DE69110647T2 - Belastungskopplungsanordnung für Hochleistungssender. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lastankopplungsanordnung für Hochleistungssender.
• Sie findet insbesondere bei der Realisierung von elektromagnetischen oder akustischen Hochleistungssendern mit einer Leistung von beispielsweise mehr als 100 Kw Anwendung, die in Frequenzbändern zwischen 5KHz und 2 MHz senden.
• Um die Ausgangsleistung dieser Sender zu erhöhen, ist bekannt, eine festgelegte Anzahl von Verstärkern entweder mittels einer direkten Kopplung, einer Hybridtransformatorkopplung oder auch durch eine Brückenschaltung parallelzuschalten.
• Keine dieser Kopplungsarten bietet jedoch die Möglichkeit, Sender zu realisieren, die nicht nur einen guten energetischen Wirkungsgrad, eine hinreichende Modularität sowie hohe Ausgangsimpedanzen außerhalb des nutzbaren Durchlaßbereiches besitzen, sondern darüber hinaus auch eine Entkopplung der an die Verstärker angelegten Spannungsquellen gewährleisten.
• Das Ziel der Erfindung ist es nun, die im vorangegangenen genannten Nachteile zu beheben.
• Zu diesem Zweck liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe einer Lastankopplungsanordnung für Hochleistungssender zugrunde mit einer bestimmten Anzahl N von Verstärkern, die durch einen gemeinsamen Signalanschluß zusammengeschaltet sind, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einerseits eine bestimmte, der Anzahl N von Verstärkern gleiche Anzahl N von gleichen Induktivitäten enthält, die jeweils mit einem Ende an den Ausgang eines Verstärkers und mit dem zweiten Ende an einen gemeinsamen Verbindungspunkt angeschlossen sind, und andererseits wenigstens einen Kondensator aufweist, der zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt und einer Lastimpedanz des Senders angeschlossen ist.
• Weitere Eigenschaften sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Verlaufe der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erstellt wurde; diese soll lediglich als Beispiel dienen, welches eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Belastungskopplungsanordnung darstellt.
• Die in der Figur innerhalb der gestrichelten Linien 1 dargestellte Ankopplungsanordnung weist eine bestimmte Anzahl N von Induktivitäten 21...2N auf, die gemeinsam mit dem einen ihrer Enden an ebenfalls gemeinsame erste Enden von N parallelgeschalteten Kondensatoren 3&sub1; bis 3N angeschlossen sind. Die zweiten gemeinsamen Enden der N Kondensatoren 3&sub1; bis 3N sind an einen Massekreis M angeschlossen, welcher der gesamten Ankopplungsanordnung mittels einer Lastimpedanz 4 als Potentialbezug dient. Die freien Enden der N Induktivitäten 2&sub1;...2N sind jeweils an die Ausgänge von durch einen gemeinsamen Signalanschluß E zusaminengeschalteten N Verstärkern 5&sub1; bis 5N angeschlossen.
• Wird nun die von einem Verstärker 5i gelieferte Spannung sowie der gelieferte Strom mit Vi bzw. mit Ii, die Induktivitäts- und Kapazitätswerte der Induktivität Zi und des Kondensators 3i mit L bzw. mit C und der die Dauerimpedanz 4 durchfließende Strom mit i'i bezeichnet, so errechnet sich die von dem Verstärker 5i gelieferte Spannung Vi aus der nun im folgenden aufgeführten Gleichung:
• Vi = jLωi&sub1; - j/cω'i+Zci (1).
• Gesetzt den Fall, daß alle Induktivitäten und Kapazitäten gleiche Werte haben, daß all die von einem jeden der Verstärker 5&sub1; bis 5N gelieferten Spannungen Vi miteinander addiert werden und daß der in der Last 4 fließende Strom i gleich der Summe der Ströme i&sub1; bis iN ist, so wird die Summe ΣVi anhand folgender Gleichung berechnet:
• ΣVi = (j/cω/LCω² - 1)i + nZci (2).
• Im Falle einer Betriebsfrequenz des Senders, die den Ausdruck LCω² - 1 aufhebt, wird der durch die Last 4 fließende Strom i nun durch folgende Gleichung bestimmt:
• i = ΣVj/N.Zc (3).
• Gesetzt den Fall, daß die Lastimpedanz Z rein resistiv und gleich R ist und daß für den Quotienten Lω/R ein Wert gleich 1 gewählt wird, so errechnet sich der Wert des eine jede Induktivität 2i durchfließenden Stromes ii folgendermaßen:
• wobei ein Phasenwinkel φi anhand folgender Gleichung berechnet wird:
• Wenn im Falle eines Gleichgewichtszustandes ein jeder Verstärker die gleiche Spannung Vi = V&sub0; liefert, wird der Strom I in der Last R I = nV&sub0;/R und der von einem jeden Verstärker gelieferte Strom Ii wird Ii = V&sub0;/R.
• Kommt es hingegen zu einem Ungleichgewicht, welches beispielsweise in Form einer Nullspannung am Ausgang eines oder mehrerer Verstärker Ai zum Ausdruck kommt, so tritt infolgedessen eine Phasenverschiebung gleich Arctg(a/N-a) zwischen der Spannung und dem an der Last angelegten Strom auf, wobei a die Anzahl der in Leerlaufschaltung geschalteten Verstärker bezeichnet. Es besteht nun die Notwendigkeit, die Sendestufen neu zu konfigurieren, um wieder eine Gesamtanordnung herzustellen, im Falle derer alle Verstärker ein Signal zur gleichen Zeit erzeugen. Diese Neugestaltung kann auf bekannte Art und Weise mit Hilfe von nicht dargestellten Schaltern durchgeführt werden, um so jeden defekten Verstärkerausgang von der Last des Senders zu isolieren. Selbstverständlich können an der im vorangegangenen beschriebenen Rückkopplungsschaltung weitere Anpassungen vorgenommen werden, die beispielsweise darin bestünden, anstatt der N Kondensatoren mit der Kapazität C nur einen einzigen Kondensator mit der Kapazität nC zu verwenden, wenn dies die elektrischen Eigenschaften des Senders zulassen.

Claims (4)

1. Lastankopplungsanordnung für Hochleistungssender mit einer bestimmten Anzahl N von Verstärkern (5&sub1; ... 5N), die durch einen gemeinsamen Signalanschluß zusammengeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie einerseits eine bestimmte, der Anzahl N von Verstärkern gleiche Anzahl N von nahezu gleichen Induktivitäten enthält, die jeweils mit einem Ende an den Ausgang eines Verstärkers (5i) und mit dem zweiten Ende an einen gemeinsamen Verbindungspunkt angeschlossen sind, und andrerseits wenigstens einen Kondensator, der zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt und einer Lastimpedanz des Senders angeschlossen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie N Kondensatoren mit nahezu gleichen Kapazitäten enthält.

3. Verwendung der Anordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2 in einem Sender von elektromagnetischen Wellen.

4. Verwendung der Anordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2 in einem Sender von akustischen Wellen.