DE662574C

DE662574C - Circuit for compensating the distortions caused by changes in the anode voltage in modulated multi-stage high-frequency transmitters

Info

Publication number: DE662574C
Application number: DES101021D
Authority: DE
Original assignee: Societe Francaise Radio Electrique
Current assignee: Societe Francaise Radio Electrique
Priority date: 1930-09-27
Filing date: 1931-09-22
Publication date: 1938-07-19
Also published as: US2035788A; FR717799A; GB375629A; BE382622A

Description

Die Erfindung betrifft Maßnahmen zur Beseitigung von Verzerrungen in modulierten Hochfrequenzsendern.The invention relates to measures for eliminating distortion in modulated Radio frequency transmitters.

Es sind Senderschaltungen bekannt, bei welchen der Anodenspannungsquelle eine konstante Dauerleistung entnommen wird und die Modulation bzw. Tastung ζ. B. in der Weise erfolgt, daß der Anodenstrom auf eine Senderröhre und eine dazu parallel geschaltete Modulationsröhre verteilt wird. Andererseits arbeitet man vielfach mit Senderschaltungen, bei denen der der Anodenspannungsquelle entnommene Strom nach Maßgabe der Modulationsspannungen schwankt. Sofern der innere Widerstand der Anodenspannungsquelle nicht unendlich klein ist, haben diese Anodenstromänderungen Schwankungen der Anodenspannung zur Folge, welche mit der Modulationsfrequenz vor sich gehen. Um die Anodenspannung zu glätten, muß zwischen der Anodenspannungsquelle und der Senderröhre unbedingt eine Filteranordnung eingeschaltet werden, die senderseitig mit einer Kapazität abgeschlossen ist. Letztere muß die im Anodenstrom enthaltene Wechselstromkomponente liefern und zu diesem Zwecke sehr groß bemessen sein. Gleichwohl treten auch bei sehr großen Kondensatoren Anodenspannungsschwankungen von nicht mehr vernachlässigbarcr Größe auf, welche um so· mehr in Erscheinung treten, je niedriger die Modulationsfrequenz ist. Aus dem Unvermögen der Filteranordnung, eine tatsächlich konstante Spannung zu liefern, ergeben sich Verzerrungen der abgegebenen Schwingungen, insbesondere bei tiefen Modulationstönen.There are known transmitter circuits in which the anode voltage source has a constant Continuous power is taken and the modulation or keying ζ. B. in the way takes place that the anode current is fed to a transmitter tube and a modulation tube connected in parallel to it is distributed. On the other hand, one often works with transmitter circuits that use the anode voltage source Current drawn fluctuates in accordance with the modulation voltages. Unless the inner one Resistance of the anode voltage source is not infinitely small, these anode current changes have Fluctuations in the anode voltage result, which go on with the modulation frequency. To the anode voltage To smoothen, a filter arrangement must necessarily be connected between the anode voltage source and the transmitter tube which is terminated with a capacity on the transmitter side. The latter must be in the anode current Supply included alternating current component and be dimensioned very large for this purpose. Nevertheless also join very large capacitors anode voltage fluctuations of no longer negligible Size which appear all the more the lower the modulation frequency is. Distortion results from the inability of the filter arrangement to supply an actually constant voltage the emitted vibrations, especially with deep modulation tones.

Daß durch Schwankungen der Anodenspannung Störungen hervorgerufen werden, hat man bereits bei Empfängern mit Niederfrequenzverstärkung beobachtet. Dort handelt es sich um Störungen durch im Anodenstrom enthaltene Wechselstromkomponenten, die auf eine unvollkommene Gleichrichtung der Netzspannung zurückzuführen sind. Um diese von außen kommenden Störungen auszuschalten, wurde vorgeschlagen, dem Gitter der betreffenden Verstärkerröhre aus dem Anodenkreis eine Wechselspannung von der Störfrequenz und solcher Phase zuzuführen, daß im Anodenkreis eine Wechselspannung entsteht, welche die Störspannungskomponente gerade aufhebt. Die Verhältnisse liegen beim Erfin-That disturbances are caused by fluctuations in the anode voltage one already with receivers with low frequency amplification observed. There it concerns interferences from alternating current components contained in the anode current, which on an incomplete rectification of the mains voltage. To get this from To eliminate external disturbances, it was suggested that the grid of the concerned Amplifier tube from the anode circuit an alternating voltage of the interference frequency and to supply such a phase that an alternating voltage arises in the anode circuit, which the interference voltage component just cancels. The circumstances lie with the invention

dungsgegenstand insofern anders, als es sich einerseits nicht um eine von außen kommende Störfrequenz handelt, sondern um die durch den endlichen Innenwiderstand der Anoden-Spannungsquelle bedingten Spannungsschwankungen, und andererseits eine derartige Kom^; pensation der Leistungsschwankungen, insbe-^ sondere bei Sendern großer Ausgangsenergie, einen beträchtlichen Aufwand durch Einbau ίο reichlich dimensionierter Schaltungselemente erfordern würde.The object of the application is different in that, on the one hand, it is not something coming from outside Interference frequency is, but rather that caused by the finite internal resistance of the anode voltage source caused voltage fluctuations, and on the other hand such a com ^; compensation of power fluctuations, especially with transmitters with high output energy, a considerable effort by installing ίο amply dimensioned circuit elements would require.

Erfindungsgemäß wird nicht dem Auftreten von Anodenspannungsschwankungen selbst entgegengewirkt, sondern es werden vielmehr nur die durch die Anodenspannungsänderungen hervorgerufenen Verzerrungen dadurch bekämpft, daß in den an die Steuerelektrode einer modulierten Hochfrequenzvorstufe angeschlossenen Modulationsfrequenzkanal eine Kompensationsspannung eingeführt wird, welche die Hochfrequenzerregung dieser Stufe nach einer zu den Anodenspannungsschwankungen der Endstufe inversen Funktion ändern und dadurch die durch die Anodenspannungsschwankungen hervorgerufene zusätzliche Modulation der von der Endstufe abgegebenen .Schwingungen aufhebt. Eine besonders vorteilhafte Anordnung besteht darin, daß im Modulationsverstärker eine Stufe mit zwei in Gegentakt geschalteten Verstärkerröhren verwendet wird, denen die Modulationsspannung im Gegentakt und eine den Anodenspannungsschwankungen der Endstufe proportionale Spannung im Gleichtakt zugeführt wird, so daß im Ausgang des Modulationsverstärkers neben der Modulationsspannung auch die Kompensationsspannung auftritt.According to the invention, the occurrence of anode voltage fluctuations itself is not avoided counteracted, but rather only the changes caused by the anode voltage caused distortion is combated by the fact that in the to the control electrode a modulation frequency channel connected to a modulated high-frequency pre-stage Compensation voltage is introduced, which the high frequency excitation of this stage change according to a function that is inverse to the anode voltage fluctuations of the output stage and thereby the additional caused by the anode voltage fluctuations Modulation of the vibrations emitted by the output stage cancels. A particularly advantageous one The arrangement consists in that a stage with two amplifier tubes connected in push-pull is used in the modulation amplifier which the modulation voltage in push-pull and one the anode voltage fluctuations the output stage proportional voltage is fed in common mode, see above that in the output of the modulation amplifier in addition to the modulation voltage also the Compensation voltage occurs.

Die Wirkung dieser Kompensationseinrichtungkann man sich, folgendermaßen vorstellen.. The effect of this compensation device can be imagined as follows ..

Der Ausdruck für den niederfrequenten, durch Gleichrichtung der modulierten Hochfrequenz erhaltenen Strom besitzt folgende Form:The expression for the low frequency, through rectification of the modulated high frequency received stream has the following form:

I = [1 — μ / O) j · Si_n o)i[i+/i/(i)]=[i-/t^s f O)] · sin ωt.-.I = [1 - μ / O) j · Si _n o) i [i + / i / (i)] = [i / t ^s f O)] · sin wt .-.

(I)(I)

Hierin ist ^f (t) der Spannungsabfall bzw. -anstieg der Hochspannungsquelle undWhere ^ f (t) is the voltage drop or rise of the high voltage source and

sin ωί [i +/if O)]sin ωί [i + / if O)]

die Niederfrequenzmodulation der den Gittern der letzten Stufe zugeführten hochfrequenten Schwingungen.the low frequency modulation of the high frequencies fed to the last stage gratings Vibrations.

μ ist eine kleine, aber gegen 1 nicht vernachlässigbare Zahl und /0) ^eme Funktion* die sich nach einer Fourierschen Reihe auflösen läßt und ZtB. 1 als Maximalwert besitzt. Das zweite Glied der vorstehenden Gleichung zeigt, daß die Kompensation als vollkommen zu betrachten ist, sobald μ² gegen 1 vernachlässigt werden kann. Andererseits reduziert sich die obige Gleichung, wenn eine Kompensation nicht vorgenommen wird, auf ihre beiden ersten Glieder [1 —μι O)] sin ω t, woraus sich die obenerwähnte Verzerrung ergibt. μ is a small, but not negligible number towards 1 and / 0) ^eme function * which can be solved according to a Fourier series and ZtB. 1 as the maximum value. The second term of the above equation shows that the compensation is to be regarded as perfect as soon as μ ² can be neglected compared to 1. On the other hand, if a compensation is not carried out, the above equation is reduced to its first two terms [1 - μι O)] sin ω t, from which the above-mentioned distortion results.

jede Anordnung, durch die man die Spannung an den Filterklemmen dazu benutzen kann, um die Form der niederfrequenten und damit auch der hochfrequenten Schwingungen zu beeinflussen, eignet sich zur Ausübung der vorliegenden Erfindung.any arrangement by which the voltage at the filter terminals can be used can to change the shape of the low-frequency and thus also the high-frequency vibrations to influence is suitable for practicing the present invention.

Die Zuführung der Spannung, welche der schwankenden Spannung der Speisestromquelle proportional ist, erfolgt zweckmäßig an einer Stelle, wo die mittlere Leistung gering ist, d. h. beispielsweise an den Eingangsklemmen des Modulationsverstärkers.The supply of the voltage, which is the fluctuating voltage of the supply current source is proportional, is expediently carried out at a point where the average power is low, d. H. for example at the input terminals of the modulation amplifier.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in Abb. 1 dargestellt. In dieser bedeutet 11 einen Steuersender, in welchem die zu modulierenden Hochfrequenzschwingungen erzeugt werden, 12 die Modulationseinrichtung zur amplitudenmäßigen Modulation der Hochfrequenzschwingungen und 13 die Leistungsverstärkerstufen, von denen die modulierten Schwingungen abgenommen und einer Antenne zugeführt werden. Die hohe Anodengleichspannung für die Endstufe wird von einer aus dem Wechselstromnetz gespeisten Gleichrichteranordnung 14 geliefert und den Senderöhren über eine aus einer Längsdrossel 15 und einem Querkondensator 16 bestehende Siebeinrichtung zugeführt. An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in FIG. In this means 11 a control transmitter in which the high-frequency oscillations to be modulated are generated, 12 the modulation device for amplitude-wise Modulation of the high frequency oscillations and 13 the power amplifier stages, from from which the modulated vibrations were removed and fed to an antenna. The high DC anode voltage for the output stage is taken from one of the AC mains fed rectifier arrangement 14 supplied and the transmitter tubes via a a series choke 15 and a cross capacitor 16 existing screening device supplied.

Die Modulationsspannungen kommen an ίου den Klemmen 1, i' an und werden über einen Transformator 3, dessen Sekundärseite durch einen Nebenschlußwiderstand 4 mit einstellbarem Mittelabgriff überbrückt ist, den Steuerelektroden zweier Gegentaktröhren I und II zugeführt. Außerdem wird den Gittern der beiden Röhren noch über den Transformator 8 eine Wechselspannung im Gleichtakt aufgedrückt, welche zu den Anodenspannungsschwankungen der Endstufe proportional ist. Parallel zur Sekundärwicklung des Transformators 8 liegt ein Spannungsteiler 7, mittels dessen die Größe der Kompensationsspannung eingestellt werden kann. Die Batterie 10 dient als gemeinsame Gitterspannungsquelle für die beiden Verstärkerröhren I und II. In besonders einfacher Weise erhält man die den Anodenspannungsschwankungen entsprechende Spannung dadurch, daß man die Primärseite des Transformators 8 zu einem Teil 9 eines zum Voltmeter V gehörigen Vorschaltwiderstandes legt; ein derartiges Voltmeter ist zurThe modulation voltages arrive at ίου terminals 1, i 'and are fed to the control electrodes of two push-pull tubes I and II via a transformer 3, the secondary side of which is bridged by a shunt resistor 4 with an adjustable center tap. In addition, an alternating voltage is impressed on the grids of the two tubes via the transformer 8 in the same mode, which is proportional to the anode voltage fluctuations of the output stage. A voltage divider 7, by means of which the size of the compensation voltage can be set, is located parallel to the secondary winding of the transformer 8. The battery 10 serves as a common grid voltage source for the two amplifier tubes I and II. The voltage corresponding to the anode voltage fluctuations is obtained in a particularly simple manner by connecting the primary side of the transformer 8 to part 9 of a series resistor belonging to the voltmeter V; such a voltmeter is for

Anzeige der Anodenspannung der Endstufe meist bereits vorhanden.Display of the anode voltage of the output stage is usually already available.

Die Wirkungsweise der dargestellten Anordnung ist folgende. Es SeiThe mode of operation of the arrangement shown is as follows. Let it be

V₁ die dem Gitter der Röhre I durch die Modulationsleitung zugeführte Spannung, V _{1 is} the voltage applied to the grid of tube I through the modulation line,

— V₁ die dem Gitter der Röhre II durch die Modulationsleitung zugeführte Spannung, - V _{1 is} the voltage applied to the grid of tube II through the modulation line,

V₃ die den Gittern der Röhren I und II durch den Spannungsteiler zugeführte Spannung; V₂ ist proportional dem Spannungsabfall am Gleichrichter. V ₃ is the voltage applied to the grids of tubes I and II by the voltage divider; V ₂ is proportional to the voltage drop across the rectifier.

Wenn man mit der üblichen Annäherung annimmt, daß der Anodenwechselstrom der Röhren I und II der Formel entspricht:Assuming with the usual approximation that the anode alternating current is the Tubes I and II correspond to the formula:

i = av + bv²,
erhält man für die erste Röhre i = av + bv ² ,
is obtained for the first tube

i = a (V₁ -j- v₂) -f- bv\ -J- bv'\ + 2 bv_xv₂
und für die zweite Röhre i = a (V ₁ -j- v ₂ ) -f- bv \ -J- bv '\ + 2 bv _x v ₂
and for the second tube

—V₁ - V ₁

V₂)V ₂ )

bv'l -j- bv'l — 2 bvj^v.,. bv'l -j- bv'l - 2 bvj ^ v.,.

Der durch den Widerstand 6 fließende Strom i' ist proportional der Differenz, also The current i ′ flowing through the resistor 6 is proportional to the difference, that is to say

2b2 B

i' = az\ + 2 bv_t V₂ = UV₁ 11 -j i ' = az \ + 2 bv _t V ₂ = UV ₁ 11 -j

v.₂ J; ( v. ₂ J; (

2)2)

v² ist offenbar von der Form V₀/(ii); es genügt alsov ² is evidently of the form V ₀ / (ii); so it is enough

zu machen, um zu erhaltento make to receive

*'S=OW₁ [ΐ* 'S = OW ₁ [ΐ

was die gesuchte Funktion ist.what the function you are looking for is.

Die Gleichung (2) läßt als charakteristische Merkmale dieser Gegentaktschaltung erkennen:Equation (2) shows the characteristic features of this push-pull circuit:

a) daß die Spannung V₂ nicht in der Ausgangsleistung vorhanden ist, zumindest nicht in höherem Maße als'ihre Harmonischen,a) that the voltage V _{2 is} not present in the output power, at least not to a greater extent than its harmonics,

b) daß, obgleich man im krummen Teil der Kennlinien arbeitet, die zweite Harmonische der Spannung V₁ gleichfalls nicht vorhanden ist.b) that, although one works in the curved part of the characteristic, the second harmonic of the voltage V _{1 is} also not present.

Wenn man annähme, daß V₁ eine zusammengesetzte Spannung von der FbrmAssuming that V _{1 is} a composite voltage from the Fbrm

V₁ = ν + v' + v" ... V ₁ = ν + v ' + v " ...

ist, so würde man auch dann finden, daß die Verstärkung getreu ist, mit anderen Worten, frei von Oktaven oder von Summen- oder Differenzgliedern der ankommenden Frequenzen. one would find the reinforcement to be true even then, in other words, free of octaves or of summation or difference terms of the incoming frequencies.

Um zu vermeiden, daß die Wicklung des Ausgangstransformators die Anodenspannung auszuhalten hat, kann man den Transformtor S der Abb. 1 durch eine Anordnung von Widerständen, Kapazitäten und Selbstinduktionen gemäß Abb. 2 ersetzen.To avoid that the winding of the output transformer affects the anode voltage has to endure the transformer S of Fig. 1 by an arrangement of resistors, Replace capacities and self-inductions as shown in Fig. 2.

Claims

Patent claims:

1. Circuit to compensate for changes in the anode voltage Distortion in modulated multi-stage high-frequency transmitters, characterized in that in the Control electrode of a modulated high-frequency pre-stage connected to the modulation frequency channel a compensation voltage is introduced, which the high frequency excitation of this stage after a function that is inverse to the anode voltage fluctuations of the output stage and thereby changes that caused by the anode voltage fluctuations The additional modulation of the vibrations emitted by the output stage cancels.

2. Circuit according to claim 1, characterized in that two in push-pull switched amplifier tubes the modulation voltage in push-pull and a voltage proportional to the anode voltage fluctuations of the output stage is fed in common mode, so that im Output of the modulation amplifier in addition to the modulation voltage and the compensation voltage occurs.

3. A circuit according to claim 1 and 2, characterized in that the the. Anode voltage fluctuations proportional voltage from the series resistor a voltmeter connected to the anode voltage has been removed.

1 sheet of drawings