DE3522635A1 - Hochfrequenzverstaerker mit detektor fuer mehrtraegerbetrieb sowie anwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenzverstärker mit angeschlossenem Detektor für Mehrträgerbetrieb.

Die Ansteuerung eines Detektors, welcher aus einem Diodennetzwerk besteht, über einen Hochfrequenzverstärker erzeugt infolge der Schalterwirkung der Detektordioden eine Vielzahl von Frequenzen, die letztlich dazu führen, daß der Intermodulationsabstand (für Zweiträgerbetrieb) sehr niedrig wird. Praktisch erreichbare Werte für den Intermodulationsabstand mit einer Schaltung gemäß Fig. 1 sind a≈10-20dB. Die Schaltung gemäß Fig. 1 besteht aus einem Hochfrequenzverstärker HV, an dessen Ausgang A zum einen das verstärkte HF-Signal und über den Detektor, bestehend aus der Diode D 1 im Querzweig und der Diode D 2 im Längszweig sowie Kondensatoren und einem Abschlußwiderstand, die vom HF-Signal abhängige Gleichspannung U _- = f(U _HF) abgenommen werden kann (Punkt B).
Solche Detektoren werden zur Anzeige der HF-Leistung über eine Gleichspannung oder zur Regelung der HF-Leistung über einen AGC-Verstärker benötigt. Zur Erhöhung des Intermodulationsabstandes könnte nun ähnlich wie beim Paralleltonverfahren für den Detektor ein seperater Verstärker vorgesehen werden, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Das zu verstärkende Mehrträger-HF-Signal durchläuft den Verstärker HV 1 und das Signal für den Detektor den Verstärker HV 2 in einem Parallelzweig. Neben dem erhöhten Bauteileaufwand - zusätzlicher Verstärker - hat diese Realisierung folgende Nachteile:
- die Intermodulationsprodukte am Ausgang C des Verstärkers HV 2 verfälschen die Messung,
- zwischen der HF-Spannung U _HF und der Gleichspannung U _- tritt ein Temperaturgang, verursacht durch die Abweichungen der Verstärker HV 1 und HV 2, auf. Besonders für die Anwendung als AGC-Verstärker ist diese Realisierung nicht brauchbar, wenn die Regelung sehr genau sein soll.

Aufgabe der Erfindung ist es einen Hochfrequenzverstärker mit angeschlossenem Detektor für Mehrträgerbetrieb so auszubilden, daß ein großer Intermodulationsabstand gewährleistet ist und der Bauteileaufwand gering bleibt. Außerdem soll eine vorteilhafte Anwendung aufgezeigt werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 4 gelöst. Die weiteren Ansprüche zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen.
Anhand der weiteren Figuren wird die Erfindung nun näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 3 ein Prinzipschaltbild des Hochfrequenzverstärkers mit Detektor gemäß der Erfindung,

Fig. 4 ein ausführliches Schaltbild für eine modifizierte Realisierung,

Fig. 5 den gemessenen Intermudulationsabstand, und

Fig. 6 den berechneten Phasen- und Verstärkungsverlauf.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 wird das zu verstärkende Mehrträger- Hochfrequenzsignal an einen Eingang des Verstärkers V geführt. Der Verstärker V besteht aus einem stark gegengekoppelten zweistufigen Transistorverstärker. Durch diese Ausbildung erscheint am Ausgang des Verstärkers V ein über einen weiten Frequenzbereich kleiner Innenwiderstand, welcher über den ausgangsseitigen Transformator Tr noch weiter reduziert wird. Der nachfolgende Parallelschwingkreis L 1, C 1 im Querzweig ist auf Bandmitte des Mehrträger- Hochfrequenzsignals abgestimmt und wirkt für den sprungartigen Verbraucher als Pufferbatterie und zwingt die Ausgangspannung des Verstärkers V in Sinusform. Der anschließende Parallelschwingkreis L 2, C 2 im Längszweig bremst in Zusammenhang mit der Induktivität L 3 den Strom bei der doppelten Bandmittenfrequenz zur Unterdrückung Intermodulationsprodukte 3. Ordnung I _1/2=2f ₁±f ₂; I _3/4=2f ₂±f ₁. Die von den Dioden D 3, D 4 des Detektors D erzeugten Oberschwingungen werden über die Gegenkopplungsschleife Gk an einen Eingang des Verstärkers V geführt und wirken gegenphasig auf den Detektor D zurück. Diese Gegenkopplung bewirkt eine Linearisierung der Gesamtanordnung, da die notwendigen beiden Kreise L 1, C 1; L 2, C 2 für den Frequenzgang schmalbandig wirken.

Ein ausführliches Schaltbild für eine leicht modifizierte Schaltung gemäß der Erfindung zeigt Fig. 4. Der Verstärker V besteht aus zwei hintereinandergeschalteten Emitterstufen mit den Transistoren T 1 und T 2. Dem Ausgang des Transistors T 2 ist ein breitbandiger Leitungsübertrager LÜ nachgeschaltet.
Wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 schließen sich daran die Parallelschwingkreise L 1, C 1 im Querzweig und L 2, C 2 im Längszweig sowie der Detektor - Dioden D 1 und D 2 an. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist der verstärkerabgewandte Anschluß der Gegenkopplungsschleife Gk an die Verbindung zwischen dem Parallelschwingkreis im Längszweig L 2, C 2 und dem Parallelschwingkreis im Querzweig L 1, C 1 angeschlossen und zwar zwischen der Induktivität L 3 und dem Kondensator C 3.
Die Gegenkopplungsschleife Gk besteht aus der Serienschaltung Kondensator C 4, Widerstand R 1 und Kondensator C 5. Der Kondensator C 5 ist an den Emitter des Transistors T 1 angeschlossen. Die von den Dioden D 1 und D 2 erzeugten Oberwellen wirken mittels der Gegenkopplungsschleife über den Kondensator C 6 gegenphasig auf den Detektor D zurück. Es erfolgt eine Linearisierung wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3. Eine weitere Gegenkopplungsschleife führt vom Kollektor des Transistors T 2 ebenfalls zum Emitter des Transistors T 1. Sie besteht aus den Kondensatoren C 7, C 8, dem Widerstand R 2 und dem mit der ersten Gegenkopplungsschleife gemeinsamen Kondensator C 5. Das Gleichspannungssignal U _- wird am Ausgang des Detektors D abgenommen und das verstärkte Hochfrequenzsignal über den Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen R 3, R 4, der an die Verbindung von Parallelschwingkreis C 1, L 1 mit der Induktivität L 3 angeschlossen ist. Die Schaltung gemäß Fig. 4 weist sehr stark reduzierte Intermodulationsprodukte auf. Ihre Stabiltät ist jedoch ausreichend gewährleistet.
In Fig. 5 ist der gemessene Intermodulationsabstand für die Schaltung gemäß Fig. 4 dargestellt. Die Bandmitte des Zweiträger- HF-Signals liegt bei f ₀ = 66 MHz.
Über eine relative Bandbreite von 10% beträgt der Intermodulationsabstand a _J340dB.
Die gute Stabilität der Schaltung ergibt sich aus dem Phasen- und Verstärkungsablauf gemäß Fig. 6 für die offene Schleife. Bei etwa 10% Bandbreite ergibt sich eine Phasenreserve von 40°.

Claims (4)

1. Hochfrequenzverstärker V mit angeschlossenem Detektor (D) für Mehrträgerbetrieb gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
- der Hochfrequenzverstärker (V) ist derart ausgestaltet, daß er etwa bis zum doppelten der maximalen Signaleingangsfrequenz einen kleinen Innenwiderstand aufweist,
- zwischen den Ausgang (A) des Hochfrequenzverstärkers (V) und den Eingang des Detektors (D) sind zwei Parallelschwingkreise (L 1, C 1; L 2, C 2) geschaltet, von denen einer im Querzweig und einer im Längszweig angeordnet ist,
- eine Gegenkopplungsschleife (Gk) für die von den nichtlinearen Bauelementen des Detektors (D) erzeugten Oberwellen führt zum Eingang des Hochfrequenzverstärkers (V).

2. Hochfrequenzverstärker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine weitere Gegenkopplungsschleife vom Ausgang zum Eingang des Hochfrequenzverstärkers (V) und einem Transformator (Tr, Lü) am Ausgang des Hochfrequenzverstärkers (V).

3. Hochfrequenzverstärker nach Anpruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkopplungsschleife für die Oberwellen vom Detektor (D) an ihrem verstärkerabgewandten Ende an die Verbindung zwischen dem Parallelschwingkreis im Längszweig (L 2, C 2) und dem Parallelschwingkreis im Querzweig (L 1, C 1) angeschlossen ist.

4. Anwendung des Hochfrequenzverstärkers nach einem der Anprüche 1 bis 3 als AGC-Verstärker.