudenvorverzerrung erzeugten Intermodulationsprodukte gegenüber ihren Grundwellenanteilen in der Phase nicht beliebig verschoben werden können, da durch das nachgeschaltete Phasenkompensationsglied beide Anteile gleichermaßen beeinflußt werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine einfache Vorverzerrungsschaltung der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden und zu verbessern, daß mit ihr Verzerrungen beliebiger Art, wie Amplituden-, Phasen- und Intermodulationsverzerrungen, eines Verstärkungszuges für das gesamte Signal kompensiert werden können.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Vorverzerrerschaltung laut Oberbegriff des Hauptanspruchs, gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung eines einstellbaren Phasendrehgliedes in einem der beiden Kanäle kann jede beliebige relative Phasenverschiebung zwischen den Kanälen eingestellt werden, und es ist damit eine universelle Kompensation beliebiger Verzerrungen möglich. Es können damit vor allem auch Intermodulationsstörungen bei beliebig zusammengesetzten Hochfrequenzsignalen kompensiert werden, und ein mit einer erfindungsgemäßen Schaltung kombinierter Fernsehsender kann deshalb mit wesentlich besserem Wirkungsgrad des Klystron-Endverstärkers betrieben werden, als dies bisher möglich war.

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

Die Figur zeigt das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorverzerrerschaltung, die einem nichtlinearen Verstärker 4 vorgeschaltet ist. Angenommen, der Verstärker 4 besitzt folgende nichtlinaare Kennlinie:

u_a = α, ■ U₁, - [Ay+JB₃,) ■ ιή.

Die Kennlinie des erfindungsgemäßen Vorverzerrers muß dann folgende Kennlinie aufweisen:

u'_a = a[u[. + —- (A,+,jBy) ■ H₁':¹
^a\

In diesen Formeln bedeuten:

ue die Eingangsspannung des nichtlinearen

Verstärkers
ih die Ausgangsspannung des nichtlinearen

Verstärkers
a\ die Konstante des linearen Gliedes des

nichtlinearen Verstärkers
Ai + jBi die komplexe Konstante des kubischen

Gliedes des nichtlinearen Verstärkers
Ue die Eingangsspannung des Vorverzerrers

ua die Ausgangsspannung des Vorverzerrers

a\' die Konstante des linearen Gliedes des

Vorverzerrers

Aus dieser Formel für die Kennlinie des Vorverzerrers ergibt sich, daß für eine vollständige Entzerrung von Verstärkern mit komplexen Nichtlinearitäten einerseits das Eingangssignal unverzerrt übertragen und dem kubischen Verzerrungsbestandteil zugesetzt werden muß und daß außerdem eine vorbestimmte

Phasenbeziehung zwischen diesen Bestandteilen herbeigeführt werden muß.

Diese Forderung wird erfindungsgemäß dadurch erfüllt, daß das Eingangssignal ue ü^er zwei parallelgeschaltete Verzerrungskanäle I und II geleitet wird und in dem einen Kanal II das Eingangssignal unverzerrt übertragen wird, was also der Erzeugung des linearen Bestandteiles ai' ■ ue entspricht, im anderen Zweig I dagegen über ein Verzerrungsglied 1 die entsprechende kubische Verzerrung nach dem zweiten Bestandteil der ι ο obigen Formel in bekannter Weise herbeigeführt wird. Die so getrennt erzeugten Bestandteile werden am Ausgang in einer Addierschaltung 3 zusammengeführt und dann dem Verstärker 4 zugeleitet Nachdem gemäß ohiger Formel auch noch die Phase zwischen den getrennt aufbereiteten Bestandteilen eine Rolle spielt, ist in einem der beiden Kanäle I oder II, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in dem das Signal nicht verzerrenden Signal II, ein Phasendrehglied 2 angeordnet, das die vorbestimmte Phasenbeziehung nach obiger Formel herstellt.

Das Verzerrungsglied 1 und auch das Phasendrehglied 2 können in bekannter Weise ausgebildet sein. Sie sind vorzugsweise einstellbar, um in optimaler Weise im Betrieb einen Verstärkungszug praktisch vollständig linearisieren zu können. Wird die Vorentzerrung, wie heute vielfach üblich, im Norm-Zwischenfrequenzbereich (/Bild = 38,9 MHz, Ton = 33,4 MHz) vorgenommen, kann das Phasendrehglied 2 beispielsweise in Form eines All-Passes, bestehend aus einem überbrückten ^o T-Glied, ausgeführt werden, dessen Längs- und Querkapazitäten durch Kapazitätsdioden gebildet sind.

Mit einer einstellbaren Gleichspannung kann damit die Signallaufzeit des All-Passes und damit auch die Phasenbeziehung zwischen den beiden Kanälen I and II in der erforderlichen Weise eingestellt werden.

Der All-Paß ist im übrigen so ausgelegt, daß durch ihn keine unerwünschten linearen und i;ichtlinearen Signalverzerrungen entstehen. Das wird einerseits erreicht durch die Wahl eines nur wenige Nanosekunden betragenden Laufzeitmaximums entsprechend der erforderlichen Laufzeitverschiebung zwischen den Kanälen I und II, so daß die Gruppenlaufzeitschwankung im Übertragungsbereich sehr klein bleibt, und andererseits durch einen so niedrigen Signalpegel, daß die Aussteuerung der Kapazitätsdioden durch das Signal keinen nennenswerten differentiellen Phasenfehler verursachen kann.

Das Entzerrungsglied besteht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus zwei parallelgeschalteten, entgegengesetzt gepolten Dioden. Die gewünschten Verzerrungen können mit dem Potentiometer eingestellt werden. Mit einem solchen Verzerrungsglied können die kubischen Bestandteile der Kennlinie nach obiger Formel nachgebildet werden, die vor allem für die Intermodulationsverzerrungen bei Fernsehsendern maßgebend sind.

Zwischen den in der Figur dargestellten Schaltungsteilen sind selbstverständlich noch weitere nicht dargestellte Verstärker- und Dämpfungsglieder vorgesehen, die zur Herstellung der nötigen Signalpegel und der erforderlichen Entkopplung zwischen den einzelnen Kanälen und Schaltungen dienen. Sie sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltung zum Erzeugen einer vorbestimmten, zur Kompensation der Nichtlinearitäten eines nachgeschalteten Verstärkers dienenden und hierzu komplementären Vorverzerrung eines Hochfrequenz-, insbesondere eines Fernseh-Signals mit zwei parallelgeschalteten Kanälen, von denen der eine ein Verzerrungsglied vorbestimmter nichtlinearer Ein-

gangsspannungs-Ausgangsspannungs-Kennlinie aufweist und der andere das Hochfrequenzsignal unverzerrt überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der beiden Kanäle (I oder II) ein Phasendrehglifcd (2) angeordnet ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Phasendrehglied (2) einstellbar ist.