DE4212772A1 - Schaltungsanordnung zur breitbandigen Vorverzerrung für analoge CATV-Laserdioden - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanord­ nung nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei der analogen Übertragung bzw. Verarbeitung von Hochfrequenzsignalen in Verstärkerschaltungen, bei­ spielsweise in der kommerziellen Bildübertragung, werden analoge Laserdioden eingesetzt, die aufgrund ihrer gekrümmten Kennlinie Signalverzerrungen 2. und 3. Ordnung erzeugen. Bei der weiteren Signal­ verarbeitung wirken sich insbesondere die Verzer­ rungen 2. Ordnung störend aus.

Es ist bekannt, diesen Signalverzerrungen durch eine über entsprechende Schaltungen erzeugte Vor­ verzerrung entgegenzuwirken. So ist beispielsweise in der US-PS 4,992,754 eine Schaltung angegeben, bei der die Verzerrung bei der Übertragung analoger Signale dadurch reduziert werden soll, daß das ein­ gehende Signal in zwei Pfade aufgeteilt wird, das Signal im zweiten Pfad moduliert wird und dann dem ersten Pfad wieder zugeführt wird.

Bei dieser Anordnung ist nachteilig, daß nur in ei­ ner Bandbreite bis ca. 300 MHz eine wirksame Si­ gnalbeeinflussung erreicht wird. In modernen Schal­ tungen finden jedoch Frequenzen bis 860 MHz Anwen­ dung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit mög­ lichst wenig Aufwand eine Schaltung zu schaffen, mit der eine Vorverzerrung realisiert wird, die in der Lage ist, Verzerrungsprodukte 2. Ordnung im Frequenzbereich bis 860 MHz zu kompensieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den kennzeich­ nenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß bei einer analogen CATV-Laserdiode die Verzerrungsprodukte 2. Ordnung unter Anwendung ver­ hältnismäßig einfacher Schaltungsmittel sehr breit­ bandig kompensiert werden können.

Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, daß durch die nachträgliche zusätzliche Auslöschung der Grundwelle des HF-Signals im Nebenweg die nach­ folgenden Verstärker wesentlich geringer mit der Grundwelle belastet werden und so erheblich weniger eigene Verzerrungen erzeugen, die nicht kontrol­ lierbar und somit unerwünscht sind.

Darüber hinaus ist vorteilhaft, daß durch das Hin­ zufügen einer Ergänzungskompensation der Frequenz­ bereich der Verzerrungsschaltung erheblich erwei­ tert wurde.

Besonders vorteilhaft ist eine Schaltungsanordnung, bei der durch eine vorgesehene Frequenzgangkorrek­ tur ein Ausgleich der Frequenzgänge der Verzer­ rungsschaltung mit Frequenzgängen unterschiedlicher Laserdioden ermöglicht ist.

Die Erfindung soll nachfolgend in Ausführungs­ beispielen anhand der Zeichnungen er­ läutert werden. Es zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild für eine 860 MHz Vorverzerrung für eine CSO und

Fig. 2 ein weiteres Beispiel im Prinzipschaltbild für eine Frequenzkompensation im Nebenweg nach Fig. 1.

Nach der Fig. 1 weist eine erfindungsgemäße Vor­ verzerrungsschaltung einen HF-Eingang 10 und einen HF-Ausgang 11 auf. Der Ausgang 11 ist mit einer La­ serdiode 12 verbunden.

Die Vorverzerrungsschaltung weist zwischen ihrem HF-Eingang 10 und HF-Ausgang 11 eine Reihenschal­ tung aus einem ersten Richtungskoppler 13, einem Verzögerungsglied 14, einem zweiten Richtungskopp­ ler 15, einem zweiten Verzögerungsglied 16, einem Gruppenlaufzeitglied 16′, einem dritten Richtungs­ koppler 17, einem Frequenzkorrekturglied 18 und ei­ nem Impedanzanpassungsglied 19 auf.

Ein Abzweig 20 des ersten Richtungskopplers 13 ist über einen variablen Dämpfer 21 mit einem Gegen­ taktübertrager 22 verbunden, der mit dem Verstärker 23 und dem Verstärker 24 sowie dem Widerstand 25 und dem Widerstand 26 verknüpft ist, die parallel zueinander geschaltet sind. Der Ausgang 27 der Par­ allelschaltung ist mit einem Übertrager 28 verbun­ den, der mit einem ersten Eingang eines Kopplers 29 in Reihe liegt.

Zwischen dem Richtungskoppler 15 liegt über einem Abzweig 30 ein variabler Dampfer 31 und ein Übertrager 32 mit einem zweiten Eingang des Kopplers 29 in Reihe.

Der Koppler 29 ist über einen Verstärker 33 mit ei­ ner Parallelschaltung verbunden, die einerseits über einen Teiler 34, ein Verzögerungsglied 35, ein einstellbares Dämpfungsglied 36, einen breit­ bandigen Verstärker 37, ein Frequenzkorrekturglied 38 auf einen Koppler 39 führt und andererseits über den Teiler 34, ein Verzögerungsglied 40, ein einstellbares Dämpfungsglied 41, ein Hochpaßfilter 42, einen breitbandigen Verstärker 43 und ein Frequenzkorrekturglied 44 auf den Koppler 39 führt. Der Koppler 39 ist über einen Abzweig 45 mit dem Richtungskoppler 17 verbunden.

Die gesamte Vorverzerrungsschaltung besteht im Prinzip aus zwei Signalwegen und zwar dem Hauptweg des CATV-Signals über den Richtungskoppler 13, das Verzögerungsglied 14, den Richtungskoppler 15, das Verzögerungsglied 16, das Gruppenlaufzeitglied 16′ den Richtungskoppler 17, das Frequenzkorrekturglied 18 und das Impedanzanpassungsglied 19.

Der Nebenweg wird über die Richtungskoppler 13 und 15 abgezweigt und über den Richtungskoppler 17 mit dem Hauptweg wieder vereint.

Die vorstehend beschriebene Vorverzerrungsschaltung übt folgende Funktion aus:

Ein Teil des über den HF-Eingang 10 herangeführten Hochfrequenzsignals wird durch den Richtkoppler 13 ausgekoppelt und dem Nebenweg zugeführt. Auf dem Hauptweg wird das Signal durch das Verzöge­ rungsglied 14 so verzögert, daß es zeitgleich mit dem Signal über den Nebenweg am Koppler 29 ankommt. Auf dem Hauptweg wird durch den Richtkoppler 15 ein weiterer Teil des Signals ausgekoppelt und dem Ne­ benweg zugeführt. Das weitere Verzögerungsglied 16 verzögert das Signal nochmals so, daß es zeitgleich mit dem Signal aus dem Nebenweg am Richtungskoppler 17 eintrifft.

Das weiterhin vorgesehene Gruppenlaufzeitglied 16′ besitzt einen derartigen Kennlinienverlauf, daß nur eine Verzögerung der höheren Frequenzen in etwa 1 bis 3 ns erfolgt. Eine Beeinflussung der Amplitude der übertragenen Frequenzen erfolgt nicht.

Damit wird das unverzerrte CATV-Signal über das Gruppenlaufzeitglied 16′ so verzögert, daß nach dem späten Einkoppeln des Signals aus dem Nebenweg in den Richtungskoppler 17 Amplitude und Phasenlage des dann vorverzerrten Signals über einen weiteren Frequenzbereich so eingestellt sind, daß nach Ein­ speisung in die Laserdiode 12 eine exakte breit­ bandige Auslöschung erfolgt.

Der Richtungskoppler 17 vereint das Signal des Hauptweges mit dem Signal des Nebenweges und leitet es dem Frequenzkorrekturglied 18 zu, in dem der Frequenzgang der vorhergehenden Glieder des Haupt­ weges ausgeglichen wird.

Dem Frequenzkorrekturglied 18 schließt sich das Impedanzglied 19 an, das eine Impedanzanpassung von 75 auf 25 durchführt.

Das über den Richtungskoppler 13 ausgekoppelte Si­ gnal wird einem variablen Dämpfer zugeführt, um die Aussteuerung der nachfolgenden Verstärker und somit die erzeugten Verzerrungen einzustellen. Über den Gegentaktübertrager 22 werden die Verstärker 23 und 24 im vom Gegentakt 0° und 180° angesteuert. Die breitbandigen Verstärker 23 und 24 verstärken das über den Nebenweg kommende Signal und erzeugen Ver­ zerrungen 2. Ordnung. Das Signal wird über die Wi­ derstände 25 und 26 in Punkt 27 wieder zusammenge­ führt.

Das verstärkte Signal löscht sich aufgrund der Ge­ genphasigkeit weitgehend aus. Die erzeugten Verzer­ rungen 2. Ordnung bleiben durch ihre Gleichphasig­ keit erhalten.

Mit dem Übertrager 28 kann die Phase der Verzerrung 2. Ordnung je nach gewählter Abgleichung wahlweise in 0° bzw. 180° umgekehrt werden.

Über den Richtungskoppler 15 wird ein weiterer Teil des HF-Signals aus dem Hauptweg ausgekoppelt und über die Leitung 30 einem variablen Dämpfer 31 zu­ geführt und über diesen auf einen Übertrager 32 weitergeleitet.

Mit dem variablen Dämpfer 31 und dem Übertrager 32 wird erreicht, daß dieses hierüber geleitete Signal mit entsprechender Phasenlänge und ausgesteuert dem Koppler 29 zugeführt wird.

Der Koppler 29 vereint das aus dem ersten Nebenweg und dem zweiten Nebenweg über die Abzweige 20 und 30 kommende Signal so, daß es sich ein weiteres Mal weitgehend auslöscht. Die Gesamtunterdrückung des Signals im Nebenweg wird somit erheblich ver­ bessert.

Durch die oben beschriebene Schaltungsanordnung der Nebenwege wird erreicht, daß am Ausgang des Kopp­ lers 29 im wesentlichen nur noch ein Verzerrungssi­ gnal anliegt. Dieses Verzerrungssignal wird über den Verstärker 33 verstärkt und dem Teiler 34 zuge­ führt. Dort wird das Verzerrungssignal in zwei gleichgroße Anteile aufgeteilt.

Der eine Teil wird über das Verzögerungsglied 35, das die Phasenlage der in der Vorverzerrungsschal­ tung erzeugten Verzerrungen an die Phasenlage der in der Laserdiode 12 erzeugten Verzerrungen anpaßt, geführt, so daß diese sich gegenseitig auslöschen. Anschließend wird das Signal in das einstellbare Dämpfungsglied 36 geführt, um die Aussteuerung des sich anschließenden Verstärkers 37 einzustellen. Das verstärkte Signal wird dem Frequenzkorrektur­ glied 38 zugeführt, das den Frequenzgang der in der Vorverzerrungsschaltung erzeugten Verzerrungen an den Frequenzgang der in der Laserdiode erzeugten Verzerrungen anpaßt.

Dieser beschriebene Schaltungsteil 35, 36, 37, 38 ist für eine Frequenz bis 600 MHz voll und für eine Frequenz bis 860 MHz nur teilweise wirksam.

Der zweite Teil des aus dem Teiler 34 kommenden Si­ gnals wird über eine zweite Reihenschaltung aus ei­ nem Verzögerungsglied 40, das wiederum die Phasen­ lage des Vorverzerrungssignals an die der Laserdi­ ode 12 anpaßt, einem einstellbaren Dämpfungsglied zur Aussteuerung des nachfolgenden Verstärkers, ei­ nem Hochpaßfilter 42, einem Verstärker 43 und einem Frequenzkorrekturglied 44, das den Frequenzgang dieses Signalteiles an den Frequenzgang der Laser­ diode anpaßt, geführt.

Dieser Schaltungsteil 40, 41, 42, 43, 44 ist für eine Frequenz von 550 MHz bis 860 MHz wirksam und verbessert die Effizienz der gesamten Vorverzer­ rungsschaltung im Frequenzbereich von 600 MHz bis 860 MHz.

Die beiden Teilsignale der Verzerrungen werden in dem Koppler 39 aus den unterschiedlichen Frequenz­ bereichen vereint und über die Leitung 45 und den Richtungskoppler 17 wieder in den Hauptweg des Si­ gnals eingekoppelt.

In Fig. 2 ist ein weiteres Beispiel für den Aufbau der Vorverzerrungsschaltung im Nebenweg gezeigt. Dieser Schaltungsteil betrifft die zwischen dem Teiler 34 und dem Koppler 39 vorgesehene Parallel­ schaltung zur Frequenzkompensation.

Alle weiteren Schaltungsteile aus Fig. 1 bleiben unverändert und sind nicht nochmals beschrieben.

Der Ausgang des Verstärkers 33 ist mit einem pas­ siven Teiler 46 verbunden, dessen einer Ausgang über eine Reihenschaltung, die aus einem einstell­ baren Dämpfungsglied 47, einem Verzögerungsglied 48, einem breitbandigen Verstärker 49 und einem Schräglagenglied 50, mit abfallender Frequenz, besteht, mit einem ersten Eingang eines Kopplers 51 verbunden ist. Ein zweiter Ausgang des Teilers 46 ist über eine weitere Reihenschaltung, die ein einstellbares Dämpfungsglied 52, ein Verzögerungs­ glied 53, einen breitbandigen Verstärker 54 mit ansteigendem Frequenzgang und ein Schräglagenglied 55, mit ansteigendem Frequenzgang, aufweist, mit einem zweiten Eingang des Kopplers 51 verbunden.

Mit diesem Schaltungsteil wird folgende Funktion ausgeübt:

Das über den Verstärker 33 ankommende Signal wird über den passiven Teiler 46 in zwei gleich große Signalanteile auf. Der eine Teil des Signals wird über das einstellbare Dämpfungsglied 47 geleitet, mit dem die Größe der erzeugten Verzerrung an die Größe der Verzerrungen der Laserdiode 12 angepaßt wird. Die Größenordnung der Dämpfung liegt im Be­ reich von 1 bis 6 dB. Durch das Verzögerungsglied 48 wird die Phasenlage der in der Vorverzerrungs­ schaltung erzeugten Verzerrungen an die Phasenlage der in der Laserdiode 12 erzeugten Verzerrung ange­ glichen, so daß sich diese dann letztendlich gegen­ seitig auslösen. Der folgende vorgesehene Verstär­ ker 49 verleiht der erzeugten Verzerrung, in Ver­ bindung mit dem variablen Dämpfungsglied 47, die zur Auslöschung der Laserdiodenverzerrung richtige Größe der Amplitude.

Das in diesem Schaltungszweig vorgesehene Schrägla­ genglied 50 übt einen wesentlichen Einfluß auf das Signal aus. Durch die Kennlinie des Schräglagen­ gliedes 50, die zu höheren Frequenzen einen linear abfallenden Frequenzgang aufweist, werden hier nur die Vorverzerrungen zum niederen Frequenzbereich hin kompensiert.

Der Schaltungsteil 52, 53, 54 und 55 besitzt eine ganz analoge Wirkungsweise. Im Unterschied zum Schräglagenglied 50, weist hier das Schräglagen­ glied 55 einen linear ansteigenden Frequenzgang zu den höheren Frequenzen auf. Dadurch wird hier der Einfluß in den höheren Frequenzen der Vorverzerrung hin vergrößert.

Die Gesamtfunktion der Schaltung besteht darin, das ankommende Signal in zwei Signale mit unterschied­ lichen Frequenzgängen aufzuteilen, einerseits die niederen und andererseits die höheren Frequenzen, da durch die unterschiedlichen Frequenzgänge eine wesentlich verbesserte separate Einstellung der Vorverzerrung möglich ist.

Die beiden Frequenzgänge werden im Koppler 51 wie­ der vereint und bilden einen Gesamtfrequenzgang mit variierbarem Parameter. Je nach Einstellung der Dämpfungsglieder 47 und 52 ergibt sich eine Gesamt­ schräglage der Vorverzerrungsfrequenz. Weiterer Einfluß wird über die Verzögerungsglieder 48 und 53 genommen.

Resultierend aus den Längenunterschieden der beiden Verzögerungsglieder ergibt sich eine einstellbare Schräglage der Gruppenlaufzeit der Verzerrungsfre­ quenz sowie aus der absoluten Länge der Verzöge­ rungsglieder eine einstellbare Gesamtverzögerung der Verzerrungsfrequenz.

Claims (8)

1. Schaltungsanordnung zur breitbandigen Vorver­ zerrung für analoge CATV-Laserdioden, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Hochfrequenzzuleitung der Laserdiode (12) eine Reihenschaltung aus einem ersten Richtungskoppler (13), einem ersten Verzöge­ rungsglied (14), einem zweiten Richtungskoppler (15), einem zweiten Verzögerungsglied (16), einem Gruppenlaufzeitglied (16′), einem dritten Rich­ tungskoppler (17) liegt und daß ein Abzweig (20) des ersten Richtungskopplers (13) über eine Vor­ verzerrungsschaltung mit einem Abzweig (30) des zweiten Richtungskopplers (15) verbunden ist und diese gemeinsam über eine in Reihe geschaltete Parallelschaltung zur Frequenzkompensation über einen Abzweig (45) mit dem dritten Richtungskoppler (17) verbunden sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorverzerrungsschaltung im Abzweig (20) eine Reihenschaltung aus einem vari­ ablen Dämpfer, einem Gegentaktübertrager (22), dazu parallel geschalteten, in Reihe liegenden Verstär­ ker (23) und Widerstand (25) sowie Verstärker (24) und Widerstand (26), einen Übertrager (28) und einen Koppler (29) enthält.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzweig (30) aus einer Rei­ henschaltung, aus einem variablen Dämpfer (31) und einem Übertrager (32) und dem Koppler (29) besteht.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Frequenzkom­ pensation zwischen einem Teiler (34) und einem Koppler (39) liegende parallel geschaltete Reihen­ schaltungen aus einem Verzögerungsglied (35), einem einstellbaren Dämpfungsglied (36), einem breitban­ digen Verstärker (37) und einem Frequenzkorrektur­ glied (38) sowie einem Verzögerungsglied (40), ei­ nem einstellbaren Dämpfungsglied (41), einem Hoch­ paßfilter (42), einem breitbandigen Verstärker (43) und einem Frequenzkorrekturglied (44), die in Reihe mit einem Verstärker (33) liegen, aufweist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Frequenz­ kompensation zwischen einem passiven Teiler (46) und einem Koppler (51) liegende parallel geschalte­ te Reihenschaltungen aus einem einstellbaren Dämp­ fungsglied (47), einem Verzögerungsglied (48), ei­ nem breitbandigen Verstärker (49) und einem Schräg­ lagenglied (50) sowie einem einstellbaren Dämp­ fungsglied (52), einem Verzögerungsglied (53), einem breitandigen Verstärker (54) und einem Schrägla­ genglied (55), die in Reihe mit einem Verstärker (33) liegen, aufweist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schräglagenglied (50) einen linear abfallenden Frequenzgang hat.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schräglagenglied (55) einen linear ansteigenden Frequenzgang hat.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hochfrequenzzuleitung der Laserdiode (12) weiterhin ein Frequenzkorrek­ turglied (18) und ein Impedanzanpassungsglied (19) in Reihe liegt.