DE886160C

DE886160C - Amplifier circuit for high frequency transmissions with a carrier and an additional stage

Info

Publication number: DE886160C
Application number: DEL9545A
Authority: DE
Inventors: Erich Heinecke
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1951-07-12
Filing date: 1951-07-13
Publication date: 1953-08-10

Description

Verstärkerschaltung für Hochfrequenzsendungen mit einer Träger-und einer Zusatzstufe Zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Endstufen `für Hochfreduenzsender wurde von D o h e r t y vorgeschlagen, zwei Endstufenröhren zu verwenden, die auf einem gemeinsamen Widerstand arbeiten. Zwischen diesem Arbeitswiderstand; und einer der Stufen, der sogen.annten Trägerstufe, liegt zu .diesem Zweck ein eine Phasendrehung von, go° bewirkendes Netzwerk. Die Steuerspannung wird beiden Stufen mit einer gegeneinander sinngemäß auch go° verschobenen Phase zugeführt. Zunächst, d. h. bis zu einem bestimmten Grad der Aussteuerung, arbeitet in dieser Schaltung nur eine Röhre, die Trägerröhre, auf den gemeinsamen Widerstand, da die andere Röhre, die Zusatzröhre, durch eine entsprechend hohe negative Gi.ttervorspannung am Arbeiten gehindert wird. Wird dieser Punkt der Aussteuerung überschritten, so setzt die zweite Stufe ebenfalls ein. Auf diese Weise kommt ein hoher Wirkungsgrad zustande. Teure Modulationstransformatoren kommen in Wegfall. Durch,die Aufteilung der Modulationsleistung auf zwei zeitlich verschieden arbeitende Röhren leidet jedoch die Verzerrungsfreiheit. Der Klirrfaktor der Anlagen ist vor allem dadurch bedingt, .daß sich die Amplituden beider Röhrenstufen nicht modulationsproportional zusammensetzen. Aus diesem Grunde konnte diese wirtschaftliche Vorteile versprechende Schaltung bisher dort nicht angewendet werden, wo auf hohe Verzerrungsfreiheit Wert gelegt wird.Amplifier circuit for high frequency transmissions with a carrier and an additional stage To improve the efficiency of output stages for high-frequency transmitters it was suggested by D o h e r t y to use two power amp tubes, which on work in common resistance. Between this work resistance; and one of the stages, the so-called carrier stage, is a phase rotation for this purpose from, go ° effecting network. The control voltage is opposed to both stages with one correspondingly also fed to go ° shifted phase. First of all, d. H. up to a certain one Degree of modulation, only one tube works in this circuit, the carrier tube, on the common resistance, since the other tube, the additional tube, is connected by a correspondingly high negative Gi.ttervorsalz is prevented from working. Will this one If the point of the modulation is exceeded, the second stage also begins. on in this way, a high degree of efficiency is achieved. Expensive modulation transformers come in omission. By dividing the modulation power into two temporally tubes that work differently, however, suffer from freedom from distortion. The distortion factor of the systems is mainly due to the fact that the amplitudes of both tube stages do not put them together proportionally to the modulation. Because of this, this could be economic The circuit promising advantages has not yet been used where high Value is placed on freedom from distortion.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt: Sie erstrebt durch besondere Anpassung der vorhergehenden Stufen an die jeweils nachfolgende und Ausbildung des Träger- und Zusatzzweiges eine grundsätzliche Vermeidung von Verzerrungen. Gemäß der Erfin.dun.g werden die einzelnen Stufen widerstandsmäßig so dimensioniert, daß die nachfolgenden Stufen die vorhergehenden so belasten, daß sich für den Wirkungsgrad dieser Stufen Verbesserungen ergeben und zusätzliche Vorbelastungen unnötig werden. Ein besonderes Merkmal ist die Ausbildung der Schaltung der Trägerröhre oder -kaskade, in die auch eine besondere, also von der Zusatzstufe getrennte Modulationsstufe mit einbezogen; werden kann. Die Ausbildung ist derart, daß, bezogen auf die NF-Eingangsspannung am Ausgang der Trägerstufe, ein modulationsproportio:naler HF - Strom abgegeben. wird, der unabhängig vom jeweiligen Belastungswiderstand ist. Verzerrungen werden somit dadurch vermieden, daß die Schaltung von der Stromzulieferung der Zusatzstufe unabhängig wird. Die Schaltung der Zusatzröhre bzw. -kaskade kann also so dimensioniert und eingestellt werden, wie es der Wirkungsgrad, d. h. die Anoden'spannungsausn.utzung erfordert.These disadvantages are eliminated by the invention: it aims through special adaptation of the previous stages to the subsequent one and training of the carrier and additional branch a fundamental avoidance of Distortions. According to the invention, the individual stages become resistant so dimensioned, that the subsequent stages the previous load so that there are improvements in the efficiency of these stages and additional preloads become unnecessary. A special feature is the training the circuit of the carrier tube or cascade, in which a special one, i.e. from the additional stage included a separate modulation stage; can be. Training is such that, based on the LF input voltage at the output of the carrier stage, a modulation-proportional HF current is emitted. becomes independent of the respective Load resistance is. Distortions are thus avoided that the circuit becomes independent of the power supply of the additional stage. The circuit of the additional tube or cascade can therefore be dimensioned and set as required by the efficiency, d. H. the anode voltage utilization requires.

.Zur Durchführung der Erfindung gehört es, den in der Schaltung vom Endbelastungswiderstand der Stufe abhängigen: Eingangswiderstand, so zu benutzen, daß sich für die Vorstufen hierdurch günstigere Spannungsausnutzungen und hiermit gute Wirkungsgrade ergeben. Eine weitere Maßnahme zur Erlangung der erfindungsmäßigen Bedingung isst die Anwendung der Gitterbasisschaltung. Diese Schaltung wird notwendig, da Hochleistungsstufenröhren mit hohem Innenwiderstand, der nur durch Verwendung eines Schirmgitters zwischen Steuergitter und Anoden hergestellt werden kann, nicht im Handel sind. Außer der erfindungsgemäßen: Dimensionierung können zur weiteren Verbesserung des I%'-lirrfaktors Gegenkopplungen einsgeführt werden. So ist es bekannt, zwischen dem Ausgangswiderstand: und den: Endstufen der Modulationsschaltung eine Gegenr kopplung vorzusehen. Die Erfindung sieht jedoch auch Teil-, Gegen- und Mitkopplungen, vor, die speziell zur Gewährleistung der gestellten Bedingungen führen. So wird zwischen dem Gitter der Trägerstufe und der Kathode der dieser vorgeschalteten Treiberstufe die an sich bekannte Gitterstromrückkopplung vorgeschlagen. Außerdem wird eine Teilgegenkopplung eingeführt, die vom Ausgangsstrom der Trägerstufe vorwiegend auf die Zusatzstufe rückwirkt, wodurch, ganz abgesehen von der Klirrfasktorverbesserung, eine Wirkungsgradverbesserung entsteht, dadurch, daß der Zusatzstrom so gesteuert wird, daß stets Grenzspannung und Stromproportionalität der Trägerstufe gehalten wird, also auch bei Anodengleichspannun:gsschwankungen. Auch als Gegenkopplung vom Ausgang zum Eingang der Schaltung ist diese Maßnahme geeignet, da .die Phasendrehung des Anodenkreises teilweise entfällt und hierdurch die Stabilitätsbedingungen erleichtert werden.To carry out the invention it is part of the circuit from Final load resistance of the stage dependent: input resistance, so to be used that this results in more favorable voltage utilization for the preliminary stages and thus result in good efficiencies. Another measure to achieve the inventive Condition eats the application of the basic grid circuit. This circuit is necessary as high-performance step tubes with high internal resistance that can only be achieved through use a screen grid between control grid and anodes cannot be made are in trade. In addition to the inventive: dimensioning can be used to further Improvement of the I% 'error factor, negative feedback can be introduced. So it is known between the output resistance: and the: output stages of the modulation circuit a Provide counter coupling. However, the invention also provides for partial, negative and positive feedback, that specifically lead to the guarantee of the conditions set. So will between the grid of the carrier stage and the cathode of the driver stage connected upstream of this proposed the grid current feedback known per se. In addition, there is partial negative feedback introduced that from the output current of the carrier stage predominantly to the additional stage acts back, which, quite apart from the distortion fiber improvement, an improvement in efficiency arises, in that the additional current is controlled so that always limit voltage and current proportionality of the carrier stage is maintained, so also with anode DC voltage fluctuations. This measure is also used as negative feedback from the output to the input of the circuit suitable because .the phase rotation of the anode circuit is partially omitted and therefore the stability conditions are facilitated.

Aus gleichen Gründen wird, um den Spannungsabfall am Anodenwiderstand der Trägerstufe zu kompensieren, vorgeschlagen, der Zusatzendstufe eine steilere Arbeitskennl.in.ie zu geben.For the same reasons, the voltage drop across the anode resistor To compensate for the carrier stage, it is proposed that the additional output stage be steeper To give work characteristics in.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung, die auch den Gesamtwirkungsgrad der Anlage umfaßt, ist ,die Schaltung der einzelnen Verstärkerstufen, derart, daß sich durch ihren sich ändernden Belastungswiderstand ein solcher Eingangswiderstand ergibt, der als Arbeitswiderstand der Vorstufe für diese eine Wirkungsgradverbesserung bedeutet: Zum Beispiel sei die zu steuernde Stufe eine Triode in Gitterbasisschaltung. Ändert sich ihr Belastungswiderstand von 2: (Trägerwert) auf i (Maximalwert), so ergibt sich für ihren Eingangswiderstand etwa eine Änderung von 1,6- auf i; d. h. die Vorstufe kann beim Trägerwert mit einer Spannungsausnutzung von maximal o,8 arbeiten gegen. normal von o,5.Another object of the invention that also affects the overall efficiency the system includes, the circuit of the individual amplifier stages, such that Such an input resistance changes due to their changing load resistance results, which as working resistance of the preliminary stage for this an efficiency improvement means: For example, let the stage to be controlled be a triode in a grid-based connection. If your load resistance changes from 2: (carrier value) to i (maximum value), so the result for their input resistance is about a change from 1.6- to i; d. H. the pre-stage can be used for the carrier value with a voltage utilization of a maximum of 0.8 work against. normal from o, 5.

Ein, Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Abbildung dargestellt: Röl ist eine Verstärkerstufe der Trägerfrequenz, die dem Gitter dieser Röhre über,den Kondensator C1 zugeführt wird. R1 ist der Gitterableitwiderstand und R2 der Kathodenwiderstand, der von .dem Kondensator C2 überbrückt wird. Der Ausgang der Röhre liegt an der Primärspule L1 eines Transformators, die mit dem Kondensator C3 auf die Trägerfrequenz abgestimmt ist. Die Röhre Röi ist als Schirmgitterröhre ausgeführt. Die Schirmgitterspannung wird ins der üblichen Weise mittels der Elemente R3 und C4 zugeführt.One embodiment of the invention is shown in the figure: Röl is an amplifier stage of the carrier frequency that is transmitted to the grid of this tube Capacitor C1 is supplied. R1 is the grid leakage resistance and R2 is the cathode resistance, which is bridged by the capacitor C2. The exit of the tube is at the Primary coil L1 of a transformer connected to the capacitor C3 at the carrier frequency is matched. The tube Röi is designed as a screen grid tube. The screen grid voltage is fed in in the usual way by means of elements R3 and C4.

Den< Gittern der Röhren Röo und Rö, werden die Trägerfrequenzen über die Sekundärwicklungen L2 und L3 und die Modulationsspanniung zugeführt, die an den. Kathoden. der als Kathodenverstärker geschalteten Röhren Rö4 und Rö, entnommen wird. Die Gitter der Röhren Rö4 und Rö, erhalten ihre Steuerspannung über die Kondensatoren C18 und C19 und einen. Spannungsteiler R14 aus dem Ausgangskreis der Röhre Rö3, welcher :die Röhre Rö2 in üblicher Weise vorgeschaltet ist. Die Gittervorspannung für die Röhren Rö4 uni Rö" werden mittels getrennter Abgriffe am Widerstand R19 über die Gittervorwi:derstände R15, R17 den Gittern zugeführt.The <grids of the tubes Röo and Rö are the carrier frequencies fed through the secondary windings L2 and L3 and the modulation voltage, the to the. Cathodes. the tubes Rö4 and Rö, which are connected as cathode amplifiers will. The grids of the tubes Rö4 and Rö receive their control voltage via the capacitors C18 and C19 and one. Voltage divider R14 from the output circuit of tube Rö3, which: the tube Rö2 is connected upstream in the usual way. The grid prestress for the tubes Rö4 and Rö "are connected to the resistor R19 The grids are fed via the grid resistors R15, R17.

Die Treiberstufe Rös ist über :den Transformator L6, L7 mit der Kathode der in Gitterbasisschaltung arbeitenden Röhre Rö7 gekoppelt. R5 ist der Anodenschutzwi.derstand der Treiberröhre und R7 der Schutz,rviderstansd der Trägerstufe Rö7. Die Kondensatoren C8, C9, C11 und C" dienen zur hochfrequenzmäßigen Erdung der Schaltung, während die Kondensatoren Clo und C12 zur Abstimmung des Eingangs- bzw. Ausgangskreises ,dienen. Über einen weiteren Transformator L8, I_9 wird die Endstufe Rö7 auf den Arbeitswiderstand: R9 gekoppelt. Zur Abstimmung des Kreises der Spule L9 dient der Kondensator C14, während der Kondensator Co zur der Anodengleichspannung dient.The driver stage Rös is via: the transformer L6, L7 with the cathode coupled to the tube Rö7 operating in a grid-based circuit. R5 is the anode protection resistor the driver tube and R7 the protection, rviderstansd the carrier stage Rö7. The capacitors C8, C9, C11 and C "are used for high-frequency grounding of the circuit, while the capacitors Clo and C12 for tuning the input and output circuit ,to serve. Via another transformer L8, I_9, the output stage Rö7 is connected to the Working resistance: R9 coupled. To tune the circle of the coil L9 is used Capacitor C14, while the capacitor Co is used for the anode DC voltage.

Zwischen dem Gitter der Röhre Rö7 und der Kathode der Röhre Röo befindet sich eine Stromgegenkopplung zur Kompensierung der Verzerrung durch den Gitterstrom. Diese beiden Elektroden liegen über dem Widerstand Ro an einer gemeinsamen Vorspannungsquelle.Located between the grid of the tube Rö7 and the cathode of the tube Röo current negative feedback to compensate for the distortion caused by the grid current. These two electrodes are connected to a common bias voltage source via the resistor Ro.

Die Ankopplung der Treiberstufe Rö8 an die Zusatzstufe Rö, erfolgt durch das die Phasenverschiebung von 9o° bewirkende Glied. Es besteht aus den Spulen Llo und L11, ,die mit den Kondensatoren C20 und C22 abgestimmt werden, während die Kondensatoren C21, C23 und C24 der hochfreque,nzmäßigen Erdung der Schaltung dienen.. Auch hier ist zwischen dem Gitter der Röhre Röo und der Kathode der Röhre Rös eine Gegenlcopplung vorgesehen, .die ebenfalls die Anwendung einer gemeinsamen Vorspannungsquelle für beide Elektroden ermöglicht. Das Phasenverschiebungsglied setzt den großen Innenwiderstand der Röhre Rö, am- Eingang der .Röhre Röo stark herab. Der Ausgang der Röhre Röo liegt ebenfalls am Arbeitswiderstand R,.The coupling of the driver stage Rö8 to the additional stage Rö takes place through which the phase shift of 9o ° acting link. It exists from the coils Llo and L11, which are matched with the capacitors C20 and C22, while capacitors C21, C23 and C24 provide the high frequency, useful earthing of the circuit serve .. Also here is between the grid of the tube Röo and the cathode of the tube A counter coupling is provided, which also enables the use of a common Allows a bias source for both electrodes. The phase shifter sets the great internal resistance of the tube Röo at the input of the tube Röo down. The output of the tube Röo is also connected to the working resistance R ,.

Über den Stromwandler T2 und den Gegenköpplungsgleichrichter G2 wird in den Zusatzkanal eingesteuert.Via the current transformer T2 and the negative feedback rectifier G2 controlled in the additional channel.

Über den Stromwandler Ti und Gleichrichter G1 erfolgt die erfindungsgemäße Gegenkopplung in die Eingangsröhre- Rö2 des NF-Verstärkers.The invention takes place via the current transformer Ti and rectifier G1 Negative feedback into the input tube Rö2 of the audio amplifier.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Amplifier circuit for high frequency transmissions with a carrier and an additional stage or cascade, the carrier stage via a phase shift of go ° and the additional stage directly on a common Resistance work, characterized in that the carrier stage or cascade so is dimensioned so that it has a modulation-proportional value regardless of the load resistance Gives off high frequency current.

2. amplifier circuit according to claim i, characterized in that da.ß the internal resistance of the carrier output stage is high.

3. Amplifier circuit after Claim 2, characterized in that between the driver stage and the additional stage Inversion member is arranged so that in addition to the effect of a phase rotation of go ° an internal resistance inversion of the previous stage is also achieved. q .. Amplifier circuit according to Claim 2 or 3, characterized in that for carrier and Additional stage, separate driver stages or modulators are provided. 5. Amplifier circuit after one or more. of the preceding claims, characterized by .d @ ate the carrier and additional stages or cascades work with a grid basis circuit. 6. Amplifier circuit make one or more of the preceding claims, characterized marked that as. IVIodulators screen grid tubes can be used. 7. Amplifier circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that Grid current feedback is used. 8. Amplifier circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the additional step is a steeper one Work line owns as the carrier level. G. Amplifier circuit after a or more of the preceding claims, characterized in that the output alternating current the carrier tube or cascade a negative feedback or control in: the additional channel he follows. ok Amplifier circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that one of the carrier stages of the output, alternating current Negative coupling to the modulation voltage input of the circuit takes place. ii. Amplifier circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that Separate means for control and adjustment provided for additional and carrier stage are. 12. Amplifier circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the input resistances of the subsequent stages have an efficiency-enhancing effect on the preliminary stages.