DE3033999A1

DE3033999A1 - Modulationseinrichtung

Info

Publication number: DE3033999A1
Application number: DE19803033999
Authority: DE
Inventors: Milton Clifton N.J. Dishal
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1979-09-14
Filing date: 1980-09-10
Publication date: 1981-04-02
Also published as: GB2061050A; IT1195758B; FR2465368A1; JPS56138306A; US4237555A; GB2061050B; FR2465368B3; IT8024671A0

Description

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Modul ationseinrichtung

Die Erfindung geht aus von einer Modulationseinrichtung mit Regel sch!eife für einen HF-Verstärker, dessen Kennlinie einen linearen Bereich und mindestens einen nichtlinearen Bereich aufweist. Eine solche bekannte Modulationseinrichtung ist in der Fig.l dargestellt.

Bei der Beschreibung wird angenommen, daß der Verstärker im C-Betrieb betrieben wird.

Um einen stabilen Betrieb der Regel schleife zu gewährleisten muß das Nyquist-Kriterium erfüllt sein. Diese Grundbedingung kann häufig dadurch erfüllt werden, daß man in der Regelschleife eine einzige schmalbandige Stufe vorsieht,während die Bandbreiten der übrigen Stufen dem kritischen Wert überschreiten können.

Bei der neuen Modulationseinrichtung erzielt man die weiter unten beschriebenen Verbesserungen, ohne daß die benötigte Sollbandbreite des Systems reduziert wird. Das Nyquist-Kriterium wird weiterhin erfüllt.

Ein im C-Betrieb betriebener Leistungsverstärker und ein Einhüllenden-Detektor, wie er bei dem Navigationsgerät Vortac verwendet wird, haben, wie in Fig.3 dargestellt, eine Kennlinie mit einem oberen, nicht linearen Teil 1, einem mittleren, 1inearen teil 2 und einem unteren, nicht linearen Teil 3. Die Verstärkung nimmt im linearen Teil sehr stark- und in den nicht linearen Teilen nur wenig zu.

Werden für Leistungsverstärker im C-Betrieb Halbleiterbauelemente verwendet, dann hängt die Form des Ausgangssignals auch noch von der Anschaltzeit und von der Dauer des Steuersignals ab.

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Die nichtlinearen Kennlinien sind bei den erwähnten Einrichtungen eine an sich vorhandene Eigenschaft. Deshalb sind bei den bekannten Einrichtungen Regel schleifen (wie z.B. in Fig. 1) vorgesehen, die in der Regel schleife eine genügend große Verstärkung erzeugen, um in dem linearen Teil das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Sie wird jedoch in den Bereichen 1 und 3 in der Fig.3 kleiner^und deshalb arbeitet das System in den nichtlinearen Bereichen nicht zufriedenstellend.

Ein Versuch, die Nachteile zu beseitigen, könnte darin bestehen, daß man eine kompensierende Verstärkungsschaltung mit einer bestimmten Verstärkungskennlinie in die Regelschleife einfügt, wie in Fig.2 dargestellt. Die Verstärkungskennlinie ist eine Funktion der Amplitude des Modulationssignals, so daß die effektive Kennlinie der Kombination Differenzverstärker/Leistungsverstärker über einen gewünschten Dynamikbereich linear ist.

Dieser Gedanke führt jedoch aus zwei praktischen Gründen nicht zum Erfolg:

1. die zusätzlichen Stufen, die notwendig sind, um die gewünschte zusätzliche Verstärkung zu erzeugen, vermindern normalerweise die benötigte Sollbandbreite der Regelschleife auf einen nicht annehmbaren Wert*

2. die bekannten Einhüllenden-Detektoren ermöglichen im Bereich 3 der Kennlinie aus Fig. 3 keine lineare Gleichrichtung der Ausgangssignalejund deshalb wird der Differenzbildungsschaltung nicht das richtige Rückkoppel signal zugeführt. ₉

Es kommt weiterhin noch der Nachteil hinzu, daß es keines dieser Systeme ermöglicht, daß automatisch gewährleistet

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wird, daß das Eingangssignal des Leistungsverstärkers genau die Amplitude hat, daß der Schwellwert für den linearen Bereich der Kennlinie des Verstärkers erreicht wird.

Mit der neuen Modul ationseinrichtung (Fig.5) ist es möglich» in einem Bereich bis zu -50 bis -60 dB gegenüber dem Spitzen· wert bestimmte Anforderungen an das Spektrum zu erfüllen, was z.B. bei Vortac-Sendern notwendig ist.

Die Modulationseinrichtung ist besonders für Leistungsverstärker, die im C-Betrieb betrieben werden, geeignet. Das Modulationssignal und das rückgekoppelte Signal sind so geformt, daß die nichtlinearen Bereiche der Kennlinien des Verstärkers und des Einhüllenden-Detektors kompensiert werden. Die Verstärkung des Referenzverstärkers und die Verstärkung des rückgekoppelten Signals werden gleichzeitig und so stufenweise geregelt, daß die Bedingungen für die Stabilität der Regelschleife erfüllt werden und daß keine Amplitudenverfälschung verursacht wird.

1. Bei der neuen Modulationseinrichtung wird zunächst die Verstärkung des Referenzverstärkers, dessen Signal der Differenzbildungsschaltung zugeführt wird, als Funktion des Modulationssignals so gesteuert, daß wenn die Rückkopplung beseitigt wird, die sich ergebende Kombination aus Referenzverstärker und Leistungsverstärker über den gewünschten Dynamikbereich des Systems (Fig.4) eine angenähert lineare Kennlinie aufweist. Da sich der Referenzverstärker nicht in der Regel schleife befindet, haben die zusätzlichen Stufen, die notwendig sind, um die zur Kompensation erforderliche zusätzliche Verstärkung zu erzeugen, keinen Einfluß auf die Sol 1 bandbreite der Regelschleife»und folglich wird auch die Stabil itat der Regel schleife nicht beeinflußt. 130014/1159

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2. Der lineare Bereich des Einhüllenden-Detektors wird gegenüber bekannten Detektoren so erweitert, daß er den gesamten gewünschten Dynamikbereich des Systems

überdeckt.
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Die Sollbandbreite bleibt dabei weiterhin so, daß die Anforderungen hinsichtlich der Stabilitätskriterien der Regel schleife erfüllt bleiben.

3. Die Verstärkung des Einhüllenden-Detektors mit dem erweiterten Dynamikbereich wird als Funktion des Modulationspegels in ungefähr derselben Weise wie die Verstärkung des Referenzverstärkers gesteuert. Es ist hierbei von Vorteil, daß der Verstärkungsverlauf nach der Gleichrichtung bestimmt werden kann, d.h. dies muß nicht in dem begrenzenden HF-Verstärker, der in dem Detektor verwendet wird, erfolgen. Die Stabilität der Regelschleife bleibt erhalten.

4. Für die Pulsformer-Schaltung sind zwei Regelschleifen vorgesehen, um zu gewährleisten, daß man einen sehr flachen Verlauf der Impulsamplitude erhält und daß der Impuls genau die richtige Amplitude hat, um den Leistungsverstärker in dem erweiterten linearen Bereich zu betreiben.

Die Rückkoppelung über die Regel schleife erfolgt in Realzeit.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:

Fig.l das Blockschaltbild einer bekannten Modulationseinrichtung,

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Fig.2 das Blockschaltbild einer möglichen, nicht realisierten Modulationseinrichtung (zum besseren Verständnis von Überlegungen hinsichtlich einer möglichen Verbesserung der Modulationseinrichtung nach Fig. 1),

Fig.3 die Kennlinie eines Leistungsverstärkers bzw. eines Einhüllenden-Detektors,

Fig.4 eine gewünschte lineare Modulationskennlinie, Fig.5 ein Blockschaltbild der neuen Modulationseinrichtung,

Fig.6 ein Schaltbild des Amplitudendetektors 17 aus Fig.5, dessen Verstärkung gesteuert wird,

Fig.7 ein Schaltbild des Amplitudendetektors 19 aus Fig.5, dessen Verstärkung gesteuert wird,

Fig.8 ein Schaltbild, teilweise in Blockform, der Vorspannungserzeugungseinheit zur Temperaturkompensation

aus Fig.5,

Fig.9 ein Schaltbild der Referenzimpulsbildungsschaltung aus Fig.5^

Fig.10 ein Schaltbild des Impulsgenerators aus Fig.5, der Impulse zur Verstärkungssteuerung abgibt und in dem

die Amplitudenfunktion des Modulationssignals in eine Pulsbreitenfunktion umgewandelt wird,

Fig.11 ein Schaltbild der Schaltersteuerung aus Ftg.5, Fig.12 ein Schaltbild des Referenzverstärkers aus Fig.5,

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dessen Verstärkung gesteuert wird,

Fig.13 ein Schaltbild des Differenzverstärkers aus Fig.5, dessen Verstärkung gesteuert wird,

Fig.14 ein Blockschaltbild des Zeitimpulsgenerators aus Fig.5, der den zeitlichen Ablauf steuert,

Fig.15 ein Zeitdiagramm mit den in der Einrichtung nach Fig.14 vorkommenden Impulsfolgen;

Es wird zunächst auf Fig.5 Bezug genommen, in der ein Vortac-Sender mit einem Leistungsverstärker 4, der die in Fig.3 dargestellte Kennlinie aufweist, dargestellt ist. Das notwendi ge Steuersignal für diesen Leistungsverstärker 4 wird von der neuen Modulationseinrichtung mit Regel schleife erzeugt.

Außer dem Leistungsverstärker 4, der im C-Betrieb betrieben wird, enthält der Sender auch einen Frequenz-Synthesizer 5 und eine Impulsformerschaltung 6. Die von ihr erzeugten Impulse mit der HF-Trägerschwingung werden einem Amplitudenmodulator 8, der dem Leistungsverstärker 4 vorgeschaltet ist, zugeführt. Es ist weiterhin ein Verstärker 23 vorgesehen, der dem Modulator 8 das Modulationssignal zuführt. Der Modu lator 8 kann ein PIN-Dioden-Modulator sein. Um dem Modulator 8, der den Leistungsverstärker 4 steuert, das richtig geformte Modulationssignal zuführen zu können, sind nachfolgende Einrichtungen vorgesehen:

1. eine ReferenzsignalquelIe 10, deren Verstärkung gesteuert wird,

2. eine Detektoreinrichtung 25 für einen großen Dywamikbereich, deren Verstärkung gesteuert wird, in der schnell reagierenden ersten Regel schleife;

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3. ein die Verstärkung steuernder Generator 12 in Form eines die Verstärkung steuernden Impulsgenerators. Die von ihm abgegebenen Signale sind eine Funktion des Amplitudenverlaufs des Modulationsignals. Es ist ein Schal- ten mit der Impulshinterflanke möglich;

4. eine zweite Regel schleife 26 - die von der ersten Regelschleife unabhängig ist - für die Impulsformerschaltung Ihre Aufgabe ist es, die Impulsformerschaltung 6 so zu steuern, daß rechteckige Impulse abgegeben werden, deren

Amplitude so geregelt werden kann, daß sie um weniger

als 1 % schwankt. Dies ist eine wichtige Forderung, denn die Konstanz, mit der das gesamte System genau am Schwell -wert zum linearen Teil der Verstärkerkennlinie gehalten wird hängt stark davon ab, wie flach und gleichmäßig der Verlauf der Amplitude der von der Impulsformungsschaltung abgegebenen Impulse ist; und

5. eine dritte, langsam reagierende Regel schleife 27. Ihr wird über eine Torschaltung ein Teil des Differenzsignals, das in der ersten Regel schleife erzeugt wird, zugeführt.

Als Referenzsignal wird ihr ein konstantes Gleichspannungs· signal zugeführt. Das Ausgangssignal (Differenzsignal) dieser Regel schleife steuert sehr genau die Amplitude des Impulses mit dem "sehr flachen Dach", der, wie bei 4. oben beschrieben, von der Impulsformungsschaltung abgege ben werden muß. Dadurch wird die Amplitude der Basis des Modulationssignals vom Modulator 8 genau am Schwellwert zum linearen Teil der Verstärkerkennlinie gehalten.

Die Detektoreinrichtung 25 für den großen Dynamikbereich enthält einen ersten verstärkungsabhängig gesteuerten Ampli tudendetektor 17, der mit dem Ausgang des Verstärkers 4 über einen Richtkoppler 18 gekoppelt ist, einen zweiten verstärkungsabhängig gesteuerten Einhüllenden-Detekto^ 19, der mit dem Richtkoppler 18 über einen Richtkoppler 20 und einen Steuerverstärker 21 (z.B. ein begrenzender Verstärker) ver bunden ist, sowie weiterhin einen Addierpunkt 28, an dem die

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Ausgangssignale der Detektoren 17 und 19 zusammengeführt werden. Die in den Detektoren 17 und 19 verwendeten Detektor-Dioden haben ein Betriebsfunktions-Kontaktpotential. Um dieses Kontaktpotential zu kompensieren, ist eine Vorspannungserzeugungseinrichtung 24 vorgesehen, die eine sehr niedrige Ausgangsimpedanz hat.

Wie in der Fig.3 dargestellt, hat ein typischer Verstärker 4 einen linearen Teil, der sich von -3dB bis -26dB seines Sättigungsausgangspegels erstreckt. Wegen der besonderen Anforderungen an einen Vortac-Sender, insbesondere hinsichtlich der Anforderungen an sein Spektrum, muß der Sender ein moduliertes Ausgangssignal abgeben, dessen Form bis zu einem Pegel von -5OdB bis -6OdB (oder sogar noch tiefer) gegenüber seinem Spitzenwert den vorgeschriebenen Verlauf haben muß.

Dieser -5OdB bis -SOdB-Bereich liegt im unteren nichtlinearen Teil 3 der in Fig.3 dargestellten Kennlinie. Bei der neuen Modulationseinrichtung wird der Detektor 17 während des linearen Teils 2 der Kennlinie wirksam und der Detektor 19 nicht wirksam geschaltet und zwar durch ein Ausgangssignal einer Schaltersteuereinrichtung 13. Wenn der -26dB Pegel erreicht ist, schaltet die Schaltersteuereinrichtung 13, gesteuert von Generator 12, den Detektor 17 nicht wirksam und den Detektor 19 wirksam. Während des nichtlinearen Teils 3 der Kennlinie bildet der Generator 12 für unterschiedliche, geeignet gewählte Pegel (z.B. -32dB, -4OdB, -46dB) "Schalttore", durch die gleichzeitig die Verstärkung des Detektors 19 und die Verstärkung des Referenzverstärkers 16 gesteuert werden, wodurch der nichtlineare Teil 3 der Kennlinie linearisiert wird, Dies hat zur Folge, daß gleichzeitig eine nahezu konstante Schleifenverstärkung und nahezu eine lineare Kennlinie für den Leistungsverstärker 4, beginnend von einem gewählten Schwellwert, z.B. -5OdB bis -6OdB gegenüber dem Spitzenwert, geschaffen werden. Dies wird erreicht ohne einen Wechsel der

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stabilisierenden Bandbreite, ohne den Verlust einer gegebenen Sol 1 bandbreite und ohne daß eine Atnpl i tudenverf al schung verursacht wird.

Das Signal vom Differenzpunkt 22 ist das Eingangssignal für einen Differenzverstärker 23. Man erhält es durch Subtraktion des Ausgangssignals des Detektors 17 vom Ausgangssignal des Referenzverstärkers 16, wenn die Regel sch!eife im linearen Bereich 2 der Kennlinie arbeitet oder durch Subtraktion des Ausgangssignals des Detektors 19 vom Ausgangssignal des Referenzverstärkers 16, wenn die Regelschleife im nichtlinearen Bereich 3 der Kennlinie arbeitet.

Die Regelschleife 26 enthält einen Einhüllenden-Detektor 106, der mit dem Ausgang der HF-Impulsformungsschaltung 6 über einen Richtkoppler 107 verbunden ist. Das Ausgangssignal des Detektors 106 wird einer Differenzbildungsschaltung 108 zugeführt, die als weiteres Eingangssignal das Signal von einer Sockel pegel-Einstel!einrichtung 109 erhält. Das kombinierte Sockel-Zeit-Signal aus Fig.14 für die HF-Inipul sf ormungsschal tung wird einem Eingang der Einstelleinrichtung 109 zugeführt.

Dies kann ein impulsgesteuerter Gleichspannungsverstärker, dessen Verstärker gesteuert wird, sein. Das Ausgangssignal der Differenzbildungsschaltung 108 wird über einen Differenzverstärker 111 einem (Sockel-) Amplitudenmodulator 110 zugeführt. Dieser Amplitudenmodulator ist zwischen den Synthesizer 5 und die Impulformungsschaltung 6 geschaltet, sodaß es mittels der Regel schleife 26 möglich ist, daß man am Ausgang der Impulsformungsschaltung 6 den Impuls mit den beschriebenen Eigenschaften erhält.

Wie bereits erwähnt>dient die Regelschleife 27 dazu* zu gewährleisten, daß die Amplitude des von der Impulsschaltung 6 abgegebenen Impulses einen solchen Wert hat, daß die Amplitude

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des Ausgangssignals des Modulators 8 genau an dem Schwellwert zum linearen Teil der Kennlinie des Verstärkers 4, der im C-Betrieb betrieben wird, liegt. Um dies zu erreichen, enthält die Regel sch!eife 27 eine Torschaltung 112, der außer einem Teil des Ausgangsignals des Differenzverstärkers 23 als weiteres Eingangssignal einen Sockel pegelindikator-Torimpuls erhält (Fig.14). Der Torschaltung 112 sind ein Verstärker 113, ein Spitzendetektor 114 und eine Differenzbildungsschaltung 115 nachgeschaltet. Die Differenzbildungsschaltung erhält als zweites Eingangssignal das Ausgangssignal der G'l eichspannungsref erenzquel Ie 116. Ihr Ausgangssignal wird der Pegeleinstel1 schaltung 109 zugeführt. Das Signal 117 am Ausgang des Verstärkers 23 enthält einen Impuls 118, dessen Amplitude proportional zur Amplitude der Basis des Ausgangssignals des Modulators 8 schwankt. Das Tor 112 wird durch den Indikatorimpuls gesteuert und ist durch!ässig^so!ange der Impuls 118 vorhanden ist. Deshalb wird der Impuls 118 durchgelassen,und seine Amplitude wird nach Verstärkung im Detektor 114 ermittelt. Das Ausgangssignal der Differenzbildungsschaltung 115 wird dazu verwendet, die Pegeleinstellschaltung 109 so zu regeln, daß das Ausgangsignal der Differenzbi1 dungsschaltung ^!i08 sicherstellt, daß die Amplitude der Basis des Ausgangssignals des Modulators 8 genau beim Schwellwert zum linearen Teil der Kennlinie des Verstärkers·4 liegt.

In der Fig.6 ist das Schaltbild des Detektors 17 aus Fig.5 dargestellt. Es sind ein Dioden-Detektor 29, eine Stufe 30 mit einer großen Eingangs- und einer kleinen Ausgangsimpedanz und eine Schaltstufe 31 vorhanden. Die Schaltstufe 31 wird wirksam bzw. unwirksam gesteuert von einem Aifsgangssignal der Schaltersteuereinrichtung 13. Die Schaltung der Fig.6 ist in einer VHF-Abschirmung 32 angeordnet. Dadurch

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wird verhindert, daS von dieser Schaltung Strahlung nach außen abgegeben und von außen aufgenommen wird.

In der Fig.7 ist das Schaltbild des Detektors 19 aus Fig.5 dargestellt. Es ist ein Diodendetektor 33 und eine Stufe 34 mit einer großen Eingangs- und einer kleinen Ausgangsimpedanz vorhanden. Die Stufe 34 steuert eine geschaltete Dämpfungseinrichtung, deren Verstärkung dadurch gesteuert wird, daß mittels Schalttransistoren 35 - 37 unterschiedlich bemessene Widerstände wirksam geschaltet werden.

Die Schalttransistoren werden von den Torimpulsen des Generators 12 gesteuert. Die Torimpulse werden bei verschiedenen Pegeln erzeugt, die im vorliegenden Fall bei -32dB und -46dB des Referenzsignales liegen. Ein Schalttransistor 38, der von dem Tor-Ausgangssignal der Schaltersteuereinrichtung 13 gesteuert wird, bestimmt wann der Detektor 19 wirksam und wann er nicht wirksam geschaltet ist. Die Schaltersteuereinrichtung 13 wird in diesem Fall beim -26dB Pegel des Referenzsignales (vom Wechsel vom linearen Teil der Kennlinie zum nichtlinearen, Fig.3) getriggert. Es ist weiterhin ein Gleichspannungsgenerator 39 vorgesehen, der für den Emitter der Transistor-Schalter 35 - 38 eine Gleichspannung erzeugtem die Gleichspannung des Widerstandes 40 zu kompensieren.

In der Fig.8 isfdas Schaltbild der Einrichtung 24 aus Fig.5, die das Kontaktpotential zur Kompensation der Vorspannung für die Dioden-Detektoren 29 und 33 der Fig. 6 und 7 erzeugt, dargestellt. Es ist ein Dual-Operationsverstärker 41 vorgesehen. Dies kann die integrierte Schaltung 747 sein, die von zahlreichen IC-Herstellern gefertigt wird, z.B. von Fairchild, National Semiconductor und Motorola. ·

In der Fig.9 ist das Schaltbild der Impulsformungsschaltung 14 aus Fig.5 dargestellt. Sie ist so bemessen, daß man das

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gewünschte Modulationssignal erhält; im vorliegenden Fall ein gaußförmiger Impuls. Es ist eine VHF-Abschirmung vorgesehen. Es sind ein Impulsstromgenerator 42, der von negativen Impulsen gesteuert wird, ein erster Filter-Teil 43, ein erster linearer Verstärker 44, ein zweiter Filter-Teil 45, ein zweiter linearer Verstärker 46 und ein dritter Filter-Teil 47 vorhanden. Sie sind alle so bemessen, daß man die gewünschte Referenzimpuls-Form erhält. Die Schaltungen der Verstärker 44 und 46 sind so ausgelegt, daß sie ein sehr gutes Niederfrequenzverhalten zeigen. Dies ist notwendig, da, wenn die Verstärkung des Referenzverenzverstärkers 16 um 26dß zunimmt, zie jede "Steigung" in der ßasislinie der Impulsformungsschaltung 14 verstärkendes durch ein sch! echtes niederfrequentes Verhalten bedingt ist. Die verstärkte "Basislinien-Steigung" würde unerlaubterweise den Sockelpegel von dem Schwellwert zum linearen Teil der Verstärkerkennlinie wegbewegen. Das Ausgangssignal des Filterteils 47 wird einer Isolationsstufe 48 mit einer hohen Eingangs- und einer niedrigen Ausgangsimpedanz zugeführt. Diese ist mit der Vorverzerrungsschaltung 15 und dem Generator 12 verbunden. Das Ausgangssignal der Vorverzerrungsschaltung 15 ist mit dem Referenzverstärker 16 verbunden. Der Impulsstromgenerator 42 ist mit einer Kompensationsschaltung 49 gekoppelt. Dadurch wird das Abfallen der Amplitude einer Vortac-Impulsgruppe am Ausgang des Verstärkers 4 verhindert. Durch die Schaltung 49 wird die Amplitude der Vortac-Impulse neben der Hinterflanke des Gruppenimpuls-Eingangs angehoben um den Amplitudenverlust dieser Impulse beim 'Durchgang durch den Sender zu kompensieren.

In der Fig.10 ist das Schaltbild des Impulsgenerators 12 aus Fig.5 dargestellt. Er enthält einen Steuerverstärker 50, der mit dem Ausgang der Isolationsstufe 48 des Netzwerks 14 verbunden ist. Sein Ausgang ist mit einer Stufe 51, die eine niedrige Ausgangsimpedanz aufweist, verbunden. Deren Ausgangs-

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signal ist das Eingangssignal der Komparatorschaltungen 52 und 53. Der Ausgang der Verstärkerstufe 50 ist auch mit einem zweiten Steuerverstärker 54 verbunden, dessen Ausgangssignal als Eingangssignal zwei weiteren Amplituden-Vergleichsschaltungen 55 und 56 zugeführt wird. Durch Verwendung der Steuerverstärker 50 und 54 ist es möglich, für die Vergleichsschaltungen 52 und 55 bzw., 53 und 56 jeweils dieselbe Vergleichsspannung zu liefern, um die gewünschten Verstärkungstore und das "Wechseltor" für die Schaltersteuereinrichtung 13 zu erzeugen. Die Vergleichsschaltungen haben eine Vergleichsspannung von 1,2 V. Von der Vergleichsschaltung 52 werden die "-26dB-Tore" und von der Vergleichsschaltung 55 die "-40dB-Tore" erzeugt. Die Vergleichsschaltungen 53 und 56 haben eine Vergleichsspannung von 0,6 V und erzeugen die"-32dB-Tore" und die "-46dB-Tore". Die Basisschaltung der Vergleichsschaltungen 52,53,55 und 56 ist ein differentieller Amp!itudenvergleicher in Form des IC 760. Diese ICs können ebenfalls von den erwähnten Hai bleiterherstellern bezogen werden.

Um eine Verstärkungsanpassung von Hinterflanke an Vorderflanke des Eingangsimpulses zum Generator 12 bei verschiedenen Pegeln zu ermöglichen, sind elektronische Schalter, z.B. Schalttransistoren 57-60, vorgesehen, die mit den Vergleichsschaltungen· 52,53,55 und 56 wie in Fig.10 dargestellt gekoppelt sind, um den Vergleichsspannungspegel abhängig von der Position der Schalter 61 -64 nach oben oder unten anzupassen. Der Torimpuls für die Transistoren 57-60 wird als Antwort auf die Spitze des Eingangsimpulses des Generators erzeugt. Diese zusätzliche Eigenschaft trägt dazu bei, schnel-Ie und zeitlich unterschiedliche Wechsel der Verstärkung im Verstärker 4, Modulator 8 usw. infolge von Erwärmung usw. zu kompensieren.

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In der Fig.11 ist das Schaltbild der Schaltersteuereinrichtung 13 aus Fig.5 dargestellt.

In der Fig.12 ist das Schaltbild des Referenz-Verstärkers 16 aus Fig.5_tdessen Verstärkung gesteuert wird, enthalten. Der Referenz-Verstärker enthält eine erste Verstärkerstufe 65 und eine in der Verstärkung gesteuerte Verstärkerstufe 66, in deren Schaltungen unterschiedlich dimensionierte Widerstände wirksam geschaltet werden. Die Verstärkung des Referenzverstärkers 16 wird stufenweise und gleichzeitig mit der Verstärkung des Detektors 19 eingestellt. Das Ausgangssignal mit der gesteuerten Verstärkerstufe 66 wird einer Leitungstreiberstufe 71, die eine niedrige Impedanz hat, zugeführt. Dies ist bei der praktischen Realisierung notwendig, da die Ausgangsstufe 72 des Referenzverstärkers 16 vom Differenzpunkt 22 räumlich relativ weit entfernt ist. Das Ausgangssignal der Stufe 71 ist über eine Leitung 73 mit der Stufe 72, die eine hohe Eingangsimpedanz und eine niedrige Ausgangsimpedanz hat, verbunden. Das Ausgangssignal der Stufe 72 wird zum Differenzpunkt 22 geführt.

In der Fig.13 ist ein Schaltbild des die Verstärkung steuernden Differenzverstärkers 23 aus Fig.5 dargestellt. Er enthält eine Verstärkerstufe 74 und eine Stufe 75 mit einer niedrigen Ausgangsimpedanz»um für den Modulator 8 zur Steuerung einen negativen Impuls zu erzeugen.

Wie in Fig.13 dargestel1tjkann die Verstärkerstufe 74 so modifiziert werden, daß ihre Verstärkung steuerbar ist und zwar durch das Vorhandensein von unterschiedlich dimensionierten Widerständen. Sie werden von Schalttransistoren 76-78 gesteuert, welche wiederum von im Generator 12 erzeugten Torimpulsen gesteuert werden. Die Torimpulse werden durch Vergleichsschaltungen ähnlich denen in Fig.10 erzeugt. Die Ver-

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gleichsspannungen sind hier jedoch so gewählt, daß der obere m'chtlineare Teil/l der Kennlinie in Fig.3 linearisiert wird.

In der Fig. 14 ist ein Blockschaltbild eines Zeitimpulsgeneratorsjund in der Fig.15 sind Zeitdiagramme der erzeugten Impulssignale dargestellt. Durch Buchstaben ist gekennzeichnet, an welchen Stellen in der Fig.14 welche Signale vorhanden sind.

Es ist ein quarzgesteuerter Impulsformatgenerator 79 vorgesehen, der die Signale A,B und C erzeugt. Die kombinierten Sockel-Zeitimpulse für die HF-Impulsformerschaltung aus Fig.5 werden erzeugt durch einen Nordbezugsimpuls-(Sokkel)-Generator 80, einen HiIfsbezugsimpuls-(Sockel)-Generator 81 und einen Fül1impuls-(Sockel)-Generator 82, die jeweils über eine Trigger-Verzögerungs-Schaltung 83,84,85 mit dem Generator 79 verbunden sind. Die Signale D,E,F aus Fig.15 werden in einer Addierschaltung 86 zusammengefaßt, um den gewünschten Sockel-Zeitimpuls zu erhalten. Die Generatoren 80-82 sind monostabile Schaltungen mit geeignet gewählten RC-Zeitkonstanten, um die Signale D,E und F in Fig.15 zu erzeugen. Die Verzögerungsschaltungen 83-85 sind ebenfalls monostabile Schaltungen mit geeignet gewählten RC-Zeitkonstanten.

Der Sockel pegelindikator-Torimpuls wird in einem Generator 87 erzeugt, der ebenfalls aus einer monostabilen Schaltung mit einer geeigneten RC-Zeitkonstanten besteht. Er erhält über eine Verzögerungsschaltung 88 (Monostabile Schaltung mit einer geeignet gewählten RC-Zeitkonstanten) vom Generator 79 das Signal C (Fig.15). *

Die Zeitimpulssteuerung für die Schaltung 14 wird gebildet

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durch: Nordbezugsimpulspaar-Trigger-Generator 89 (erhält vom Generator 79 das Signal A aus Fig.15); HiIfsbezugsimpulspaar-Trigger-Generator 90 (erhält vom Generator 79 das Signal B aus Fig.15); Fül1impulspaar-Trigger-Generator 91 (erhält vom Generator 79 das Signal C aus Fig.15); Addierschaltung 92 zur Kombination der Signale H₉I₅J von den Generatoren 89,90,91; Triggerverzögerungsschaltung 93 (verbunden mit dem Ausgang der Addierschaltung 92); Pulspaargenerator 94 (verbunden mit dem Ausgang der Verzögerungs· schaltung 93). Die Generatoren 89-91 sind synchrone Impulsgruppengeneratoren mit geeigneten monostabilen Schaltungen. Die Verzögerungsschaltung 93 ist eine monostabile Schaltung mit einer geeignet gewählten RC-Zeitkonstanten, und der Generator 94 enthält Impulsgeneratoren 95 und 96 in Form von monostabilen Schaltungen mit geeignet gewählten RC-Zeitkonstanten, eine Verzogerungsschaltung 97 in Form einer geeigneten monostabilen Schaltung und eine Addierschaltung 98j wie dargestellt.

Die Steuertorimpulse für die Verstärkung der Impulshinterflanken werden in einer Verzögerungsschaltung 99, die mit dem Generator 94 verbunden ist, erzeugt. Es wird ein Ausgangssignal erzeugt, das angibt, wann die Spitze des Impulseingangssignals für den Generator 12 vorhanden ist. Das Ausgangssignal der Schaltung 99 wird einem Pulsgenerator 100 zugeführt, der den Torimpuls mit der gewünschten Länge erzeugt. Die Schaltungen 99 und 100 sind monostabile Schaltungen mit geeignet gewählten RC-Zeitkonstanten.

Die Steuerimpulse zur Kompensation des Amplitudenabfalls für die Nord- und Hi1fsbezugsimpulse werden in Impulsgeneratoren 101 und 102 erzeugt. Sie sind über Triggerverzögerungsschaltungen 103,104 mit dem Generator 79 verbunden und erhalten die Signale A bzw. B aus Fig.15. Die Genera-

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toren 101 und 102 sind jeweils 2 monostabile Schaltungen mit geeignet gewählten RC-Zeitkonstanten, deren Ausgangssignale in einer Addierschaltung kombiniert werden, um die Signale K und L in Fig.15 zu erzeugen. Diese Signale werden in einer Addierschaltung 105 kombiniert, um die benötigten Kompensationssteuerimpulse zu erzeugen.

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Claims

Patentanwalt
Dip!.-Phys. Leo Thul
Kurze Straße 8
Stuttgart 30

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INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK

Patentansprüche

[l) Modulationseinrichtun-g mit Regel schleife für einen HF-Verstärker, dessen Kennlinie einen linearen Bereich und mindestens einen nichtlinearen Bereich aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Regelschleife zwischen dem Ein- und Ausgang des HF-Verstä"rkers (4) eine Detektoreinrichtung (25) mit gesteuerter Verstärkung mit einem großen dynamischen Bereich vorgesehen ist, daß eine Referenzsignalquelle (10) mit gesteuerter Verstärkung mit dem Ausgang der Detektoreinrichtung verbunden ist, um in der ersten Regel schleife ein Differenzsignal (Δ) zu erzeugen, daß zur Steuerung der Verstärkung eine Steuereinrichtung (12) vorgesehen ist, die sowohl die Referenzsignalquelle als auch die Detektoreinrichtung steuert, um gleichzeitig sowohl die Verstärkung der Referenzsignalquelle als auch der Detektoreinrichtung zu steuern, wodurch das Differenzsignal eine solche Form erhält, daß der nichtlineare Teil der Verstärkerkennlinie linearisiert wird ohne daß hierbei die Regel schleife instabil wird und ohne daß in der Regel schleife eine Amplitudenverfälschung auftritt, daß eine Impulsformerschaltung (6) vorgesehen ist, die rechteckige Impulse mit gesteuerter Amplitude abgibt und daß in der ersten Regel schleife ein erster Amplitudenmodulator (8) vorgesehen ist, der vom Impulsformer (6) und vom Differenzsignal (Δ) gesteuert wird und dessen Ausgangssignal dem Leistungsverstärker zugeführt wird.

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2. Modulationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Impulsformers eine zweite Regel schleife (26) vorgesehen ist, und daß zwischen die erste und zweite Regel schleife eine dritte Regel schleife (27) eingefügt ist, der über eine Torschaltung (112) ein Teil des verstärkten Differenzsignals (Δ) zugeführt wird, um für die zweite Regel schleife ein solches Regelsignal abzugeben, daß die Amplitude des rechteckigen Impulses so geregelt wird, daß die Amplitude der Grundlinie des Modulatorausgangssignals hart an der Grenze des linearen Teils der Kennlinie gehalten wird.
3. Modulationseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Regelschleife eine schnell reagierende Regelschleife ist.
4. Modulationseinrichtung nach Anspruch 2.» dadurch gekennzeichdaß die dritte Regelschleife eine langsam reagiernde Regelschleife ist,
5. Modulationseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der HF-Verstärker mit C-Betrieb betrieben wird.
6. Modulationseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung (25) mindestens zwei Verstärkungsamplitudendetektoren (17,19) deren Verstärkung gesteuert wird, enthält.
7. Modulationseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudendetektoren von der Steuereinrichtung (12) so gesteuert werden, daß jeweils nur einer wirksam geschaltet ist und daß einer dem nichtlinearen Teil und einer dem linearen Teil der Kennlinie zugeordnet ist.

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8. Modulationseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzsignalquelle (10) mindestens eine Verstärkerstufe enthält, deren Verstärkung von der Steuereinrichtung (12) gesteuert wird.
9. Modulationseinrichtung nach Anspruch 2,7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (12) so viele Amplitudenkomparatoren enthält, wie unterschiedliche Amplitudenpegel vorgesehen sind, und daß sie erste Torimpulse zur Steuerung der Referenzsignalquelle und zweite Torimpulse zur Steuerung der Detektoreinrichtung abgibt.
10. Modulationseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Regel schleife (26) einen mit dem Ausgang der Impulsformerschaltung verbundenen Richtkoppler (107) enthält, dem ein Einhüllenden-Detektor (106) nachgeschaltet ist, daß eine erste Differenzbildungsschaltung (108) vorgesehen ist, deren Eingangssignale einerseits das Ausgangssignal des Einhüllenden-Detektors (106) und andererseits das Ausgangssignal einer Pegeleinstellungseinrichtung (109), der Zeitsteuerimpulse zugeführt werden, sind, und daß das Ausgangssignal der Differenzbildungsschaltung über einen Differenzverstärker (111) einem zweiten Amplitudenmodulator (110), der zwischen die Trägersignalquelle (5) und die Impulsformerschaltung (6) geschaltet ist, zugeführt wird.
11. Modul ationseinr-ichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Regelschleife (27) eine Torschaltung (112), der das Differenzsignal {Δ) der ersten Regel schleife zugeführt wird, enthält, der ein Verstärker (113) und ein Spitzendetektor~(114) nachgeschaltet sind, daß einer zweiten Differenzbildungsschaltung (115) das Ausgangssignal des Spitzendetektors und das Signal einer GleichspannungspreferenzquelIe (116) zugeführt werden und daß das Ausgangssignal der zweiten Differenzschaltung der zweiten Regel schleife zugeführt wird.

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