DE965048C - Arrangement for linearizing the amplitude characteristic of the traveling wave tubes in an amplifier circuit - Google Patents

Arrangement for linearizing the amplitude characteristic of the traveling wave tubes in an amplifier circuit

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DE965048C
DE965048C DED17846A DED0017846A DE965048C DE 965048 C DE965048 C DE 965048C DE D17846 A DED17846 A DE D17846A DE D0017846 A DED0017846 A DE D0017846A DE 965048 C DE965048 C DE 965048C
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Dr-Ing Karl-Otto Schmidt
Dr-Ing Habil Herbert Schnitger
Dipl-Ing Alfred Traeger
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Deutsche Telekom AG
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Deutsche Telekom AG
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    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
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    • H03F1/33—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion in discharge-tube amplifiers
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/34—Travelling-wave tubes; Tubes in which a travelling wave is simulated at spaced gaps
    • H01J25/36—Tubes in which an electron stream interacts with a wave travelling along a delay line or equivalent sequence of impedance elements, and without magnet system producing an H-field crossing the E-field
    • H01J25/38—Tubes in which an electron stream interacts with a wave travelling along a delay line or equivalent sequence of impedance elements, and without magnet system producing an H-field crossing the E-field the forward travelling wave being utilised

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  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microwave Amplifiers (AREA)

Description

undand

. Karl-Otto Schmidt, Darmstadt,
. habil. Herbert Schnitger, Darmstadt,
ttg. Alfred Träger, Frankfurt/M.
sind als Erfinder genannt worden . Karl-Otto Schmidt, Darmstadt,
. habil. Herbert Schnitger, Darmstadt,
daily Alfredträger, Frankfurt / M.
have been named as inventors

Deutsche Bundespost,German Federal Post Office,

DarmstadtDarmstadt

Patenterteilung befcannitgemachit am. 16. Mai il957Patent granted on May 16, 1957

Nach dem heutigen Stand der Technik ist es möglich, mit einer als Verstärker geschalteten Wanderfeldröhre Fernmeldesignale in einer Frequenzbandbreite von mehr als iooo MHz zu verstärken. Leider ist jedoch die Linearität einer derartigen Anordnung bei Amplitudenmodulation zu gering, so daß ein solcher Wanderfeldröhrenverstärker zur Zeit noch nicht in einer Richtfunklinie zur Übertragung von z. B. 6oo Fernsprechkanälen (Nutzbandbreite 2,4 MHz) verwendet werden kann. Noch viel weniger Aussicht besteht daher zur Zeit, diese Kanalzahl auf rund 3000 zu erhöhen. Die Anwendung einer Gegentaktschaltung stößt bei der Wanderfeldröhre auf große Schwierigkeiten und ist bisher nicht bekanntgeworden.According to the current state of the art, it is possible to use one connected as an amplifier Traveling wave tube to amplify telecommunication signals in a frequency bandwidth of more than 100 MHz. Unfortunately, however, the linearity of such an arrangement is too high in the case of amplitude modulation low, so that such a traveling wave tube amplifier is not yet in a directional radio line for the transmission of z. B. 600 telephone channels (useful bandwidth 2.4 MHz) can be used can. There is therefore even less prospect of increasing this number of channels to around 3000 at the moment. The use of a push-pull circuit encounters great difficulties with the traveling wave tube and has not yet become known.

Auch die Verwendung einer vorverzerrenden Vorröhre ist mit Rücksicht auf die große Phasenlaufzeit nicht möglich.The use of a pre-distorting pre-tube is also important in view of the long phase delay not possible.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Linearisierung der Amplitudenkennlinie der Wanderfeldröhre in der Schaltung als Verstärker, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Spannungen der Wendel, Voranode, des Wehneltzylinders oder sonstiger die HF-Ausgangsleistung beeinflus-The invention relates to an arrangement for linearizing the amplitude characteristic of the Traveling wave tube in the circuit as an amplifier, which is characterized in that the voltages the helix, pre-anode, the Wehnelt cylinder or other influence the HF output power.

senden Elektroden mit Hilfe eines Regelverstärkers und/oder eines elektronisch gesteuerten Vorwiderstandes derart in Abhängigkeit von der HF-Eingangsleistung (HF-Eingangsspannung) so verändert werden, daß bei den üblichen optimalen Bedingungen für die Laufzeit, Phasenfokussierung und Dichtemodulation die Amplitudenkennlinie praktisch geradlinig verläuft.send electrodes with the help of a control amplifier and / or an electronically controlled series resistor so changed depending on the RF input power (RF input voltage) that with the usual optimal conditions for the running time, phase focusing and density modulation, the amplitude characteristic is practically straight.

In der Abb. ι sind als Beispiel vorkommender ίο Kennlinien von Wanderfeldröhren die verstärkte HF-Leistung »NHP.Aasg« in Abhängigkeit von der zugeführten Eingangsleistung »NTnF-EingK als aus~ gezogene Linien eingetragen. Die Steilheit der drei Kennlinien a, b und c hängt von der Wendelspannung Uweni ab, wobei in diesem Fall bei einer Wendelspannung von 1900 V ein Maximum der Steilheit eintritt. Alle drei Kurven zeigen jedoch eine merkliche Krümmung, die dadurch bedingt ist, daß die ungestörte Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle in der Wendel nicht mehr mit der Elektronengeschwindigkeit übereinstimmt.In Fig. Ι, an example of ίο characteristic curves of traveling wave tubes are the amplified HF power »N HP . Aasg « as a function of the input power supplied » N T nF- input K entered as solid lines. The steepness of the three characteristics a, b and c depends on the filament voltage U weni , in which case a maximum steepness occurs at a filament voltage of 1900 V. However, all three curves show a noticeable curvature, which is due to the fact that the undisturbed propagation speed of the wave in the helix no longer corresponds to the electron speed.

Nach der Erfindung wird nun in vorliegendem Fall z. B. durch eine entsprechend zusätzlich zwischen 1850 und 1900 V gesteuerte veränderliche Gleichspannung in Abhängigkeit von der Eingangsleistung eine geradlinige Amplitudenkurve in der Form der strichpunktierten Linie »d« erzielt.According to the invention, in the present case, for. B. by a correspondingly additionally controlled variable direct voltage between 1850 and 1900 V depending on the input power, a straight-line amplitude curve in the form of the dash-dotted line "d" is achieved.

In diesem Beispiel dient zur Steuerung der Wendelspannung in Abhängigkeit von der Eingangsleistung ein Regelverstärker, der zu der vorhandenen Gleichspannung, hier z. B. 1850 V, je nach der Eingangsleistung einen entsprechenden Gleichspannungswert bis zu etwa 50 V hinzufügt. Auch die elektronische Änderung eines in den Wendelspannungskreis eingeschalteten Vorwiderstandes im gewünschten Sinne führt dadurch, daß sich der Widerstandswert bei steigender Eingangsleistung entsprechend vermindert, zu der Linie »rf«. Da sowohl die beiden Kennlinien α und b gekrümmt sind, läßt sich die praktisch gerade Kennlinie »ei« nur dann aus ihnen mit Hilfe des Regelverstärkers oder des Vorwiderstandes in Abhängigkeit von der Eingangsleistung einwandfrei herleiten, wenn der Regelverstärker bzw. der Vorwiderstand entsprechend entzerrt ist.In this example, a control amplifier is used to control the filament voltage as a function of the input power. B. 1850 V, depending on the input power, adds a corresponding DC voltage value up to about 50 V. The electronic change of a series resistor connected to the helical voltage circuit in the desired sense leads to the line "rf" because the resistance value decreases accordingly with increasing input power. Since both the characteristics α and b are curved, the practically straight characteristic »ei« can only be derived from them with the aid of the control amplifier or the series resistor depending on the input power, if the control amplifier or the series resistor is appropriately equalized.

Weitere Möglichkeiten der Linearisierung von Kennlinien der Wanderfeldröhre ergeben sich dadurch, daß man in ähnlicher Weise den Kollektorstrom mit Hilfe der Voranoden- bzw. Wehneltspannung steuert.Further possibilities for the linearization of characteristic curves of the traveling wave tube result from this, that in a similar way the collector current with the help of the pre-anode or Wehnelt voltage controls.

In manchen Fällen ist es vorteilhaft, die von der Hochfrequenz-Eingangsleistung abhängige Ausgangsspannung des Regelverstärkers mehreren Elektroden, wie beispielsweise der Wendel und der Voranode und/oder dem Wehneltzylinder der Wanderfeldröhre, gleichzeitig zusätzlich zuzuführen, so daß die Ausgangshochfrequenzleistung sich linear mit der Eingangsleistung verändert.In some cases it is advantageous to use the output voltage that is dependent on the high-frequency input power of the control amplifier several electrodes, such as the helix and the pre-anode and / or the Wehnelt cylinder Traveling wave tube, at the same time, in addition, so that the output high-frequency power changes linearly with the input power.

Die Abb. 2 zeigt in schematischer Weise ein Ausführungsbeispiel der Regelschaltung·, die in ähnlicher Form bisher zur Stabilisierung des KoI-lekto-rstromes der Wanderfeldröhre beim Nachlassen der Kathodenemission verwendet wird. Ändert sich der Kathodenstrom der Wanderfeldröhre, so wird in der bisherigen Schaltung durch Gitterspannungsänderung der Röhre Rö 1 die Voranodenspannung in der Weise variiert, daß die Änderung des Kathodenstromes aufgehoben wird. Führt man nun nach der Erfindung dem Gitter von Rö ι eine aus der Hochfrequenz-Eingangsspannung abgeleitete Regelspannung U% zu, so wird bei geeigneter Polarität die Spannung der Voranode Uvoranode °der die Spannung einer anderen den Kollektorstrom beeinflussenden Elektrode derart geändert, daß die gewünschte Wirkung eintritt. Die Röhre R02 ist ein Stabilisator für die Gittervorspannung von Röi. Der Arbeitspunkt dieser Schaltung wird mit dem Widerstand R1 eingestellt.Fig. 2 shows in a schematic way an embodiment of the control circuit, which has been used in a similar form so far to stabilize the reflector current of the traveling wave tube when the cathode emission decreases. If the cathode current of the traveling wave tube changes, the pre-anode voltage is varied in the previous circuit by changing the grid voltage of the tube Rö 1 in such a way that the change in the cathode current is canceled. If, according to the invention, a control voltage U% derived from the high-frequency input voltage is fed to the grid of Rö ι, the voltage of the pre- anode Uvoranode ° of the voltage of another electrode influencing the collector current is changed in such a way that the desired effect is achieved if the polarity is suitable entry. The tube R02 is a stabilizer for the grid prestress from Röi. The operating point of this circuit is set with the resistor R 1 .

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: i. Anordnung zur Linearisierung der Amplitudenkennlinie der Wanderfeldröhre in der Schaltung als Verstärker, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen der Wendel, Voranode, des Wehneltzylinders oder sonstiger die HF-Ausgangsleistung beeinflussenden Elektroden mit Hilfe eines Regelverstärkers und/ oder eines elektronisch gesteuerten Vorwiderstandes derart in Abhängigkeit von der HF-Eingangsleistung (HF - Eingangsspannung) verändert werden, daß bei den üblichen optimalen Bedingungen für die Laufzeit, Phasenfokussierung und Dichtemodulation die Amplitudenkennlinie praktisch geradlinig verläuft.i. Arrangement for linearizing the amplitude characteristic the traveling wave tube in the circuit as an amplifier, characterized in that the voltages of the filament, pre-anode, of the Wehnelt cylinder or other electrodes that influence the HF output power with the help of a control amplifier and / or an electronically controlled series resistor changed in this way depending on the RF input power (RF input voltage) that with the usual optimal conditions for the running time, phase focusing and density modulation, the amplitude characteristic is practically straight. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die elektronische Steuerung des Regelverstärkers oder des Vorwiderstandes notwendige Spannung durch Gleichrichtung eines Teiles der im Eingangskreis der Wanderfeldröhre zugeführten Hochfrequenzenergie gewonnen wird.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the for the electronic Control of the control amplifier or the series resistor by rectifying part of the voltage required in the input circuit the traveling wave tube supplied high-frequency energy is obtained. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Regelvorgänge mit praktisch trägheitslos wirkenden Schaltmitteln ausgeführt werden.3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the electronic Control processes are carried out with switching means acting practically without inertia. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zusatzregelspannung, die mindestens einer der die Hochfrequenz-Ausgangsleistung beeinflussenden Elektroden in Abhängigkeit von den Eingangs-Strom-, Spannungs- oder Leistungswerten zugeführt wird, durch entsprechende Entzerrungsmaßnahmen am Regelverstärker bzw. am Vorwiderstand gewonnen und nach Messungen so eingestellt wird, daß die resultierende Amplitudenkennlini© »d« (Abb. 1) praktisch mit einer geraden Linie übereinstimmt.4. Circuit arrangement according to claim 1 or the following, characterized in that each additional control voltage, which is supplied to at least one of the electrodes influencing the high-frequency output power as a function of the input current, voltage or power values, is carried out by appropriate equalization measures on the control amplifier or on Resistance obtained and adjusted after measurements so that the resulting amplitude characteristic © "d" (Fig. 1) practically coincides with a straight line. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 715 430, 726 077, 675.Considered publications: German patent specifications No. 715 430, 726 077, 675. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 609 737/253 12.56 (709 524/197 5. 57)© 609 737/253 12.56 (709 524/197 5. 57)
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