DE2310242A1

DE2310242A1 - Anordnung zur gleichen verstaerkung von wenigstens zwei hochfrequenzspannungen

Info

Publication number: DE2310242A1
Application number: DE19732310242
Authority: DE
Inventors: Karl Dr-Ing Baur
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1973-03-01
Filing date: 1973-03-01
Publication date: 1974-09-05
Also published as: DE2310242C2; GB1421306A; IT1003655B; FR2220111B3; FR2220111A1

Description

LICENTIA

Patent-Verwaltungs-GinbH

6000 Frankfurt (Main) 70, Theodor-Stern-Kai 1

Ulm (Donau), 27. Februar 1973

PT-UL/Schz/sa UL 72/145

"Anordnung zur gleichen Verstärkung von wenigstens - zwei Hochfrequenzspannungen"

Die Erfindung "betrifft eine Anordnung zur getrennten und gleichzeitigen Verstärkung um den gleichen Verstärkungsfaktor und mit der gleichen Phasenlaufzeit von n, d. h. von wenigstens zwei gleichzeitig und gleichfrequent auftretenden Hochfrequenzspannungen mittels η auf deren Frequenz abgestimmter Verstärkerzüge.

Eine derartige Anordnung wird beispielsweise in einem Mehrrwellenpeiler benötigt, um eine Mehrzahl von Antennenfußpunktspannungen gleichzeitig amplituden- und phasengleich zu verstärken. Die Anzahl η der notwendigen Verstärkerzüge ist hierbei gleich der Anzahl η der Einzelantennen. Bei einem

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"bereits vorgeschlagenen Mehrwellenpeiler mit einer Anordnung dieser Art werden die Ausgangsspannungen der einzelnen Ver- · Stärkerzüge zur digitalen Weiterverarbeitung aufbereitet und anschließend rechnerisch zur Ermittlung des gewünschten Peilergebnisses mittels eines Digitalrechners ausgewertet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Mehrwellenpeiler dahingehend auszugestalten, daß die komplexen Verstärkungen der einzelnen Verstärkerzüge möglichst gleich sind und diese Gleichheit bei der Eichung möglichst schnell erreicht wird. Dies ist insbesondere bei KurzzeitSendungen erforderlich.

Bei einer Anordnung der einleitend genannten Art besteht die Erfindung darin, daß ein Regelspannungsgenerator vorgesehen ist, der nach Maßgabe einer der Verstärkerausgangsspannungen, vorzugsweise derjenigen mit der größten Amplitude, die η Verstärkerzüge in der komplexen Verstärkung oder zumindest in ihrem Verstärkungsfaktor regelt, daß eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, die die wahlweise Zuführung entweder der η Hochfrequenzspannungen oder einer gemeinsam hochfrequenten Eichspannung an sämtliche Verstärkereingänge bewirkt, wobei während der Zuführung der Eichspannung die während der Zuführung der Hochfrequenzspannungen eingeregelten Verstärkungen der η Verstärkerzüge ungeändert

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"bleibt, daß an die einzelnen Verstärkerausgänge 9O°-Phasenschieber angeschaltet sind, deren Ausgangssignale mit denjenigen ihrer zugehörigen Verstärkerzüge jeweils ein Signalpaar bilden, und daß für die Signalpaare eine Rechenvorrichtung vorgesehen ist, die die Signalpaare der eingangs zugeführten Hochfrequenzspannungen gleichzeitig abfragt, die Signalpaare der eingangs zugeführten Eichspannung zu einem anderen Zeitpunkt gleichzeitig abfragt und die die abgefragten Hochfrequenzspannungen durch die abgefragten Eichspannungen dividiert. Zur Signalpaarbildung kann man bei der erfindungsgemäßen Anordnung anstelle der vorerwähnten Verwendung von 9O°-Phasenschiebern beispielsweise auch folgende Methode benützen:

Die η Verstärkerausgänge werden gleichzeitig abgefragt. Vorzugsweise nach einer viertel Periode der Hochfrequenz- bzw.Eichfrequenzschwingung wird nochmals gleichzeitig abgefragt.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung werden die Verstärkerzüge in kürzester Zeitspanne auf brauchbare Ausgangsspannungspegel geregelt, und zwar unter Inkaufnahme gewisser Abweichungen in ihren komplexen Verstärkungen. Beim Einsatz dieser Anordnung in einem Mehrwellenpeiler werden zweckmäßigerweise alle Antennenspannungen nach Maßgabe derjenigen mit der größten Amplitude annähernd um gleiche Beträge und mit gleicher Phase verstärkt,

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daraufhin in analytische Signale umgewandelt, über Analog/Di- gital-Wandler geleitet und schließlich einem Digitalrechner zugeführt. Die analytischen Signale werden hierbei nach der Methode gewonnen, bei der folgende Überlegungen zum Tragen
kommen:

Liefert der Ausgang eines Verstärkerzuges bei einem Schmalbandsignal die Zeitfunktion

Z = U cos (art; + Ψ) (1)

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wobei TJ die Spannungsamplitude, ω die Kreisfrequenz, t die Zeit, Φ die Phase und ν den Antennenindex bedeuten,

die

so läßt sich mittels eines 90°-Phasenschiebers/zweite Zeitfunktion

Z₁* U sin (tut + Ψ) (2)

bilden. Diese beiden Gleichungen stellen den Real- bzw. Imaginärteil der Funktion

. Z = U exp i (cot + Φ) (3)

dar. Die letzterwähnte Gleichung (3) ist die Hilberttransformierte der ersterwähnten Gleichung (1).

Wird nun diese Hilberttransformierte, die das analytische Signal bei der erfindungsgemäßen Anordnung bildet, zur Zeit t abge-.

« ο

tastet, indem der Real- und der Imaginärteil zur Zeit t«*t mit einem Analog/Digital-Wandler bestimmt wird, so bekommt man

Z₁ = UcOs (ü>t_o + Ψ) W

Z₂=Usin (ü>t₀ + Ψ). (5)

Bezieht man tot als Anfangsphase mit in Φ ein (da es nur auf die relative Phasenlage ankommt), dann kann auch geschrieben werden

Z^ = U cos Φ (6)

Z₂=U sin Φ (7)

und so getan werden, als hätte man zur Zeit t^eo abgetastet. Auf diese Weise bekommt man zwei Werte gemäß Gleichungen (6) und

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(7)» die mit U und Φ in eindeutigem Zusammenhang stehen. Außerdem kann man zur Bestimmung von Z. und Zp dasselbe Meßverfahren benützen. Sie Simultanmessung von Z^. und Zp kann auch nacheinander erfolgen. Man spart dann η A/D-.Vandler und kommt mit Gl. (1) aus. Wird Z zur Zeit cot= ο und - 90° nacheinander gemessen, dann resultieren ebenfalls Gleichungen (6) und (7). Dabei ist allerdings notwendig, daß der Takt der Abfrage mit ω synchron ist. -

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung schließt sich möglichst an jede Heßphase ein Eichvorgang dergestalt an, daß auf den Eingang aller in der Verstärkung unveränderten Verstärkerzüge ein gemeinsames Signal, und zwar vorzugsweise die schon vorher für die gemeinsame Regelung ausgewählte größte Antennenspannung auf geschaltet wird, um ein Übersteuern zu vermeiden; hinter den Verstärkerzügen steht dann ein Maß zur Verfugung, das ermöglicht, den unterschiedlichen Verstärkungsgrad der Empfänger nunmehr im Rechner zu korrigieren.

Formelmäßig verhält sich dies wie folgt: Ist die komplexe Spannung an der v-ten Antenne ü_y, so steht am Ausgang des zugehörigen Verstärker züge s die komplexe Spannung V_y U_v, wenn V_v die kon-

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plexe Verstärkung ist. Ist die Referenzspannung U_Q, dann wird in der Eichphase am v-ten Verstärkerausgang V_v U_Q abgenommen. Dividiert man die Meßspannung V_v U_y durch die Eichspannung V U , dann fällt die Verstärkung V_v heraus und es bleibt ν , ein Quotient der· von der Verstärkung unabhängig

ist und genauso schon vor der Verstärkung existiert hat.

Diese Eichrechnung bringt den Vorteil, daß, wenn TJ die größte Antennenspannung ist, die berechneten Quotienten betragsmäßig höchstens 1 sein können. Das ist für die folgenden Operationen im Rechner von großer Bedeutung.

Die Eichrechnung besteht allgemein also nur aus soviel komplexen Divisionen, wie .Antennen vorhanden sind. Die Zahl vermindert sich noch um 1, wenn die Normie rungs spannung TJ die größte Antennenspannung ist.

Das vorbeschriebene Eichverfahren benötigt einen zeitlichen Abstand zwischen der Meß- und der Eichphase. Dieser beträgt zumindest soviel wie es die Einschwingzeit der Filter vorschreibt, also das Reziproke der ZF-Bandbreite.

In dieser Zeit aber kann sich bei modulierten Sendern die Spannung TJ und damit auch TJ völlig verändert haben. Wird also in

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diesem Fall mit U geeicht, so kann leicht bei vergrößertem U durch Amplitudenmodulation eine Übersteuerung der Verstärker eintreten. Diesem Umstand kann man begegnen, wenn man in der Meßphase einen Oszillator amplitudenmäßig an die stärkste Antennenspannung anbindet und dessen Spannung dann in der Eichphase benützt.

Bei modulierten Sendern kann sich aber außer

der Amplitude im Rahmen der Einschwingzeit der Filter auch die Frequenz verändern. Da es keineswegs sicher ist, daß alle Empfänger, über die Frequenz im ZF-Band gesehen, dasselbe relative Verhalten zeigen, können sich auch durch eine Frequenzänderung falsche Eichergebnisse einstellen. Es ist deshalb in manchen Anwendungsfällen der Erfindung günstig, wenn man in der Meßphase den Oszillator amplituden- wie frequenzmäßig an die stärkste Antennenspannung anbindet. Dasselbe Ergebnis wird erhalten, wenn in der Meßphase die Amplitude und die Frequenz der stärksten Antennenspannung gemessen wird, um damit dann für die Eichphase eine Oszillatorspannung zu synthetisieren.

Zweckmäßigerweise wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung eine Schaltung vorgesehen, die als die Eichspannung aus den Hochfrequenzspannungen die größte aussucht; man sieht somit einen

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Eichspannungsgenerator vor, dessen Amplitude und/oder Frequenz nach Maßgabe der Amplitude und/oder Frequenz der größten der Hochfrequenzspannungen gewählt sind.

Die Rechenvorrichtung bei der erfindungsgemäßen Anordnung besteht vorteilhafterweise aus einer Einrichtung mit Abtast- und Halteschaltung und A/D-Wandler, die von den Signalpaaren gleichzeitig oder nacheinander durchlaufen wird und einer anschließenden Divisionsschaltung. Hierbei kann zumindest einer der 9O°-Phasenschieber durch eine Abtast- und Halteschaltung realisiert werden, die die Ausgangsspannungen des zugehörigen Verstärkerzüges in zwei nach Maßgabe der Frequenz aufeinander folgenden Zeitpunkten, z. B. T-J . £j , abfragt.

In der Abbildung ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Blockschaltbild gezeigt, bei dem auch bereits Weiterbildungen der Erfindung benutzt sind.

Mit A_v sind im gezeigten Beispiel sieben Einzelantennen eines Mehrwellenpeilers bezeichnet, deren Fußpunktspannungen auf eine Ums ehalt einrichtung US mit den Elementen US,, bis US^ gelangen. Je nach Stellung dieser Umschalteinrichtungselemente, die synchron geschaltet werden, werden den einzelnen Verstärkerzügen VZ^. bis VZ_v wahlweise entweder die Fußpunkt spannungen

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der Antenne oder eine gemeinsame Eichspannung aus einer Schaltung ES zugeführt, letztere als die Eichspannung aus den Hochfrequenzspannungen an den Ausgängen der Verstärkerzüge VZ die amplitudengrößte aussucht. Hierzu ist sie über eine Vergleichsschaltung VS an die Ausgänge der einzelnen Verstärkerelemente VZ^ "bis VZ angeschlossen.

Die Schaltung VS dient gleichzeitig der Re;;elspannungserzeugung für die Verstärker VZ_x. bis VZ_v, in^dem si j die Ee gel spannung gleichfalls vorzugsweise nach Maßgabe der größten am Ausgang der Verstärker auftretenden AntennenfußpimTrtspannung bemißt.

An die Verstärkerausgänge sind zusätzlich 90°-Phasenschieber PH_x. bis PH angeschlossen, deren Ausgangssignale mit denjenigen ihrer zugehörigen Verstärkerzüge jeweils ein Signalpaar bilden. Für die Signalpaare ist eine Rechenvorrichtung DR, vorzugsweise in Form eines Digitalrechners vorgesehen, üe die Signalpaare der eingangs zugeführten Hochfrequenzspannungen durch die Signalpaare der eingangs zugeführten Eichspannung dividiert. Hierzu enthält die Rechenvorrichtung des gezeigten Ausführungsbeispiels der Erfindung Abtast- und Halte schaltungen in Kombination mit A/D-Wandlern AH,. bis AH und anschließende Divisionsschaltungen D₁ bis D_v.

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Claims

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Patentansprüche

1.j Anordnung zur getrennten und gleichzeitigen Verstärkung um den gleichen Verstärkungsfaktor und mit gleicher Phasenlaufzeit von n, d. h. von wenigstens zwei gleichzeitig gleichfrequent auftretenden.Hochfrequenzspannungen mittels η auf deren Frequenz abgestimmter Verstärkerzügo, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelspannungsgenerator vorgesehen ist, der nach Maßgabe einer der Verstärkerausgangsspanmm gen, vorzugsweise derjenigen mit der größten Amplitude, die η Verstärkerzüge in der komplexen Verstärkung oder zumindest in ihrem Verstärkungsfaktor regelt, daß eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, die die wahlweise Zuführung entweder der η Hochfrequenzspannungen oder einer gemeinsam hochfrequenten Eichspannung an sämtliche Verstärkereingänge bewirkt, wobei während der Zuführung der Eichspannung die während der Zuführung der Hochfrequenzspannungen eingeregelten Verstärkungen der η Verstärkerzüge ungeändert bleibt, daß an die einzelnen Verstärkerausgänge 9O°-Phasenschieber angeschaltet sind, deren Ausgangssignale mit denjenigen ihrer zugehörigen Verstärkerzüge jeweils ein Signalpaar bilden, und daß für die Signalpaare eine Rechenvorrichtung vorgesehen ist, die die Signalpaare der eingangs zugeführten Hochfrequenzspannungen

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durch die Signalpaare der eingangs zugeführten Eichspannung dividiert.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung vorgesehen ist, die als die Eichspannung aus den Hochfrequenzspannungen die größte aussucht.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eichspannungsgenerator vorgesehen ist, dessen Amplitude und/ oder Frequenz nach Maßgabe der Amplitude bzw. Frequenz der größten der HF-Spannung gewählt sind.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenvorrichtung zur Verarbeitung der Si gnalpaare besteht aus einer Einrichtung mit Abtast- und Halte schaltung, A/D-Wandler und Divisionsschaltung.

5· Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der 90°-Phasenschieber durch eine Abtast- und

Halteschaltung realisiert ist, die die Ausgangsspannungen des

zugehörigen Verstärkerzuges in zwei nach Maßgabe der Kreisfrequenz/ aufeinander folgenden Zeitpunkten, z. B. T = £ . — , abfragt.

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6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Speiehereinrichtungen vorgesehen sind, die die Signalpaare nach ihrer Herkunft (Hochfrequenz- und Eichspannungen) getrennt über einen - ggf. nach Herkunft unterschiedlich - vorgegebenen Zeitraum für die Verarbeitung durch die Rechenvorrichtung zwischenspeichert.

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