DE3333418C2 - Verfahren zur Bestimmung der Sättigungsleistung eines Satellitenleistungsverstärkers - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der von einer Bodenstation ausgehenden Sendeleistung, die erforderlich ist, um den Leistungsverstärker eines Satelliten (SAT) in Sättigung zu betreiben, wobei ein amplitudenmoduliertes Trägersignal zum Satelliten ausgesendet und die Leistung dieses Signals so eingestellt wird, daß das vom Satelliten zurückgesendete Ausgangssignal des Leistungsverstärkers keine Amplitudenmodulation aufweist. Erfindungsgemäß sind zwei kohärente Demodulatoren (DEM1, DEM2) vorgesehen, die neben dem vom Satelliten ausgesendeten Ausgangssignal auch das von der Bodenstation ausgesendete amplitudenmodulierte Trägersignal im Multiplexbetrieb demodulieren. Dabei wird das demodulierte, von der Bodenstation ausgesendete Signal herangezogen, um den Modulationsgrad des amplitudenmodulierten Trägers auf einen konstanten Wert zu regeln.

Description

Satellit—Boden und Verstärkungsänderungen der Empfangseinrichtungen der Bodenstation derart aus, daß dem Gleichrichter D1 immer ein konstanter Signalpegel angeboten wird. Danach wird von dem gleichgerichteten, amplitudenmodulierten Ausgangssignal der Wanderfeldröhre in einem selektiven Vorverstärker Vl der Gleichspannungsanteil abgekoppelt und einem Zeitmultiplexer MUX zugeführt.

Auf diesen Multiplexer MUXwird ein zweites Signal gegeben, nämlich ein über einen Koppler K abgetrennter Signalauteil des von der Bodenstation ausgesendeten amplitudenmodulierten Trägersignals. Dieses Signal durchläuft, bevor es zum Multiplexer gelangt, einen Gleichrichter D 2, einen Logarithmierverstärker LOG und einen selektiven Vorverstärker Vl, der nur den Gleichspannungsanteil abkoppelt

Das letztgenannte Signal soll als Regelgröße für den Modulationsgrad des ausgesendeten amplitndenmodulierten Trägersignals herangezogen werden. Um mit großer Genauigkeit den Sättigungspunkt der Wanderfeldröhre ermitteln zu können, ist es erforderlich, den Modulationsgrad des amplitudenmodulierten Trägersignals möglichst konstant auf einem Wert von ca 2% zu halten. Ist der Modulationsgrad nämlich zu groß, so verschwindet die Amplitudenmodulation des Ausgangssignals nicht bei Betrieb der Wanderfeldröhre in ihrem eigentlichen Sättigungspunkt sondern in einem danebenliegenden Punkt, weil, wie Fig. 1 zeigt, die Steigungen der Kennlinie rechts und links neben dem korrekten Sättigungspunkt dem Betrag nach verschieden sind. Axif der anderen Seite darf der Modulationsgrad auch nicht zu klein werden, da sonst die Regelsteilheit im Vergleich zu dem Systemrauschen zu gering wird und damit die Empfindlichkeit des Systems nicht ausreicht um den richtigen Sättigungspunkt zu ermitteln. Abweichungen des Modulationsgrades von dem gewollten konstanten Wert werden z. B. im Leistungsverstärker LV der Bodenstation hervorgerufen, weil dessen Ausgangsleistung u. U. sehr stark variiert werden muß, um Verstärkungsänderungen im Satelliten und witterungsabhängige Dämpfungen der Aufwärtsstrecke auszugleichen. Die beiden vom Multiplexer MUX zeitlich ineinander geschachtelten, vom Ausgangssignal der Wanderfeldröhre und von dem bodenstationsseitig ausgesendeten amplitudenmodulierten Träger abgeleiteten Signale werden jeweils gleichzeitig zwei kohärenten Demodulatoren DEMi und DEM 2 zugeführt Auf die genaue Funktionsweise dieser kohärenten Demodulatoren wird weiter unten noch näher eingegangen.

Am Ausgang des Demodulators DEM 1 erscheint eine Spannung U_A deren Betrag proportional dem Modulationsgrad des Ausgangssignals der Wanderfeldröhre im Satelliten ist und deren Vorzeichen Auskunft darüber gibt, ob die Amplitudenmodulation des Ausgangssignals mit der des Eingangssignals in Phase oder um 180° verschoben ist. Die Verstärkung des Leistungsverstärkers L Vder Bodenstation wird nun so verändert, bis die Spannung Ua am Ausgang des Demodulators DEMX verschwindet; dann befindet sich nämlich die Wanderfeldröhre im Satelliten in der Sättigung.

Das Ausgangssignal (7m des Demodulators DEM 2 ist proportional dem Modulationsgrad des von der Bodenstation ausgesendeten amplitudenmodulierten Trägersignals. Dieses Signal Um wird in einem Schleifenfilter SF mit einer Referenzspannung t/_re/-verglichen und das Differenzsignal aus beiden Spannungen integriert. Der Ausgang des Integrators liefert dann ein Regelsignal für den Modulator MOD, der den Modulationsgrad in Abhängigkeit von der Abweichung des Signals Uu vom Referenzsignal U_ret ändert Ober das Referenzsignal U_rd kann der Modulationsgrad verändert werden.

Der zwischen den Gleichrichter O 2 und den selektiven Vorverstärker V2 geschaltete Logarithmierverstärker LOG bildet eine der Amplitudenmodulation proportionale Wechselspannung, die von Verstärkungsänderungen des Leistungsverstärkers LV unbeeinflußt ist

Der Modulator MOD und die kohärenten DemoduJatoren DEM 1, DEM2 werden von einem Taktgeber TG mit einem Taktsignal versorgt dessen Taktfrequenz zwischen 25 Hz und 50 Hz variiert werden kann. Die Taktfrequenz wird so eingestellt, daß genau ein ganzes Vielfaches der Periodendauer des Rechtecksignals MS, mit dem das Trägersignal TS moduliert wird, der Signallaufzeit von der Bodenstation zum Satelliten und zurück zur Bodenstation entspricht

In der F i g. 3 ist eine mögliche Realisierung der beiden kohärenten Demodulatoren DEMi und DEM 2 dargestellt An dem gemeinsamen Eingang £der beiden Demodulatoren liegen die vom Multiplexer kommenden, zeitlich ineinandergeschachtelten, vom Ausgangssignal der Wanderfeldröhre und von dem bodenstationsseitig ausgesendeten amplitudenmodulierten Träger abgeleiteten Signale. Dabei wird jedes der Signale gleichzeitig sowohl auf den ersten Verstärker V3, wo es mit dem Faktor ( +1) bewertet wird, als auch auf den zweiten Verstärker V4, wo es mit dem Faktor (— 1) bewertet wird, gegeben. Die Schaltungsanordnung besitzt zwei Schalterpaare S1,52 und 53, S 4. Die einzelnen Schalter werden durch die Taktsignale T1 und T2 angesteuert, wobei das Taktsignal Ti wie das den Träger modulierende Rechtecksignal die Periodendauer von z. B. 25 ms (= 40 Hz) und das Taktsignal 7"2 die Periodendauer von 12,5 ms aufweist. Der kohärente Demodulator DEM 1 besteht also aus den Verstärkern V3 und V4 und aus dem Schalterpaar 51, 52 und der kohärente Demodulator DEM 2 ebenfalls aus den Verstärkern V 3 und V4 und aus dem Schalterpaar 53,54.

Die Schaltfolge der Schalter 51 . . .54 läuft nun so ab: Zunächst liegt für eine Periodendauer von 25 ms an beiden Demodulatoren des Ausgangssignal der Wanderfeldröhre an. In dieser Zeit wird durch das Taktsignal Ti das Schalterpaar 51, 52 aktiviert. Das Taktsignal T2 schließt während der ersten Periodendauer zuerst den Schalter 51 für eine halbe Periodendauer von 12,5 ms und darauf den zweiten Schalter 52 ebenfalls für eine halbe Periodendauer von 12,5 ms. An dem hinter dem Schalterpaar 51, 52 befindlichen Tiefpaßfilter TPi liegt also das mit (+1) bewertete, gleichgerichtete Ausgangssignal der Wanderfeldröhre für die erste halbe Periodendauer des modulierenden Rechtecksignals und für die zweite halbe Periodendauer des modulierenden Rechtecksignals das mit (— 1) bewertete, gleichgerichtete Ausgangssignal der Wanderfeldröhre. Das eine sehr niedrige Grenzfrequenz aufweisende Tiefpaßfilter TP1 bildet daraus eine Ausgangsspannung Ua, welche dem Mittelwert der zu beiden Halbperioden anliegenden Signale entspricht. Diese Ausgangsspannung hat den Wert »Null«, wenn das Ausgangssignal der Wanderfeldröhre nicht moduliert wäre wegen des Betriebes in der Sättigung, weil in diesem Fall die mit (+1) und (—1) gewerteten, vom Betrag ihrer Amplituden her gleichen Signalanteile den gemeinsamen Mittelwert »Null« haben. Kommt vom Satelliten ein amplitudenmoduliertes Signal zurück, so hat die Ausgangsspannung Ua des ersten Demodulators einen von »Null« verschiedenen

Wert, dessen Vorzeichen von der Phasenlage (0° oder 180°) des modulierenden Rechtecksignals abhängt.

In gleicher Weise wird das Ausgangssignal Um des zweiten Demodulators bestimmt, wenn in der folgenden vollen Periodendauer von 25 ms am Eingang E das gleichgerichtete und logarithmierte, amplitudenmodulierte Trägersignal anliegt. Jetzt wird durch das Taktsignal TX das zweite Schalterpaar 53, 54 aktiviert, und durch das Taktsignal Γ2 werden die einzelnen Schalter 53 und 54 betätigt entsprechend der oben beschriebenen Schaltfolge der Schalter 51 und 5 2. Das hinter dem Schalterpaar 53, 54 angeordnete Tiefpaßfilter hat die gleiche Funktion wie das Tiefpaßfilter TP X des ersten Demodulators.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

1 2 Ein Verfahren, wie es einleitend erwähnt worden ist, Patentansprüche: um die erforderliche Eingangsleistung einer Wanderfeldröhre zu bestimmen, damit diese in der Sättigung

1. Verfahren zur Bestimmung der von einer Bo- betrieben wird, ist aus COMSAT TECHNICAL RE-denstation ausgehenden Sendeleistung, die erforder- 5 VIEW, VoI 4, No. 2, Fall 1974, S. 493 bis 497, bekannt
lieh ist, um den Leistungsverstärker eines Satelliten Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verin Sättigung zu betreiben, wobei ein amplitudenmo- fahren der eingangs genannten Art anzugeben, durch duliertes Trägersignal zum Satelliten ausgesendet das mit geringem Aufwand sehr genau die erforderliche und die Leistung dieses Signals so eingestellt wird, Eingangsleistung für einen Satellitenleistungsverstärker daß das vom Satelliten zurückgesendete Ausgangs- 10 bestimmt werden kann, damit dieser in Sättigung betriesignal des Leistungsverstärkers keine Amplituden- ben wird.

modulation aufweist, dadurch gekennzeich- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kenn-

n e t, daß aus dem vom Satelliten (SA T) zurückge- zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst
sendeten Ausgangssignal und aus einem Signalanteil Zweckmäßige Ausführungen der Erfindung gehen

des zum Satelliten ausgesendeten amplitudenmodu- 15 aus den Unteransprüchen hervor,
lierten Trägersignals im Zeitmultiplexbetrieb durch Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh-

Amplitudendemodulation zwei Signale (U_A, \jm) ab- rungsbeispiels wird nun die Erfindung näher erläutert

geleitet werden, von denen das eine Signal (Ua) dem Es zeigt

Modulationsgrad des vom Satelliten zurückgesende- F i g. 1 die Kennlinie einer Wanderfeldröhre,
ten Ausgangssignals und das andere Signal (Um) 20 Fig.2 das Blockschaltbild eines nach dem erfindem Modulationsgrad des zum Satelliten ausgesen- dungsgemäßen Verfahren arbeitenden Systems und
deten Signals proportional ist, daß das aus dem vom F i g. 3 zwei kohärente Amplitudendemodulatoren.
Satelliten zurückgesendeten Signal abgeleitete Si- Aus der F i g. 1 geht die Kennlinie einer Wanderfeldgnal (Ua) zur Leistungsregelung des zum Satelliten röhre hervor. Diese Kennlinie, welche die Abhängigkeit ausgesendeten Signals herangezogen wird und daß 25 der Ausgangsleistung P_a von der Eingangsleistung P_c das aus dem zum Satelliten ausgesendeten Signal darstellt, besitzt einen Sättigungspunkt, nämüch im Maabgeleitete Signal (Um) ausgenutzt wird, um den ximum der Kennlinie. Das von der Bodenstation zum Modulationsgrad des zum Satelliten ausgesendeten Satelliten ausgesendete Signal soll nun in seiner Lei-Signals konstant zu halten. stung P_e so bestimmt werden, daß die Wanderfeldröhre

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 30 in Sättigung betrieben wird. Ob die Wanderfeldröhre zeichnet, daß das Trägersignal (TS) mit einem Recht- bis in den Sättigungspunkt ausgesteuert ist, kann auf ecksignal (MS) amplitudenmoduliert ist. folgende Weise festgestellt werden. Man speist die

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Wanderfeldröhre mit einem amplitudenmodulierten zeichnet, daß der vom amplitudenmodulierten zum Trägersignal. Die Amplitudenmodulation des AusSatelliten (SAT) ausgesendeten Trägersignal abge- 35 gangssignals liefert dann eine Aussage darüb'er, ob die koppelte Signalanteil vor der Amplitudendemodula- Wanderfeldröhre bis in die Sättigung oder ob sie unter tion einem Logarithmierverstärker (LOG) zugeführt oder über dem Sättigungspunkt hinaus ausgesteuert ist. wird. 1st die Leistung des amplitudenmodulierten Trägersi-

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, da- gnals so groß, daß genau der Sättigungspunkt erreicht durch gekennzeichnet, daß das zum Satelliten (SAT) 40 ist, verschwindet beim Ausgangssignal die Amplitudenausgesendete Signal und das vom Satelliten zurück- modulation vollständig. Die Phasenbeziehung zwischen gesendete Signal abwechselnd jeweils für eine halbe der Amplitudenmodulation des Ausgangssignals und Periodendauer des modulierenden Signals (MS) mit der Amplitudenmodulation des Eingangssignals gibt dem Faktor +1 und für eine halbe Periodendauer Auskunft darüber, ob die Wanderfeldröhre unterhalb mit dem Faktor —1 bewertet und dann auf einen 45 oder oberhalb des Sättigungspunktes betrieben wird. Tiefpaß (TP 1, TP 2) gegeben wird, der jeweils über Bei einer Aussteuerung unterhalb des Sättigungspunkeine ganze Periodendauer der mit den Faktoren +1 tes ändert sich die Phase nicht, bei einer Aussteuerung und — 1 bewerteten Signalanteile den Mittelwert bil- oberhalb des Sättigungspunktes aber dreht sich die Phadet. se der Amplitudenmodulation des Ausgangssignals ge-

50 genüber der des Eingangssignals um 180°.

In der Fig.2 ist ein Blockschaltbild eines Systems

dargestellt, mit dem die erforderliche Eingangsleistung P_e für die Wanderfeldröhre in einem Satelliten bestimmt

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur werden kann, damit diese in Sättigung betrieben wird.
Bestimmung der von einer Bodenstation ausgehenden 55 In einem Modulator MOD wird ein Trägersignal TS

Sendeleistung, die erforderlich ist, um den Leistungsver- (z. B. 70 MHz) mit einem Signal MS amplitudenmodu-

stärker eines Satelliten in Sättigung zu betreiben, wobei liert. Dieses Signal MS hat z. B. Rechteckform mit einer

ein amplitudenmodulierte'; Trägersignal zum Satelliten Periodendauer von 25 ms. Nachdem das amplitudenmo-

ausgesendet und die Leistung dieses Signals so einge- dulierte Trägersignal einen Sendeumsetzer SU und ei-

stellt wird, daß das vom Satelliten zurückgesendete 60 nen regelbaren Leistungsverstärker L ^durchlaufen hat,

Ausgangssignal des Leistungsverstärkers keine Ampli- wird es von einer Bodenstation zu dem Satelliten SAT

tudenmodulation aufweist. ausgesendet, in dem sich die in die Sättigung auszusteu-

Der Leistungsverstärker, eine Wanderfeldröhre, in ei- ernde Wanderfeldröhre befindet.

nem Satelliten soll nach Möglichkeit in Sättigung betrie- Das Ausgangssignal der Wanderfeldröhre wird ben werden, weil im Sättigungsbereich die Abhängig- 65 schließlich zur Bodenstation zurückgesendet und gekeit der Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers von langt über einen Abwärtsmischer M und einen Regel-Schwankungen der Leistung des von der Bodenstation verstärker Vb zu einem Gleichrichter D1. Der Regelverausgesendeten Signals minimal ist. stärker V₀ regelt Dämpfungsänderungen der Strecke