DK169454B1 - Fremgangsmåde til kalibrering af en flerkanalsforstærker med automatisk forstærkningsstyring - Google Patents

Description

DK 169454 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til automatisk kalibrering af forstærkningen i hver kanal i en flerkanals forstærker, hvor hver kanal forstærkningsstyres af et forstærkningsstyresignal og forstærkningen i 5 decibel for hver kanal defineres ved funktionen G = C + D log (-V), hvor G er forstærkningen i en kanal, som kalibreres, V er 10 størrelsen af forstærkningsstyresignalet, og C og D er konstanter, der svarer til en bestemt kanal, som kalibreres.

Ved visse former for anvendelse er den automatiske forstækningskontrol af dele af det elektriske kreds-15 løb væsentligt for systemets effektive og nyttige funktion. En sådan klasse af systemer omfatter radarsystemer, især de radarsystemer, der omfatter flere kanaler. Det er klart, at i systemer som radarsystemer, hvori instrumenterede elektriske målinger stadig fore-20 tages som en væsentlig del af systemets funktion, vil enhver drift i en hovedkomponents forstærkning ødelægge den absolutte nøjagtighed af den måling, der søges foretaget.

Ifølge den kendte teknik foretages forstærknings-25 justeringer i forstærkere i radarsystemer under anvendelse af en automatisk deltaforstærkningskontrol, AGC, for forstærkerens multiple kanaler. Selv hvor hver kanal kompenseres særskilt, må den relative forstærkning mellem kanalerne ikke blot kalibreres eller udlignes til at 30 begynde med, men en sådan udligning må også opretholdes gennem tiden. Den hidtidige praksis har derfor været at tilvejebringe et yderligere delta-AGC-kredsløb til at kompensere for drift i forstærkning mellem en flerka-nalforstærkers forskellige kanaler. Ikke desto mindre 35 kræver sådanne udformninger ifølge den kendte teknik periodisk kalibrering for at afstemme de multiple kana- DK 169454 B1 2 lers forstærkning. Denne kalibrering kan opnås ved anvendelse af indviklet, skrøbligt og højpræcist indbygget prøveudstyr.

NO-fremlæggelsesskrift nr. 153445 beskriver en 5 fremgangsmåde til kalibrering af en parameter (lysudsendelsesniveau) for et ulineært element (halvlederlaser), hvor nævnte parameter for nævnte element reagerer på et styresignal, som kobles til nævnte element, der kendetegens ved at være bestemt ved hjælp af mindst 10 én kredskonstant (tærskelværdi), hvor fremgangsmåden omfatter måling af kredskonstanten for nævnte element ved en korresponderende forudbestemt værdi af nævnte styresignal, og ændring af nævnte parameter for nævnte element til en forudbestemt kalibreret værdi (for lys-15 udsendelse) i forhold til nævnte målte kredskonstant, hvorved nævnte parameter for nævnte element kalibreres til at antage nævnte forudbestemte kalibrerede værdi uden brug af yderligere testudstyr (der benyttes regulering ved tilbagekobling).

20 Hvad der kræves er altså en enkel fremgangsmåde til kalibrering af en forstærker og en udformning af en forstærker, der omfatter en automatisk forstærkningskontrol, der er af en sådan natur, at kalibrering kan foretages i marken, uden at der kræves indviklet indbyg-25 get prøveudstyr.

Opfindelsen angår en fremgangsmåde, der er ejendommelig ved, at kanalen påtrykkes indgangsspændingssignalet, at størrelsen af forstærkningsstyresignalet, som tilføres en forstærker i kanalen, sættes til en forud-30 valgt første værdi, at udgangssignalet fra kanalen måles, at en første af konstanterne i kanalen beregnes på baggrund af indgangsspændingssignalstørrelsen og størrelsen af det målte udgangssignal, at størrelsen af forstærkningsstyresignalet, som tilføres forstærkeren i ka-35 nalen, sættes til en forudvalgt anden værdi, at udgangssignalet fra kanalen måles, at en anden af DK 169454 B1 3 konstanterne i kanalen beregnes på baggrund af indgangsspændingssignalstørrelsen og størrelsen af det målte udgangssignal, og at størrelsen af forstærkningsstyresignalet, som tilføres forstærkeren i kanalen, justeres 5 således, at kanalens forstærkning, som defineret ved ovenstående funktion, justeres til en ønsket værdi.

Ifølge yderligere udførelsesformer for fremgangsmåden vælges den ønskede værdi for hver kanal til en værdi, som er fælles for samtlige kanaler, hvorved 10 hver kanal får en tilpasset og kalibreret forstærkning. Endvidere kan den forudvalgte første værdi være 1 volt og den forudvalgte anden værdi 2,718 volt. Alternativt kan den forudvalgte første værdi være 1 volt og den forudvalgte anden værdi 10 volt. Som endnu et alternativ 15 kan den forudvalgte første værdi være 1 volt og den forudvalgte anden værdi X volt, idet forstærkningen i kanalen er en logaritmisk funktion af V med grundtal X.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken 20 fig. 1 viser et skematisk diagram af en enkelt kanals mellemfrekvensforstærker omfattende opfindelsen, fig. 2 et skematisk diagram af et temperaturkom-pensationsunderkredsløb anvendt i forbindelse med dele af det i fig. 1 viste kredsløb, og 25 fig. 3 et blokdiagram af et antal forstærkere som beskrevet i forbindelse med fig.i og 2 vist som en kaskadekoblet række.

Opfindelsen består i en fremgangsmåde til kalibrering af en forstærker uden anvendelse af indviklet 30 indbygget prøveudstyr. Hvor sådanne forstærkere f.eks. findes i radarenheder, skal radaren kunne kalibreres i marken uden noget specielt indbygget udstyr. Før kalibreringsmetodikken beskrives må udformningen og funktionen af den således kalibrerede forstærker klart forstås 35 og erindres.

En af en indre impedans afhængig forstærker har en forstærkning, der er bestemt af impedansen i et for- DK 169454 B1 4 udfastlagt knudepunkt i forstærkeren. En PIN-diode er koblet til det forud fastlagte knudepunkt. PIN-dioden drives i lederetningen med en forspændingsstrøm, der tjener som det nøjagtige forstærkningskontrolsignal for 5 forstærkeren. I den foretrukne udførelsesform drives « PIN-dioden af en operationsforstærker på en sådan måde, at impedansen, der således er koblet til det forudfast-lagte knudepunkt i forstærkeren, er temperaturuafhængig.

Fordi PIN-dioden har en impedans, der er givet ved; 10 log R = A + B log lp, hvor R er PIN-diodens impedans, lp er forspændingsstrømmen i lederetningen, og 15 A + B er konstanter, der er forskellige for hver PIN-diode, er AGC-spændingen, der føres til operationsforstærkeren, der driver PIN-dioden, logaritmisk lineær med hensyn til PIN-diodens impedans og følgelig også loga-20 ritmisk lineær med hensyn til spændingsforstærkningen i den impedansafhængige forstærker, som PIN-dioden er koblet til. Denne karakteristik for forstærkerens forstærkning tillader, at forstærkeren kaskadekobles i række og ligeledes at bevare den samme impedansafhængighed som 25 ovenfor udtrykt for den kaskadekoblede række af forstærkere. Spændingsforstærkningen for den kaskadekoblede række af forstærkere er altså logaritmisk lineær med hensyn til en fælles AGC-spænding, der føres til hver af forstærkerne i rækken.

30 Som det fremgår af følgende beskrivelse er støj- tallet for forstærkeren eller en kaskadekobling af sådanne forstærkere i hovedsagen uafhængigt af AGC-spæn-dingen, fordi forstærkningen er bestemt af PIN-diodens impedans, hvis bidrag til støj tallet er relativt uafhæn-35 gigt af størrelsen af impedansen eller i værste tilfælde en meget langsomt varierende funktion af dens impedans.

DK 169454 B1 5

Opfindelsen består i en forstærker, der er tempe-raturuafhængig og forstærkningsfølgende ved anvendelse af en PIN-diodes radiofrekvensegenskaber. Det er kendt, at logaritmen af en PIN-diodes RF-modstand er logarit-5 misk lineær med hensyn til strømmen i lederetningen. Forstærkeren ifølge opfindelsen har således sin forstærkning modstandsstyret. Ved anvendelse af en logaritmisk lineær PIN-diode som det forstærkningsbestemmende resistive element, kan forstærkeren gøres logaritmisk 10 lineær med hensyn til forstærkningskontrolspændingen. Følgelig er der realiseret en forstærker med et stort dynamisk område, lav intermodulationsforvrængning og forstærkningskontrol med udgangsstøj reduceret proportionalt med forstærkningsreduktionen, ved f.eks. at an-15 vende en typisk PIN-diode i en kaskadekoblet forstærker opnås en forstærkningskontrolnøjagtighed bedre end 0.5 dB over et område på 60 dB ved temperatureændringer på mere end 25°C i temperaturområdet fra -55°C til 85°C.

Forstærkerens forstærkningsfunktion kan fastslås 20 ved at tage indgangs og udgangsaflæsninger i kun 2 punkter. Dette resulterer i en betydelig lettelse i forstærkningskalibreringen .

På grund af lettelsen af forstærkningskalibreringen tillader udformningen af forstærkeren umiddelbart, 25 at der foretages justeringer, der tager hensyn til det operative forstærkningsbestemmende elements, det vil sige PlN-diodens, individuelle konstanter.

Som det vil fremgå af det følgende, indstilles forstækerens centerfrekvens ved hjælp af et enkelt in-30 duktivt element, der tillader en hybridkredsløbsudformning af lille størrelse og med let justerbar ydelse.

Dette gør udformningen til en universal kredsløbsblok, der uden ændring er brugbar inden for et bredt anvendelsesområde.

35 En særlig fordel er det, at centerfrekvensens fase ikke ændres, når forstærkningskontrolspændingen æn- DK 169454 B1 6 dres i kredsløbet. Dette er klart en fordelagtig egenskab, hvor fasen af det modtagne signal, som det er tilfældet i radarkredsløb, bærer vigtig information. Ifølge den kendte teknik er en form for kompensation påkrævet 5 for at tilpasse faseændringer i den afstemte forstærkers centerfrekvens, når forstærkningens ændres. Dette er unødvendigt ved kredsløbet ifølge opfindelsen.

Som det yderligere skal beskrives senere aftager spændingsforvrængningen over PIN-dioden, når strømmen i 10 PIN-dioden øges, det vil sige ved tiltagende forstærkningsreduktion. Lineariteten af kredsløbet ifølge opfindelsen forbedres, til forskel fra ved forstærkere ifølge den kendte teknik, faktisk ved forstærkningsreduktion.

Nøjagtigt hvorledes disse fordele opnås fremgår 15 bedre ved betragtning af det skematiske diagram i fig.

1.

Forstærkeren, der som helhed betegnes med henvisningsbetegnelsen 10, er en modstandsafhængig forstærker, der danner kernen i den logaritmisk lineære mellemfre-20 kvensforstærkningskontrolforstærker. Forstærkeren 10 består af to aktive organer, komplementære indgangstransistorer 12 og 14, og en indgangsmodstand 16. Idet man et øjeblik ser bort fra frekvensafhængige impedanser i fig. 1 og frakobler delkredsløbet 24, erstatter 25 denne med en modstand Rc, hvilket forudsætter Rc ikke er mere end en tiendedel af værdien for transistoren 12's udgangsimpedans og transistoren 14's indgangsimpedans, og kun koncentrerer sig om transistorparametrene og modstandene, kan det vises, at spændingsforstærknin-30 gen for forstærkeren 10 er ca. lig med;

Vo/Vi = Rc/Ri, hvor

Vo er udgangsspændingen.

Vi er indgangsspændingen 35 Rc er modstanden i knudepunktet 26, der er domi neret af PIN-dioden 42, og DK 169454 B1 7

Ri er forstærkerens indgangsmodstand.

Følgelig er forstærkerens forstærkning lig med forholdet mellem dens indgangsimpedans, Ri, og PIN-diodens impedans, Rc. Mange af de ovenfor beskrevne for-5 dele ved kredsløbsudformningen stammer fra forstærkningens og andre kredsløbsparametres afhængighed af PIN-diodens impedans og PIN-diodens medfødte egenskaber. Forstærkeren 10 kombinerer derfor transistoren 12's spændingsforstærkning med transistoren 14's strømfor-10 stærkning til tilvejebrigelse af en samlet effektforstærkning med faste indgangs- og udgangsimpedanser.

Hvad der især skal fremhæves her er, at forstærkeren 10' s forstærkning er næsten udelukkende bestemt ved forholdet mellem en funktion af forstærkningskon-15 trolmodstanden Rc, og indgangsmodstanden, Ri, og mindre påpvirket af nogen transistorparametre end forstærkerne ifølge den kendte teknik. Sagt på en anden måde er forstærkningen bestemt af modstanden eller impedansen i knudepunktet 26.

20 Den logaritmisk lineære forstærkningskontrol udøves ved hjælp af et delkredsløb, der som helhed betegnes med henvisningsbetegnelsen 24. Som det antydes i ovenstående beskrivelse af forstærkeren 10, er forstærkerens forstærkning bestemt ved RF-impedansen i knude-25 punktet 26.

Kondensatorer 28-34 er RF-afkoblingskodensatorer, der anvendes på sædvanlig vis i forstærkeren 10 på en måde, der ikke skal beskrives yderligere. Ligeledes er kondensatorerne 36 og 38 henholdsvis en indgangs- og ud-30 gangskondensator, der spærrer for jævnstrøm, og som også anvendes konventionelt ved indgangen og udgangen til det i fig. 1 viste enkelte forstærkertrin 10. En kondensator 40 er imidlertid en RF-koblingkondénsator, der anvendes til at koble RF-signalet, der forstærkes, til PIN-dioden 35 42. Det er velkendt, at PIN-diodens RF-modstand er givet ved følgende ligning; DK 169454 B1 8 log R = A + B log lp hvor R er PIN-dioden 42's RF-modstand, A + B er konstanter, der er bestemt af den enkel-5 te diode, og lp er jævnstrømmen i PIN-dioden 42's lederetning.

RF-modstanden kan derfor ændres ved at påføre dioden 42 en forud fastlagt spænding, -Vc. Modstande 44 og 46 er således strømbegrænsende modstande til be-10 stemmelse af den maksimale strøm, der af Vc påføres dioden 42 i lederetningen. Modstande 18, 20, 22, 48 og 50 er en del af det konventionelle forspændingsnetværk for transistorerne 12 og 14, medens en selvinduktion 52 er valgt til indstilling af forstærkeren 10's cen-15 terfrekvens.

Den effektive RF-modstand i knudepunktet 26 styres således ved ændring af strømmen i lederetningen gennem dioden 42. PIN-dioder udmærker sig i almindelighed, ved at de ved RF-frekvenser har en næsten ren modstand, 20 hvis værdi kan ændres fra ca. 10 kohm til mindre end 1 ohm ved hjælp af styrestrømmen, lp. Selvom alle dioder i nogen udstrækning viser denne opførsel, er PIN-dioden optimeret til at udvise denne karakteristik over et bredt modstandsområde med god linearitet, lav forvræng-25 ning og lav styrestrømsdrift.

Det skematiske diagram i fig. 2 betragtes nu kort. PIN-diodeovergangsspændingen ændrer sig som funktion af temperaturen. Det er derfor vanskeligt nøjagtigt at styre forstærkningskontrolstrømmen, lp, hvis styre-30 spændingen påføres PIN-dioden direkte, når dioden 42*s temperatur ændrer sig. For at opnå en sådan styring indsættes et delkredsløb, der som helhed betegnes med henvisningbetegnelsen 54 i fig. 2, i forstærkeren 10 i fig. 1 i stedet for delkredsløbet 24.

35 Forstærkningskontrolspændingen, Vc, er koblet til indgangen på en operationsforstærker, der som helhed DK 169454 B1 9 er betegnet med henvisningsbetegnelsen 56. Forstærkeren 56's udgangssignal er en spænding Vo, og en forstærkningskontrolstrøm, lp. En modstand 58 tjener som strømbegrænsningsmodstand for dioden 42. Som tid-5 ligere er dioden 42 koblet til forstærkeren 10's knudepunkt 26 ved hjælp af en koblingskondensator 40.

Den resterende del af forstærkeren 10 er af hensyn til illustrationens klarhed udeladt i det forenklede diagram i fig. 2. Det følger umiddelbart, at: 10 lp = -Vc/Ri hvor lp er forstærkningskontrolstrømmen ved forstærkeren 56's udgang,

Vc er indgangsforstærkningskontrolspændingen ved 15 forstærkeren 56's indgang,

Ri er modstanden 60's indgangsmodstand.

Det er vigtigt at bemærke, at lp er uafhængig af dioden 42's overgangsjævnspænding. Når den anvendes i kredsløbet i fig. 2, vil strømmen i lederetningen gen-20 nem dioden 42 derfor automatisk blive indstillet således, at den er uafhængig af diodens overgangsjævnspæn-ding, og derfor er temperaturuafhængig. Hvis lp således er temperaturuafhængig, vil R i den ovenfor angivne ligning for diodens RF-modstand ligeledes være tem-25 peraturuafhængig.

Hvad der til nu er beskrevet er derfor en enkelttrins, logaritmisk lineær forstærkningsstyret og temperaturuafhængig forstærker. Med andre ord er der tilvejebragt en temperaturuafhængig nøjagtig forstærkningskon-30 trol i forstærkeren 10, så længe en logaritmisk lineær AGC-spænding, Vc, føres til indgangen til delkredsløbet 54 i fig. 2.

Opfindelsen resumeres således som en forstærker indeholdende en PIN-diode, hvis modstand anvendes til 35 styring af hver enkelt trins forstærkning. PIN-dioden anvendes i et temperaturkompensationskredsløb således, DK 169454 B1 10 at diodens RF-modstand er temperaturuafhængig. Flere trin af den grundlæggende forstærkerblok kaskadekobles til opnåelse af højere forstærknings- og AGC-områder.

Fig. 3 er et blokdiagram af en mængde af forstærkere 5 70, som de ovenfor beskrevne, hvor hver forstærker er koblet i serie for at udgøre en kaskade på n forstærkere, Al, A2, A3, ---- An. Hver forstærker 70, Ai, er forsynet med en fælles PIN-diodestrøm, lp, som AGC-signal. Kaskaden af forstærkere kan således behand-10 les som en enkelt forstærker, der som helhed betegnes med henvisningsbetegnelsen 72, med en indgang 74, en udgang 76 og et AGC-kontrolsignal, lp. Den logaritmisk lineære karakteristik for PlN-dioden anvendes således, at den samlede forstærkning af de kaskadekoblede 15 trin i dB kan udtrykkes som:

Forstærkningen i dB = a + b ln(-V), hvor V er kanalens AGC-spænding tilført fælles for hvert trin, og 20 a og b er konstanter, der kan bestemmes ved be regninger baseret på den målte udgangsspænding for hver kanal ved forud fastlagte AGC-spændinger.

Normalt er et antal forstærkere 10 kaskadekoblet for at opnå den ønskede samlede forstærkning. Som 25 tidligere anført vil forstærkningen i hvert enkelt trin være bestemt ved diodemodstanden for den tilsvarende PIN-diode 42. Imidlertid vil hver enkelt PIN-diode ikke have nøjagtigt de samme egenskaber, som ovenfor angivet algebraisk ved konstanterne A og B. Det kan vises, 30 at produktet af spændingsforstærkningerne af n kaskadekoblede trin i forstærkeren 10 kan skrives som:

N

log forstærkning = [An + Bn log(-Vn/RIn) - log Rin] n=1 hvor 35 DK 169454 B1 11 forstærkningen er den samlede forstærkning for n kaskadekoblede trin,

An er A-konstanten for det n'te trin,

Bn er B-konstanten for det n’te trin, 5 Vn er forstærkningskontrolspændingen for det n'te trin,

Rin er indgangsmodstanden for modstanden 60 i fig. 2 for det n'te trin, og

Rin er indgangsmodstanden i det n'te trins for-10 stærker 10.

AN, Bn, Rin og Rin er imidlertid alle konstanter. Det kan derfor efter nogen algebraisk reduktion anføres, at hvis forstærkningskontrolspændingen er fælles for hvert trin, nemlig V, da gælder: 15 log forstærkning = a + b log(-V) hvor a og b er konstanter, der er funktioner af summationen af An, Bn, Rin og Rin.

Hvis V nu ifølge opfindelsen indstilles til 20 -1 volt, er forstærkningen: log forstærkning (-1 volt) = a.

Hvis V sættes til -10 volt, da gælder: log forstærkning (-10 volt) = a + b.

Værdierne af a og b kan derfor bestemmes empirisk ud 25 fra værdier af forstærkningen ved visse AGC-spændinger. Eftersom forstærkning = vud/vind, hvor vud er udgangsspændingen for de n kaskadekoblede 30 trin, og

Vind er indgangsspændingen for n kaskadekoblede trin, kan ligningen for log Vud skrives som: log vud = log vind + a + b log(-V).

35 Nu vil hver kanal i en forstærker med flere kanaler have kaskadekoblede trin i IF forstærkeren. Konstanterne a DK 169454 B1 12 og b for hver kanal vil være forskellige. Det er derfor nødvendigt at bestemme a- og b-konstanterne for hver kanal under kalibreringen således, at den samlede forstærkning for hver kanal kan gøres ens ved passende ind-5 stilling af AGC-spændingen i hver kanal.

Ifølge opfindelsen omfatter fremgangsmåden til kalibrering af en flerkanalsforstærker foranstaltning af levering af samme indgangsspænding til hver kanal og måling af udgangsspændingen ved hver kanal for to værdier 10 af AGC-spændingen. Den ovenstående ligning er udtrykt som en logaritme med grundtallet 10, men kan udtrykkes med et vilkårligt grundtal. Af instrumenteringsgrunde er naturlige logaritmer bekvemme. Altså, 8,69 In Vud = a + 8,69(ln Vind + b ln(-V)) 15 eller, ln Vud = a/8,69 + ln Vind + b ln(-V).

Idet -V sættes til 1 volt, måles for den j'te kanal a(j)/8,69 = In vud(j, 1) - ln vind(j, i) hvor argumenterne j og 1 er tilføjet til hver af stør-20 relserne for at vise, at størrelsen svarer til en fler-kanalforstærkers j ' te kanal svarende til en AGC-spæn-ding på -1 volt.

Hvis AGC-spændingen sættes til 2,718 måles tilsvarende: 25 b(j) = ln Vud(j, 2,718) - ln Vind(j, 2,178) - a(j)/8,69.

Det må ikke glemmes, at a(j) og b(j) er konstanter med hensyn til AGC-spændingen, og at de samme værdier af a(j) og b(j) derfor bestemmes i begge af de sidste to 30 ovenfor anførte ligninger. Ovenstående ligninger vil entydigt bestemme hver af størrelserne a(j) og b(j).

Ifølge opfindelsen vil udgangsspændingen fra den første kanal, j = 1, måles som

In Vud(l, V) = In Vind(1) + a(l)/8,69 35 + b(l)ln(-V).

Det antages, at man ønsker at indstille kanal 1 til en DK 169454 B1 13 forud fastlagt størrelse af forstærkningen. Man ønsker derfor at indstille AGC-spændingen til en værdi, der vil sætte udgangsspændingen fra den første kanal til en forud fastlagt værdi over indgangsspændingen til den 5 første kanal. Lad den indstillede AGC-spænding, der opfylder dette, blive betegnet som V . Por indstilling af AGC-spændingen haves således:

In Vud(l, V) = ln Vind + a(l)/8,69 + b(1) ln(-V) 10 og efter indstilling fås:

In Vud(l, V) = In Vind + a(l)/8,69 + b(1) In (-V').

Disse ligninger kan kombineres og genskrives som: V = V (Vud(l, V')/Vud(l, V))1^1).

15 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen, ved hvilken forstærkningen for hver af forstærkerkanalerne i en multikanalforstærker udlignes, betragtes nu. Det antages, at hver af konstanterne a(j) og b(j) er bestemt for hver kanal i henhold til den ovenfor beskrevne kalibrerings-20 procedure. For at finde AGC-spændingen for hver kanal er det blot nødvendigt at indstille forstærkningen for de resterende kanaler i forhold til den valgte kanal, f.eks. kanal 1. Hver enkelt kanals relation til kanal 1 kan udtrykkes som: 25 8,69 ln(Vud/Vind) = a(l) + 8,69 b(l) In (-V(1)), 8,69 ln(Vud/Vind) = a(j) + 8,69 b(j) ln (-V(j)).

Ved kombinering og omskrivning af disse ligninger fås:

In (-V(j)) = C + D ln (-V(l)) 30 hvor V(j) er den AGC-spænding, der skal påføres på kanal j for at gøre dennes forstærkning lig med kanal l's, V(l) er den AGC-spænding, der påføres på kanal l 35 med en forud fastlagt værdi, C = (a(1) - a(j))/(8,69 b(j)), og DK 169454 B1 14 D = b(l)/b(j).

Med øvelse er det ikke nødvendigt faktisk at udføre disse beregninger for at bestemme konstanterne og fremstille hver kanal/AGC-spænding. Det følgende er et 5 eksempel på et tokanalsystem. Af hensyn til klarheden af illustrationen i dette eksempel er de konstante faktorer a og b erstattet af konstanterne K.

(1) Indstil indgangsreferencesignalet til samme værdi for hver kanal, f.eks. til X dBm.

10 (2) Begge kanalers AGC indstilles til -1,00 volt, og hver kanals udgangssignal måles. Udgangssignalet fra kanal 1 er Kil dBm, og udgangssignalet fra kanal 2 er K21 dBm.

(3) Begge kanalers AGC indstilles derpå til 15 -2,718 volt, og udgangssignalet fra kanalerne måles atter. Udgangssignalet fra kanal 1 er K12 dBm, og udgangssignalet fra kanal 2 er K22 dBm.

(4) Ved aritmetisk beregning udledes den karakteristiske konstant for hver kanal, nemlig for kanal 1, 20 hvor den er Kl = Kil - K12, og for kanal 2, hvor den er K2 = K21 - K22.

Den karakteristiske konstant for hver kaskade-kobledede kanals forstærkning kendes nu. Forstærkningen for to kanaler matches på følgende måde.

25 (l) Indgangen til hovedkanalen, kanal l, forsynes med et signal af den ønskede driftsindgangsstørrelse.

(2) Udgangen fra kanal 1 måles med en AGC på -2,718 volt. Udgangssignalet betegnes i denne beskrivelse som M dBm.

30 (3) Ved beregning udledes kanal l's AGC-spænding, VI = -2,718 exp [(L + M)/K1].

Værdien "L" er den nominelle udgangsspænding, der ønskes i kredsløbet. Hvis den absolutte værdi af vi er mindre end eller lig med minimums-AGC-spændingen, sættes VI lig 35 med den minimumsspænding, ved hvilken forstærkeren indstilles til maksimal forstærkning. Hvis den absolutte DK 169454 B1 15 værdi af VI er større end minimums-AGC-spændingen, indstilles AGC-spændingen til den udledte værdi.

(4) Kanal 2's AGC-spænding indstilles nu til V2 = -exp[(K21 + Kl In(-Vl) - Kll)/K2].

5 Efter at V2 er indstillet, er forstærkningsforskellen mellem kanal 1 og kanal 2 mindre end 0,5 dB.

(5) I nogle systemer er en kanalforstærkningsforskel på 0,5 dB ikke tilstrækkelig. I så fald kobles samme indgangssignal til begge kanaler, og hver kanals 10 udgangssignal måles. Ved beregning sættes kanal 2's AGC-spænding til V2' = V2 exp [Ml - M2]/K2. Efter fornyet justering af V2' vil kanalforstærkningsforskellen mellem de to kanaler være meget nær ved minimumsmålefejlene.

I praksis ændrer udgangssignalet fra de kaskade-15 koblede signaler sig, når afstanden til målet eller størrelsen af retursignalet til kanalens indgang ændrer sig. Det kan derfor under drift være nødvendigt at trappe kanalernes forstærkning ned eller op, medens deres balance bevares. Det antages nu, at forstærkningen behø-20 ver at ændres med X dB. Ændringen i AGC-spænding for hver kanal kan let beregnes ved: vi' = vi exp[X/Kl] V2' = V2 exp[X/K2] , hvor VI1 er den nye AGC-spænding, der kræves for kanal 25 1, og VI var den tidligere AGC-spænding på kanal 1; på lignende måde er V2' den nye AGC-spænding for kanal 2, og V2 den tidligere AGC-spænding for kanal 2. Til trods for ændringen i AGC, vil de to kanaler i henhold til opfindelsen opretholde en ens forstærkning.

30 Ifølge opfindelsen vælges derfor en af kanalerne vilkårligt som hovedkanal, og de ovenstående ligninger anvendes til at indstille AGC-spænd ingen i hver af de resterende kanaler ens.

Opfindelsen kan således resumeres som en forstær-35 ker, der indeholder en PIN-diode, hvis modstand anvendes til styring af forstærkningen for hvert enkelt trin.

DK 169454 B1 16 PIN-dioden anvendes i et temperaturkompensationskredsløb således, at diodens RF-modstand er temperaturuafhængig.

Den grundlæggende forstærkerbloks multiple trin er kaskadekoblet til opnåelse af højere forstærkninger og AGC- 5 områder. PIN-diodens logaritmisk lineære karakteristik anvendes således, at den samlede forstærkning af de kaskadekoblede trin i dB kan udtrykkes som:

Forstærkning i dB = A + B ln(-V), hvor 10 V er kanalens AGC-spænding, der påføres fælles til hvert trin, og a og b er konstanter, der kan læses ud fra udgangsspændingen for hver kanal ved forud fastlagte AGC-spændinger.

15 I det tilfælde, hvor der anvendes flere kanaler, tilvejebringes en fælles indgangsspænding til hver kanal til kalibrering. De forud fastlagte AGC-spændinger påføres derpå til hver kanal, og et sæt af a'er og b'er udlæses af udgangsspændingerne for hver af kanalerne. Med 20 anvendelse af de således udlæste værdier for a og b kan forstærkningen for en vilkårlig kanal indstilles til en vilkårlig ønsket værdi inden for forstærkerens område, og de multiple kanaler kan hver især indstilles til at have samme forstærkning.

25 Mange modifikationer og ændringer kan foretages af sådanne, som har almindelig erfaring inden for området, uden at afvige fra opfindelsens idé og omfang. Ved bestemmelsen af værdierne for a- og b-faktorerne er der f.eks. anvendt to specielle spændinger 1 og 2,718 volt.

30 imidlertid er det udtrykkeligt hensigten med opfindelsen, at to vilkårlige værdier for AGC-spændingen lige vel kan anvendes i henhold til den lære, som opfindelsen giver, uden at afvige fra dens område. Den viste udførelsesform skal derfor kun ses som et eksempel, der er 35 anført af klarhedsgrunde, og ikke som en begrænsning af opfindelsen som bestemt ved de efterfølgende krav.

Claims (5)

1. Fremgangsmåde til automatisk kalibrering af forstærkningen i hver kanal i en flerkanals forstærker, hvor hver kanal forstærkningsstyres af et forstærk- 5 ningsstyresignal og forstærkningen i decibel for hver kanal defineres ved funktionen G = C + D log (-V), 10 hvor G er forstærkningen i en kanal, som kalibreres, V er størrelsen af forstærkningsstyresignalet, og C og D er konstanter, der svarer til en bestemt kanal, som kalibreres, kendetegnet ved, 15 at kanalen påtrykkes indgangsspændingssignalet, at størrelsen af forstærkningsstyresignalet, som tilføres en forstærker i kanalen, sættes til en forudvalgt første værdi, at udgangssignalet fra kanalen måles, 20 at en første af konstanterne i kanalen beregnes på baggrund af indgangsspændingssignalstørrelsen og størrelsen af det målte udgangssignal, at størrelsen af forstærkningsstyresignalet, som tilføres forstærkeren i kanalen, sættes til en forud-25 valgt anden værdi, at udgangssignalet fra kanalen måles, at en anden af konstanterne i kanalen beregnes på baggrund af indgangsspændingssignalstørrelsen og størrelsen af det målte udgangssignal, og 30 at størrelsen af forstærkningsstyresignalet, som tilføres forstærkeren i kanalen, justeres således, at kanalens forstærkning, som defineret ved ovenstående funktion, justeres til en ønsket værdi.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg-35 net ved, at den ønskede værdi for hver kanal vælges til en værdi, som er fælles for samtlige kanaler, hvor- DK 169454 B1 18 ved hver kanal får en tilpasset og kalibreret forstærkning.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegne t ved, at den forudvalgte første værdi er 1 volt, 5 og at den forudvalgte anden værdi er 2,718 volt.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den forudvalgte første værdi er 1 volt, og at den forudvalgte anden værdi er 10 volt.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg-10 net ved, at den forudvalgte første værdi er 1 volt, og at den forudvalgte anden værdi er X volt, idet forstærkningen i kanalen er en logaritmisk funktion af V med grundtal X.