DE3505949A1 - Hochfrequenzverstaerker-regelschaltung sowie anwendung - Google Patents

Description

Hochfrequenzverstärker-Regelschaltung sowie Anwendung

Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenzverstärker-Regelschaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In Hochfrequenzverstärkern von nachrichtentechnischen Geräten ist es üblich, sogenannte AGC-Verstärker (Automatic Gain ControD-Verstärker zur Konstanthaltung der Leistung zu verwenden. Solche Verstärker beruhen auf dem in Fig. 1 dargelegten Prinzip.
Das Ausgangssignal eines regelbaren HF-Verstärkers HV wird auf einen Detektor DT gegeben und damit über einem Gleichspannungsverstärker GV die Ausgangsleistung konstant gehalten, üblicherweise besteht der Detektor DT aus einem einfachen Spannungsgleichrichter mit nachgeschaltetem Spannungsteiler zur Einstellung der Ausgangsleistung. "t

Die Ausgangsleistung einer solchen AGC-Schaltung wird aber ^v nur unter der Bedingung konstant gehalten, daß die Ausgangsspannung immer die gleiche Kurvenform aufweist, da der Detektor DT ein Spitzen- oder Mittelwertgleichrichter ist. Weist das Nachrichtenband mehrere Träger auf, die während des Betriebes zu- und abgeschaltet werden, sowie ein veränderliches Grundrauschen, so ist mit der üblichen Anordnung gemäß Fig. eine Regelung der Ausgangsleistung nicht möglich. Für diesen Fall muß eine andere AGC-Schaltung, bzw. ein anderer Detektor verwendet werden. Leistungsregelung ist in diesem Falle nur möglich, wenn eine echte Leistungsmessung mittels eines Leistungsdetektors LD, beispielsweise bekannt aus DE 32 06 114 A1, vorgenommen wird (Fig. 2).

Zur Leistungsmessung kann auch die thermische Messung mit Temperaturfühler verwendet werden (Einführung in die Hochfrequenzmeßtechnik, Seite 219, Kraus, Pflaum Verlag). Der Aufwand für einen solchen Detektor ist jedoch relativ hoch. Zudem müssen derartige Leistungsmesser häufig kalibriert

werden, was während der relativ hohen Standzeit eines Nachrichtengerätes nicht erwünscht ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Hochfrequenzverstärker-Regelschaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so zu gestalten, daß eine Leistungsregelung für Mehrträgersignale und Grundrauschen mit geringem Aufwand und hoher Konstanthaltung der Ausgangsleistung, insbesondere mit einer Genauigkeit ^S 1 %, möglich ist. Außerdem soll eine Anwendung angegeben werden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche 2 bis 4 zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung auf. Anspruch 5 gibt eine vorteilhafte Anwendung an.

Die Hochfrequenzverstärker-Regelschaltung gemäß der Erfindung muß nicht kalibriert werden und liefert eine Regelgleichspannung, die sehr genau zur Ausgangsleistung des Verstärkers proportional ist. Eine Auswertung der Leistung von HF-Signalen beliebiger Kurvenform ist möglich. Da die Regelschaltung wenig Bauelemente benötigt und wartungsfrei ist, eignet sie sich besonders für den Einsatz in Satelliten-Transpondern.

Anhand der Figuren 3 und 4 wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Dies zeigt ein Prinzipschaltbild einer Hochfrequenzverstärker-Regelschaltung gemäß der Erfindung.

Gemäß Fig. 3 weist der Hochfrequenzverstärker HV einen Signaleingang E auf, dem ein Mehrträgersignal mit Rauschanteil mit der Eingangsleistung P_E zugeführt ist. Das zu verstärkende Signal sei beispielsweise ein 60 MHz ZF-Signal. Am Signalausgang A des Hochfrequenzverstärkers HV erscheint

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e £f dann die Ausgangsleistung P^ = , wobei Z^ den komplexen

Ausgangswiderstand darstellt. An den Ausgang des Hochfrequenzverstärkers HV ist der Leistungsdetektor LD angeschlossen, dessen Ausgang an einen Eingang eines Gleichspannungsverstärkcrs GV1 angeschlossen ist. Dem anderen Eingang dieses Gleichspannungsverstärkers GV1 ist eine Referenzgleichspannung U_ref zugeführt. Der Ausgang des Gleichspannungsverstärkers GV1 ist mit dem Stelleingang St des HF-Verstärkers HV zur Einstellung dessen Verstärkung verbunden. Der Leistungsdetektor LD besteht aus -der Serienschaltung der Baugruppen: Entkoppelnetzwerk EN, Frequenzbewertungsnetzwerk BN, Spannungsverdopplerschaltung C2, D2, D1, C3, variablem Gleichspannungsverstärker GV2 und Netzwerk mit Quadrierungscharakteristik QN. Die Schaltung gemäß Fig. 3 beruht auf dem Prinzip der Effektivwertmessung mit Quadrierung auf der Gleichspannungsseite. Die auf diese Weise am Ausgang des Leistungsdetektors LD erzeugte Gleichspannung U^ entspricht der Ausgangsleistung Pß des Hochfrequenzverstärkers HV. Die Spannungsverdopplerschaltung, bestehend aus dem Kondensator C2 und der Diode D1 im Längszweig, sowie der Diode D2 und Kondensator C3 im Querzweig mit vorgeschaltetem Widerstand RI zur näherungsweisen Messung von Effektivwerten ist an sich bekannt (Electronics, Febr. 17, 1961, Seite 134). Sie mißt den Effektivwert der in sie eingespeisten Spannung für eine gegebene Kurvenform. Die Richtigkeit dieser Messung wird durch die Widerstände R1 am Eingang und R2 am Ausgang bestimmt. Parallel zum Widerstand R1 ist jedoch erfindungsgemäß ein abgleichbarer Kondensator C1 geschaltet. Dies führt zu einer stärkeren Bewertung der nur beim Rauschen vorhandenen hochfrequenten Spannungsanteile. Der dem Verdoppler vorgeschaltete Widerstand zur Erzielung einer Flächengleichrichtung, wird damit von der Kurver form der speisenden Spannung abhängig. Bei richtiger Einstellung von C1, R1 und R2 bewertet diese Schaltung verschiedene Träger und Grundrau-

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sehen gleich. Der hochohmige Eingang der Verdopplerschaltung mit einem Breitbandübertrager BT unter Verwendung eines Anpaßnetzwerkes AN, das im einfachsten Falle aus einem Paralellschwingkreis besteht, ist dem Ausgang des Hochfrequenz-Verstärkers HV angepaßt.

Der Breitbandübertrager BT ist als Leitungsübertrager ausgebildet und besitzt demzufolge eine galvanische Verbindung zwischen seinem Eingang und dem vom Widerstand R1 abgewandten Sekundärwicklungsanschluß.

Die so entstandene Gleichspannung liegt in der Größenordnung von einigen Volt. Dadurch sind die Schwellspannungen sowie deren Temperaturgänge der beiden Schottky-Dioden D1 und D2 vernachlässigbar gering. Da die Belastung des Spannungsverdopplers mit Widerstand R2 konstant bleiben muß, wird zwischen dessen Ausgang und dem Netzwerk mit Quadrierungscharakteristik QN ein in der Verstärkung veränderbarer Gleichspannungsverstärker GV2 geschaltet. Diese Maßnahme erlaubt die Verwendung eines sehr einfachen Quadrierungsnetzwerkes QN, da bei Verstellung der Ausgangsleistung mit dem Gegenkopplungswiderstand R4; die Spannung U4 am Ausgang des Leistungsdetektors infolge der Regelung konstant bleibt und somit der Arbeitspunkt des Quadrierungsnetzwerkes QN.

Die Spannung U^ entspricht der Ausgangsleistung P^ des Hochfrequenzverstärkers HV und der Beziehung U4 =Ueff ^» ^wot>ei K die Verstärkung des Gleichspannungsverstärkers GV1 ist. Die Verstärkung K ist wiederum eine Funktion der Verstärkung V des Gleichspannungsverstärkers GV2 .

Als Quadrierungsnetzwerk QN kann beispielsweise ein üblicher Transkonduktanz-Operationsverstärker verwendet werden.

Fig. 4 zeigt eine Alternative für ein solches Quadrierungsnetzwerk QN. Einem integrierten HF-Verstärker IC1, z.B.

4093 A - in Fig. 4 gestrichelt eingezeichnet - mit einer Dif-

ferenzstärkerstufe bestehend aus den Transistoren T1 und T2, wird das Ausgangssignal des Gleichspannungsverstärkers GV2 über einen Differenzeingang zugeführt. Mit diesem Signal wird ebenfalls ein Transistor T3 in der gemeinsamen Emitterleitung der Transistoren T1 und T2 gesteuert. Da das Quadrierungsnetzwerk QN im Regelkreis vor dem Gleichspannungsverstärker GV1 liegt, muß seine Temperaturdrift so klein wie möglich sein. Der den Kollektorstrom der Transistoren T1 und T2 steuernde Transistor T3 ist deshalb als Stromspiegel ausgelegt. Unter Zuhilfenahme der auf dem gleichen Chip befindlichen Transistoren T4 und T5 werden zwei Dioden gebildet, die zusammen mit dem Widerstand R5 die gesamte Drift des Verstärkers - T3 - so ausgleichen, daß eine Drift des Quadrierungsnetzwerkes QN von U_a^0,1 m V/C zustande kommt. Das Ausgangssignal der Differenzverstärkerstufe wird über den Operationsverstärker IC2 abgenommen und einem Eingang des Gleichspannungsverstärkers GV1 zugeführt.

- Leerseite

Claims (5)

ANT Nachrichtentechnik GmbH E7/Spe/kön Gerberstraße 33 BK 83/135 D-7150 Backnang Patentansprüche

1. Hochfrequenzverstärker-Regelschaltung für Mehrträgersignale mit Rauschanteil, bestehend aus einem Detektor am Ausgang des Verstärkers mit nachgeschaltetem Gleichspannungsverstärker, dessen Ausgang an den Stelleingang des Hochfrequenz-Verstärkers geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor aus der Serienschaltung folgender Baugruppen besteht:

- einem Entkoppelnetzwerk (EN)

- einem höhere Frequenzen stärker bewertenden Netzwerk (BN)

- einer aus Kondensatoren und Dioden bestehenden Spannungsverdopplerschaltung (C2, D2, D1, C3)

- einem variablen Gleichspannungsverstärker (GV2) und

- einem Netzwerk mit Quadrierungscharakteristik (QN).

2. Hochfrequenzverstärker-Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entkoppelnetzwerk (EN) aus einem Breitbandübertrager (BT) mit Anpassungsnetzwerk (AN) besteht.

3. Hochfrequenzverstärker-Regelschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das frequenzbewertende Netzwerk (BN) aus der Parallelschaltung eines Widerstandes (FM) und eines Kondensators (C1) besteht.

4. Hochfrequenzverstärker-Regelschaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anpassungsnetzwerk (AN) aus einem Parallelschwingkreis besteht.

5. Anwendung der Hochfrequenzverstärker-Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für einen Satelliten-Transponder .