DE4236473C1 - Kompensationsanordnung für einen Fernseh-HF-Verstärker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kompensation von aussteuerungsabhängigen Änderungen der Verstärkung eines Fernseh-HF-Verstärkers, der aus mehreren parallelgeschalteten, gleichartigen, jeweils im AB-Betrieb arbeitenden Verstärkern besteht.

Im Ab-Betrieb arbeitende Verstärker, wie sie beispielsweise in Tietze, Schenk, Halbleiter-Schaltungstechnik, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, New York 1980, Seiten 349 ff. beschrieben sind, besitzen die Eigenschaft, daß sich ihre Verstärkung in Abhängigkeit von der Aussteuerung ändert. Diese Verstärkungsänderung kann durch eine aussteuerungsabhängige Steuerung des Arbeitspunktes vermindert werden. So ist es beispielsweise bekannt, die Stromaufnahme des Verstärkers zu messen und aus der Änderung der Stromaufnahme ein Steuersignal für die Arbeitspunkteinstellung zu gewinnen (Solid State Televisision Transmitters Performance and Correction von D A Dulling, IBC-Tagungsband 92, Amsterdam, Seiten 72 bis 80). Diese bekannte Kompensationsanordnung besitzt den Nachteil, daß die Stromaufnahme gleichzeitig auch frequenzabhängig ist.

Aus der DE 30 20 313 C2 ist eine Verstärkerstufe zum Verstärken von mit Videosignalen modulierten Hochfrequenzsignalen mit einem Leistungstransistor sowie einer zwischen Ausgang und Eingang des Transistors wirkenden Arbeitspunkt-Regelschaltung bekannt, die so dimensioniert ist, daß sie nur für sehr tiefe Modulationsfrequenzen wirksam ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kompensationsanordnung dieser Art zu schaffen, die wesentlich wirkungsvoller und universeller anwendbar ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Anordnung laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der erfindungsgemäßen Kompensationsanordnung wird unmittelbar in der HF-Verstärkeranordnung selbst das Videosignal aus dem modulierten HF-Signal rückgewonnen und zwar als Mittelwert, der unabhängig ist von der jeweiligen Synchronspitzenleistung des Videosignals, also unabhängig von der jeweils gewählten Aussteuerung des Verstärkers und nur abhängig ist von der Änderung der Aussteuerung durch das Videosignal. Diese Ableitung der Steuerspannung für die Steuerung des Arbeitspunktes der Verstärker direkt vom Videosignal selbst macht die Steuerung unabhängig von der jeweiligen Hochfrequenz des Verstärkers. Außerdem ist die erfindungsgemäße Kompensationsanordnung unempfindlicher gegenüber der Qualität der Transformationswerke innerhalb der Verstärker. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß zusätzlich auch noch eine der Spitzenwertleistung des Hochfrequenzsignals proportionale Spannung erzeugt wird, die der dem Mittelwert proportionalen Spannung überlagert wird. Damit wird die erzeugte Steuerspannung gleichzeitig auch noch der Ausgangsleistung des Verstärkers angepaßt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Erfindung zeigt in der Figur einen Fernseh-Hf-Leistungsverstärker bestehend aus mehreren gleichartig aufgebauten und im AB-Bereich arbeitenden Transistorverstärkern V1 bis Vn, die über nicht dargestellte Entkoppelnetzwerke ein- und ausgangsseitig parallelgeschaltet sind. Die Eingangsleistung wird über einen Treiberverstärker T zugeführt. Das mit dem Videosignal modulierte Hochfrequenzsignal wird dem Treiber t über einen Videomodulator E zugeführt, der bei Anordnungen dieser Art von der eigentlichen Leistungsverstärkeranordnung räumlich abgesetzt ist.

Über einen Wandler W1, beispielsweise einen Richtkoppler oder einen anderen kapazitiv und/oder induktiv arbeitenden Koppler wird aus der Ausgangsleistung P_out der Gesamtverstärkeranordnung ein Teil ausgekoppelt und einem Regler R zugeführt, der den Wert dieser ausgekoppelten Ausgangsleistung auf eine konstante Synchronspitzenleistung regelt.

Die Figur zeigt schematisch die Umhüllende des ausgekoppelten und mit dem Videosignal modulierten Ausgangsleistungsanteiles P mit dem zugehörigen Synchronspitzenwert S, der Schwarzschulter Z und dem Weißwert W. Über den Regler R wird der Wert S auf einen konstanten Wert gehalten. Der Ausgang des Reglers R ist mit einem Mittelwertgleichrichter G1 verbunden, der das Signal nach Figur gleichrichtet und gleichzeitig den Mittelwert U1 des Videosignals bildet, wie dies Figur zeigt. Von diesem Mittelwert U1 wird in einer Addierstufe A ein dem Weißwert W entsprechender Spannungsanteil U_W subtrahiert, die so entstehende Ausgangsspannung U2 entspricht also dem Mittelwert des Videosignnals unabhängig von der Synchronspitzenleistung und abzüglich dem Weißwert des Videosignals. Diese Spannung U2 wird über einen Kennlinienformer K1 als Steuerspannung U6 den nicht näher dargestellten Einrichtungen zur Einstellung des Arbeitspunktes der im AB-Betrieb arbeitenden Verstärker V1 bis Vn zugeführt. In jedem dieser Verstärker wird in Abhängigkeit von U6 also der Arbeitspunkt des Verstärkers in Abhängigkeit vom Mittelwert des Videosignals eingestellt, beispielsweise über die Basispsannungsänderung des Leistungstransistors, wie dies zur Temperaturkompensation bei Verstärkern dieser Art an sich bekannt ist und wie dies auch in den eingangs erwähnten Literaturstellen beschrieben ist. In gleicher Weise kann über die Steuerspannung U6 gegebenenfalls auch der Treiberverstärker T entsprechend im Arbeitspunkt eingestellt werden.

Der Kennlinienformer K1 ist so ausgebildet und bemessen, daß aus der jeweils abgeleiteten Steuerspannung U2 eine Steuerspannung U6 entsteht, die vom Videosignal herrührende aussteuerungsabhängige Verstärkungsänderung kompensiert ist. Die Kennlinie des Kennlinienformers K1 wird in der Praxis empirisch ermittelt, und zwar so, daß jeweils eine optimale Korrektur der Arbeitspunkteinstellung bei beliebigen Bildinhalten des Videosignals erreicht wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ein zweiter Wandler W2 vorgesehen, der wiederum einen Teil der Ausgangsleistung der Gesamtverstärkeranordnung P_out auskoppelt, beispielsweise wiederum über einen Richtkoppler. Das ausgekoppelte Signal wird einem Spitzenwertgleichrichter G2 zugeführt, der somit eine der Synchronspitzenleistung S am Ausgang des Verstärkers proportionale Spannung U4 erzeugt. Diese Spannung U4 wird wiederum über einen Kennlinienformer K2, der die Spannung U4 an die Steuerkennlinie der Arbeitspunkt-Einstelleinrichtung der Verstärker angepaßt, einem Multiplizierer M zugeführt, der der Ausgangsspannung U3 des ersten Kennlinienformers K1, der im ersten Ausführungsbeispiel der Steuerspannung U6 entspricht, einen Spannungsanteil U5 hinzufügt, welcher der Ausgangsleistung des Synchronspitzenwertes S nach Fig. 2 des Videosignals entspricht. Auf diese Weise wird die Ausgangsleistung angepaßt.

Die Spannungen U2 und U4 können auch mittels nicht dargestellter A/D-Wandler digitalisiert werden, so daß die Kennlinienformer K1 und K2 und der Multiplizierer M durch einen entsprechend programmierten Mikroprozessor ersetzt werden können. Die beispielsweise empirisch ermittelten Kennlinienwerte der Kennlinienformer K1 und K2 sind dann beispielsweise in EPROM's abgelegt. Die so digital erzeugte Steuerspannung U6 wird durch einen nicht dargestellten D/A-Wandler wieder in eine analoge Steuerspannung rückgewandelt.

Die Wandler W1 und W2 können bei entsprechender Berücksichtigung der bekannten Verstärkung der Gesamtverstärkeranordnung auch am Eingang der Verstärkeranordnung, also beispielsweise vor dem Treiberverstärker t, angeordnet sein, der Wandler W1, der ja nur zur Rückgewinnung des Videosignals dient, könnte bei einer räumlich benachbarten Anordnung des Videomodulators E auch dort angeordnet sein.

Claims (9)

1. Anordnung zur Kompensation von aussteuerungsabhängigen Änderungen der Verstärkung eines Fernseh-HF-Leistungsverstärkers, der aus mehreren parallelgeschalteten, gleichartigen, im AB-Betrieb arbeitenden Verstärkern besteht, durch Steuerung des Arbeitspunktes der einzelnen Verstärker mittels einer aussteuerungsabhängigen Steuerspannung, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Wandler (W1) eine dem Mittelwert des im Hochfrequenzsignal übertragenen Videosignals proportionale und von dessen jeweiliger Synchronspitzenleistung unabhängige Spannung (U2) als Steuerspannung (U6) erzeugt wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Hochfrequenzleistung der Verstärkeranordnung ausgekoppelt wird, diese über einen Regler (R) auf eine konstante Synchronspitzenleistung (P) geregelt wird und über einen Mittelwertgleichrichter (G1) die der Steuerspannung (U6) entsprechende Spannung (U2) gewonnen wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von der dem Mittelwert des Videosignals entsprechenden Spannung (U1) in einer Addierstufe (A) eine den Weißwert (W) des Videosignals entsprechende Spannung (U_W) subtrahiert wird.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Mittelwert des Videosignals entsprechende Spannung über einen diese an die Steuerkennlinie der Arbeitspunkteinstelleinrichtung der Verstärker anpassenden Kennlinienformer (K1) als Steuerspannung (U6) den Verstärkern zugeführt wird.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wandler (W1) am Ausgang oder Eingang des Fernseh-HF-Leistungsverstärkers oder in der Videoebene (E) angeordnet ist.

6. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich über einen weiteren Wandler (W2) eine der Synchronspitzenleistung des modulierten HF-Signals proportionale Spannung (U4) erzeugt wird, die in einem Multiplizierer (M) der dem Mittelwert des Videosignals proportinalen Steuerspannung (U3) überlagert wird.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auch die der Synchronspitzenleistung proportionale Spannung (U4) über einen diese an die Steuerkennlinie der Arbeitspunkteinstelleinrichtung der Verstärker anpassenden Kennlinienformer (K2) dem Multiplizierer (M) zugeführt ist.

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wandler (W2) am Ausgang oder Eingang des Fernseh-HF-Leistungsverstärkers angeordnet ist.

9. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Mittelwert und/oder dem Synchronspitzenwert entsprechenden Spannungen (U2, U4) mittels A/D-Wandler digitalisiert werden und die Kennlinienformer und der Multiplizierer durch einen Mikroprozessor gebildet sind.