DE943060C

DE943060C - Automatische Regelung der Traegerstufe bei der Verstaerkerschaltung nach dem Doherty-Verfahren

Info

Publication number: DE943060C
Application number: DEL14164A
Authority: DE
Inventors: Erich Heinecke
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1951-07-12
Filing date: 1952-12-13
Publication date: 1956-05-09
Also published as: US2785235A; GB719502A; NL170979B; FR1073929A; FR64988E; BE524984A

Description

Nach dem Verfahren von Doherty ist es bekannt, zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Endstufen für Hochfrequenzsender die Endverstärkerstufe in zwei getrennte Röhrenstufen aufzuteilen, die auf einen gemeinsamen Widerstand arbeiten. Zwischen diesem Arbeitswiderstand und einer der Stufen, der sogenannten Trägerstufe, liegt ein Netzwerk, das eine Phasendrehung von 90⁰ bewirkt. Die Steuerspannung wird beiden Stufen mit einer gegeneinander sinngemäß auch um 90⁰ verschobenen Phase zugeführt. Bis zu einem bestimmten Grad der Aussteuerung arbeitet in dieser Schaltung nur die Trägerstufe auf den gemeinsamen Widerstand, während die Zusatzstufe infolge einer entsprechend hohen negativen Vorspannung ihrer Röhre nichts zur Ausgangsleistung beiträgt. Die Zusatzstufe setzt erst ein, wenn dieser Punkt' der Aussteuerung überschritten wird. Die Trägerstufe wird so eingestellt, daß bei Beginn des Einsetzens der Zusatzstufe ihre Anodenwechselspannung zwecks Erzielung eines möglichst hohen Wirkungsgrades gerade die Grenzspannung erreicht. Es muß nun angestrebt werden, diesen Grenzspannungswert der Trägerstufe während der weiteren Erhöhung der Aussteuerung bis zu ihrem Maximalwert beizubehalten. Dies erfolgt normaler-

945 060

weise durch das Arbeiten der Zusatzstufe selbst, da infolge der Wirkung des 9O^O-Gliedes zwischen den beiden Stufen der Belastungswiderständ an der Anode der Trägerröhre sich verkleinert und im Endzustand auf die Hälfte reduziert erscheint. Aus irgendwelchen Gründen, z. B. infolge Netzspannungsänderungen oder Änderung der Anodengleichspannung durch den Modulatioijsvorgang oder durch den inneren Widerstand der Spannungsquellen kann nun die Anodenwechselspannung der Trägerröhre die gewünschte Grenzspannung überschreiten. Da im überspannten Zustand der Anodenstrom der Trägerröhre nicht mehr ihrer Steuerspannung folgen kann, fließt in das Anodennetzwerk ein der Modulationsspannung gegenüber 'nichtlinearer Strom. Da das Anodennetzwerk einem verlustlosen Vierpol mit 90⁰ Phasenverschiebung entspricht, ist die Ausgangsspannung streng proportional dem Eingangsstrom. Hieraus resultiert demnach eine entsprechende Verzerrung der Spannung an dem Belastungswiderständ und damit eine Erhöhung des Klirrfaktors der Modulation. Zur Erläuterung dienen die Zeichnungen. In Fig. ι ist grundsätzlich der Grenzspannungs-•25 zustand einer Verstärkeranordnung dargestellt. Ua ist die Anodenwechselspannung, Ust die Steuerspannung; beide sind .in Gegenphase zueinander. Der Grenzspannungszustand ist dadurch gekennzeichnet, daß der Maximalwert der Steuerspannung annähernd dem Minimum der Anodenwechselspannung entspricht. Wenn die Anodenwechselspannung bei konstanter Steuerwechselspannung noch- weiter ansteigen würde, tritt der sogenannte überspannte Zustand ein, bei dem die Spannung an der Anode im Minimum unter die Steuerspannung absinkt.

Der Grenzspannungszustand ist somit bezüglich seiner hochfrequenten Anodenwechselspannung auch durch die Größe der Anodengleichspannung gegeben, d. h., er.kann z. B. auch durch Vergleich der jeweiligen Anodengleichspannung mit der hochfrequenten Anodenwechselspannung erkannt werden. Nach der Erfindung wird nun der Grenzspannungszustand dauernd überwacht, z. B. durch diesen vorerwähnten Vergleich, und beim Überschreiten zwangläufig dadurch korrigiert, daß die Zusatzstufe entsprechend gesteuert oder mitgesteuert wird.

In Fig. 2 ist Röi die Trägerröhre und Ro 2 die Zusatzröhre einer Doherty-Verstärker-Schaltung mit dem Anodenschwingkreis L2C2 und dem Belastungswiderstand i?2. Zwischen den beiden Röhren liegt das o.o°-Glied Zo. Die Gitter beider Röhren werden mit der entsprechenden Phase hochfrequent gesteuert. Die Modulationsschaltung ist zwecks Vereinfachung der Darstellung fortgelassen. Parallel zur Anodengleichspannungsquelle liegt das Potentiometer R1, an dem die Spannung für die Kathode einer Diodei?<?3 abgegriffen wird. Die Anode der Diode Rö 3 liegt an einem kapazitiven Spannungsteiler mit den Kapazitäten C1 und C3. Parallel zu C 3 sind zwei Widerstände R 3 und R 4 in Serie geschaltet, von denen J?4 mit einer Kapazität C 4 für Hochfrequenz überbrückt ist. An R 4 ist das Gitter der Röhrei?Ö4 angeschlossen, in deren Anodenkreis der Widerstand R 5 liegt, an dem über eine Vorspannung das Gitter der Zusatzröhre Rb'2 angeschlossen ist.

Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung ist die folgende: An der Anode der Trägerröhre Rö'i soll oberhalb des Trägerwertes immer Grenzspannung herrschen. Diesem Zweck dient folgende Anordnung: An den Spannungsteiler Ci, C3 ist die Anode der Diode Rö 3 angeschlossen. Der Abgriffpunkt am Potentiometer R1 wird nun so eingestellt, daß im Grenzspannungszustand der Röhre Röi noch kein Strom durch die Diode Rö3 fließt, d. h., daß die positive Gleichspannung an der Kathode der Röhre Rö 3 gleich dem Spitzenwert der HF-Wechselspannung an der Anode der Röhre Rö 3 ist. Wenn aus irgendwelchen Gründen diese Wechselspannung, d. h. die Grenzspannung, überschritten wird, führti?ö3 Strom, und es entsteht eine negative Gleichspannung an R 3 und R 4, deren HF-Welligkeit an R 4 durch die Filterwirkung der Widerstands-Kapazitäts-Kombinatio'n R 4 C 4 unterdrückt wird, so daß an A4 und damit am Gitter von R04 eine negative Gleichspannung ohne wesentliche Welligkeit auftritt. Durch die Umkehrwirkung der Verstärkerschaltung von R04 entsteht daraus an R 5 eine positive Spannungserhöhung, wodurch die Zusatzröhre Rö 2 stärker hochfrequent angesteuert wird und damit der Anodenwechselstrom von RÖ2 sich erhöht. Dadurch entsteht an der Anode der Trägerröhre Rö 1 infolge der Inversionswirkung des o.o°-Gliedes zwischen den beiden Röhren die gewünschte Erniedrigung der Anodenwechselspannung· und damit die Zurückführung auf den ursprünglichen "Grenzspannungszustand.

Ein anderes Ausführungsbeispiel des Erfmdungsgedankens ist in Fig. 3 dargestellt, worin statt des kapazitiven Spannungsteilers ein HF-Trafo T1 mit sekundärer Mittelanzapfung und einer Anordnung der Diodei?ö'3 als Doppelweggleichrichter angeordnet ist.

Die allgemeinen Vorteile der obigen Schaltungsanordnungen bestehen darin, daß bei genügender Steilheit des Regelvorganges ein überspannter Zustand der Trägerröhre mit seinen störenden Begleiterscheinungen vermieden werden kann. .

Der Arbeitszustand der Trägerröhre oberhalb des Trägerwertes kann leicht ohne komplizierte Bedienung von Abstimmelementen an einem Potentiometerabgriff, z.B. am Widerstand R1, eingestellt werden. Die Einstellung der Zusatzstufe bezüglich ihres durch Vorspannung festgelegten Arbeitspunktes ist bei genügender Steilheit des erfindungsgemäßen Steuervorgangs unkritisch.

Zur leichteren Verständlichkeit beschränken sich die angeführten Beispiele in der Anwendung der Erfindung ausschließlich auf die Steuerung der Endröhren.· Der Erfindungsgedanke ist darüber hinaus' jedoch auch auf Schaltungen anwendbar, bei denen sowohl für den Träger wie für den Zusatz getrennte Verstärkerkaskaden angewendet werden, die auch niederfrequent getrennt moduliert

\verden können. Maßgebend ist die Steuerung der Zusatzstufe in Abhängigkeit von dem Arbeitszustand der Trägerstufe.

Bei getrennt modulierten Träger- und Zusatzstufen ist es auch möglich, die Zusatzstufe ausschließlich als Funktion des Arbeitszustandes der Trärarstufe zu steuern. In vielen Fällen wird es jedoch zweckmäßig sein, durch die Modulation eine gewisse Vorsteuerung der Zusatzstufe zu bewirken, ίο wodurch die Korrekturfähigkeit der Anordnung verbessert wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

I. Amplitudenmodülierter Hochfrequenzverstärker, dessen Endstufe in Trägerstufe und Zusatzstufe unterteilt ist, gekennzeichnet durch besondere Mittel, um die Trägerstufe (Rö 1) während des Arbeitens der Zusatzstufe im Grenzspannungszustand zu halten.
2. Hochfrequenzverstärker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zu derartiger Steuerung der Zusatzstufe (R02) durch den Arbeitszustand der Trägerstufe (Röi), daß dieser Arbeitszustand der Trägerstufe erhalten bleibt.
3. Hochfrequenzverstärker nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Steuerung der Zusatzstufe bestimmende Arbeitszustand der Trägerstufe (Rö 1) der Zustand bei Grenzspannung ist.
4. Hochfrequenzverstärker nach den Ansprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hochfrequente Anodenspannung der Trägerstufe (Rö 1) nach Gleichrichtung mit der Anodengleichspannung derart verglichen wird, daß bei Überschreitung eines definierten Arbeitszustandes der Trägerröhre in einer Diodenstrecke (R03) ein Richtstrom entsteht, durch den die Zusatzstufe (R02) gesteuert wird.
5. Hochfrequenzverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprech- 4© schwelle der Diodenstrecke (Rö%) durch Veränderung ihrer Vorspannung (R 1) eingestellt wird.
6. Hochfrequenzverstärker nach den Ansprüchen 4 und S, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung der Diode (Rö$) über einen Spannungsteiler (Ci₁Cz) aus der Anoden wechselspannung der Trägerröhre (Rö 1) entnommen wird.
7. Hochfrequenzverstärker nach den An-Sprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung der Diode (R03) über einen Transformator (T 1.) aus der Anodenwechsel spannung der Träger röhre (Röi) entnommen wird. SS
8. Hochfrequenzverstärker nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung an einem an der Anode der Diodenstrecke (i?o 3) angeschalteten'Widerstand (R 3) gebildet wird.
9. Hochfrequenzverstärker nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung dem Gitter einer Hilfsröhre (R04) zugeführt wird, deren Anodenkreis die Vorspannung für die Zusatzröhre (R02) entnommen wird.
10. Hochfrequenzverstärker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung für die Zusatzröhre (R02) an einem Widerstand (R 5) im Anodenßreis der Hilfsröhre (RÖ4) entsteht.
11. Hochfrequenzverstärker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung an der Sekundärwicklung eines Transformators

(T 2) entsteht, dessen Primärwicklung im Anodenkreis der Hilfsröhre (RÖ4) liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 503 5.56