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Hochfrequenzanordnung mit wenigstens 2 Übertragungskanälen, die von
einer gemeinsamen Quelle gesteuert werden Die Erfindung betrifft Hochfrequenzverstärker,
Funksender und andere Geräte, bei denen zur Erzielung einer großen Ausgangsleistung
zwei Ausgangsstufen vorgesehen sind, die von einer gemeinsamen Erregereinheit aus
betrieben werden und einen gemeinsamen Belastungskreis speisen.
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Anordnungen, bei denen eine gemeinsame Erregereinheit zwei Ausgangsstufen
(im folgenden Endstufen genannt) und diese ihrerseits einen gemeinsamen Belastungskreis
speisen, werden häufig bei Funksendern benutzt. Dabei tritt jedoch oft die Schwierigkeit
auf, daß bei hoher Arbeitsfrequenz und beim Vorhandensein mehrerer Zwischenstufen
(entweder Frequenzvervielfacher oder Verstärker oder beide) zwischen der gemeinsamen
Erregereinheit und den Endstufen, die die gemeinsame Last speisen, eine relative
Phasenverschiebung zwischen den Ausgängen der Endstufen auftritt, die eine Überlastung
und einen schlechten Wir-1<ungsgrad hervorrufen kann. Hauptaufgabe der vorliegenden
Erfindung ist es, diese Schwierigkeit zu überwinden.
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Eine Hochfrequenzanordnung, bei der eine gemeinsame Last von einer
Mehrzahl von Endstufen gespeist wird, die von einer gemeinsamen Erregungsquelle
aus betrieben werden, umfaßt gemäß der Erfindung Mittel, die in Abhängigkeit von
der relativen Phase oder den Phasen zwischen den Ausgängen der Endstufen arbeiten
und die Abstimmung wenigstens eines Kreises entweder in
jedem der
Kanäle, die zu den Endstufenausgangskreisen führen, oder in allen Kanälen, mit Ausnahme
von einem, automatisch in einer solchen Richtung regeln, daß jede Abweichung dieser
relativen Phase oder der Phasen von einem vorbestimmten Wert oder Werten berichtigt
wird. In der Praxis wird die vorbestimmte relative Phase oder Phasen im allgemeinen
Phasengleichheit sein.
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Die automatische Abstimmungsregelung kann in allen Kanälen angewandt
werden, die zu den Endstufen führen; aber das Ziel der Erfindung kann auch durch
automatische Abstimmungsregelung in allen Kanälen, mit Ausnähme von einem, erreicht
werden. Im einfachsten Fall, wo nur zwei Kanäle vorgesehen sind, kann das Ziel der
Erfindung deshalb dadurch erreicht werden, daß die automatische Abstimmungsregelung
nur in einem Kanal vorgenommen wird, jedoch wird in diesem Falle die Regelung in
beiden Kanälen bevorzugt.
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Die automatische Abstimmungsregelung wird vorzugsweise mit Hilfe von
einem oder mehreren elektrischen Entladungsgefäßen durchgeführt, die so geschaltet
und betrieben werden, daß sie als veränderliche Reaktanzen wirken, die durch den
Ausgang oder die Ausgänge eines oder mehrerer Phasendetektorkreise gesteuert werden,
welche durch Energie aus den Endstufen gespeist werden.
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Die Erfindung ist in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt,
in denen gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile benutzt werden.
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Abb. i zeigt als Blockdiagramm die allgemeine Anordnung eines erfindungsgemäßen
Ausführungsbeispieles, und zwar enthält der darin dargestellte Funksender eine gemeinsame
Erreger- oder Steuereinheit i, die durch zwei getrennte, allgemein mit 2 und 3 bezeichnete
Kanäle zwei Ausgangsendstufen 4 und 5 betreibt, welche ihrerseits einer gemeinsamen
Last 6 Energie zuführen. Jeder Kanal enthält eine beliebige Anzahl von Frequenzvervielfachern
und/ oder Verstärkern 7, 8 in Kaskade.
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Die automatische Abstimmungsregelung wird vorzugsweise in einer der
Anfangsstufe in jedem Kanal mittels Röhren vorgenommen, die als Röhren mit veränderlicher
Reaktanz betrieben werden, und zwar ist jedem Kanal eine solche Röhre veränderlicher
Reaktanz zugeordnet. Diese Röhren sind in Abb. i in die Blöcke 9 und io eingeschlossen.
Die Ausgänge der beiden Stufen 4 und 5 sind in üblicher Weise der gemeinsamen Last
6 und außerdem einem Phasendetektornetzwerk i i zugeführt, das in Abhängigkeit von
der relativen Phase zwischen den Endstufenausgängen Steuerpotentiale erzeugt, welche
rückwärts den Reaktanzröhren hei 9 und io zwecks Regelung der von ihnen gelieferten
Reaktanz zugeführt werden. Die Reaktanzröhren sind naturgemäß in die frequenzbestimmenden
Kreise eingeschlossen, deren Abstimmung geregelt werden soll, und die automatische
Regelung wird so vorgenommen, daß bei einer Abweichung der Endstufen von der gewünschten
Phasengleichheit die Abstimmung der Kreise, denen die Reaktanzröhren zugeordnet
sind, entgegengesetzt geregelt wird, um so eine solche Abweichung auszugleichen.
In der Praxis können die Detektorkreise und die Reaktanzröhren beliebig gewählt
werden. Eine bevorzugte und sehr einfache Form des Phasendetektorkreises für die
erfindungsgemäße Schaltung ist in Abb. 2 dargestellt, die eine mehr ins einzelne
gehende Darstellung der Sendereinrichtung gemäß Abb. i darstellt. In Abb. 2 enthält
der allgemein mit der Ziffer i i bezeichnete Phasendetektorkreis ein Diodenpaar
V2, V2' (oder andere Gleicbrichter), deren Anoden über den Widerstand R1 miteinander
verbunden sind, der seinerseits durch einen ersten abgestimmten Parallelschwingungskreis
Cl, L1 überbrückt ist. Die Kathoden der Dioden liegen über getrennte Belastungswiderstände
R2, R2 an Erde und diese Widerstände sind je in der dargestellten Weise durch einen
geeigneten Nebenschlußkondensator überbrückt. Im Bedarfsfall können Meßgeräte M,
M' in Reihe mit den Belastungswiderständen vorgesehen werden. Ein zweiter abgestimmter
Parallelschwingungskreis C2, L2 ist zwischen den Mittelpunkt der Spule oder des
Kondensators des Schwingungskreises L1, Cl und Erde geschaltet. Wie dargestellt,
ist die Spule L1 zu diesem Zweck in der Mitte angezapft. Diese beiden Schwingkreise
sind, wie durch Pfeile angedeutet ist, je an einen der Ausgangskreise der Endstufen
4 und 5 angekoppelt, wobei diese Kopplung vorzugsweise so nahe an dem gemeinsamen
Lastkreis 6 vorgenommen wird wie möglich. Die Kopplung kann in üblicher Weise induktiv
zwischen den Spulen L1, L2 der Schwingkreise einerseits und den Speiseleitungen
von den Stufen 4, 5 zum gemeinsamen Lastkreis 6 andererseits vorgenommen werden
und im Bedarfsfall kann diese Kopplung regelbar sein. Eine einstellbare Anzapfung
an jedem Belastungswiderstand R2, R2' der Dioden ist über einen -geeigneten weiteren
Widerstand R3, R3' und/ oder eine nicht dargestellte Vorspannungsquelle an die Steuerelektrode
des einen oder des anderen der zwei Entladungsgefäße V,, V1' mit veränderlicher
Reaktanz gelegt, die abgestimmten Kreisen L3, C3, L3 , C3' in den Anfangsstufen
9, io in den Kanälen 2, 3 zugeordnet sind, die von der gemeinsamen Erregereinheit
i gespeist werden. Wenn der Phasendetektor so ausgebildet ist, daß er einen Ausgang
mit negativer Polarität liefert, so ist in den Zuführungen der Gitter von V1, V1'
keine Vorspannungsquelle erforderlich. Die Schaltkreise mit den Röhren veränderlicher
Reaktanz können von irgendeiner an sich bekannten Art sein; z. B. können sie Pentoden
enthalten und es kann eine Handeinstellung vorgesehen sein, beispielsweise indem
sie mit veränderlichen Kathodenwiderständen R4, R4' in der dargestellten Weise ausgerüstet
sind.
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Der erste abgestimmte Kreis Li, C il der zwischen die Anoden
der Dioden geschaltet ist, ist im wesentlichen auf Resonanz mit der Arbeitsfrequenz
abgestimmt, während der zweite abgestimmte Kreis L2, C2 in Resonanz mit einer Frequenz
ist, die von dieser Frequenz wesentlich abweicht. Auf diese Weise werden die Spannungen
zwischen diesen beiden Kreisen, falls die beiden Endstufenausgangsströme
in
Phase sind, nahezu um 9o° gegeneinander verschoben sein und können durch geringe
Verstimmung des ersten abgestimmten Kreises L1, Cl genau auf 9o° Phasendifferenz
eingestellt werden. Nehmen wir an, daß die Diodenkreise symmetrisch sind, so «erden
die gleichgerichteten Ströme in den Belastungswiderständen R2, R2' so lange gleich
sein, wie die Phasendifferenz von 9o° aufrechterhalten wird; wenn jedoch die Ströme
der Endstufen 4, 5 von der Gleichphasig keit abweichen, so werden die Ströme in
den Belastungswiderständen R2, R"' ungleich werden, und die sich ergebenden, zurück
an die Reaktanzröhren VJ, V1' geführten Regelspannungen «erden Änderungen in der
Abstimmung der beiden Kanäle hervorgerufen, so daß die Ungleichheit beseitigt Nvird,
d. h. daß die Abweichungen von der gewünschten Phasengleichheit verschwinden. Ein
nicht dargestellter Hilfsivarnkreis oder Hilfsprüfkreis, der einen zusätzlichen
abgestimmten Kreis, einen Gleichrichter und ein Meßgerät enthält und in gleicher
\\'eise aber entgegengesetzt an beide Speiseleitungen angekoppelt ist, sollte zur
Sicherung dessen vorgesehen werden, daß die Endstufenausgänge die richtige Phasenbeziehung
aufweisen und nicht 18o° gegeneinander verschoben sind. Das Meßgerät wird den kleinsten
Ausschlag geben, wenn die Phasenbeziehung richtig ist. Ein solcher Warn-oder Prüfkreis
kann so ausgebildet werden, daß er optische und/oder akustische Mittel betätigt,
wenn ein vorgegebener Pegel überschritten wird und selbsttätig die Haupthochspannungszuführungen
unterbricht, wenn ein noch höherer vorbestimmter Pegel überschritten wird, so daß
ein selbsttätiger Schutz gegen eine Beschädigung bei Ausfall der automatischen phasenempfindlichen
Regelmittel erhalten wird.
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1:s ist verständlich, daß man auch nur mit einer Diode oder einem
anderen Gleichrichter arbeiten kann und die Phasensteuerung nur dem einen Kanal
zuzuführen braucht, wobei der andere KanAl als Hauptphase angesehen wird. Die symmetrische
Anordnung gemäß den Abb. 1 und 2 wird jedoch bevorzugt.
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Bei einer abgeänderten Form des Phasendetektors gemäß Abh. 3, die
gegebenenfalls an Stelle der Anordnung gemäß Abb. 2 benutzt werden kann, sind die
Dioden V", V2' durch gittergesteuerte Röhren GV2', GV2, z. 13. die dargestellten
Trioden, ersetzt, deren Steuergitter miteinander verbunden und über einen geeigneten
Widerstand RS geerdet sind. Der abgestimmte Gegentakt -Parallel schwingungskreis
L" Cl oder der gleichphasige Schwingungskreis ist parallel zu einem Widerstand R1
zwischen die Anoden der Trioden geschaltet und der Spulenmittelpunkt dieses Kreises
ist geerdet. Der zweite abgestimmte Parallelschwingungskreis L2, C2 oder der verstimmte
Schwingungskreis ist zwischen den gemeinsamen Gitterpunkt der Trioden und Erde gelegt.
Im übrigen ist der Phasendetektor ausgebildet wie in Abb. 2 und die Regelspannungen
für die Reaktanzröhren VJ, V1' (in Abb.3 nicht dargestellt) sind von Kontakten der
Widerstände R2, R2' in den Kathodenzuführungen der Trioden GV2 und G V2'
abgenommen. Wie im vorigen Fall sind die Schaltanordnungen so getroffen, daß die
Spannungen der beiden Parallelschwingkreise L1, Cl und L2, C2 um 9o° gegeneinander
verschoben sind, wenn die Ausgänge der Endstufen 4 und 5 in Phase sind.
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Es ist nicht notwendig, zwei getrennte Röhren veränderlicher Reaktanz,
wie die Röhren V1, V1', vorzusehen, von denen eine in Verbindung mit jedem Kanal
2, 3 steht, denn gemäß Abb.4 kann eine einzige Röhre Vll mit doppelt gesteuerter
veränderlicher Reaktanz in Verbindung mit einem symmetrischen Phasendetektornetzwerk
benutzt werden, wie dieses in Abb. 2 oder in Abb..3 dargestellt ist; hierbei führt
man den einen steuernden Ausgang von dem WiderstandR2 des Detektornetzwerkes (in
Abb. .4 nicht dargestellt) an ein Gitter der Reaktanzröhre Vll und den anderen steuernden
Ausgang vom Widerstand R2' an eine andere Elektrode, z. B. die Kathode dieser Röhre
V11.
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In einigen Fällen können die Ausgangsstufen 4, 5 als Phasendetektoren
benutzt werden. Wenn nämlich die relative Phase der. Ausgangsphasen der Ausgänge
von zwei Kanälen sich im gleichen Sinne ändern, so wird der Anodenstrom der einen
Ausgangsstufe steigen, während der der anderen fallen wird. Wenn die relative Phase
sich in entgegengesetztem Sinne ändert, so ,kehren sich diese Bedingungen um. Widerstände,
die in den Ausgangsstufen 4, 5 zwischen den Kathoden und Erde liegen, können zur
Erzeugung von Spannungen benutzt werden, die zur Steuerung -der Reaktanzröhre oder
-röhren in der beschriebenen Weise benutzt werden.
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Wenn die Ausgänge mehrerer Endstufen einer gemeinsamen Last zugeführt
werden sollen, wird vorzugsweise eine Ausgangsstufe als Bezugsstufe benutzt und
es werden Phasendetektoren und Prüf-oder Warnkreise vorgesehen., die alle anderen
Ausgänge mit dieser Stufe vergleichen. Jeder Phasendetektor würde dann eine Reaktanzröhre
seines eigenen Senders steuern.
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Falls den Endstufenausgängen eine gemeinsame Modulation zugeführt
wird, werden zweckmäßig Mittel vorgesehen, die verhindern, daß diese Modulation
die Arbeitsweise der Reaktanzröhre oder Reaktanzröhrcn beeinflußt. Solche Mittel
können irgendeine an sich bekannte Form aufweisen; es können beispielsweise Glättungs-
oder Begrenzungsschaltungen sein.