DE4330288C1 - HF-Verstärkerschaltung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine HF-Verstärkerschaltung, insbesondere zur Verminderung von Verzerrungen die für Breitbandanwendungen geeignet ist und beispielsweise für Verstärkungsaufgaben im C-Netz oder D-Netz eingesetzt wird.

Die Erfindung geht aus von einer HF-Verstärkerschaltung mit einem Eingangs­ anschluß, einem Ausgangsanschluß und einem dazwischen geschalteten Ver­ stärker, wobei ein Eingangskoppler zum Auskoppeln eines Eingangssignals des Verstärkers mit dem Eingangsanschluß und ein Ausgangskoppler zur Auskopplung eines Ausgangssignals des Verstärkers mit einem Verstärkerausgang verbunden sind, wobei ein Eingangsgegenkoppler vorgesehen ist, der mit dem Eingangskopp­ ler und dem Ausgangskoppler verbunden ist, um ein in dem Ausgangssignal des Verstärkers enthaltenes Störproduktsignal zu gewinnen. Ferner ist ein Produkt­ gegenkoppler vorgesehen, der mit dem Ausgangskoppler, dem Eingangsgegen­ koppler und dem Ausgangsanschluß verbunden ist, um ein im wesentlichen störproduktfreies Ausgangssignal zu liefern.

Eine derartige HF-Verstärkerschaltung ist beispielsweise bekannt aus der WO 91/07817 sowie der WO 91/07813.

Derartige Verstärkerschaltungen werden insbesondere als lineare Leistungsver­ stärker mit hohem Verstärkungsgrad (z. B. < 40 dB) eingesetzt und neigen dazu, eine Vielzahl von durch die Verstärkung erzeugten Störproduktfrequenzen zu liefern, welche eine störungsfreie Übertragung verhindern. Da die Störproduktsi­ gnale mit der Aussteuerung ansteigen, muß bei der Verstärkerauslegung ein Kompromiß zwischen Störsignalamplitude und Verstärkungsamplitude bzw. Aus­ steuerung gefunden werden. Verstärker, die in der sogenannten A-Klasse arbeiten, haben geringe Störproduktsignale bei geringer Verstärkungsleistung, wobei Ver­ stärker, die in der sogenannten C-Klasse arbeiten, einen guten Wirkungsgrad haben, jedoch beträchtliche Störungen verursachen.

Der in den genannten Druckschriften WO 91/07817 und WO 91/07813 bekannte, oben genannte Stand der Technik löst dieses Problem durch eine HF-Verstärker­ schaltung im AB-Betrieb, bei der eine Vorwärtsauslöschung eingerichtet ist. Der Verstärkerausgang wird geeignet skaliert mit dem Eingangssignal in einem Ein­ gangsgegenkoppler gegengekoppelt, wobei ein Fehlersignal oder Störproduktsi­ gnal gewonnen wird. Dieses Störproduktsignal wird geeignet verstärkt und in 180° Phasendifferenz mit dem ursprünglichen Verstärkerausgang in einem Pro­ duktgegenkoppler gegengekoppelt, so daß das Störproduktsignal im wesentlichen ausgelöscht ist und ein bereinigtes Ausgangssignal bereitgestellt wird.

Die vorbekannte HF-Verstärkerschaltung mit Vorwärts-Auslöschung kann eine 30 dB-Verbesserung der Störproduktauslöschung jedoch nur liefern, wenn sowohl der Eingangsgegenkoppler als auch der Produktgegenkoppler geeignet aufeinander abgestimmt und ausgerichtet sind. Im allgemeinen sind die Kopplungs- und Schlei­ fenparameter nicht konstant über den gesamten Arbeitsbereich des Verstärkers und eine dynamische Korrektur ist erforderlich, insbesondere bei breitbandigeren Anwendungen. Beispielsweise kann das Störproduktsignal einer Amplituden- und Phasensteuerung vor seiner Verstärkung unterworfen werden. Um die erforderli­ chen Steuersignale zu gewinnen, kann ein Fremdsignal auf den Verstärkereingang gegeben werden. Das Fremdsignal wird am Ausgang geeignet erfaßt und zur Gewinnung der Steuersignale verwendet.

Bei der Betrachtung des Eingangsgegenkoppler-Kreises liegt das Ziel darin, ein reines Störproduktsignal für die nachfolgende Verstärkung in einem Produktver­ stärker zu liefern. Dies bedeutet, daß sich das Ausgangssignal des Verstärkers und das Eingangssignal bei der oder den Frequenzen auslöschen müssen. Der Ver­ stärkungspfad zum Gegenkoppler muß daher dem unverzerrten Eingangssignal in Phase und Amplitude entsprechen. Zur Einhaltung dieser Bedingung müssen geeignete Amplituden- und Phasennetzwerke, insbesondere Verstärkungsglieder und Eingangsphasenglieder im Pfad des Eingangssignals bzw. geeignete Dämp­ fungsglieder im Pfad des verstärkten Ausgangssignals eingesetzt werden. In einigen Anwendungen wird auch eine Regelung der Netzwerke eingesetzt, wobei die Regelspannungen entweder von dem Eingangsgegenkoppleroder von getrenn­ ten Phasen- oder Amplitudenvergleichern der Signale abgeleitet werden, welche den Produktgegenkoppler erreichen, um die notwendige Abstimmung hinsichtlich Phase und Amplitude zu gewährleisten. Die Regelung setzt ein, wenn ein Un­ gleichgewicht aufgrund der durch Temperaturänderungen ausgelösten Verstärker­ drift auftritt oder wenn die Verstärkereigenschaften auf die mittlere Eingangs­ leistung empfindlich sind. Im wesentlichen werden nur langsam sich ändernde Parameter ausgeglichen, wobei eine Antwortzeit in der Größenordnung von 1 ms liegt. Typischerweise hat jedoch ein Verstärker für geringe Band breiten bereits eine Signalbandbreite von 1 MHz, was einer Periodendauer von 1 µs entspricht. Die Regelschleifen-Reaktion ist daher sehr langsam im Vergleich zur Signal-Bandbreite. Aus diesem Grunde werden zusätzliche Tiefpaß-Filter für die Regelsignale oder sogar Temperaturfühler eingesetzt, um die notwendige Abstimmung vorzunehmen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine HF-Verstärkerschal­ tung zu schaffen, die eine bessere Signalauslöschung im Eingangsgegenkoppler bzw. Produktgegenkoppler liefert, so daß die HF-Verstärkerschaltung geringere Störproduktamplituden bei gleichem Leistungspegel bzw. höherem Leistungspegel bei gleichen Störamplituden erreicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Eingangskaskadengegenkoppler vorgesehen ist, der mit dem Eingang und Ausgang des Eingangsgegenkopplers sowie dem Produktgegenkoppler verbunden ist, um ein verbessertes Störprodukt­ signal zu liefern, d. h. eine bessere Trägerauslöschung. Die Eingänge des Eingangs­ gegenkopplers und des Eingangskaskadengegenkopplers sind verbunden und die Ausgänge in Reihe geschaltet, so daß mit der notwendigen Abstimmung eine überlagerte Auslöschung bzw. Dämpfung des verstärkten Ausgangssignals möglich ist, die die Auslöschung bzw. Dämpfung von einfachen Eingangsgegenkopplern weit übertrifft. Der Eingangsgegenkoppler und der erfindungsgemäße Eingangs­ kaskadengegenkoppler haben bevorzugt eine unterschiedliche Frequenzcharak­ teristik, so daß der Eingangsgegenkoppler eine erste Dämpfung bzw. Auslöschung des Ausgangssignals von beispielsweise 20 dB liefert, wobei die Spitze der Aus­ löschung in einem Bereich außerhalb des übertragenen Frequenzbandes liegt, so daß das übertragene Frequenzband im Bereich der langsam ansteigenden Dämp­ fungsflanke liegt. Der Eingangskaskadengegenkoppler erreicht eine zusätzliche Dämpfung bzw. Auslöschung, die beispielsweise 20 dB beträgt, so daß die Ge­ samtdämpfung beispielsweise 40 dB beträgt. Ein wichtiger Aspekt der Erfindung ist, daß die Dämpfungscharakteristik im Bereich des übertragenen Frequenzbandes schwach ansteigend bzw. linear ist, so daß eine weitgehend konstante Auslö­ schung des Ausgangssignals über den gesamten Frequenzbereich erzielt wird und demzufolge ein weitgehend reines Störproduktsignal am Ausgang des Eingangs­ kaskadengegenkopplers gewonnen wird. Die Eingänge von Eingangsgegenkoppler und Eingangskaskadengegenkoppler sind beispielsweise so abstimmbar, daß jeder Koppler ein um 3 dB geschwächtes Signal vom Eingangskoppler erhält, so daß beide Koppler im wesentlichen dieselben HF-Trägersignale erhalten.

Der Eingangskaskadengegenkoppler kann jedoch auch so eingesetzt werden, daß ein ihm zugeführtes Eingangssignal einer frequenzabhängigen Phasen- und Am­ plitudenänderung unterzogen wird. Dabei kann das Eingangssignal so geändert werden, daß es einen dem Ausgang des Eingangsgegenkopplers entsprechenden Signalverlauf aufweist. Dies kann beispielsweise geschehen durch Aufteilung des Eingangssignals, Verzögerung des einen Zweigsignals, gegenphasige Zusammen­ fassung sowie Verzögerung des zusammengefaßten Signals, so daß eine gegen­ phasige Überlagerung, wie beim Eingangsgegenkoppler, stattfindet. Die Amplitude und Phase des Eingangssignals wird geeignet eingestellt, um eine wirksame Gegenkopplung im Eingangskaskadengegenkoppler sicherzustellen.

Die erfindungsgemäße Bereitstellung eines verbesserten Störproduktsignals hat die Wirkung, daß im nachfolgenden Produktgegenkoppler eine präzisere Auslöschung des Störproduktsignals erreichbar ist. Das Störverhalten der erfindungsgemäßen HF-Verstärkerschaltung ist daher insgesamt verbessert.

In einer zweiten Lösung der Aufgabe ist ein Produktkaskadengegenkoppler vor­ gesehen, der mit dem Eingang und Ausgang des Produktgegenkopplers sowie dem Ausgangsanschluß verbunden ist, um ein verbessertes störproduktfreies Ausgangs­ signal zu liefern.

Bei dieser Lösung wird die Auslöschung des Störproduktsignals dadurch verbes­ sert, daß in dem Produktgegenkoppler eine erste Gegenkopplung bzw. Auslö­ schung des Störproduktsignals stattfindet und in dem nachgeschalteten Produkt­ kaskadengegenkoppler eine zweite Auslöschung des noch verbleibenden Stör­ produktsignals im Ausgangssignal vorgenommen wird. Produktgegenkoppler und Produktkaskadengegenkoppler ergänzen sich und lassen sich durch geeignete Amplituden und Phasenmodulation derart aufeinander abstimmen, daß beispiels­ weise der Produktgegenkoppler eine Grobauslöschung des Störproduktsignals vornimmt, während der Produktkaskadengegenkoppler eine Feinauslöschung vornimmt, die auf eine bestehende Charakteristik des Produktgegenkopplers Rücksicht nimmt.

Der Produktkaskadengegenkoppler läßt sich einmal mit unterschiedlicher Frequenz­ charakteristik gegenüber dem Produktgegenkoppler auslegen, so daß die beiden unterschiedliche Dämpfungskurven und Auslöschungsminima haben. Dabei kann bei geeigneter Einstellung eine breitbandige Auslöschung des im Ausgangssignal des Verstärkers enthaltenen Störproduktsignals erzielt werden.

Zum anderen kann das dem Produktkaskadengegenkoppler zugeführte Störprodukt­ signal frequenzabhängig in der Phase und Amplitude geändert werden, so daß es einen dem Ausgang des Produktgegenkopplers entsprechenden Signalverlauf auf­ weist und dem vom Produktgegenkoppler kommenden Signal gegengekoppelt werden kann, um eine verbesserte Störsignalauslöschung zu erzielen. Zu diesem Zweck kann das dem Produktkaskadengegenkoppler zugeführte Störproduktsignal beispielsweise aufgeteilt werden, in einem Zweig verzögert und gegenphasig zusammengefaßt werden, wobei das zusammengefaßte Signal wiederum phasen­ verzögert wird, um eine genaue gegenphasige Überlagerung mit dem vom Produkt­ gegenkoppler kommenden Signal im Produktkaskadengegenkoppler sicherzustellen. Die Amplituden werden geeignet eingestellt. Eine Auslöschung zweier gegen­ gekoppelter Hochfrequenz-Signale findet ideal nur bei einer Frequenz statt. Bei von dieser Frequenz verschiedenen Frequenzen tritt wegen der mit der Laufzeitdifferenz verbundenen Phasenverschiebung eine verschlechterte Auslöschung auf. Eine Aus­ löschung über einen größeren Frequenzbereich kann daher nur bei kaskadierten Gegenkopplern erzielt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der ersten Lösung mit Eingangskaskaden­ gegenkoppler ist die zweite Lösung mit Produktkaskadengegenkoppler inbegriffen, während in einer bevorzugten Ausführungsform der zweiten Lösung mit Produkt­ kaskadengegenkoppler die erste Lösung mit Eingangskaskadenkoppler inbegriffen ist. Beide Lösungen wirken synergistisch zusammen, da das im Eingangsgegen­ koppler gewonnene verbesserte reine Störproduktsignal im Produktgegenkoppler schon per se zu einer verbesserten Störproduktsignal-Auslöschung führt. Das zusätzlich dem Produktkaskadengegenkoppler zugeführte verbesserte Störprodukt­ signal erhöht daher die Störprodukt-Auslöschung bei den Produktkopplern erheb­ lich.

Sowohl beim Eingangsgegenkoppler, als auch beim Produktgegenkoppler ist es alternativ bevorzugt, die Eingangsleitung mit einer Stichleitung zu verbinden, um eine Laufzeitkorrektur bzw. Phasenkorrektur des Signals über die Frequenz zu erreichen. Hierdurch läßt sich beim Eingangsgegenkoppler und Produktgegenkopp­ ler bereits eine Auslöschung von 20 dB erreichen, so daß der zugeschaltete Eingangskaskadengegenkoppler bzw. Produktkaskadengegenkoppler am Ausgang eine Dämpfung von bis zu 40 dB breitbandig erreichen kann.

Ferner ist es bevorzugt, daß zwischen Eingangskoppler und Eingangsgegenkoppler ein Verstärkungsglied geschaltet ist. Dieses hat zur Aufgabe, durch Angleichung der im Eingangsgegenkoppler zusammengefügten Amplituden von Eingangssignal und Ausgangssignal eine bessere Phasenkompensation, insbesondere über den Temperaturbereich zur Verfügung zustellen. Durch Angleichung der Verstärkungen ist auch das Temperaturverhalten der Verstärker in den beiden Zweigen angegli­ chen, so daß die Trägerauslöschung von der Temperatur weitgehend unabhängig ist. Ferner wird durch das Verstärkungsglied zwischen Eingangsgegenkoppler und Eingangskoppler die Laufzeit dieses Pfades erhöht, so daß ein ohne Verstärkungs­ glied notwendiges Phasenglied zur Laufzeitkorrektur verkleinert wird oder ganz entfallen kann. Ferner kann aufgrund der Verstärkung des Eingangssignals ein dem Eingangsgegenkoppler vorgeschaltetes Dämpfungsglied für das Ausgangssignal des Verstärkers verkleinert werden, so daß im Ergebnis ein Störproduktsignal mit höherer Amplitude gewonnen wird. Ein zwischen Eingangsgegenkoppler und Produktgegenkoppler geschalteter Produktverstärker kann daher ebenfalls im Verstärkungsfaktor verkleinert werden.

Es ist ferner bevorzugt, daß zwischen Eingangsgegenkoppler und Produktgegen­ koppler ein Produktverstärker geschaltet ist. Dieser ist bei Kombination mit einem Verstärkungsglied zwischen Eingangskoppler und Eingangsgegenkoppler wesent­ lich kleiner auslegbar als ohne das Verstärkungsglied. Der Produktverstärker liefert eine dem Dämpfungsglied entgegengesetzte Anpassung der Amplitude des Stör­ produktsignals an das im Ausgangssignal enthaltene Störproduktsignal.

Zwischen Verstärkungsglied und Eingangsgegenkoppler ist bevorzugt ein Eingangs­ phasenglied geschaltet, das bei Einsatz eines zwischen Eingangskoppler und Ein­ gangsgegenkoppler geschalteten Verstärkungsglieds in Reihe mit dem Eingangs­ phasenglied kleiner dimensioniert werden kann als ohne Verstärkungsglied. Auf­ grund der durch das Verstärkungsglied herbeigeführten höheren Laufzeit wird die Laufzeitdifferenz zwischen den beiden Pfaden herabgesetzt.

Es ist ferner bevorzugt, daß zwischen Ausgangskoppler und Produktgegenkoppler ein Ausgangsphasenglied geschaltet ist, dessen Wert bei vermindertem Verstär­ kungsfaktor des Verstärkers zwischen Eingangsgegenkoppler und Produktgegen­ koppler ebenfalls verringert ist.

Weitere Eingangskaskaden- und Produktkaskadengegenkoppler sind sinnvoll, um die Auslöschungen zu verbessern. Diese Eingangskaskadengegenkoppler und Produktkaskadengegenkoppler sind entweder mit unterschiedlicher Frequenz­ charakteristik oder frequenzabhängig veränderter Phase oder Amplitude des Eingangssignals ausgestattet, so daß sie noch breitbandiger auslöschen können bzw. eine noch höhere Dämpfung der auszulöschenden Signale herbeiführen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbei­ spielen in Verbindung mit der Zeichnung.

Fig. 1 zeigt eine herkömmliche HF-Verstärkerschaltung.

Fig. 2 zeigt eine herkömmliche verbesserte HF-Verstärkerschaltung.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen HF-Verstärkerschal­ tung.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen HF-Ver­ stärkerschaltung mit Stichleitung.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen HF-Verstärker­ schaltung mit Phasen- und Amplitudenkorrekturgliedern für die Eingangssignale.

Fig. 6 zeigt eine Modifikation der Ausführungsform von Fig. 5 mit Gegenkopplern in beiden Amplituden- und Phasenkorrekturgliedern.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen HF-Verstärkers mit einem weiteren kaskadierten Eingangsgegenkoppler und kaskadierten Aus­ gangsgegenkoppler.

Fig. 8a zeigt eine Auslöschungscharakteristik des Verstärkers von Fig. 7 nach dem ersten Gegenkoppler.

Fig. 8b zeigt eine Auslöschungscharakteristik des Verstärkers von Fig. 7 nach dem zweiten Gegenkoppler.

Fig. 8c zeigt eine Auslöschungscharakteristik des Verstärkers von Fig. 7 nach dem dritten Gegenkoppler.

Die in Fig. 1 gezeigte herkömmliche HF-Verstärkerschaltung weist einen Eingangs­ anschluß 2 auf, an den ein zu verstärkendes Trägersignal angelegt wird. Mit dem Eingangsanschluß 2 ist ein Eingangskoppler 8 verbunden, der zur Auskopplung des Trägersignals dient. Hinter dem Eingangskoppler 8 ist ein zweistufiger bzw. mehrstufiger HF-Verstärker 6, 6′ geschaltet, der die Trägersignale bzw. Eingangs­ signale mit einer bestimmten Kennlinie verstärkt, die nicht-lineare Bereiche auf­ weist. Aufgrund der nicht linearen Verstärkerkennlinie werden auch Störproduktsi­ gnale erzeugt, die um die übertragenen Frequenzen herum gruppiert sind und die Übertragung stören. Bei den Störproduktsignalen handelt es sich um Intermodula­ tionsprodukte, die durch Kopplung der übertragenen Frequenzen bzw. Frequenz­ bänder untereinander entstehen, vor allem in der Nähe der Aussteuerungsgrenze des HF-Verstärker. Das am Ausgang der Verstärkerstufe 6, 6′ liegende Ausgangs­ signal des Verstärkers wird durch einen nachgeschalteten Ausgangskoppler 10 ausgekoppelt.

Das aus dem Eingangskoppler 8 stammende Trägersignal durchläuft zunächst ein Phasenglied 24, das eine der Laufzeit der Verstärkerstufe 6, 6′ entsprechende Phasenkorrektur des Trägersignals vornimmt. Das aus dem Ausgangskoppler 10 stammende Signal durchläuft ein Dämpfungsglied 32, das zur Anpassung der Amplitude dient. Das Eingangssignal und das Ausgangssignal werden in einem Eingangsgegenkoppler 12 zusammengeführt, der das Eingangssignal gegenphasig mit dem Ausgangssignal überlagert, um die in dem Ausgangssignal enthaltenen Störproduktsignale zu gewinnen. Zu diesem Zweck müssen die Amplituden und Phasen der Signale jeweils in 180° übereinstimmen. Die notwendige Anpassung erfolgt durch das Phasenglied 24 und Dämpfungsglied 32.

Das im Eingangsgegenkoppler 12 gewonnene Störproduktsignal wird in einer 2-stufigen Produktverstärkerstufe 22, 22′, die dem Eingangsgegenkoppler 12 nachgeschaltet ist, verstärkt und einem Produktgegenkoppler 14 zugeführt, dessen anderer Eingang mit dem Ausgangskoppler 10 verbunden ist. Der Produktgegen­ koppler 14 koppelt das verstärkte Störproduktsignal dem vom Ausgangskoppler 10 stammenden verstärkten Ausgangssignal gegen, um ein von den Störprodukten befreites Ausgangssignal zu gewinnen. Zwischen Ausgangskoppler 10 und Pro­ duktgegenkoppler 14 ist ein Ausgangsphasenglied 26 geschaltet, das zur Laufzeit­ korrektur dieses Pfads dient, um das Signal entsprechend der Verstärkerstufe 22, 22′ zu verzögern. Der Produktgegenkopplerist schließlich ausgangseitig mit einem Ausgangsanschluß der Verstärkerschaltung verbunden.

Der Produktverstärker 22, 22′ ist derart zu betreiben, daß keine neuen Stör­ produkte gebildet werden bzw. neugebildete Störprodukte unterhalb einer Schwelle bleiben.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten einer verbesserten herkömmlichen HF-Verstärkerschaltung, wobei gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet sind.

Zusätzlich zu Fig. 1 weist die HF-Verstärkerschaltung nach Fig. 2 zwischen Ein­ gangskoppler 8 und Eingangsgegenkoppler 12 ein Verstärkungsglied 20 auf, das zur Anhebung der Amplitude des Eingangssignals bzw. Trägersignals dient. Die Anhebung der Amplitude hat zur Folge, daß die Laufzeitdifferenz zum Verstär­ kungspfad kleiner wird, so daß das in Fig. 1 vorhandene Eingangsphasenglied 24 sich reduziert oder entfallen kann. Ferner kann durch die Anhebung des Eingangs­ signals der Dämpfungsfaktor des Dämpfungswegs 32 gesenkt werden, so daß ein stärkeres Störproduktsignal am Ausgang des Eingangsgegenkopplers 12 erhalten wird. Dieses Störproduktsignal bedarf einer geringeren Verstärkung, so daß der Produktvorverstärker 22′ entfällt. Schließlich kann aufgrund der verringerten Verstärkung des Störproduktsignals das Ausgangsphasenglied 26 verkleinert werden.

Gemäß Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen HF-Verstärker­ schaltung gezeigt. Der Eingangsgegenkoppler 12 wird in Reihe mit einem Eingangs­ kaskadengegenkoppler 16 mit anderer Frequenzcharakteristik geschaltet, dessen Eingang mit dem Ausgang des Eingangsgegenkoppler 12 verbunden ist, wobei sein Ausgang mit dem Produkteverstärker 22 verbunden ist. Die beiden gegenzukop­ pelnden Eingänge der Koppler sind parallel geschaltet und durch einen ersten Leistungsteiler 28 verbunden, der eine Pegelanpassung und Impedanzanpassung der beiden Eingänge liefert. Der Eingangsgegenkoppler 12 arbeitet mit dem Ein­ gangskaskadengegenkoppler 16 derart zusammen, daß beide Koppler eine Dämp­ fung bzw. Auslöschung des Ausgangssignals liefern, die überlagert wird und zu einer besonders breitbandigen Dämpfung führt. Durch Betrieb der Gegenkoppler bei Frequenzen außerhalb ihres Dämpfungsmaximums liegen die Arbeitspunkte der beiden Koppler auf einer im wesentlichen linearen Flanke, so daß der gesamte übertragene Frequenzbereich gleichmäßig gedämpft ist. Die Dämpfung kann beispielsweise im ersten Gegenkoppler etwa 10-20 dB betragen, so daß in der Summe eine Gesamtdämpfung von ca. 40 dB bereitgestellt wird.

Alternativ oder zusätzlich zu dem Eingangskaskadengegenkoppler 16 kann auch der Produktgegenkoppler 14 mit einem in Reihe geschalteten Produktkaskaden­ gegenkoppler 18 anderer Frequenzcharakteristik versehen werden, dessen Eingang mit dem Ausgang des Produktgegenkopplers 14 verbunden ist. Die Gegenkoppler arbeiten in Reihe, um das Störproduktsignal in zwei Stufen aus dem Ausgangs­ signal herauszufiltern. Die Eingänge der beiden Gegenkoppler sind durch einen zweiten Leistungsteiler 30 verbunden, der eine Impedanzanpassung liefert. Der Produktkaskadengegenkoppler ist ausgangsseitig mit dem Ausgangsanschluß 4 der Verstärkerschaltung verbunden.

Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen HF-Verstärker­ schaltung beinhaltet sowohl den Eingangskaskadengegenkoppler 16 als auch den Produktkaskadengegenkoppler 18. Beide Gegenkoppler können aber auch alternativ einzeln eingesetzt werden, wobei die Kombination einer besonders bevorzugten Ausführungsform entspricht.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen HF-Ver­ stärkerschaltung mit einer Stichleitung 34 gezeigt. Diese Stichleitung 34 ist ange­ schlossen an der Eingangssignal-Leitung zum Eingangsgegenkoppler 12 und führt zu einer Phasenkorrektur des dem Eingangsgegenkoppler 12 zugeführten Eingangs­ signals. Ferner ist ein Phasenkorrekturglied 24 im Eingangssignal-Pfad angeordnet, das eine geeignete Abstimmung der Phase dieses Signals ermöglicht, so daß eine möglichst exakte gegenphasige Kopplung im Eingangsgegenkoppler 12 erreichbar ist. Zur Impedanzanpassung ist in der Stichleitung 34 ein Korrekturwiderstand 36 angeordnet. Ferner ist in Fig. 4 eine Stichleitung 34′ mit dem Störproduktsignal- Pfad verbunden, der zum Produktgegenkoppler 14 geführt ist. Die Stichleitung 34′ bewirkt eine Phasenkorrektur des dem Produktgegenkoppler 14 zugeführten Störproduktsignals und auf diese Weise eine geeignete exakte gegenphasige Kopplung der Störproduktsignale im Produktgegenkoppler 14. Zu diesem Zweck ist zwischen Ausgangskoppler 10 und Produktgegenkoppler 14 ein Phasenkorrektur­ glied 26 zwischengeschaltet, das eine Einstellung der Phase des Ausgangssignals ermöglicht. In der Stichleitung 34′ ist ein Korrekturwiderstand 36′ angeordnet, der zur Impedanzanpassung dient.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen HF-Verstärker­ schaltung mit einer frequenzabhängigen Phasen- und Amplitudenänderung der Eingangssignale für den Eingangskaskadengegenkoppler und den Produktkaskaden­ gegenkoppler. Das dem Eingangskaskadengegenkoppler 16 zugeführte Eingangs­ signal wird in zwei Zweigpfade aufgespalten, die durch einen Abstimmwiderstand 38 verbunden sind. Der Abstimmwiderstand 38 dient zur Einstellung des Am­ plitudenverhältnisses der beiden Pfade. Ein Pfad ist mit einem Phasenkorrekturglied 42 versehen, um die Phase von Signalen dieses Zweigs gegenüber der Phase von Signalen des anderen Zweigs zu verzögern. Hinter dem Phasenkorrekturglied 42 ist wiederum ein Korrekturwiderstand 40 in Verbindung zwischen den beiden Pfaden angeordnet, um die Amplituden aufeinander abzustimmen. Die beiden Pfade sind hinter dem Abstimmwiderstand 40 zusammengeführt, so daß sich eine Ringleitung ergibt. Von der Zusammenführungsstelle ist eine Leitung über ein weiteres Phasen­ korrekturglied 44 zum Eingang des Eingangskaskadengegenkopplers 16 geführt. Das Eingangssignal wird in dem einen Zweigpfad durch das Phasenkorrekturglied 42 beispielsweise um 180° verzögert, so daß an der Zusammenführungsstelle eine gegenphasige Überlagerung stattfindet, die dem vom Eingangsgegenkoppler 12 gelieferten Ausgangssignal entspricht. Durch entsprechende Phasenabstimmung im Phasenglied 44 wird das nach den beiden Zweigpfaden zusammengeführte Signal im Eingangskaskadengegenkoppler 16 dem Ausgangssignal des Eingangsgegen­ kopplers 12 gegengekoppelt, um ein verbessertes reines Störproduktsignal zu gewinnen.

In gleicher Weise wird das dem Produktkaskadengegenkoppler 18 zuzuführende Störproduktsignal durch zwei Zweigleitungen geführt, die durch einen Abstimm­ widerstand 48 miteinander verbunden sind. Der eine Zweig wird in einem Phasen­ glied 50 verzögert, wobei hinter dem Phasenglied 50 wiederum ein Abstimmwider­ stand 52 die beiden Zweigpfade verbindet. Hinter dem Abstimmwiderstand 52 sind die beiden Zweigpfade in einem Vereinigungspunkt miteinander verbunden, so daß sich eine Ringleitung ergibt. Der Vereinigungspunkt ist über ein Phasenglied 54 mit dem Produktkaskadengegenkoppler 18 verbunden. Das Störproduktsignal wird in dem einen Zweigpfad durch das Phasenglied 50 derart verzögert, daß es bei­ spielsweise um 180° verzögert am Vereinigungspunkt mit dem anderen Pfad gekoppelt wird. Dadurch entsteht am Vereinigungspunkt ein dem Ausgang des Produktgegenkopplers 14 entsprechendes Signal, das nach entsprechender Pha­ senkorrektur im Produktkaskadengegenkoppler 18 dem Ausgang des Produkt­ gegenkopplers 14 gegengekoppelt wird. Auf diese Weise wird eine breitbandige Auslöschung des Störproduktsignals erreicht.

Fig. 6 zeigt eine Modifikation der Ausführungsform von Fig. 5 mit Gegenkopp­ lern in beiden Amplituden- und Phasenkorrekturgliedern. Dabei wird das Eingangs­ signal zum Eingangskaskadengegenkoppler 16 ähnlich wie in Fig. 5 aufgespalten und ein Zweigsignal wird einer Phasenverzögerung in einem Phasenglied 42 unterworfen. Die beiden Zweigpfadleitungen werden jedoch im Gegensatz zu Fig. 5 in einem Gegenkoppler 46 zusammengeführt, der eine gegenphasige Überlage­ rung erreicht. Der Ausgang des Gegenkopplers 46 ist über das entsprechend geringer dimensionierte Phasenglied 44 mit dem Eingang des Eingangskaskaden­ gegenkopplers 16 verbunden. In gleicher Weise ist auch das Störproduktsignal aufgespalten in zwei Zweigpfaden, von denen einer in einem Phasenglied 42′ verzögert wird. Die beiden Zweigpfade werden jedoch im Gegensatz zu Fig. 5 in einem Gegenkoppler 46′ einander gegengekoppelt, so daß ein ähnlicher Effekt erzielt ist wie mit der Ringleitung von Fig. 5. Der Ausgang des Gegenkopplers 46′ ist verbunden mit dem Eingang des Produktkaskadengegenkopplers 18, so daß eine der Ausführungsform von Fig. 5 entsprechende Auslöschung des Störpro­ duktsignals in den Produktgegenkopplern erzielt wird.

Fig. 7 zeigte eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen HF-Verstärkerschal­ tung mit zwei kaskadierten Eingangsgegenkopplern 16 und 56 sowie zwei kaska­ dierten Produktgegenkopplern 18 und 58. Der Ausgang des Eingangssignal-Pfads in den Eingangsgegenkoppler 12 wird nach Durchgang durch den Eingangsgegen­ koppler 12 dem Eingang des zweiten Eingangskaskadengegenkopplers 56 eingege­ ben. In gleicher Weise wird der Störprodukt-Signalpfad nach Durchgang durch den Produktgegenkoppler 14 dem zweiten Produktkaskadengegenkoppler 58 eingege­ ben.

Fig. 8a bis 8c zeigen Auslöschungscharakteristika der Ausführungsform von Fig. 7 mit zwei kaskadierten Eingangsgegenkopplern und zwei kaskadierten Produktgegenkopplern. Die Auslöschung nach dem ersten Koppler in Fig. 8 zeigt eine spitze Auslöschungskurve, während die Auslöschungscharakteristik nach dem zweiten Gegenkoppler bereits eine breitbandige etwas schwächere Auslöschungs­ charakteristik zeigt. Am Ausgang des dritten Kopplers ist eine sowohl breitbandige als auch verstärkte Auslöschung erzielt. Diese Charakteristik nach dem dritten Koppler läßt sich grundsätzlich auch mit einem Eingangskaskadengegenkoppler bzw. Produktkaskadengegenkoppler erzielen, wenn entsprechende Einstellglieder für Phase und Amplitude entsprechend dimensioniert werden.

Claims (16)

1. HF-Verstärkerschaltung mit einem Eingangsanschluß (2), einem Ausgangs­ anschluß (4) und einem dazwischen geschalteten Verstärker (6), wobei ein Eingangskoppler (8) zum Auskoppeln eines Eingangssignals des Verstärkers mit dem Eingangsanschluß (2) und ein Ausgangskoppler (10) zum Auskop­ peln eines Ausgangssignals des Verstärkers mit einem Verstärkerausgang verbunden sind, mit einem Eingangsgegenkoppler (12), der mit dem Ein­ gangskoppler (8) und dem Ausgangskoppler (10) verbunden ist, um ein in dem Ausgangssignal des Verstärkers enthaltenes Störproduktsignal zu gewinnen, und einem Produktgegenkoppler (14), der mit dem Ausgangs­ koppler (10) und dem Ausgangsanschluß (4) verbunden ist, um ein im wesentlichen störproduktfreies Ausgangssignal zu liefern, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Eingangskaskadengegenkoppler (16) vorgesehen ist, der mit dem Eingang und Ausgang des Eingangsgegenkopplers (12) sowie dem Produktgegenkoppler (14) verbunden ist, und eine andere Frequenzcha­ rakteristik als der Eingangsgegenkoppler (12) hat.

2. HF-Verstärkerschaltung mit einem Eingangsanschluß (2), einem Ausgangs­ anschluß (4) und einem dazwischen geschalteten Verstärker (6), wobei ein Eingangskoppler (8) zum Auskoppeln eines Eingangssignals des Verstärkers mit dem Eingangsanschluß (2) und ein Ausgangskoppler (10) zum Aus­ koppeln eines Ausgangssignals des Verstärkers mit einem Verstärkeraus­ gang verbunden sind, mit einem Eingangsgegenkoppler (12), der mit dem Eingangskoppler (8) und dem Ausgangskoppler (10) verbunden ist, um ein in dem Ausgangssignal des Verstärkers enthaltenes Störproduktsignal zu gewinnen, und einem Produktgegenkoppler (14), der mit dem Ausgangs­ koppler (10) und dem Ausgangsanschluß (4) verbunden ist, um ein im wesentlichen störproduktfreies Ausgangssignal zu liefern, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Eingangskaskadengegenkoppler (16) vorgesehen ist, der mit dem Eingang und Ausgang des Eingangsgegenkopplers (12) sowie dem Produktgegenkoppler (14) verbunden ist, wobei das dem Eingangskaska­ dengegenkoppler (16) zugeführte vom Eingangskoppler (8) stammende Signal einer frequenzabhängigen Phasen- und Amplitudenänderung unterliegt.

3. HF-Verstärkerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Produktkaskadengegenkoppler (18) vorgesehen ist, der mit dem Eingang und Ausgang des Produktgegenkopplers (14) sowie dem Ausgangs­ anschluß (4) verbunden ist, um ein verbessertes störproduktfreies Aus­ gangssignal zu liefern.

4. HF-Verstärkerschaltung mit einem Eingangsanschluß (2), einem Ausgangs­ anschluß (4) und einem dazwischen geschalteten Verstärker (6), wobei ein Eingangskoppler (8) zum Auskoppeln eines Eingangssignals des Verstärkers mit dem Eingangsanschluß (2) und ein Ausgangskoppler (10) zum Aus­ koppeln eines Ausgangssignals des Verstärkers mit einem Verstärkeraus­ gang verbunden sind, mit einem Eingangsgegenkoppler (12), der mit dem Eingangskoppler (8) und dem Ausgangskoppler (10) verbunden ist, um ein in dem Ausgangssignal des Verstärkers enthaltenes Störproduktsignal zu gewinnen, und einem Produktgegenkoppler (14), der mit dem Ausgangs­ koppler (10) und dem Eingangsgegenkoppler (12) verbunden ist, um ein im wesentlichen störproduktfreies Ausgangssignal zu liefern, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Produktkaskadengegenkoppler (18) vorgesehen ist, der mit dem Eingang und Ausgang des Produktgegenkopplers (14) sowie dem Ausgangsanschluß (4) verbunden ist, und eine andere Frequenzcharak­ teristik als der Produktgegenkoppler (14) hat.

5. HF-Verstärkerschaltung mit einem Eingangsanschluß (2), einem Ausgangs­ anschluß (4) und einem dazwischen geschalteten Verstärker (6), wobei ein Eingangskoppler (8) zum Auskoppeln eines Eingangssignals des Verstärkers mit dem Eingangsanschluß (2) und ein Ausgangskoppler (10) zum Auskop­ peln eines Aussgangssignals des Verstärkers mit einem Verstärkerausgang verbunden sind, mit einem Eingangsgegenkoppler (12), der mit dem Ein­ gangskoppler (8) und dem Ausgangskoppler (10) verbunden ist, um ein in dem Ausgangssignal des Verstärkers enthaltenes Störproduktsignal zu gewinnen, und einem Produktgegenkoppler (14), der mit dem Ausgangs­ koppler (10) und dem Eingangsgegenkoppler (12) verbunden ist, um ein im wesentlichen störproduktfreies Ausgangssignal zu liefern, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Produktkaskadengegenkoppler (18) vorgesehen ist, der mit dem Eingang und Ausgang des Produktgegenkopplers (14) sowie dem Ausgangsanschluß (4) verbunden ist, wobei das dem Produktkaskaden­ gegenkoppler (18) zugeführte vom Eingangsgegenkoppler (12) stammende Störproduktsignal einer frequenzabhängigen Phasen- und Amplitudenände­ rung unterliegt.

6. HF-Verstärkerschaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingangskaskadengegenkoppler (16) vorgesehen ist, der mit dem Eingang und Ausgang des Eingangsgegenkopplers (12) sowie dem Produkt­ gegenkoppler (14) verbunden ist, um ein verbessertes Störproduktsignal zu liefern.

7. HF-Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, 2, 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen Eingangskoppler (8) und Eingangsgegenkoppler (12) ein Verstärkungsglied (20) geschaltet ist.

8. HF-Verstärkerschaltung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Eingangskaskadengegenkoppler (16) und Produktgegenkoppler (14) ein Produktverstärker (22) geschaltet ist.

9. HF-Verstärkerschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Verstärkungsglied (20) und Eingangsgegenkoppler (12) ein Ein­ gangsphasenglied (24) geschaltet ist.

10. HF-Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen Ausgangskoppler (10) und Produkt­ gegenkoppler (14) ein Ausgangsphasenglied (26) geschaltet ist.

11. HF-Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer Eingangskaskaden­ gegenkoppler (56) und/oder ein weiterer Produktkaskadengegenkoppler (58) vorgesehen sind.

12. HF-Verstärkerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzabhängige Phasen- und Amplitudenänderung des dem Eingangs­ kaskadengegenkoppler (16) zugeführten Signals geschieht durch Aufspaltung des Signals, Verzögerung eines Zweiges durch ein Phasenglied (42), Vereinigung der beiden Zweige und Verzögerung des zusammenge­ führten Signals in einem Phasenglied (44).

13. HF-Verstärkerschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzabhängige Phasen- und Amplitudenänderung des dem Produkt­ kaskadengegenkoppler (18) zugeführten Störproduktsignals geschieht durch Aufteilung des Signals in zwei Zweigsignale, Verzögern eines Zweigsignals in einem Phasenglied (50), Zusammenführen der Zweigsignale und Ver­ zögern des zusammengeführten Signals in einem Phasenglied (54).

14. HF-Verstärkerschaltung nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzabhängige Phasen- und Amplitudenänderung des dem Eingangskaskadengegenkoppler (16) oder Produktkaskadengegenkoppler (18) zugeführten Signals geschieht durch Aufteilung des Signals in zwei Zweigsignale, Verzögern des einen Zweigsignals in einem Phasenglied (42, 42′) und Gegenkoppeln der beiden Zweigsignale in einem Gegenkoppler (46, 46′).

15. HF-Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß an die vom Eingangskoppler (8) zum Eingangsgegen­ koppler (12) geführte Signalleitung eine Stichleitung (34) ange­ schlossen ist.

16. HF-Verstärkerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß an die vom Eingangskaskadengegenkoppler (16) zum Produktgegenkoppler (14) geführte Signalleitung eine Stichleitung (34′) angeschlossen ist.