DE2352569A1

DE2352569A1 - Phasenkorrekturanordnung

Info

Publication number: DE2352569A1
Application number: DE19732352569
Authority: DE
Inventors: Claude Bareyt
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1972-10-20
Filing date: 1973-10-19
Publication date: 1974-05-02
Also published as: IT994459B; GB1405350A; JPS4975050A; US3849676A; FR2204334A5

Description

Phas enkorrekturanordnung

Die Erfindung betrifft Phasenkorrekturanordnungen, die insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, für die Vorkorrektur der frequenzmodulierten Signale dienen, die einer Wanderfeldröhre oder anderen nichtlinearen Anordnungen zugeführt werden sollen, welche Phasenverzerrungen und Amplitudenverzerrungen gleicher Art erzeugen«

Bekanntlich haben die Wanderfeldröhren eine Phasenkennlinie (Wert der erteilten Phasennacheilung φ als Funktion der Eingangsleistung P^), wie sie beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist, die eine Kennlinie zeigt, die an einer 25 W-Röhre für eine Trägerfrequenz in der Größenordnung von 6000 MHz aufgenommen wurde, wobei die Phasennacheilung mit der Eingangsleistung wächst. Die Phasennacheilung φ ist in Graden angegeben, und die Eingangsleistung P^ in dBm (Dezibel in Bezug auf den Bezugspegel 1 mW). Diese Röhren weisen andererseits eine

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Lei/Pe

ORIGINAL¹ INSPECTED

Kennlinie der Ausgangsleistung P2 als Funktion der Eingangsleistung P^ der in Fig. 2 gezeigten Art auf, die für die gleiche Röhre wie diejenige von Fig. 1 aufgenommen worden ist, wobei P₁ und Pp in dBm angegeben sind. Die Ausgangsleistung erreicht einen Sättigungspegel Pp_s bei einer gegebenen Leistung P,* des Eingangssignals. Die Kennlinie der Ausgangsamplitude als Funktion der Eingangsamplitude weist offensichtlich einen entsprechenden Sättigungspegel auf.

In der Praxis ist zumindest dann, wenn die Röhre um nicht weniger als 6 dB unter ihrem Sättigungspegel betrieben wird, die Phasenverzerrung im allgemeinen bei den gebräuchlichen Anwendungen, wie der Verstärkung eines mit einem Multiplex-Fernsprechsignal frequenzmodulierten Signals durch eine Wanderfeidröhre, am störendsten.

Es ist bekannt, für eine Vorkorrektur des Signals vor der Verstärkung eine Phas=nkorrekturanordnung zu verwenden, die zwei Kanäle enthält, welche das zu korrigierende Signal mit der gleichen Amplitude und einer gegenseitigen Phasenverschiebung um 90° empfangen, wobei der erste Kanal linear ist, während der zweite Kanal eine nichtlineare Anordnung enthält, die durch eine Reihe von Dämpfungsgliedern gebildet ist, von denen jedes aus einer PIN-Diode besteht, die ihr Eingangssignal nichtlinear nach einer Gesetzmäßigkeit dämpft, die durch die Kennlinie der Diode und durch eine durch Demodulation eines Teils des Eingangssignals erhaltene veränderliche Vorspannung bestimmt ist, -■■---

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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Korrekturanordnung, mit der ein befriedigendes Ergebnis auf einfachere und wirtschaftlichere V/eise erzielt werden kann.

Nach der Erfindung ist eine Phasenkorrekturanordnung mit zwei Kanälen, denen das Eingangssignal mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung von 90° zugeführt wird, wo- ■ bei der erste Kanal ein linearer Kanal ist und der zweite' Kanal wenigstens eine nichtlineare Anordnung enthält, und mit einer Addieranordnung für die Ausgangssignale der beiden Kanäle, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlineare Anordnung durch zwei Dioden gebildet ist, die für den an die Serienschaltung der beiden Dioden angelegten Gleichstrom gleichsinnig in Serie geschaltet sind, jedoch für den dem Eingang des zweiten Kanals zugeführten Wechselstrom mit Hilfe von Kondensatoren gegenparallel geschaltet sind, daß an de beiden Dioden zwei Vorspannungen des gleichen Absolutwerts in der gleichen Richtung (Durchlaßrichtung oder Sperrichtung) für jede der Dioden angel egt werden,-und daß dor erste Kanal durch ein lineares Dämpfungsglied gebildet ist.

Mit der Erfindung wird ferner eine Verstärkungsanordnung geschaffen, bei der eine solche Phasenkorrekturanordnung verwendet wird.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 und 2 die bereits beschriebenen Diagramme des Verlaufs der Phasenverzerrung bzw. der Amplitudenverzerrung, die durch eine Wanderfeldröhre verursacht werden,

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Fig. 3 das Schema einer Ausführungsform einer Phasenkorrekturanordnung nach der Erfindung,

Fig. 4 ein Vektordiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Phasenkorrekturanordnung von Fig. 3,

Fig. 5 ein Kennliniendiagramra zur Erläuterung der Wirkungsweise der Phasenkorrekturanordnung von Fig. 3 und

Fig. 6 das Schema einer Wanderfeldröhren-Verstärkerschaltung, bei der eine Phasenkorrekturanordnung nach der Erfindung und eine zusätzliche Amplitüdenkorrekturanordnung verwendet werden.

Fig. 3 zeigt einen 90°-3dB-Richtkoppler 30, d.h. einen Richtkoppler, der um 90 phasenverschobene Ausgangssignale abgibt. Dieser empfängt an seinem Eingang E das Eingangssignal und liefert an seinen beiden Ausgängen 1 und 2 zwei Signale, wobei das am Ausgang 1 abgegebene Signal eine Phasennacheilung yon 90 gegen das am Ausgang 2 erscheinende Signal aufweist. Der Ausgang 1 speist ein lineares Dämpfungsglied, das vorzugsweise einstellbar ist. Dieses Dämpfungsglied enthält bei dem dargestellten Beispiel als einstellbares Widerstandselement eine PIN-Diode 3» die durch eine von einer Quelle 21 gelieferte einstellbare konstante Spannung vorgespannt ist; die Diode 3 und die Quelle 21 sind parallel zueinander zwischen Masse und dem Verbindungspunkt M zwischen zwei in Serie geschalteten Kondensatoren 41 und 42 angeschlossen. Die andere Klemme des Kondensators 41 bildet den Eingang des linearen Kanals, und die andere Klemme des Kondensators 42 bildet den Ausgang des linearen Kanals.

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In an sich bekannter Weise enthält die Quelle 21 eine Einrichtung, beispielsweise eine Sperrdrossel, die verhindert, daß sich der Wechselstromkreis über diese Quelle schließt.

Der Ausgang 2 bildet den Eingang des nichtlinearen Kanals. Er ist über einen Kondensator 4 mit der Anode einer Diode und über einen Kondensator 5 mit der Katode einer Diode verbunden. Die Dioden 6 und 7 sind beispielsweise Schottky-Dioden. Die Katode der Diode 6 und die Anode der Diode 7 sind an der ersten Klemme eines Kondensators 8 zusammengeführt, dessen zweite Klemme den Ausgang des nichtlinea- , ren Kanals darstellt. Mittels einer Spannungsquelle. 20 (die wie die Quelle 21 eine Sperreinrichtung für den Wechselström enthält) wird eine Gleichspannung 2U zwischen dem Verbindungspunkt 11, zwischen dem Kondensator und der Diode 6 und dem Verbindungspunkt 12 zwischen dem Kondensator 5 und der Diode- 7 angelegt, was die Wirkung hat, daß eine Gleichspannung U zwischen der Anode und der Katode jeder Diode angelegt wird. Der Ausgang des nichtlinearen Kanals ist mit dem einen Eingang einer Addierschaltung 10 verbunden, deren anderer Eingang an den Ausgang des linearen Kanals angeschlossen ist; der Ausgang S der Addierschaltung 10 bildet den Ausgang der Phasenkorrekturanordnung.

In Fig. 4 ist das Vektordiagramm der Ausgangssignale A^, A₂, A, des linearen Kanals und der Ausgangssignale IL, Bp, B, des nichtlinearen Kanals der Phasenkorrekturanordnung für drei Eingangssignale V₁, V₂, V, mit verschiedenen Amplituden und gleicher Frequenz und gleicher Phase, dargestellt. Ferner sind die entsprechenden Ausgangssignale W^,.W₂, Wi der Phasenkorrekturanordnung dargestellt.

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Es wird angenommen, daß das lineare Dämpfungsglied und der nichtlineare Kanal das Signal Vr, im gleichen Verhältnis gedämpft haben. Der lineare Kanal und der nichtlineare Kanal liefern also für das Signal V₂ zwei Signale Ap und Bp gleicher Amplitude mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung von 90°, deren Resultierende ¥„ eine Phasenvoreilung von 45 in Bezug auf die Phase φ der Signale A>, A~ und A, aufweist. Wenn das kleinste Eingangssignal V,, durch den nichtlinearen Kanal stärker als durch den linearen Kanal gedämpft wird, weist das entsprechende Aus gangs signal -¥>, in Bezug auf diese Phase φ_ο eine Phasenvoreilung auf, die kleiner als 45° ist, und wenn das größte Eingangssignal V^ durch den nichtlinearen Kanal weniger stark als durch den linearen Kanal gedämpft wird, weist es in Bezug auf die Phase φ eine Phasenvoreilung auf, die größer als 45 ist.

Allgemeiner gilt folgendes: wenn die nichtlineare Anordnung die Signale kleiner Amplitude gegenüber den Signalen großer Amplitude komprimiert, sich also wie ein Amplitudendehner für große Amplituden verhält, weisen am Ausgang der Korrekturanordnung die Signale mit höherem Pegel Phasenvoreilungen in Bezug auf die Signale mit niedrigerem Pegel auf, wodurch es möglich ist, eine Phasenverzerrung der durch die Kurve von Fig. 1 dargestellten Art zu korrigieren.

Zu diesem Zweck ist es offensichtlich erforderlich, die Amplituden-Amplituden-Kennlinie des nichtlinearen Kanals entsprechend einzustellen.

Fig. 5 zeigt, wie dies auf einfache Weise geschehen kann. In Fig. 5 stellt die symmetrisch zum Punkt 0 liegende

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Kurve X die Kennlinie "Eingangsspannung U ·- Ausgangsstrom I" des nichtlinearen Kanals für den Fall dar, daß keine Vorspannung an den beiden Dioden anliegt. Wenn mit Hilfe der Spannungsquelle 20 eine Potentialdifferenz 2U zwischen den Klemmen 11 und 12 angelegt wird, so daß an ^eder der beiden Dioden eine Vorspannung U liegt, erhält man für eine positive Vorspannung U₁₃=U eine Kennlinie Y. Für eine negative Vorspannung U =-lL ist jede der Dioden in der Sperrichtung vorgespannt, und man erhält eine Kennlinie 2. In dor Zeichnung ist angenommen, daß gilt U-j=U₀/2.

Durch Einwirkung auf die Richtung und die Größe der Vorspannung, kann man also ohne weiteres eine Amplituden-Amplituden-Kennlinie erhalten, die eine befriedigende Phasenkorrektur in dem Amplitudenbereich des Nutzsignals ermöglicht, der beispielsweise durch die Geraden y-y^ und z-z^ begrenzt- ist. Bei der Wanderfeldröhre, auf welche sich die Kennlinien von Fig. 1 und 2 beziehen, war es möglich, mit Hilfe der außerordentlich einfachen Phasenkorrekturanordnung von Fig. 3 die vom Ausgangssignal der Röhre bei einer Änderung der Eingangsleistung um 2OdB beschriebene Phasenänderung von 40° auf 80° zurückzuführen. Dabei wird eine Amplitüdenverzerrung gegenüber den Eingangssignalen eingeführt,, doch hat dies, wie erwähnt,· in den meisten Fällen ,keine überwiegende Bedeutung. Ferner weist bei der besonders erwähnten Verstärkungsanordnung die von der Phasenkorrekturanordnung erteilte Phasenverzerrung_s wie unter Bezugnahme auf die. Kurve von Fig. 2 festgestellt werden kann, die umgekehrte Richtung wie die von der Wanderfeldröhre erteilte Amplitudenverzerrung auf. Dadurch findet praktisch eine Teilkorrektur und keine Überkompensation statt* Es ist

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außerdem in an sich bekannter Weise möglich,.der Phasenkorrekturanordnung eine Amplitudenkorrekturanordnung nachzuschalten, die so ausgeführt ist, daß hinsichtlich der Amplitude die sich überlagernden Auswirkungen der von der Phasenkorrekturanordnung, der Amplitudenkorrekturanordnung und der Wanderfeldröhre verursachten Ämplitudenverzerrungen sich in befriedigender Weise kompensieren. Man kann dann als Amplitudenkorrekturanordnung eine Schaltung verwenden, die der. Schaltung gleich ist, die den niohtlinearen Kanal der Phasenkorrekturanordnung bildet, wobei eine geeignete Vorspannung angewendet wird.

Fig. 6 zeigt eine solche Verstärkungsanordnung. Durch den Block 100 ist die Phasenkorrekturanordnung von Fig. dargestellt, deren Ausgang eine Amplitudenkorrekturanordnung speist, die, bis auf den Wert der Vorspannung, die gleiche Schaltung wie der nichtlineare Kanal der Phasenkorrekturanordnung von Fig. 3 ist; die einander entsprechenden Bestandteile sind mit den gleichen Bezugszeichen, um 100 vergrößert, bezeichnet. Der Ausgang des Kondensators 108 der Amplitudenkorrekturanordnung ist mit dem Eingang einer Wanderfeldröhre 50 verbunden.

Die Phasenkorrekturanordnung kann natürlich dadurch verbessert werden, daß ihr nichtlinearer Kanal durch die Serienschaltung von zwei oder mehr Schaltungen der Art gebildet ist, wie sie den nichtlinearen Kanal der Phasenkorrekturanordnung von Fig# 3 bildet, wobei der Wert der Vorspannung 2U natürlich für die verschiedenen Schaltungen derart verschieden sein kann, daß eine möglichst gute Korrektur erhalten wird.

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Die gleiche Bemerkung gilt auch für die Ämplitudenkorrekturanordnung.

Es ist andererseits ersichtlich, daß es nicht unbedingt notwendig ist, daß das Signal den beiden Kanälen mit der gleichen Amplitude zugeführt wird.

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Claims

Patentansprüche

1. jPhasenkorrekturanordnung mit zwei Kanälen, denen ^KJ das Eingangssignal mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung von 90 zugeführt wird, wobei der erste Kanal ein linearer Kanal ist und der zweite Kanal wenigstens eine nichtlineare Anordnung enthält, und mit einer Addieranordnung für die Ausgangssignale der beiden Kanäle, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlineare Anordnung durch zwei Dioden gebildet ist, die für den an die Serienschaltung der beiden Dioden angelegten Gleichstrom gleichsinnig in Serie geschaltet sind, jedoch für den dem Eingang des zweiten Kanals zugeführten Wechselstrom mit Hilfe von Kondensatoren gegenparallel geschaltet sind, daß an die beiden Dioden zwei Vorspannungen des gleichen Absolutwerts in der gleichen Richtung (Durchlaßrichtung oder Sperrichtung) für jede der Dioden angelegt werden, und daß der erste Kanal durch ein lineares Dämpfungsglied gebildet ist.

2. Phasenkorrekturanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lineare Dämpfungsglied durch eine PIN-Diode gebildet ist, an die eine konstante Vorspannung angelegt ist.

3. Anordnung zur "Verstärkung eines frequenzmodulierten Signals mJ.t Hilfe einer Wanderfeldröhre, der eine Phasenkorrekturanordnung und eine Amplitudenkorrekturanordnung zur Vorkorrektur der von der ¥anderf eidröhre erzeugten Verzerrungen vorgeschaltet sind, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Phasenkorrekturanordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2.

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4. Anordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenkorrekturanordnung wenigstens eine Korrekturstufe enthält, die durch zwei Dioden gebildet ist, die für den an die Serienschaltung der beiden Dioden angelegten Gleichstrom gleichsinnig in Serie geschaltet sind, Jedoch für den dem Eingang der Korrekturstufe zugeführten Wechselstrom mit Hilfe von Kondensatoren gegenparallel geschaltet sind, und daß an die beiden Dioden zwei Vorspannungen des gleichen Absolutwerts in der gleichen Richtung (Durchlaßrichtung oder Sperrichtung) für jede der Dioden angelegt werden.

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