NO171339B

NO171339B - SHIPPING FOR SHORT ELECTROMAGNETIC WAVES.

Info

Publication number: NO171339B
Application number: NO872295A
Authority: NO
Inventors: Helmut Fuenfgelder
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1986-05-30
Filing date: 1987-06-01
Publication date: 1992-11-16
Also published as: DE3768703D1; IN168001B; NO872295D0; NO171339C; EP0247615A1; ZA873877B; NO872295L; TR23072A; EP0247615B1

Description

Oppfinnelsen angår en sender for korte elektromagnetiske bølger, spesielt kortbølgesendere hvis senderutgangstrinn omfatter en rekke effektutgangstrinn hvor det av et effektinngangstrinn avgitte signal som skal forsterkes, tilføres inngangen på samtlige effektutgangstrinn med samme styreeffekt over en signaldeler og ved hvilken utgangene på effektutgangstrinnene over et nettverk med gaffelkoblinger og transformatorer slås sammen til en sumutgang som avgir summen av de fasekorrekt adderte signalutgangseffekter for samtlige effektutgangstrinn til en sumutgangsledning. The invention relates to a transmitter for short electromagnetic waves, in particular shortwave transmitters whose transmitter output stage comprises a number of power output stages where the signal emitted by a power input stage to be amplified is supplied to the input of all power output stages with the same control effect via a signal divider and by which the outputs of the power output stages over a network of fork connections and transformers are combined to form a sum output which emits the sum of the phase-correctly added signal output powers for all power output stages to a sum output line.

Heltransistoriserte kortbølgesendere for høyere effekter i størrelsesorden 100 W til 1 kW bruker på grunn av den begren-sede utgangseffekt fra høyfrekvenseffekttransistorene flere effektutgangstrinn som på utgangssiden på egnet måte må slås sammen til den egentlige senderutgang. Kortbølgesendere av denne art er f.eks. kjent fra publikasjonene DE 21 13 445 C3 og DE 33 38 878 Al. Oppdelingen av signalenergien på inngangssiden til inngangen til de forskjellige effektutgangstrinn, såvel som sammenslåingen på utgangssiden av effektutgangstrinnene til en felles sumutgang/kan realiseres på forskjellige måter, som det fremgår av publikasjonen Francis Elektronik-Fachbuch, Gerhard E. Gerzelka, Franzis-Verlag GmbH, Munchen, 1982, sidene 242-251. Det blir herved jevnlig gjort bruk av gaffelkoblinger og transformatorer, idet gaffeltransformatorene er forsynt med høyt belastbare balansemotstander som ved utfall av et effektutgangstrinn absorberer den da forekommende usymmetriske effekt. All-transistorised shortwave transmitters for higher powers in the order of 100 W to 1 kW use, due to the limited output power from the high-frequency power transistors, several power output stages which on the output side must be combined in a suitable way to the actual transmitter output. Shortwave transmitters of this type are e.g. known from the publications DE 21 13 445 C3 and DE 33 38 878 A1. The division of the signal energy on the input side of the input to the various power output stages, as well as the merging on the output side of the power output stages into a common sum output/can be realized in different ways, as is evident from the publication Francis Elektronik-Fachbuch, Gerhard E. Gerzelka, Franzis-Verlag GmbH, Munich, 1982, pages 242-251. For this purpose, use is made regularly of fork connections and transformers, as the fork transformers are equipped with highly loadable balancing resistors which, in the event of a power output stage's failure, absorb the then-occurring asymmetric effect.

En reduksjon av den nominelle utgangseffekt for slike sendere A reduction of the nominal output power for such transmitters

er utelukkende mulig ved lavere påstyring av effektutgangstrinnene, dvs. ved et kontrollorgan i småsignalområdet. Like-strøms-inngangseffekten for effektutgangstrinnet blir derved tross den vesentlig lavere HF-utgangseffekt ikke nevneverdig redusert. Dette byr på en vesentlig ulempe,spesielt når slike kortbølgesendere er innrettet til mobil bruk og det derved må kreves en nest mulig sparsom omgang med den tilgjengelige driftsenergi. is only possible with a lower control of the power output stages, i.e. with a control device in the small signal range. The direct current input power for the power output stage is thereby not significantly reduced, despite the significantly lower HF output power. This presents a significant disadvantage, especially when such shortwave transmitters are designed for mobile use and it is therefore required to use the available operating energy as sparingly as possible.

Oppfinnelsens hensikt er for en sender av den i innledningen beskrevne art å skaffe en ytterligere løsning som ved reduksjon av den nominelle utgangseffekt på samme måte muliggjør en tilsvarende reduksjon av likestrøms-inngangseffekten til effektutgangstrinnene. The purpose of the invention is for a transmitter of the type described in the introduction to provide a further solution which, by reducing the nominal output power in the same way, enables a corresponding reduction of the direct current input power to the power output stages.

Denne hensikt oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de i patent-krav 1 angitte trekk. This purpose is achieved according to the invention by the features specified in patent claim 1.

Oppfinnelsen er basert på den vesentlige erkjennelse at ved en reduksjon av den nominelle utgangseffekt for en sender som benytter flere effektutgangstrinn, kan denne reduksjon også skje på den måte at den avgitte høyfrekvenseffekt begrenses til høyst ett effektutgangstrinn som gis full utstyring, slik at de øvrige effektutgangstrinn kobles ut og det dermed oppnås en tilsvarende reduksjon av den høye likestrøms-inngangsef-fekt. En slik drift er mulig når det som foreslått blir sørget for at utgangen på et effektutgangstrinn blir koblet umiddelbart gjennom senderutgangen. The invention is based on the essential realization that in the case of a reduction of the nominal output power for a transmitter that uses several power output stages, this reduction can also take place in such a way that the transmitted high-frequency power is limited to at most one power output stage which is given full equipment, so that the other power output stages is switched off and a corresponding reduction of the high direct current input power is thus achieved. Such operation is possible when, as proposed, it is ensured that the output of a power output stage is connected immediately through the transmitter output.

Fordelaktig utførelser av oppfinnelsen er angitt i de uselv-stendige krav 2 og 3. Advantageous embodiments of the invention are stated in the independent claims 2 and 3.

Tegningen omfatter figurer til nærmere forklaring av oppfinnelsen . Fig. 1 viser blokkskjemaet for utgangssiden av en sender som benytter flere effektutgangstrinn. Fig. 2 viser koblingsskjemaet for et nettverk som slår sammen effektutgangstrinnene på utgangssiden i henhold til oppfinnelsen . The drawing includes figures for further explanation of the invention. Fig. 1 shows the block diagram for the output side of a transmitter that uses several power output stages. Fig. 2 shows the connection diagram for a network which combines the power output stages on the output side according to the invention.

Fig. 3 viser et første frekvens-likestrømseffektdiagram. Fig. 3 shows a first frequency-DC power diagram.

Fig. 4 viser en variant av nettverket på fig. 2. Fig. 4 shows a variant of the network in fig. 2.

Fig. 5 viser et ytterligere frekvens-likestrømsdiagram. Fig. 5 shows a further frequency-DC diagram.

Fig. 6 viser et ytterligere frekvens-likestrømsdiagram. Fig. 6 shows a further frequency-DC diagram.

Blokkskjemaet for utgangsforsterkeren i henhold til fig. 1 består hovedsakelig av fire effektutgangstrinn LVl,LV2,LV3 The block diagram of the output amplifier according to fig. 1 mainly consists of four power output stages LVl, LV2, LV3

og LV4. Den ankommende signalenergi fra effektinngangstrinnet blir jevnt fordelt over et stillbart dempningsledd DG og en signaldeler SA og med samme fase til de fire innganger på effektutgangstrinnene. På utgangssiden er de fire effektutgangstrinnene LVl,LV2,LV3 og LV4 forbundet med nettverket N, hvor-over de fire utgangene fra effektutgangstrinnene sammenfattes til sumutgangen som avgir summen av den fasekorrekt adderte signalutgangseffekt fra samtlige effektutgangstrinn til en sumutgangsledning sa. For styringen, spesielt av inn- og utkob-lingen av driftlikespenningsforsyningen er de fire effektutgangstrinn LVl,LV2,LV3 og LV4 hver forbundet med kontrollinnretningen ST over en ledning. and LV4. The arriving signal energy from the power input stage is evenly distributed over an adjustable damping link DG and a signal divider SA and with the same phase to the four inputs of the power output stages. On the output side, the four power output stages LV1, LV2, LV3 and LV4 are connected to the network N, above which the four outputs from the power output stages are combined to form the sum output which emits the sum of the phase-correctly added signal output power from all power output stages to a sum output line sa. For the control, especially of the switching on and off of the operating DC voltage supply, the four power output stages LV1, LV2, LV3 and LV4 are each connected to the control device ST via a wire.

Nettverket N omfatter på inngangssiden gaffelkoblingene GS1 On the input side, the network N comprises the fork connections GS1

og GS2, hvorav gaffelkobling GS1 slår sammen utgangene fra effektutgangstrinnene LVl og LV2 til en felles utgang 2al og gaffelkoblingen GS2 utgangene fra effektutgangstrinnene LV3 and GS2, of which fork junction GS1 joins the outputs of the power output stages LVl and LV2 to a common output 2al and the fork junction GS2 the outputs of the power output stages LV3

og LV4 til en felles utgang 2a2. De to innganger på gaffelkoblingene GSl og GS2 som hver er forbundet med utgangene på de tilhørende effektutgangstrinn, er dessuten hver forbundet med hverandre ved balansemotstanden Rb. Gaffelkoblingene GSl og GS2 har hver etterkoblet en transformator Ul resp. U2 i signal-gangretningen, over hvilke de to felles utganger 2al og 2a2 and LV4 to a common output 2a2. The two inputs of the fork connectors GS1 and GS2, which are each connected to the outputs of the associated power output stages, are also each connected to each other by the balance resistor Rb. The fork connectors GS1 and GS2 each have a transformer Ul resp. U2 in the signal direction of travel, over which the two common outputs 2al and 2a2

på gaffelkoblingene GSl og GS2 over den ytterligere gaffelkobling GS3 med balansemotstanden Rb forenes til den for samtlige effektutgangstrinn LV1,LV2,LV3 og LV4 felles sumutgang sa. Transformatorene Ul og U2 har et omformingsforhold 1:4 on the fork connectors GS1 and GS2 above the further fork connector GS3 with the balance resistor Rb are united to the common sum output sa for all power output stages LV1, LV2, LV3 and LV4. The transformers Ul and U2 have a conversion ratio of 1:4

slik at den indre motstand av senderen ved sumutgangen sa, f. eks. 50 har den samme verdi som den innvendige motstand av utgangen på et effektutgangstrinn LVl,LV2,LV3 og LV4. so that the internal resistance of the transmitter at the sum output said, e.g. 50 has the same value as the internal resistance of the output of a power output stage LV1, LV2, LV3 and LV4.

Ved tilsvarende innstilling av dempningsleddet DG på inngangssiden av signaldeleren SA kan senderens nominelle utgangseffekt, som herved f.eks. utgjør 1000 W ved en nominell utgangseffekt fra hver av effektutgangstrinnene LVl,LV2,LV3 og LV4 på 250 W, reduseres over et stort område. Som allerede omtalt blir herved den likestrømseffekt som skal tilføres hver av effektutgangstrinnene knapt redusert, slik at senderens virknings-grad blir dårligere jo større den nominell utgangseffekts reduksjon som innstilles, er. By correspondingly setting the damping element DG on the input side of the signal divider SA, the nominal output power of the transmitter, which is thereby e.g. amounts to 1000 W at a nominal output power from each of the power output stages LVl,LV2,LV3 and LV4 of 250 W, is reduced over a large area. As already discussed, the direct current power to be supplied to each of the power output stages is thereby hardly reduced, so that the transmitter's efficiency becomes worse the greater the nominal output power reduction that is set.

Ved utvidelse av nettverket N i henhold til oppfinnelsen slik som vist på fig. 2 for et første utførelseseksempel, lar det seg oppnå en drift ved redusert nominell utgangseffekt hvor det også oppnås en til reduksjonen svarende minsking av den nød-vendige likestrømseffekt. When expanding the network N according to the invention as shown in fig. 2 for a first design example, it is possible to achieve an operation with a reduced nominal output power where a corresponding reduction in the necessary direct current power is also achieved.

Nettverket N på fig. 2 skiller seg fra nettverket på fig. 1 The network N in fig. 2 differs from the network in fig. 1

ved at det i koblingene fra utgangene på effektutgangstrinnene LV1,LV2,LV3 og LV4 til inngangene på gaffelkoblingene GSl og GS2 er anordnet omkoblere Ul,U2,U3 og U4. Ved hjelp av disse omkoblere kan utgangene fra effektutgangstrinnene valgfritt forbindes over gaffelkoblingene eller også umiddelbart med sumutgangsledningen la. Samtidig blir ved en slik direktekobling av sumutgangen sa til utgangssiden gaffelkoblingen GS3 over den ytterligere bryter Sl frakoblet sumutgangsledningen la. Ved en reduksjon av den nominelle utgangseffekt for senderen og spesielt fra 1000 W til 250 W, er det også mulig å utelukkende drive et av de fire effektutgangstrinn LVl med dets nominelle utgangseffekt og koble ut de øvrige tre effektutgangstrinnene. Styringen av omkoblerne Ul,U2,U3 og U4 samt bryteren Sl skjer ved en for denne koblingsfunksjon utvidet kontrollinn-retning ST. in that switches Ul, U2, U3 and U4 are arranged in the connections from the outputs of the power output stages LV1, LV2, LV3 and LV4 to the inputs of the fork connectors GS1 and GS2. With the help of these switches, the outputs of the power output stages can optionally be connected via the fork connectors or also immediately with the sum output line la. At the same time, in such a direct connection of the sum output sa to the output side, the fork connection GS3 above the further switch Sl is disconnected from the sum output line la. In case of a reduction of the nominal output power for the transmitter and in particular from 1000 W to 250 W, it is also possible to exclusively drive one of the four power output stages LVl with its nominal output power and disconnect the other three power output stages. The control of the switches Ul, U2, U3 and U4 as well as the switch Sl takes place by a control device ST extended for this switching function.

Som det dessuten fremgår av fig. 2, er det på siden av sumutgangsledningen la i forbindelsesledningen for omkoblerne Ul,U2, U3 og U4 dessuten for hver angitt med punktert strek en bryter sl,s2,s3 og s4, idet disse bryterne hver kan påstyres av kontrollinnretningen ST over en kontrolledning a,b,c og d. En ytterligere kontrolledning e på kontrollinnretningen St tjener til påstyring av bryteren Sl. Bryterne sl,s2,s3 og s4 anordnes hensiktsmessig for høyfrekvensmessig avkobling, når det ved for-bindelsesledningene mellom omkoblerne Ul,U2,U3 og U4 til sumutgangsledningen la dreier seg om lengre ledningsavsnitt. As can also be seen from fig. 2, there is a switch sl,s2,s3 and s4 on the side of the sum output line in the connection line for the switches Ul,U2,U3 and U4, furthermore for each indicated with a dotted line, these switches can each be actuated by the control device ST via a control line a ,b,c and d. A further control line e on the control device St serves to actuate the switch Sl. The switches sl, s2, s3 and s4 are appropriately arranged for high-frequency disconnection, when the connection lines between the switches U1, U2, U3 and U4 to the sum output line 1a involve longer line sections.

Den umiddelbare tilkobling av et av effektutgangstrinnene LVl, LV2,LV3 og LV4 til sumutgangsledningen la gir også mulighet The immediate connection of one of the power output stages LVl, LV2, LV3 and LV4 to the sum output line la also allows

for å gå over til en drift med redusert nominell utgangseffekt ved utfall eller forstyrrelse av et effektutgangstrinn, og på denne måte unngå den ellers dannede skjevhet i effektsammen-slåingen og dermed forringelsen av senderens linearitetsegen-skaper. in order to switch to an operation with a reduced nominal output power in the event of failure or disturbance of a power output stage, and in this way avoid the otherwise formed bias in the power combination and thus the deterioration of the transmitter's linearity properties.

I diagrammet på fig. 3, hvor likestrømsinngangseffekten Ppr i In the diagram in fig. 3, where the DC input power Ppr i

kW er vist med hensyn på frekvensen i MHz, angir linje A for-løpet av likestrømsinngangseffekten Ppr med redusert nominell utgangseffekt med hensyn på den nominelle utgangseffekt til et av de fire effektutgangstrinn LVl,LV2,LV3 og LV4 (1 x P(LV)) kW is shown with respect to the frequency in MHz, line A indicates the course of the direct current input power Ppr with reduced nominal output power with respect to the nominal output power of one of the four power output stages LVl,LV2,LV3 and LV4 (1 x P(LV))

ved tilsvarende innstilling av dempningsleddet DG på fig. 1, mens kurve B gjengir tilsvarende forløp ved direktekobling av utgangen på et effektutgangstrinn til sumutgangsledningen la ved samtidig utkobling av de øvrige effektutgangstrinnene. Som det fremgår av fig. 3, fås det ved tiltakene i henhold til oppfinnelsen en reduksjon av inngangslikestrømseffekten Ppr med praktisk talt en faktor på to. by corresponding setting of the damping link DG in fig. 1, while curve B reproduces the corresponding progression when the output of a power output stage is directly connected to the sum output line la when the other power output stages are simultaneously switched off. As can be seen from fig. 3, the measures according to the invention result in a reduction of the input direct current power Ppr by practically a factor of two.

Variantene av nettverket i henhold til fig. 2 på fig. 4 tar hensyn til den omstendighet at det i stedet for en reduksjon av den nominelle utgangseffekt av senderen med hensyn på den nominelle utgangseffekt av utgangstrinnene bl.a. også kan være ønskelig å frembringe en slik reduksjon i utgangseffektene fra to slike effektutgangstrinn. Ved det valgte utførelseseksem-pel med fire effektutgangstrinn sørges det dessuten derfor for at hver av de felles utgangene 2al og 2a2 på gaffelkoblingene GSl og GS2 over hver transformator Ul og U2 valgfritt kan om-kobles over transformatoren U3, og bryteren S2 til sumutgangsledningen la ved en ytterligere omkobler U5 resp. U6. I til-felle av denne omkoblingen benyttes transformatoren U3 her igjen utelukkende til å omforme senderutgangens indre motstand til den forhåndsgitte verdi i området for sumutgangsledningen la. Omkoblerne U5 og U6 samt bryteren S2 er hver forbundet med kontrollinnretningen ST over en kontrolledning henholdsvis f,g og h. The variants of the network according to fig. 2 in fig. 4 takes into account the fact that instead of a reduction of the nominal output power of the transmitter with regard to the nominal output power of the output stages i.a. it may also be desirable to produce such a reduction in the output effects from two such power output stages. In the chosen design example with four power output stages, it is therefore also ensured that each of the common outputs 2al and 2a2 on the fork connections GSl and GS2 above each transformer Ul and U2 can optionally be switched over the transformer U3, and the switch S2 of the sum output line let a further switch U5 resp. U6. In the case of this switching, the transformer U3 is used here again exclusively to transform the internal resistance of the transmitter output to the predetermined value in the area of the sum output line la. The switches U5 and U6 and the switch S2 are each connected to the control device ST via a control line respectively f,g and h.

Det diagram på fig. 5 som tilsvarer det på fig. 3/ angår en redusert nominell utgangseffekt fra den nominelle utgangseffekt til de to effektutgangstrinn (2 x P(LV)), altså tilsvarende fig. 4 på effektutgangstrinnene LVl og LV2 resp. på effekttrin-nene LV3 og LV4. Her lar det seg også,i motsetning til en redusert nominell utgangseffekt over en tilsvarende innstilling av dempningsleddet DG på fig. 1 (kurve A), oppnå en vesentlig besparelse av likestrømsinngangseffekten Ppr, når man i stedet for reduksjon over dempningsleddet DG ved en omkobling over en av omkoblerne U5 og U6 med samtidig betjening av bryterne Sl og S2 utelukkende driver to effektutgangstrinn med sine fulle nominelle utgangseffekter og kobler ut de øvrige effektutgangstrinnene (kurve B). The diagram in fig. 5 which corresponds to that in fig. 3/ relates to a reduced nominal output power from the nominal output power to the two power output stages (2 x P(LV)), i.e. corresponding to fig. 4 on the power output stages LVl and LV2 resp. on power levels LV3 and LV4. Here it is also possible, in contrast to a reduced nominal output power over a corresponding setting of the damping element DG in fig. 1 (curve A), achieve a significant saving of the direct current input power Ppr, when, instead of reduction via the damping link DG, by switching over one of the switches U5 and U6 with simultaneous operation of the switches Sl and S2, two power output stages are exclusively driven with their full nominal output powers and disconnects the other power output stages (curve B).

Diagrammet på fig. 6 som svarer til fig. 3 og 5, angår igjen The diagram in fig. 6 which corresponds to fig. 3 and 5, again concern

en redusert nominell utgangseffekt svarende til en nominell utgangseffekt av et ef f ektutgangstrinn (1 x P(LV))/ slik at kurve A igjen gjengir forløpet av likestrømsinngangseffekten Ppr over frekvensen F ved drift av samtlige effektutgangstrinn LV1,LV2,LV3 og LV4 med redusert signalinngangseffekt over dempningsleddet DG. Kurve B viser det tilsvarende forløp med to effektutgangstrinn i drift og utkobling av de øvrige effektutgangstrinn. Kurve C viser til slutt et tilsvarende forløp ved drift av utelukkende et effektutgangstrinn med sin nominelle utgangseffekt ved umiddelbar direktekobling til sumutgangsledningen la og utkobling av de øvrige effektutgangstrinn. a reduced nominal output power corresponding to a nominal output power of a power output stage (1 x P(LV))/ so that curve A again reproduces the course of the direct current input power Ppr over the frequency F when operating all power output stages LV1, LV2, LV3 and LV4 with reduced signal input power across the attenuator DG. Curve B shows the corresponding process with two power output stages in operation and disconnection of the other power output stages. Curve C finally shows a similar progression when operating only one power output stage with its nominal output power upon immediate direct connection to the sum output line la and disconnection of the other power output stages.

Sendere, spesielt kortbølgesendere med tilpasning av likestrøms-inngangsef fekten til utgangsforsterkere som består av flere effektutgangstrinn med en redusert nominell utgangseffekt, er særlig egnet for taktisk mobil bruk. Transmitters, especially shortwave transmitters with adaptation of the direct current input power to output amplifiers consisting of several power output stages with a reduced nominal output power, are particularly suitable for tactical mobile use.

Claims

1. Transmitters for short electromagnetic waves, in particular short-wave transmitters whose transmitter output stage comprises a number of power output stages where the signal emitted by a power input stage to be amplified is supplied to the input side of all power output stages with the same control effect over a signal divider, and by which the outputs of the power output stages over a network with fork connectors and transformers are combined to form a sum output which emits the sum of the phase-correct added signal output effects for all power output stages to a sum output's line, characterized in that the network (N) on the input side is provided with a switch (U1,U2,...U4) for each of the power output stages (LV1, LV2 ...LV4) connected to this on the output side, with the help of the switches the output on an optional power output stage can be connected directly to the sum output line (la), that the sum output line (la) can also be connected to the sum output (sa) via a switch (Sl), and that by directly connecting a power output stage to the sum output line at the same time as operating the relevant switches (Ul,U2...U4) the operating voltage supply to the other power output stages is switched off and the switch (Sl) is opened.

2. Transmitter according to claim 1, where the network (N) also joins each of the outputs of two power output stages (LV 1/LV2, LV3/LV4) to a common output (2al,2a2), characterized in that each common output (2al , 2a2) by means of a switch (U5,U6), a transformer (U3) and a switch (S2) can be connected to the sum output line (la), and that when such a common output of a pair of power output stages (LV1/LV2, LV3/LV4) is connected to the sum output line simultaneously with the operation of the switch in question, the operating voltage supply to the other pair of power output stages, the switch (Sl) in the connection path in the sum output (sa) of the sum output line (la) is opened and the switch (S2) in the connection path between the transformer (U3) and the sum output line is closed.

3. Transmitter according to one of the above requirements, characterized in that for better high-frequency decoupling in the connection path between each switch (U1, U2, ... U4) and the sum output line (la) on the side of the sum output line, an additional and together with the associated switches operated switch (sl,s2,...s3,s4).