DE4024799A1 - Pegelsteuerschaltung und verfahren zur pegelsteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Pegelsteuerschaltung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1, 6 und 11 sowie ein Ver­ fahren zur Pegelsteuerung nach dem Oberbegriff der Patent­ ansprüche 15 und 18. Allgemein befaßt sich die Erfindung mit Verstärkungssteuerschaltungen oder Pegelsteuerschaltungen für Hochfrequenzquellen.

Bei Hochfrequenzgeräten, wie beispielsweise Sendern, Lei­ stungsgeneratoren und Testausrüstungen wird häufig eine Hochfrequenzquelle (HF-Quelle) benötigt, die eine HF-Lei­ stung von konstanter Amplitude erzeugt, während die Aus­ gangsfrequenz innerhalb einer vorgegebenen Frequenzbandbrei­ te gewobbelt wird. Da die erforderliche Bandbreite einen ho­ hen Frequenzumfang hat und da Breitbandleistungsquellen mit konstanter Ausgangsleistung über das gesamte Frequenzband schwierig zu bauen sind, werden Pegelsteuerschaltungen oder Verstärkungssteuerschaltungen benötigt.

Automatische Pegelsteuerschaltungen oder Verstärkungssteuer­ schaltungen nach dem Stand der Technik arbeiten mit einer Rückkopplungsschleife, die einen linearen Modulator steuert, der in Reihe mit dem HF-Quellenausgang geschaltet ist. Ge­ nauer gesagt wird der HF-Ausgang abgetastet und mit einem Bezugspegel verglichen, der den gewünschten Ausgangslei­ stungspegel bestimmt. Die Differenz zwischen dem ausgangs­ seitigen Abtastwert und dem Bezugspegel bildet ein Fehler­ signal, das einem Integrator zugeführt wird. Der Ausgang des Integrators steuert seinerseits den Modulator derartig, daß die Wirkung der Rückkopplungsschleife das Fehlersignal auf 0 zurückführt, so daß sich ein stabiler Ausgangspegel ergibt.

Die gleiche Rückkopplungsanordnung kann gleichfalls für die Amplitudenmodulation des Ausganges des Generators verwendet werden, indem in einfacher Weise ein Modulationssignal zu dem Bezugssignal addiert wird. Die Rückkopplungsschleife er­ zwingt dann, daß die Ausgangsamplitude dem Modulationssignal folgt.

Diese bekannte Rückkopplungsanordnung kann gleichfalls zum Erzeugen von amplitudenmodulierten Pulsen durch Einsetzen eines Pulsmodulators in Reihe mit dem Linearmodulator ver­ wendet werden. Bei dieser Verschaltung erzeugt der Pulsmodu­ lator Pulse, während der Linearmodulator die Amplitude der Pulse moduliert. Jedoch ist es bei dieser Anordnung erfor­ derlich, einen Schalter in die Amplitudenrückkopplungs­ schleife derart einzusetzen, daß die Rückkopplungsschleife nicht zwischen den Pulsen arbeitet.

In den meisten Situationen arbeitet diese bekannte Pegel­ steuerschaltung zufriedenstellend. Jedoch ist diese bekannte Schaltung erheblichen Beschränkungen unterworfen. Insbeson­ dere ist die prozentuale "Tiefe" der Amplitudenmodulation (AM) beschränkt. Genauer gesagt ist der Dynamikbereich der Rückkopplungsschleife aufgrund der Rückkopplungsschleifen­ anordnung auf den Dynamikbereich des Elementes mit dem kleinsten Dynamikbereich begrenzt. Wenn beispielsweise der Linearmodulator, der zur Steuerung des Ausganges des Lei­ stungsgenerators verwendet wird, einen größeren nutzbaren Dynamikbereich aufweist als die ausgangsseitige Abtastschal­ tung, kann der Dynamikbereich des Modulators nicht voll für die Amplitudenmodulation verwendet werden. In einem typi­ schen Fall begrenzt die ausgangsseitige Abtast- und Erfas­ sungsschaltung den nutzbaren Dynamikbereich aufgrund einer Gleichspannungs-Offsetdrift und aufgrund von Rauschen. So kann beispielsweise die von einem HF-Generator verfügbare Leistung + 10 dBm betragen. Jedoch kann in einer typischen HF-Detektorschaltung oder Erfassungsschaltung eine Ausgangs­ amplitude des Generators von unter -10 dBm nicht mehr genau erfaßt werden, so daß der gesamte Erfassungsbereich ungefähr 20 dB beträgt. Demzufolge beträgt die maximal mögliche AM-Tiefe 90%. Ein Versuch des Betriebes des Rückkopplungs­ systemes mit einer AM-Tiefe von mehr als 90% würde zu er­ heblichen AM-Verzerrungen selbst dann führen, wenn ein Li­ nearmodulator mit einem Dynamikbereich von 80 dB verwendet wird.

Ein zweites Problem der oben beschriebenen Pegelsteuerschal­ tung nach dem Stand der Technik besteht darin, daß deren AM-Bandbreite begrenzt ist. Gemäß der üblichen Theorie für Rückkopplungssteuerschleifen ist die Schleifenbandbreite durch die Zeitverzögerungen in den Schleifenkomponenten be­ grenzt. Insbesondere muß bei der diskutierten Schaltungskon­ figuration die Schleifenintegratorzeitkonstante erheblich länger sein als die gesamte Verzögerung in dem Rest der Schleife, da anderenfalls das System instabil würde. Selbst wenn daher der Linearmodulator über eine größere AM-Band­ breite als die Rückkopplungsschleife arbeiten kann, kann diese Bandbreite aufgrund der Integratorzeitkonstante nicht genutzt werden.

Eine dritte Beschränkung liegt darin, daß die Pulsmodulation mit einer üblichen Schaltung aufgrund der Bandbreitenver­ schlechterung beschränkt ist. Da die Pulsmodulation die er­ forderliche Ansprechzeit des Rückkopplungsschleifensystems auf Änderungen entweder bezüglich des Bezugspegels oder des Modulationssignales erhöht, wird die wirksame AM-Bandbreite reduziert, wobei insbesondere die Bandbreitenverschlechte­ rung proportional zu dem Pulslastzyklus ist. Wenn beispiels­ weise die Pulsamplitudenmodulation mit 10 Mikrosekunden breiten Pulsen mit einem gegenseitigen Abstand von 100 Mi­ krosekunden ausgeführt wird, wird die wirksame AM-Bandbreite des Modulationssystems um den Faktor 10 herabgesetzt. Daher kann das letztgenannte Problem in erheblicher Weise die Ge­ schwindigkeit beschränken, mit der die Pulsamplitude modu­ liert werden kann.

Eine Lösung für diese Probleme gemäß dem Stand der Technik liegt darin, die beschriebene Pegelsteuerrückkopplungs­ schleife immer dann aufzutrennen, wenn die Amplitudenmodu­ lation mit einer hohen Rate oder mit einer großen Tiefe durchgeführt werden soll. Die Schaltung arbeitet dann in einer "offenen Schleifen"-Konfiguration ohne Rückkopplungs­ steuerung. Allerdings haben bekannte Linearmodulatoren und Treiberschaltungen typischerweise eine ausreichende Line­ arität zum Minimieren von Verstärkungsveränderungen, so daß diese Schaltungen eine Amplitudenmodulation mit hinnehmbarer Verzerrung auch dann erzeugen, wenn keine fehlerkorrigieren­ de Wirkung der Rückkopplungsschleife vorliegt.

Um die Schaltung in einer "offenen Schleifen"-Konfiguration zu betreiben, muß der Ausgangspegel von Hand eingestellt werden. Um dies auszuführen, wird die oben beschriebene Rückkopplungsschleife nach dem Stand der Technik geschlos­ sen, woraufhin die HF-Ausgangsamplitude auf den gewünschten Pegel eingestellt wird. Daraufhin wird das Ausgangssignal des Schleifenintegrators gemessen. Anschließend wird der Integrator abgekoppelt und der Modulator direkt mit einem Bezugssignal betrieben, das entsprechend des gemessenen In­ tegratorausgangssignales eingestellt ist. Jegliches Ampli­ tudenmodulationssignal wird zu diesem Bezugssignal addiert.

Auf diese Weise können die oben geschilderten Probleme be­ züglich der Tiefenbegrenzungen und Bandbreitenbegrenzungen vermieden werden. Jedoch muß die Pegel-Einstellprozedur wie­ derholt werden, sobald die HF-Ausgangsfrequenz oder die Amplitude geändert werden muß. Selbst wenn sich die HF-Aus­ gangsfrequenz und die Amplitude nicht ändern, muß die Pe­ geleinstell-Prozedur periodisch durchgeführt werden, da Tem­ peraturschwankungen zu Verstärkungsänderungen des HF-Gene­ rators und des Modulators führen. Aus ähnlichen Gründen ist es mit einer derartigen Schaltung mit offener Regelschleife nicht möglich, eine konstante HF-Ausgangsamplitude während des Wobbelns über den gesamten Ausgangsfrequenzbereich auf­ recht zu erhalten. Letztlich bedeutet es trotz der Möglich­ keit der Automatisierung der Pegel-Einstellprozedur einen erheblichen Arbeitsaufwand, die Prozedur durchzuführen, wobei die Durchführung der Prozedur häufig lästig ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegen­ den Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Pegelsteuerschal­ tung sowie ein Pegelsteuerverfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sich eine erhöhte Amplitudenmodu­ lationsbandbreite verglichen mit derjenigen von Schaltungen bzw. Verfahren nach dem Stand der Technik ergibt.

Diese Aufgabe wird durch eine Pegelsteuerschaltung nach den Ansprüchen 1, 6 und 11 sowie durch ein Verfahren zur Pegel­ steuerung nach den Ansprüchen 15 und 18 gelöst.

Ein Vorteil der Erfindung liegt in der Schaffung einer auto­ matischen Pegelsteuerschaltung mit einer größeren Pulsampli­ tudenmodulationsbandbreite.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der Schaffung einer automatischen Pegelsteuerschaltung, die eine Rück­ kopplungsschleife verwendet, um automatisch den Pegel ein­ zustellen, während sie sowohl in der AM-Betriebsart wie auch in der Pulsamplitudenmodulationsbetriebsart arbeitet.

Ein anderer Vorteil der Erfindung liegt in der Schaffung einer automatischen Pegelsteuerschaltung, bei der die Rück­ kopplungsschleife derart konstruiert ist, daß der Dynamikbe­ reich sämtlicher Komponenten in der Rückkopplungsschleife ausgenützt werden kann, und bei der die prozentuale AM-Tiefe erhöht werden kann.

Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung liegt in der Schaf­ fung einer automatischen Pegelsteuerschaltung mit niedriger Verzerrung bei hoher AM-Tiefe während des Betriebes mit der durch eine geschlossene Regelschleife nivellierten Ausgangs­ betriebsart.

Noch ein Vorteil der Erfindung liegt in der Schaffung einer automatischen Pegelsteuerschaltung, deren Ausgangsleistungs­ pegel auf einfache Weise auf einen gewünschten Wert einge­ stellt werden kann.

Die oben geschilderten Vorteile werden erreicht und die oben genannten Probleme werden gelöst durch ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine Rückkopp­ lungsschleife den Ausgangsleistungspegel stabilisiert. Je­ doch wird der Bezugspegel, der den Ausgangsleistungspegel bestimmt, nicht nur zu dem Rückkopplungsschleifenintegrator­ eingang über eine Verzögerungsschaltung, sondern auch direkt zu der linearen Modulatorschaltung zugeführt. Wenn das Sy­ stem in der Pulsamplitudenmodulationsbetriebsart arbeitet, wird der Bezugspegel verwendet, um einen Schalter zu steu­ ern, der die Rückkopplungsschleifenschaltung öffnet, wenn das Modulationssignal den Ausgangsleistungspegel auf einen Pegel reduziert, der zu niedrig für eine genaue Erfassung ist. Die Rückkopplungsschleife wird erneut geschlossen, um die normale Rückkopplungsbetriebsweise wieder herzustellen, wenn der Ausgangsleistungspegel auf einen Punkt ansteigt, bei dem er genau erfaßt werden kann.

Insbesondere wird der HF-Ausgang abgetastet und mit einem Bezugspegel verglichen, der den gewünschten Ausgangslei­ stungspegel bestimmt. Die Differenz zwischen dem Ausgangsab­ tastwert und dem Bezugspegel bildet ein Fehlersignal, das einem Integrator zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Integrators steuert seinerseits den Modulator. Erfindungs­ gemäß wird der Bezugspegel mit dem Ausgangssignal des Schleifenintegrators aufaddiert, woraufhin die sich ergeben­ de Summe zur Steuerung des Linearmodulators verwendet wird. Das Bezugspegelsignal wird verzögert, bevor es dem Schlei­ fenintegrator zum Kompensieren von Schleifenverzögerungen zugeführt wird.

Wenn das System in der Pulsamplitudenmodulationsbetriebsart arbeitet, wird der verzögerte Bezugspegel (der das Modula­ tionssignal beinhaltet) mit einem Schwellensignal vergli­ chen, das den untersten Ausgangspegel darstellt, der genau erfaßt werden kann. Wenn das modulierte Bezugssignal ober­ halb der Schwelle liegt, wird die Rückkopplungsschleife ge­ schlossen. Wenn andererseits das Modulationssignal den Aus­ gangsleistungspegel auf einen Pegel herabsenkt, der zu nied­ rig ist, um genau erfaßt zu werden, wird die Rückkopplungs­ schleife geöffnet.

Die erfindungsgemäße Konfiguration ermöglicht eine lineare Modulation über einen sehr großen Dynamikbereich ohne daß ein entsprechend großer Dynamikbereich der ausgangsseitigen Erfassungsschaltungen benötigt wird. In ähnlicher Weise hat bei der Pulsamplitudenmodulation die erfindungsgemäße Schal­ tung eine AM-Bandbreite, die unabhängig vom Pulslastverhält­ nis ist, da die Pegelsteuerungsbandbreite nicht von der Rückkopplungsschleifenbandbreite abhängig ist (welche sich mit niedrigem Pulslastmodulationsverhältnis verschlechtert). Darüber hinaus liefert die erfindungsgemäße Schaltung eine schnellere Antwort auf Änderungen in den Bezugspegeln ver­ glichen mit dem Antwortverhalten von bekannten Schaltungs­ architekturen.

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen Schaltungen nach dem Stand der Technik und ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer automatischen Pegelsteuer- und Amplitudenmodulations-Schaltung mit Rückkopplungsschleife nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine Darstellung einer Modifikation gemäß dem Stand der Technik zu der in Fig. 1 gezeigten Schaltung, die die Verwendung dieser Schaltung für Pulsampli­ tudenmodulation erlaubt; und

Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm einer erfindungs­ gemäßen automatischen Pegelsteuerschaltung mit Vor­ wärtssteuerung.

Fig. 1 stellt eine typische automatische Pegelsteuerung nach dem Stand der Technik zur Verwendung im Zusammenhang mit HF-Quellen dar. Die Schaltung arbeitet, um ein Ausgangssig­ nal 111 mit gesteuerter Amplitude zu erzeugen. Eine HF-Lei­ stung wird durch einen üblichen Generator 100 erzeugt, der beispielsweise ein Oszillator, ein Magnetron oder ein Halb­ leiteroszillator sein kann. Die Ausgangsleistung des Oszillators 100 wird über eine Übertragungsleitung 102, die beispielsweise eine Mikrostripleitung-Leitung, ein Wellen­ leiter oder eine andere Übertragungsanordnung sein kann, zu dem Leistungsverstärker 104 zugeführt. Wenn sowohl der Oszillator 100 wie auch der Leistungsverstärker 104 Breit­ bandgeräte sind, kann HF-Leistung über eine große Bandbreite erzeugt werden. Jedoch hat typischerweise das Ausgangssignal des Verstärkers 104 keine konstante Amplitude über die ge­ samte Bandbreite.

Daher ist der Ausgang des Verstärkers 104 mit einem üblichen Linearmodulator 106 versehen. Das Ausgangssignal des Modula­ tors 106 wird seinerseits einem Pufferverstärker 108, einem Richtkoppler 110 und letztlich dem Ausgang 111 zugeführt. Dementsprechend kann die Ausgangsamplitude am Ausgang 111 direkt durch den Linearmodulator 106 gesteuert werden. Der Modulator 106 wird seinerseits durch eine Rückkopplungs­ schleife gesteuert, innerhalb der die Hauptkomponenten aus einem Detektor 112, einem Verstärker 114, einem Integrator 121 und einem Verstärker 124 bestehen.

Insbesondere tastet der Rückkoppler 110 einen kleinen Teil der Ausgangsleistung ab und zweigt den abgetasteten Teil ab und führt diesen zu einem üblichen Detektor 112 zu, welcher schematisch als Diode gezeigt ist. Der Detektor 112 wandelt die HF-Ausgangsleistung in eine Gleichspannung, die dem Puf­ ferverstärker zugeführt wird. Typischerweise ist der Ver­ stärker 114 ein logarithmischer Verstärker oder log-Ver­ stärker, wobei es für die Wahl dieser Verstärkerart ver­ schiedene Gründe gibt. Generell erhöht ein logarithmischer Verstärker den Dynamikbereich, über den die HF-Amplitude ge­ steuert werden kann, und hält die Verstärkung der Rückkopp­ lungsschleife auch dann konstant, wenn sich die Verstärkung des HF-Generators und Verstärkers in einem erheblichen Maß mit der Frequenz ändert. Letztlich ermöglicht ein logarith­ mischer Verstärker eine Korrektur von jeglichen Nichtli­ nearitäten in dem Detektor 112 bei Verwendung eines Ver­ stärkers mit mehrfachem Steigungs-Durchbruchspunkt. Zusätz­ lich ermöglicht ein logarithmischer Verstärker eine einfache Kalibrierung des Bezugspegels (Beschreibung folgt) in Dezi­ bel.

Der Ausgang des Verstärkers 114 wird dem positiven Eingang eines Summationspunktes 116 zugeführt, der dem Integrator 121 zugeordnet ist. An dem Summationspunkt 116 wird die Aus­ gangsspannung mit einer Bezugspegelspannung summiert, die auf einer Leitung 131 anliegt. Wie nachfolgend erläutert wird, wird diese Bezugsspannung verwendet, um den Ausgangs­ pegel der Schaltung einzustellen.

Die Differenz zwischen der von dem Verstärker 114 erzeugten analogen Ausgangsspannung und der Bezugspegelspannung ist ein Fehlersignal, das über einen Widerstand 122 zu dem Inte­ grator 121 zugeführt wird. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist ein beispielshafter analoger Integrator ein üblicher Opera­ tionsverstärkerintegrator mit einem Kondensator 120 und einem Operationsverstärker 118.

Das integrierte Fehlersignal, das an dem Ausgang des Inte­ grators 121 erzeugt wird, wird zu dem exponentiellen Ver­ stärker 124 zugeführt, der den skalierenden Effekt des loga­ rithmischen Verstärkers 114 umkehrt. Die sich ergebende Ausgangsspannung des Verstärkers 124 wird als Steuerspannung für den Linearmodulator 106 verwendet. Gemäß der an sich be­ kannten Rückkopplungstheorie wird während des statischen Be­ triebes das an dem Summationspunkt 116 gebildete Fehlerspan­ nungssignal auf 0 durch die Wirkung der Rückkopplungsschlei­ fe zurückgeführt.

Das oben beschriebene System kann gleichfalls in einer di­ rekten Art für die Amplitudenmodulation eingesetzt werden. Insbesondere kann das Bezugssignal auf der Leitung 131 amplitudenmoduliert werden, indem eine stabile Bezugsspan­ nung von einer Quelle 136 und ein Amplitudenmodulationssig­ nal auf einer Leitung 134 mittel eines Summationspunktes 130 kombiniert werden. Allgemein ist es wünschenswert, daß die Modulation linear ist, so daß die Hüllkurve des modulierten HF-Signales an dem Ausgang 111 die gleiche Form wie das mo­ dulierende Signal auf der Leitung 134 hat. Dementsprechend wird allgemein das Modulationseingangssignal auf der Leitung 134 durch einen logarithmischen Verstärker 132 verarbeitet, bevor der Bezugsspannungspegel an dem Summationspunkt 130 aufsummiert wird. Die Wirkung der oben beschriebenen Rück­ kopplungsschleife erzwingt dann, daß das Ausgangssignal der HF-Amplitude an dem Punkt 111 dem modulierenden Eingangssig­ nal an dem Eingang 134 mit hinnehmbarer Genauigkeit inner­ halb des Dynamikbereiches und der Bandbreitengrenzen der Rückkopplungsschleife folgt. Der amplitudenmodulierte "Träger" bzw. der Grundpegel können durch Ändern des Bezugs­ spannungspegels auf der Leitung 136 in an sich üblicher Art eingestellt werden.

Gleichfalls ist es möglich, diese bekannte Anordnung für eine Pulsamplitudenmodulation durch Veränderung der Schal­ tung einzusetzen, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. In Fig. 2 sind die mit den in Fig. 1 gezeigten Elementen übereinstim­ menden Elemente mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. So entspricht beispielsweise der HF-Oszillator 200 in Fig. 2 dem HF-Oszillator 100 in Fig. 1. In ähnlicher Weise ent­ spricht der Verstärker 204 dem Verstärker 104, usw. Ein Vergleich der Fig. 2 und 1 ergibt, daß drei zusätzliche Ele­ mente zu der Schaltung hinzugefügt worden sind, um eine Pulsmodulation zu ermöglichen. Diese Elemente sind der Trei­ berverstärker 250, der Pulsmodulator 252 und der Integra­ tions- und Halte-Schalter 255. Der Pulsmodulator 252 und sein Treiberverstärker 250 sind konstruiert, um einen sehr schnellen Übergang zwischen einer Nulldämpfung und einer sehr hohen Dämpfung zu schaffen. Diese Elemente werden durch ein Pulssignal auf einer Eingangsleitung 240 gesteuert und ermöglichen das Ein- und Aus-Schalten des HF-Ausgangssig­ nales, um Pulse zu erzeugen, wobei dies typischerweise unter der Steuerung von standardmäßigen digitalen "Hoch"- und "Tief"- Spannungspegeln geschieht.

Zusätzlich werden logische Pulssteuerpegel über die Leitung 254 zu einem Integrations- und Halte-Schalter 255 zugeführt. Eine Abtast- und Halte-Schaltung 255 ist derart angeordnet, daß während eines Pulses, währenddessen das HF-Ausgangssig­ nal "Ein" ist, der Schalter in dem Element 255 (das schema­ tisch gezeigt ist) geschlossen ist, so daß ein Fehlersignal von dem Summationspunkt 216 über einen Widerstand 222 zu dem Eingang des Integrators 221 zugeführt wird, um die Rückkopp­ lungsschleife zu "schließen". Daher arbeitet die Rückkopp­ lungsschleife während eines Pulses, um die HF-Ausgangsampli­ tude in der beschriebenen Art zu steuern.

Jedoch öffnet während der HF-"Aus"-Perioden zwischen den Pulsen der Schalter 255 sich in Reaktion auf das Puls­ steuersignal und "hält" das Integratorausgangssignal auf einem konstanten Pegel. Daher bleibt das Integratoraus­ gangssignal konstant, während das HF-Ausgangssignal durch den Pulsmodulator 252 unterbrochen wird. Diese Operation ermöglicht es, daß die automatische Schleifensteuerschaltung die HF-Ausgangsamplitude ohne Verzerrung steuert.

Wie jedoch bereits unter Bezugnahme auf die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Schaltungen beschrieben wurde, ermangelt es diesen Schaltungen an einem hinreichenden Dynamikbereich und an einer hinreichenden Bandbreite.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 eine beispiels­ hafte automatische Pegelsteuerschaltung beschrieben, die er­ findungsgemäß aufgebaut ist und die für eine Pulsamplituden­ modulation geeignet ist. In der Fig. 3 sind Elemente, die mit Elementen gemäß Fig. 1 und 2 übereinstimmen, mit ent­ sprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Beispielsweise ent­ spricht der Oszillator 300 den Oszillatoren 100 bzw. 200 nach den Fig. 1 bzw. 2. Ein Vergleich der Schaltung gemäß Fig. 3 mit derjenigen nach Fig. 2 zeigt, daß einige neue Komponenten hinzugefügt worden sind, um in erheblicher Weise das Dynamikverhalten der Schaltung zu verbessern.

Insbesondere wird der amplitudenmodulierte Bezugspegel, der an der Leitung 331 von dem Summationspunkt 330 auftritt, nunmehr zu einem zusätzlichen Summationspunkt 382 über eine Leitung 380 zugeführt. An dem Summationspunkt 382 wird das amplitudenmodulierte Bezugssignal direkt mit dem Ausgang des Integrators 321 summiert. Daher wird der modulierte Bezugs­ pegel "vorwärts" direkt zu dem Linearmodulator zugeführt. Zusätzlich wird der amplitudenmodulierte Bezugspegel auf der Leitung 331 durch eine Verzögerungsschaltung 388 einem Sum­ mationspunkt 316 zugeführt, welcher den Integrator 321 treibt, wobei dieses Signal ferner dem positiven Eingang des Komparators 384 zugeführt wird.

Da erfindungsgemäß das amplitudenmodulierte Bezugssignal di­ rekt zu dem Linearmodulator 306 zugeführt wird, kann der Modulator direkt durch das Modulationssignal betrieben wer­ den und es kann eine große AM-Bandbreite innerhalb der Schaltung ohne eine entsprechende Bandbreite in der Rück­ kopplungsschleife erzielt werden. Dementsprechend können Rückkopplungsschleifen von vergleichsweise geringer Band­ breite zum Erzeugen einer driftfreien Steuerung des absolu­ ten Ausgangsleistungspegels oder des amplitudenmodulierten "Träger"-Pegels verwendet werden.

Die Verzögerungsschaltung 388 kompensiert Verzögerungen in dem Modulator und in dem Detektor-Teil der Schleife. Ohne eine derartige Schaltung erscheint ein ungewünschtes Fehler­ signal an dem Schleifensummenknoten 316 bei ansteigender AM-Rate, welches einen ungewünschten Spitzenwert in der AM-Frequenzantwort verursacht.

Ein Erfassungsbereichgrenzenkomparator 384 vergleicht das verzögerte Modulationssignal mit einem vorbestimmten Schwel­ lensignal auf der Leitung 386, welches die niedrigste Größe des Ausgangssignales darstellt, welches durch den Detektor 312 genau erfaßt werden kann. Das Schwellensignal auf der Leitung 386 kann experimentell oder durch Berechnungen be­ stimmt werden und hängt von der genauen Konfiguration des Kopplers 310, des Detektors 312 und des Verstärkers 314 ab. Der Vergleicher 384 steuert den Integrations- und Halte- Schalter 355 derart, daß die Rückkopplungsschleife geöffnet wird und die Pegelsteuerinformation in dem Schleifenintegra­ tor gehalten oder "abgespeichert" wird, wenn die modulierte Ausgangsleistung (wie sie durch das Bezugspegelsignal dar­ gestellt wird) auf einen Pegel abfällt, der für den Koppler 310, den Detektor 312 und den Verstärker 314 zu niedrig für eine genaue Messung ist. Die Schaltung 384 schließt die Rückkopplungsschleife, um die normale Rückkopplungsschlei­ fenbetriebsart wieder herzustellen, wenn die modulierte Aus­ gangsleistung auf Werte ansteigt, die in genauer Weise durch den Koppler 310, den Detektor 312 und den Verstärker 314 ge­ messen werden können. Der Vergleicher 384 ermöglicht eine lineare Modulation über einen sehr großen Dynamikbereich, ohne daß ein entsprechender großer Dynamikbereich bei dem Detektor und dessen zugeordneten Schaltungen erforderlich ist.

Claims (20)

1. Automatische Pegelsteuerschaltung zum Steuern der Aus­ gangsleistungsamplitude einer HF-Quelle (300) gemäß einem Bezugspegelsignal (336), mit einer Einrichtung (306) zum Modulieren des Ausganges der HF-Quelle (300) und einer Rückkopplungsschleifenschaltung (312, 321, 322, 355), die auf das Bezugspegelsignal und auf die Ausgangsleistungsamplitude zum Erzeugen eines Amplitu­ densteuersignales zum Steuern der modulierenden Ein­ richtung (306) in der Weise anspricht, daß die Ausgangs­ leistungsamplitude in Beziehung zu dem Bezugspegelsignal steht, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (382) zum Kombinieren des Bezugspegel­ signales (336) mit dem Amplitudensteuersignal, so daß die modulierende Einrichtung (306) durch eine Kombina­ tion des Bezugspegelsignales und des Amplitudensteuer­ signales gesteuert wird.

2. Automatische Pegelsteuerschaltung zum Steuern der Aus­ gangsleistungsamplitude einer HF-Quelle gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (388) zum zeitlichen Verzögern des Be­ zugspegelsignales in der Weise, daß die Rückkopplungs­ schleifenschaltung (312, 321, 322, 355) auf ein zeitlich verzögertes Bezugspegelsignal anspricht.

3. Automatische Pegelsteuerschaltung zum Steuern der Aus­ gangsleistungsamplitude einer HF-Quelle nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (384), die auf das zeitlich verzögerte Bezugspegelsignal zum Abkoppeln der Rückkopplungsschlei­ fenschaltung (312, 321, 322, 355) von der modulierenden Einrichtung (306) anspricht, wenn das zeitlich verzöger­ te Bezugspegelsignal unter einen vorbestimmten Schwel­ lenpegel (386) fällt.

4. Automatische Pegelsteuerschaltung zum Steuern der Aus­ gangsleistungsamplitude einer HF-Quelle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (384), die auf das Bezugspegelsignal zum Abkoppeln der Rückkopplungsschleifenschaltung (312, 321, 322, 355) von der modulierenden Einrichtung (306) anspricht, wenn das Bezugspegelsignal unter einen vorbe­ stimmten Schwellenpegel (386) fällt.

5. Automatische Pegelsteuerschaltung zum Steuern der Aus­ gangsleistungsamplitude einer HF-Quelle nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsschleifenschaltung (312, 321, 322, 355) einen Detektor (312) zum Abtasten der HF-Quellen- Ausgangsleistungsamplitude aufweist, wobei dieser Detek­ tor (312) über einen Bereich der HF-Quellen-Ausgangslei­ stungsamplituden betreibbar ist, und daß der vorbestimmte Schwellenpegel (388) aufgrund der niedrigsten HF-Quellen-Ausgangsleistungsamplitude be­ stimmt ist, bei der der Detektor (312) betreibbar ist.

6. Automatische Pegelsteuerschaltung zum Steuern der Aus­ gangsleistungsamplitude einer HF-Quelle (300) gemäß ei­ nem Bezugspegelsignal mit einer Einrichtung (306) zum Modulieren des Ausgangssignales der HF-Quelle, einer Einrichtung (312), die auf die HF-Quellen-Ausgangslei­ stungsamplitude zum Erzeugen eines Amplitudensignales anspricht, einer Einrichtung (116), die auf das Ampli­ tudensignal und das Bezugspegelsignal zum Erzeugen eines Fehlersignales anspricht, welches die Differenz zwischen dem Amplitudensignal und dem Bezugspegelsignal dar­ stellt, einem Integrator (321), der auf das Fehlersignal anspricht, um ein Amplitudensteuersignal zum Steuern der modulierenden Einrichtung (306) in der Weise erzeugt, daß die Ausgangsleistungsamplitude in Beziehung zu dem Bezugspegelsignal steht, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (382) zum Aufsummieren des Bezugspegel­ signales (336) mit dem Amplitudensteuersignal in der Weise, daß die modulierende Einrichtung (306) durch die Summe des Bezugspegelsignales und des Amplitudensteuer­ signales gesteuert wird.

7. Automatische Pegelsteuerschaltung zum Steuern der Aus­ gangsleistungsamplitude einer HF-Quelle gemäß Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (388) zum zeitlichen Verzögern des Be­ zugspegelsignales in der Weise, daß die Fehlersignaler­ zeugungseinrichtung (316) auf ein zeitlich verzögertes Bezugspegelsignal anspricht.

8. Automatische Pegelsteuerschaltung zum Steuern der Aus­ gangsleistungsamplitude einer HF-Quelle nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (384), die auf das zeitlich verzögerte Bezugspegelsignal anspricht, um die Rückkopplungsschlei­ fenschaltung (312, 321, 322, 355) von der modulierenden Einrichtung (306) zu trennen, wenn das zeitlich verzö­ gerte Bezugspegelsignal unter einen vorbestimmten Schwellenpegel fällt.

9. Automatische Pegelsteuerschaltung zum Steuern der Aus­ gangsleistungsamplitude einer HF-Quelle gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudensignalerzeugungseinrichtung einen De­ tektor (312) zum Abtasten der HF-Quellen-Ausgangslei­ stungsamplitude aufweist, wobei der Detektor (312) über einen Bereich der HF-Quellen-Ausgangsleistungsamplituden betreibbar ist, und daß der vorbestimmte Schwellenpegel aufgrund der nied­ rigsten HF-Quellen-Ausgangsleistungsamplitude bestimmt ist, bei der der Detektor (312) betreibbar ist.

10. Automatische Pegelsteuerschaltung zum Steuern der Aus­ gangsleistungsamplitude einer HF-Quelle nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch einen Pulsmodulator (352), der in Reihe mit der modu­ lierenden Einrichtung (306) geschaltet ist, wobei der Pulsmodulator auf ein Pulssteuersignal (340) und auf die HF-Quellen-Ausgangsleistung anspricht, um die HF-Quel­ len-Ausgangsleistung in Ausgangspulse zu formen, und eine Einrichtung (355), die auf das Pulssteuersignal (340) anspricht, um die Rückkopplungsschleifenschaltung (312, 321, 322, 355) zu den jeweiligen Zeiten zwischen den Ausgangspulsen abzukoppeln.

11. Automatische Pegelsteuerschaltung zum Steuern der Aus­ gangsleistungsamplitude einer HF-Quelle gemäß einem Be­ zugspegelsignal, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (306) zum Modulieren des Ausganges der HF-Quelle (300);
eine Einrichtung (312), die auf die HF-Quellen-Ausgangs­ leistungsamplitude zum Erzeugen eines Amplitudensignals anspricht;
eine Einrichtung (388) zum zeitlichen Verzögern des Be­ zugspegelsignales;
eine auf das Amplitudensignal und auf das zeitlich ver­ zögerte Bezugspegelsignal ansprechende Einrichtung zum Erzeugen eines Fehlersignals, das die Differenz zwischen dem Amplitudensignal und dem Bezugspegelsignal anzeigt;
einen Integrator (321), der auf das Fehlersignal zum Er­ zeugen eines Amplitudensteuersignales anspricht;
eine Einrichtung (382) zum Summieren des Bezugspegelsig­ nales und des Amplitudensteuersignales, so daß die modu­ lierende Einrichtung (306) durch die Summe des Bezugs­ pegelsignales und des Amplitudensteuersignales gesteuert wird; und
eine Einrichtung (324), die auf das Amplitudensteuer­ signal anspricht, um die modulierende Einrichtung (306) derart zu steuern, daß die Ausgangsleistungsamplitude in Beziehung zu dem Bezugspegelsignal steht.

12. Automatische Pegelsteuerschaltung zum Steuern der Aus­ gangsleistungsamplitude einer HF-Quelle nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch
einen Pulsmodulator (352), der in Reihe mit der modulie­ renden Einrichtung (306) geschaltet ist,
wobei der Pulsmodulator (352) auf ein Pulssteuersignal (340) und auf eine HF-Quellen-Ausgangsleistung an­ spricht, um die HF-Quellen-Ausgangsleistung in Aus­ gangspulse umzuformen, und
eine Einrichtung (355), die auf das Pulssteuersignal (340) anspricht, um die Rückkopplungsschleifenschaltung (312, 322, 321, 355) zu den Zeiten zwischen den Aus­ gangspulsen abzukoppeln.

13. Automatische Pegelsteuerschaltung zum Steuern der Aus­ gangsleistungsamplitude einer HF-Quelle nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (384), die auf das zeitlich verzögerte Bezugspegelsignal anspricht, um den Integrator (321) von der Fehlersignalerzeugungseinrichtung (316) zu trennen, wenn das zeitlich verzögerte Bezugspegelsignal unter einen vorbetimmten Schwellenpegel fällt.

14. Automatische Pegelsteuerschaltung zum Steuern der Aus­ gangsleistungsspannung einer HF-Quelle gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudensignalerzeugungseinrichtung einen De­ tektor (312) zum Abtasten der HF-Quellen-Ausgangslei­ stungsamplitude aufweist, wobei der Detektor (312) über einen Bereich von HF-Quellen-Ausgangsleistungsamplituden betreibbar ist, und daß der vorbestimmte Schwellenpegel aufgrund der nied­ rigsten HF-Quellen-Ausgangsleistungsamplitude, bei der der Detektor (312) betreibbar ist, ermittelt ist.

15. Verfahren zum Steuern der Ausgangsleistungsamplitude einer HF-Quelle gemäß eines Bezugspegelsignales, gekenn­ zeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• A) Erfassen der Ausgangsleistungsamplitude;
• B) Erzeugen eines Amplitudensteuersignales aufgrund der erfaßten Ausgangsleistungsamplitude und des Be­ zugssignales;
• C) Erzeugen eines Modulationssignales durch Kombinie­ ren des Bezugspegelsignales mit dem Amplituden­ steuersignal; und
• D) Modulieren des Ausgangssignales der HF-Quelle gemäß dem Modulationssignal, das bei dem Verfahrens­ schritt C) erzeugt wird.

16. Verfahren zum Steuern der Ausgangsleistungsamplitude einer HF-Quelle nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt B) folgende Teilschritte um­ faßt:

• B 1.) Aufsummieren der erfaßten Ausgangsleistungsamplitude und des Bezugssignales zum Erzeugen eines Fehlersignales; und
• B 2.) Integrieren des Fehlersignales zum Erzeugen des Amplitudensteuersignales.

17. Verfahren zum Steuern der Ausgangsleistungsamplitude einer HF-Quelle nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt C) folgenden Teilschritt um­ faßt:

• C 1.) Aufsummieren des Amplitudensteuersignales mit dem Bezugssignal.

18. Verfahren zum Pulsmodulieren des Ausgangssignales einer HF-Quelle gemäß einem Bezugspegelsignal und Pulssteuer­ signal, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschrit­ te:

• A) Erfassen der Ausgangsleistungsamplitude der HF-Quelle;
• B) Erzeugen eines Amplitudensteuersignales aufgrund der erfaßten Ausgangsleistungsamplitude und des Be­ zugssignales;
• C) Erzeugen eines Modulationssignales durch Kombinie­ ren des Bezugspegelsignales mit dem Amplituden­ steuersignal;
• D) Linearmodulieren des Ausgangssignales der HF-Quel­ le gemäß dem im Verfahrensschritt C) erzeugten Mo­ dulationssignal;
• E) Pulsmodulieren des linear modulierten Ausgangssig­ nales, welches im Verfahrensschritt E) erhalten wird, gemäß dem Pulssteuersignal; und
• F) Halten des Amplitudensteuersignales bei einem kon­ stanten Wert, wenn die Ausgangsleistungsamplitude der HF-Quelle auf einen derart niedrigen Wert ver­ mindert wird, daß dieser nicht bei dem Verfahrens­ schritt A) erfaßt werden kann.

19. Verfahren zum Pulsmodulieren des Ausganges einer HF-Quelle nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt B) folgende Teilschritte umfaßt:

• B 1.) Aufsummieren der erfaßten Ausgangsleistungsamplitude und des Bezugssignales zum Erzeugen eines Fehlersignales; und
• B 2.) Integrieren des Fehlersignales zum Erzeugen des Amplitudensteuersignales.

20. Verfahren zum Pulsmodulieren des Ausgangssignales einer HF-Quelle nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt C) folgenden Teilschritt umfaßt:

• C 1.) Aufsummieren des Amplitudensteuersignales und des Bezugssignales.