DE3034950A1

DE3034950A1 - Sender fuer impulsfoermige hf-signale

Info

Publication number: DE3034950A1
Application number: DE19803034950
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: Alcatel Lucent NV
Priority date: 1979-09-21
Filing date: 1980-09-17
Publication date: 1981-04-09
Also published as: JPS634157B2; IT1218031B; GB2061065B; JPS56100554A; GB2061065A; IL61096A; US4409594A; IL61096A0; FR2466142A1; IT7925913A0

Description

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D.Graziani-8

Sender für inipulsförmige HF-Signale

Die Erfindung neht aus von einem Sender für impulsförmige HF-Signale mit einer HF-Ouelle, Verstärkern und einer Modulationseinrichtung mit Regelschleife.

Die Impulsmodulation von HF-Leistungsstufen ist mit zahlreichen Problemen verbunden. Eines davon ist das Problem der Linearität. Die Modulatorstufe soll die Fähigkeit haben, das gewünschte Videosignal genau als E inhüllende des HF-Signals wiederzugeben. Bestimmte Eigenschaften hinsichtlich des Frequenzspektrums, das bei der Modulation entsteht, stellen ein weiteres Problem dar. Besondere Aufmerksamkeit ist auch der augenblicklichen Bandbreite und dem Temperaturverhalten zu widmen.

Der neue Sender liefert auch dann besonders gute Ergebnisse, wenn er Verstärker enthält, die im C-Betrieb betrieben werden.Zur Erhöhung der Betriebssicherheit können mehrere Verstärker parallel geschaltet werden.

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

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Leistungsverstärkers mit Modulationseinrichtung,

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Regelung,

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Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuteruna des Spektrums,

Fiq. 4, Fig. 5 Kennlinien von in der Einrichtuna nach

Fig. 3 verwendeten Verstärkern,

Fig. 6 die sich aus der Kombination der Kennlinien nach Fig. 4 und Fia. 5 ergebende Kennlinie.

In der Fig. 1 ist das Blockschaltbild eines LeistunasVerstärkers, der im L-Band arbeitet, mit Transistoren daraestellt. Es erfolgt eine Modulation mit gaußförmigen Impulsen. Eine typische Anwendung findet er bei DME und TACAN.

Zur Vereinfachung sind in der Fig. 1 nur die Teile des Senders dargestellt, die zur Erläuterung der Erfindung notwendig sind.

Das in Frage kommende Frequenzband reicht von 960 bis 1215 MHz. Die Spitzenausgangsleistung ist 1,6 kW. Man erhält sie durch die Parallelschaltung von acht 200 W Modulen, die am Eingang durch ein Hybrid 7 mit 8 Anschlüssen und am Ausgang durch ein Hybrid 10 mit 8 Anschlüssen verbunden sind. Jedem Modul wird ein mit einem Rechtecksignal moduliertes HF-Signal zugeführt. Die Leistung dieses HF-Signals beträgt 10 Watt. Dieses HF-Sicrnal ist gleichzeitig mit dem Modulationssignal vorhanden. Jedes Modul besteht aus zwei hintereinander geschalteten Leistungstransistoren 8,9. Die Modulation erfolgt über die Kollektorstufe des ersten Verstärkers (C-Betrieb) 8. Der zweite Verstärker (C-Betrieb) 9 wird nicht moduliert und verstärkt die Ausgangssignale des Verstärkers 8. Pas Ausgangssignal des ersten Verstärkers 8 ist das korrekte mit dem Gaußimpuls modulierte HF-Signal, dessen Spektrum innerhalb bestimmter Prenzen liegt (Fig. 2 und 3).

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In der Fig. 4 ist die Kennlinie des Verstärkers 9 dargestellt. In der Fig. 5 ist die Abhängigkeit des Ausgangssignals des Verstärkers 8 vom Modulationssignal (Vm) dargestellt. Fig. 6 zeigt die Kombination der beiden Kennlinien nach Fig. 4 und Fig. 5. Um zu erreichen, daß der Impuls die richtige Form B hat, muß der Impuls wie mit A angegeben vorgeformt sein. Um bei A¹ und B¹ eine Sättigung zu vermeiden, darf das Modulationssignal einen bestimmten Wert nicht überschreiten. Deshalb kann die erzielbare maximale Ausgangsleistung nicht gleich dem Maximum sein, sondern es liegt um einen geringen Betrag darunter.

Aus der Fig. 1 ist zu entnehmen, wie man einen geeignet vorverzerrten Impuls erhält. Der vorverzerrte Impuls wird aus zwei zeitlich koinzidenten Impulsen erzeugt. Einer davon stellt den Sockelimpuls, d.h. den unteren Teil des vorverzerrten Impulses, dar, und der andere ist der obere Teil, der zur Bildung des gaußförmigen Impulses notwendig ist. Beide Impulse werden in Signalgeneratoren 1,2 (z.B.

steuerbare Verstärker) erzeugt. Sie werden getrennt verstärkt. Dadurch ist es möglich, daß sowohl die Amplituden der beiden rechteckigen Impulse als auch die Amplitude des durch die Kombination dieser beiden rechteckigen Impulse entstehenden Impulses eingestellt werden können. Die beiden Impulse werden in 3 zusammengefaßt und in einem Filter 4 gedämp.ft. Dadurch werden die unerwünschten Spektralkomponenten gedämpft. In Verstärkern 5 und 6 erfolgt eine Spannungs- und Stromverstärkung. Das Ausgangssignal des Verstärkers 6 ist das Modulationssignal, das dem Verstärker und Modulator 8 zuaeführt wird.

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In der Fig. 1 sind die Eingangs- und Ausgangssignale der Stufen 8 und 9 dargestellt. Es ist zu sehen, daß das Ausgangssignal der Stufe 8 noch eine Art Sockel enthält, der jedoch im Ausgangssignal der Stufe 9 nicht mehr vorhanden ist. Durch eine geeignete Einstelluna erreicht man, daß das Ausgangssignal der Stufe 9 die in der Fig. 2 dargestellte Form mit dem in Fig. 3 dargestellten Spektrum hat. Insbesondere erhält man durch eine Korrektur des Pegels des Sockels eine Verbreiterung der Basis des gaußformigen Impulses. Dies hat einen starken Einfluß auf die Eigenschaften des Spektrums. Durch eine Korrektur des Pegels des engen Impulsteiles verändert man nur die Spitze bis die maximale Leistung erreicht ist. Diese muß, wie bereits erwähnt, etwas unterhalb der Sättigungsleistung liegen, weil sonst die Impulsspitze abgeflacht würde, wodurch eine Impulsverformung verursacht würde, was wiederum eine Spektrumsveränderung zur Folge hätte.

Die Kurven in der Fig. 4 und der Fig. 5 und folglich auch diejenige in der Fig. 6 ändern sich mit der Freguenz. Deshalb kann Vm verschiedene Werte annehmen. Temperatur- und Alterungserscheinungen haben ebenfalls einen Einfluß auf Vm, die Signalpegel, Form und Spektrum des Ausgangssignals. Um diese Effekte zu reduzieren, erfolgt die nachfolgend beschriebene Regelung.

Zur Erläuterung wird wieder auf die Fig. 1 Bezug genommen. Das hochfrequente modulierte Ausgangssignal wird einem linearen Gleichrichter 11 zugeführt, der genau den gewünschten gaußformigen Impuls reproduziert. Der so erhaltene und verstärkte Impuls wird einer Einrichtung 12 zugeführt. Diese Einrichtung ermittelt die Impulslänge bei 90 % und 10 X der maximalen Impulsamplitude oder Impulslänge. Sie gibt zwei Ausganossignale ab, die zu den

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90 X bzw. 10 % der Impulslänge proportional sind. Jedes dieser Signale wird in eine Geeignete Regelspannung umgewandelt. Diese bewirkt die Regelung der Verstärker 1 und 2. Als Ergebnis erhält man eine automatische Modulationsregelung.

Die Verstärkungsregeluno der Verstärker 1 und 2 erfolgt einige Augenblicke (Millisekunden) nach der Ursache d.h. nachdem die Impulslängen gemessen wurden. Diese Abweichungen sind diejenigen, die man durch ständige Analyse des Ausgangssignals erhält. Die Regelung ist kontinuierlich jedoch leicht verzögert, was jedoch nicht bemerkt wird. Die normalen Verstärkereigenschaften werden hiervon nicht beeinflußt. Wenn aus den bereits erwähnten Gründen eine Abweichung von der Sollform erfolgt, dann erfolgt durch die beschriebene Regelung automatisch wieder eine Einstellung der vorgegebenen Zeitwerte. Hierbei wird automatisch und gleichzeitig auch das Spektrum korrigiert, weil, wie bereits erwähnt, die Impulsform und hierbei insbesondere der Sockelteil einen wesentlichen Einfluß auf die Spektralverteilung hat. Deshalb ist es mit dieser Regeleinrichtung möglich, nicht nur die Impulsform sondern auch den spektralen Verlauf der Trägerschwinguno zu reaeln. Weiterhin erfolgt eine Regelung der Leistung.

Bei dem neuen Sender ist es weiterhin von Vorteil, daß die Modulation so gewählt werden kann, daß sie beim Beginn des Sättigungsbereichs erfolgt. Dies ist der Punkt, an dem man die maximale Leistung der Stufe erhält.Mlteiner geeigneten Regelung ist es möglich, den 90 %-Punkt an den Beginn des Sättigungsbereichs (maximale Leistung) zu legen.

Mit der Modulationsregelung ist es also möglich, ohne einen Eingriff von außen eine solche Regelung durchzuführen, daß man bei einem Freguenzwechsel oder bei einem anderen störenden Einfluß immer noch die maximale Leistung erhält, und

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daß die gewünschte Signalform und das gewünschte Spektrum vorhanden sind. Bei Verstärkern, bei denen mehrere
Module parallel geschaltet sind, ist es zulässig, daß
einer der Module ausfällt. Hierbei dürfen sich die Parameter des verstärkten Signals mit Ausnahme der Leistung
nicht ändern. Dies bedeutet, daß ein aewisser Leistungsverlust zugelassen ist ohne daß hierbei der Verstärker
abgeschaltet wird. Eine automatische Modulationsregelung kann in diesem Falle nur auf Grund von zeitlichen. Länoen und nicht auf Grund der Signalamplitude erfolgen.

Die Modulationsregelung bei dem neuen Sender hängt weder von Schwankungen des Pegels noch von der Zahl der Impulse pro Sekunde ab, sondern nur von den Schwankungen der Sianallängen.

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Claims

Patentansprüche

, -.. Sender für impulsförmige HP-Signale mit einer HP-Quelle, Verstärkern und einer Modulationseinrichtung mit Regelschleife, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Signalgeneratoren (1,2), die Rechteckimpulse abgeben, vorgesehen sind, daß diese Rechteckimpulse kombiniert werden und der so erzeugte Impuls als Modulationssignal für die Modulatioraeinrichtung (8) verwendet wird, daß das verstärkte impulsförmige HP-Signal in einem Gleichrichter (11) gleichgerichtet wird, daß eine Einrichtung (12) vorgesehen ist, die an mindestens zwei vorgegebenen Stellen des gleichgerichteten Signals die zeitliche Länge dieses Signals ermittelt, daß die ermittelten Längen mit Sollwerten verglichen werden,und daß bei diesem Vergleich Regelsignale erzeugt werden, die die Signalgeneratoren (1,2) so steuern, daß das gleichgerichtete Signal den vorgeschriebenen Verlauf hat.
2. Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden und/oder Impulslängen der von den Signalgeneratoren (1,2) erzeugten Rechteckimpulse geregelt werden.

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3. Sender nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kombinierte Signal, bevor es als Modulationssignal verwendet wird, einem Filter (4) zugeführt wird.
H. Sender nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilterausgangssignal verstärkt wird.
5. Sender nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Signalgeneratoren (1,2) erzeugten Impulse zeitlich koinzident sind.

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