DE3606701C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen regelbaren HF-Verstärker mit linearer Stellkennlinie.

Zur Realisierung eines AGC-Verstärkers (automatic gain con­ trol), beispielsweise im ZF-Bereich einer Satellitenfunk- Übertragungsanlage, wird ein regelbarer Verstärker benötigt, dessen Stellkennlinie über einen weiten Bereich linear ist. Dies entspringt der Forderung, daß die Abweichung des AGC- Verstärker-Ausgangs nur sehr gering sein darf.

Zur Steuerung regelbarer HF-Verstärker werden üblicherweise PIN-Dioden als Dämpfungsglieder eingesetzt. Die untere Grenz­ frequenz solcher Dioden liegt bei etwa 10 MHz, so daß ihr Einsatz bei Verstärkern niedrigerer Frequenz nicht in Frage kommen kann.

In solchen Fällen kann ein Regelverstärker mit Stromvertei­ lungssteuerung gemäß Fig. 1 günstig eingesetzt werden. Dar­ gestellt ist hier ein Hochfrequenzverstärker mit regelbarer Verstärkung in Emitter-Basis-Schaltung mit einem Eingang für die Regelspannung Ust. Solche Verstärker gibt es auch in Kollektor-Basis-Schaltung, siehe "Hochfrequenz-Anwendungen von Halbleiterbauelementen" von Kovacs, Franzis-Verlag, 1978, ab Seite 268.

Nachteilig ist, daß bei den genannten regelbaren Verstärkern der lineare Stellbereich, in dem die Ausgangsspannung linear von der Eingangsspannung abhängt, auf etwa 6 dB beschränkt ist.

Der vorliegenden Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, einen regelbaren HF-Verstärker mit linearer Stellkennlinie anzugeben, dessen linearer Stellbereich wesentlich größer ist, als der herkömmliche Verstärker.

Diese Aufgabe wurde durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthal­ ten.

Der erfindungsgemäße regelbare HF-Verstärker weist die Vor­ teile auf, daß der lineare Stellbereich wesentlich größer ist gegenüber herkömmlichen Verstärkern. Der Aufwand hierfür ist relativ gering, vor allem wenn die Verstärker in monoli­ thischer Technik ausgeführt werden.

Die Erfindung ruht auf der Erkenntnis, daß bei der Hinter­ einanderschaltung zweier Regelverstärker der eingangs ge­ nannten Art zwar der Stellbereich vergrößert wird, daß aber die gesamte Stellkurve nicht linear bleibt, sondern quadra­ tisch wird.

Der Erfindung lag nun der Gedanke zugrunde, diese quadrati­ sche Stellkennlinie durch eine Kennlinie mit Kehrwertcharak­ teristik zu kompensieren. Dies wird erreicht durch die wei­ tere Reihenschaltung eines Regelverstärkers der eingangs ge­ nannten Art mit der gleichen Stellkennlinie, dem aber nicht wie den beiden anderen Regelverstärkern die Stellspannung Ust direkt sondern als Kehrwert zugeführt wird.

Es folgt nun die Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figu­ ren.

Fig. 1 zeigt einen üblichen regelbaren Verstärker.

Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Verstärkeranordnung.

Fig. 3 zeigt eine Divisor-Schaltung, mit der die ge­ wünschte Stellgröße für den dritten regelbaren Verstärker erzeugt wird.

Fig. 4 zeigt detailliert ein Ausführungsbeispiel zweier kaskadierter Regelverstärker.

In Fig. 2 ist eine Regelschleife erkennbar, welche die er­ findungsgemäße Verstärkeranordnung enthält, nämlich die Kas­ kadierungsschaltung dreier Regelverstärker VG 1, VG 2 und VG 3. Die Ausgangsspannung Ua wird mittels eines Detektors Det de­ tektiert und in eine Regelspannung Ur umgesetzt. Mittels ei­ nes ersten Treiberverstärkers H wird diese Regelgröße umge­ setzt in eine Stellspannung Ust, welche den beiden ersten Re­ gelverstärkern VG 1, VG 2 zugeführt wird. Mittels eines zweiten Treiberverstärkers Hi wird die Regelgröße Ur mindestens ange­ nähert invertiert und als Stellgröße Uk dem dritten Regelver­ stärker VG 3 zugeführt.

Nimmt man an, daß im linearen Stellbereich die Verstärkung V jeweils linear proportional zur Regelgröße Ur bzw. zur Stell­ spannung Ust ist, nämlich V = G · Ust, so ergibt sich für die Ausgangsspannung Uy des ersten Verstärkers Uy = G · Ust · Ue und für die Ausgangsspannung Ux des zweiten Verstärkers Ux = G · Ust · Uy oder insgesamt Ux = G ² · Ust ² · Ue, also die behauptete quadratische Abhängigkeit der Ausgangsspan­ nung zweier kaskadierter Regelverstärker von der Stellgrö­ ße Ust. Nimmt man weiterhin an, die Ausgangsspannung Ua des dritten Regelverstärkers VG 3 sei Ua = K · Uk · Ux oder mit Uk proportional 1/Ur so ergibt sich insgesamt für die Aus­ gangsspannung Ua ∼ K · G ² · Ue · Ust ²/Ur oder da Ust propor­ tional Ur, Ua ∼ K · G ² · Ust · Ue.

Damit ist die Ausgangsspannung Ua der Dreier-Kaskadierung li­ near proportional zur Stellspannung Ust.

In der Praxis folgen die beiden ersten Verstärker VG 1, VG 2 nicht genau dem Quadrat der Steuerspannung Ust, so daß es ge­ nügen mag, die Umkehrfunktion von Ur näherungsweise durch ei­ nen Umkehrverstärker darzustellen.

Genügt der Linearitätsgrad jedoch nicht, so ist er durch ei­ ne Divisor-Schaltung gemäß Fig. 3 zu ersetzen. Die Divi­ sion erfolgt hierbei durch einen Multiplizierer und nach­ folgendem Differenzverstärker, dessen Ausgang auf den Mul­ tiplizierer-Eingang zurückgekoppelt ist. Der andere Multi­ plizierer-Eingang ist mit Ur beaufschlagt. Der positive Eingang des Differenzverstärkers wird auf festes Potential beispielsweise E gelegt. Dann ist die Ausgangsspannung Uk proportional E/Ur.

Die Schaltung weist den Vorteil auf, daß die Verstärkung in den Regelverstärkern H bzw. Hi sehr hoch gewählt werden kann, wodurch eine sehr viel kleinere Abweichung der Ausgangsspan­ nung vom Sollwert erreicht wird.

Selbstverständlich kann die Reihenfolge der 3 kaskadierten Regelverstärker beliebig sein.

In Fig. 4 ist eine Kaskadenschaltung zweier Regelverstärker VG 1, VG 2 in Emitter-Basis-Schaltung detailliert dargestellt. Ihre linearen Stellkennlinien fallen jeweils mit steigender Regelgröße Ur bzw. Stellspannung Ust. Ihr Ausgang ZF′ bildet den Eingang eines nachfolgenden Regelverstärkers VG 3, der die gleiche Schaltungsanordnung aufweist wie der nach Fig. 1 oder einer der Regelverstärker nach Fig. 4 mit dem Unterschied, daß dieser 3. Regelverstärker VG 3 mit einer Stellspannung Uk ∼ 1/Ur gemäß Fig. 2 oder 3 angesteuert wird.

Claims (3)

1. Regelbarer HF-Verstärker mit linearer Stellkennlinie, ge­ kennzeichnet durch die Hintereinanderschaltung (Kaskadie­ rung) dreier regelbarer Verstärker (VG 1, VG 2, VG 3) mit je­ weils linearer Stellkennlinie, wobei die Ansteuerung zwei­ er Regelverstärker (VG 1, VG 2) proportional zur Stellspan­ nung (Ust ∼ Ur) erfolgt und wobei dem dritten regelbaren Verstärker (VG 3) die Stellspannung umgekehrt proportional (Uk ∼ 1/Ur) zugeführt wird.

2. Regelbarer HF-Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zuführung der Stellspannung (Uk) dem dritten Verstärker (VG 3) über einen Dividierer erfolgt (Fig. 3).

3. Regelbarer HF-Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem dritten Verstärker (VG 3) die Stellspan­ nung (Uk) invertiert zugeführt wird.