SE460510B - Effektfoerstaerkande apparat - Google Patents

Description

'x 1460 510 10 15 20 25 30 35 40 kan marginalen, på grund av detta, inte användas för signaler, som àstadkommes för de andra utgångsklämmorna.

Vid multistrålknipp-satellitkommunikationen varierar det an- tal bärvàgor, som varje stràlknippe överför, med mängden kommu- nikationstrafík i vart och ett av serviceomrädena 111, 112, och därför är det nödvändigt att var och en av för- 113, ..., har en stärkarna 21, 22, effektförstärkningskapacitet, som är tillräckligt stor för att passande förstärka insígnalen, då den tilldelas det sühsta an- talet tärvágor. För att uppfylla detta krav mäste en dyrbar för- stärkare med stor effektkapacitet iordningställas för varje för strålknippena 101, 102, stràlknippe men när det antal bärvågor, som är tilldelat insig- nalen är litet, så utnyttjas denna kapacitet hos förstärkaren inte effektivt. Även i det fall, då förstärkaren har en marginal i sin utsignal men en annan förstärkare är i behov av mera uteffekt, så kan överskottseffekten inte heller tilldelas till det strål- knippe, som har otillräcklig effekt.

På grund av det ovanstående har av W.A. Sandrin föreslagits ett system, där en insignal för varje strälknippe fördelas lika till ett flertal förstärkare, varefter de förstärkta signalerna kombineras till signaler för de respektive strälknippena för utmatning såsom motsvarande antennstralknippen ("The Butler matrix transponder", CONSAT Tech. Review, vol. 4, nr 2, sid 319-345, hösten 1974). 1 detta system är en Butler-matriskrets belägen mellan ett flertal ingängsklämmor, motsvarande de respektive strälknippena, och ingängssidorna hos ett flertal för- stärkare och en annan Butler-matriskrets är belägen mellan ut- gängssidorna hos förstärkarna och matningspunkter för de respek- tive sträiknippana. Butler-matriskretsarna på ingàngs- och ut- gängssidorna är var och en àstadkomna av Qäïhybridkopplare och fasta fasvridare. Ett erforderligt belopp av fasvridning genom varje fast fasvridare varierar med antalet använda förstärkare men när fyra förstärkare används är fasvridningen en heltals- multipel av 4S°. En dylik fasvridare är bildad av en trans- missíonsledning och fasvridníngen är beroende av transmissions- ledningens längd. Därför kan en önskad fasvridning erhållas vid endast en frekvens, varför en bredbandskarakteristik inte kan erhållas. Vidare medför en ökning i antalet använda förstärkare en ökning i antalet fasta fasvridare och det ovannämnda systemet är svart att realisera, när antalet använda förstärkare uppgår 10 15 20 25 30 35 40 3 .460 510 till så många som sexton eller flera.

Vidare har vad som kallas en balanserad förstärkare före- slagits med tanke pá att effektivt utnyttfa förstärkare i två sig- nalsystem. Såsom åskådliggöres i fig 2 är ngàngsklämmorna 11 och 12 anslutna till två motsvarande ingångsklämmor hos en 900- -hybridkopplare 121, vars två utgàngsklämmor via förstärkarna 21 och 22 är anslutna till två ingångsklämmor hos en annan 900- -hybridkopplare 122, vars utgångsklämmor i sin tur är anslutna till utgångsklämmorna 31 och 32. Om man låter förstärkningen hos var och en av förstärkarna 21 och 22 representeras av a, varvid en insignal P1 till ingångsklämman 11 avlnbrídhmnflaren 121 delas i två likadana signaler, vilka förstärks av de respektive för- stärkarna 21 och 22, så kombineras de förstärkta utsignalerna av hybridkopplaren 122 till en sammansatt signal, vilken sänds såsom a-P1 vid utgàngsklämman 32, men ingen utsignal erhålles vid ut- gàngsklämman 31. På samma sätt förstärks en insignal P2 till in- gângsklämman 12 till en signal a-P2 och den sänds till utgångs- klämman 31-men inte till utgàngsklämman 32.

När skillnader i förstärkningen och fasvridningen uppkommer mellan förstärkarna 21 och 22 kommer signalens P1 komponent, i denna balanserade förstärkare, att uppträda vid utgàngsklämman 31, vilket försämrar separeringen (överhörning). Även en obetydlig skillnad i zuitingen förstürkningen eller fasförskjutningcn mellan förstärk- 21od122 kommer dessutom att i hög grad försämra separeríngen och ett fel hos endera därav kommer att leda till en markant reduktion av utsignalen och en försämring av isoleringen, vilket gör den balanserade förstärkaren obrukbar.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma en effektförstärkande apparat, varvid signaler till ett flertal ingàngsklämmor, vilka skall vara individuellt anordnade för ett flertal utgângsklämmor, delar summan av uteffektkapaciteterna för ett flertal förstärkare, varigenom effektiv utnyttjning av apparatens totala utkapacitet säkerställs.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkom- ma en effektförstärkande apparat, varvid signaler till ett fler- tal ingàngsklämmor, som skall anordnas individuellt för ett fler- tal utgångsklämmor, delar summan av utkapaciteterna hos ett fler- tal förstärkare, varvid apparaten arbetar över ett brett band.

Ytterligare ett ändamål med föreliggande uppfinning är att 460 510 i f* 10 15 20 25 30 35 40 åstadkomma en effektförstärkande apparat, varvid signaler till ett flertal ingångsklämmor, som skall anordnas individuellt för ett flertal utgångsklämmor, delar summan av utgångskapaciteterna hos ett flertal förstärkare.

Enligt en aspekt av föreliggande uppfinning är N (där N = Zn, varvid n är ett heltal lika med eller större än 2) förstärka- re var för sig vid ingångssidan anslutna till N utgångsklämmor hos en första multiporthybridkopplare, som har N ingàngsklämmor, och vid utgångssidan till N ingångsklämmor hos en andra multi- porthybridkopplare, som har N utangsklämmor. Den första multi- porthybridkopplaren är entydigt bildad av n kaskadkopplade steg av enbart hybridkopplare, varvid varje steg består av 2n'1 hybridkopplare, och en insignal till varje ingàngsklämma hos multiporthybridkopplaren delas i N signaler med samma effekt för utmatning till alla (N) utgangsklämmor. Den andra multiport- hybridkopplaren är till sin konstruktion identiskt likadan som den första multiporthybridkopplaren. En insignal till en ingångs- klämma distribueras på samma sätt av den första multiporthybrid- kopplaren till N förstärkare och deras förstärkta utsignaler , kombineras av den andra multiporthybridkopplaren till en signal, som överförcs till en utgàngskämma. En insignal till en annan ingángsklämma distribueras och förstärks på samma sätt av N för- stärkare, kombineras därefter av den andra multiporthybridkopp- laren för utmatning till en annan utgangsklämma.

Av de N ingängsklämmorna hos den första multiporthybridkopp- laren kan endast N (där M är mindre än N) ingángsklämmor an- vändas såsom ingàngsklämmor hos den effcktförstärkande apparaten och motsvarande antal M utgangsklämmor av de N utgangsklämmorna hos den andra multiporthybridkopplaren används såsom utgångs- klämmor hos den effektförstärkande apparaten. Konstbelastningar är anslutna till respektive oanvända ingàngs- och utgångsklämmor.

Dessutom kan de hybridkopplare, som inte deltar i signalsändning, utelämnas. Pâ detta sätt kan den effektförstärkandc apparaten vara uppbyggd, vilken har M ingángsklämmor och M utgångsklämmor.

Enligt en annan aspekt av föreliggande uppfinning är en fas- vridare seriekopplad med var och en av N förstärkare och dess fasvridning styrs selektivt till 0 eller H, så att sambandet för överensstämmelse mellan ingàngsklämmorna och utgängsklämmorna hos den effektförstärkande apparaten kan växlas.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA 10 1S 20 25 30 35 40 5- 460 510 Fig 1 visar ett schematiskt diagram, som åskådliggör ett multistrål-satellitkommunikationssystem.

Fig 2 visar ett blockschema, som åskådliggör en konventionell balanserad förstärkare.

Fig 3 visar ett blockschema, som åskådliggör en första ut- föringsform (N ingångar, N utgångar och N förstärkare) av den effektförstärkande apparaten enligt föreliggande uppfinning.

Fig 4A visar ett diagram, som åskådliggör en hybridkopplare.

Fig 4B visar en diagramsymbol för den i fíg 4A åskådliggjorda hybridkopplaren.

Fig SA visar ett diagram, som åskådliggör en multiporthybrid- kopplare med fyra ingångar och fyra utgångar, varvid multiport- hybridkopplaren är bildad av fyra hybridkopplare.

Fig SB visar en diagramsymbol för den i fíg SA åskådliggjorda multiporthybridkopplaren.

Fig 6A visar ett diagram, som åskådliggör ingångs-utgångs- -kopplingstillståndet hos en kopplartyp-hybridkopplare (en 900- -hybridkopplare) jämte dess diagramsymbol.

Fig 6B visar ett diagram, som åskådliggör ingångs-utgångs-kopp- lingstillståndet hos en delningsknutkopplare (magiskt-T-kopplare) (en 1800-hybridkopplare) jämte dess diagramsymbol. I Fig 7 visar ett schematiskt diagram, som åskådliggör det all- männa arrangemanget för en multiporthybridkopplare.

Fig 8 visar ett blockschema, som åskådliggör apparaten en- ligt uppfinningen med fyra ingångar, fyra utgångar och fyra för- starkare.

Fig 9 visar ett blockschema, som åskådliggör apparaten enligt uppfinningen med åtta ingångar, åtta utgångar och åtta förstärkare.

Fig 10 visar ett diagram, som åskådliggör förhållandet mellan kombinerad utsignal jämte isolation och avvikelser hos förstärk- ning jämte fasvridning.

Fig 11 visar ett blockschema, som åskådliggör en andra ut- föringsform (M ingångar, M utgångar och N förstärkare) av den effektförstärkande apparaten enligt föreliggande uppfinning.

Fig 12 visar ett schematiskt diagram, som.åskådliggör ett exempel på en multiporthybridkopplare, vilken används i fíg 11.

Fig 13 visar ett blockschema, som åskådliggör apparaten en- ligt uppfinningen med 10 ingångar, 10 utgångar och 16 förstärkare.

Fig 14 visar ett blockschema, som åskådliggör en tredje ut- föringsform av föreliggande uppfinning, avsedd att tillåta ut- 10 15 20 ZS 30 35 40 460 510 6 gångsklämstyrning via fasvridare.

Fig 15 visar ett blockschema, som åskådliggör ett multistrål- -satellitkommunikationstranspondenäßtem, vilket utnyttjar appa- raten enligt uppfinningen BESKRIVNING AV DE FHREDRAGNA UTFORINGSFORMERNA Den första utföringsform (N ingångar, N utgångar, N förstärkare), Fig 3 åskådliggör en utföringsform av föreliggande uppfinning, varvid de delar, vilka motsvarar delar i fig 1, identifieras med samma hänvisningsbeteckningar. Vid denna utföríngsform är en multiporthybridkopplare 11 inkopplad mellan ingångsklämmorna 1, - 1n och förstärkarna Z, - Zn (där N = Zn, varvid n är ett hel- tal lika med eller större än 2) och en annan multiporthybridkopp- lare 12 är inkopplad mellan förstärkarna 21 - ZN och utgångskläm- morna 31 - SN. Multiporthybridkopplarna 11 och 12 är var för sig bildade av enbart hybridkopplare och har som funktion att alltid dela ingàngseffekten från en godtycklig ingangsklämma i N lika stora signaler för utmatning till N utgàngsklämmor.

Med det áskådliggjorda arrangemanget delas en signal från en ingangsklämma, exempelvis 11, av multiporthybridkopplaren 11 i N signaler med lika stor effekt, vilka signaler förstärks av de respektive förstärkarna 21 - ZN, och de förstärkta utsignalerna kombineras av multiporthybridkopplaren 12 till en utsignal för utmatning till en utgangsklämma 3,.

En signal från en annan ingångsklämma delas på samma sätt av multiporthybridkopplaren 11 i N signaler med samma effekt och de N delade signalerna förstärks av förstärkarna 21 - Zn och kombi- neras sedan av multiporthybridkopplaren till en signal, vilken tillhandahàlles vid en utgángsklämma, svarande mot den ingångs- klämma, till vilken insignalen sänds.

Följaktligen är vilken som helst av utgangsklämmorna 3, - SN i stand att lämna en variabel uteffekt under förutsättning att en totalsumma av uteffekter, erhållna från alla utgàngsklämmorna 31 - SN, inte överstiger summan av samtliga förstärkares 21 - ZN uteffektkapaciteter. Denna möjlighet kan, med avseende på den i fig 1 àskådliggjorda kända separata förstärkningskanalen, be- traktas som om överskottseffektkapaciteter hos förstärkare i kanaler med lägre trafik skulle kunna tilldelas till förstärkare i kanaler med den största trafiken.

För att underlätta en bättre förståelse av ovanstående drift kommer närmast en allmän beskrivning först att lämnas beträffande 10 15 20 25 30 35 40 7. 460 510 egenskaperna hos hybridkopplare. (a) Hybridkopplare med fyra ingångar och fyra utgångar.

Fig 4A visar en enda hybridkopplare. För att göra förklaring- en lättare kommer införandet av en hybridkopplare nedan att re- presenteras av en vertikal heldragen linje, såsom visas i fig 4B.

Exempelvis representeras en multiporthybridkopplare, som är sam- mansatt av hybridkopplare och som har fyra ingångsklämmor och fyra utgångsklämmor (fig SA), på det i fig SB visade sättet. I den följande beskrivningen kommer klämmer att identifieras av till- delade nummer i följd och en hybridkopplare med ingångsklämmor a och b och utgångsklämmor a och b kommer att representeras genom fa, b].

Hybridkopplare klassificeras i form av en kopplartyp-hybrid- kopplare, dvs en 900-hybridkepplare (90°-HYB.) och en delnings- knuthybridkopplare (magiskt-T-hybridkopplare), dvs en 1800- -hybridkopplare (1800-HYB.). Med kopplartyp-hybridkopplaren delas, såsom visas i fig 6A, en insignal från ingàngsklämman i tva likadana signaler, fasvridna +90° (eller -900) relativt varandra, vilka ästadkommes vid utgangsklämman "a" respektive "b". En insignal fran ingängsklämman "b" delas i två likdanr sig- naler, fasvridna -900 (eller +90°) med avseende pä varandra, vilka sänds till utgángsklümman "a" "b". Med delningsknut- hybridkopplaren delas, såsom visas i fig GB, en insignal frän in- gängsklämman "a" i två likadana signaler, vilka är i fas (eller har en fasskillnad av 1800) och vilka sänds till utgàngsklämman "a" resp "b". En insignal från ingangsklämman "b" delas i två likadana signaler, fasförskjutna 1800 (eller i fas med varandra), vilka ástadkommes vid utgàngsklämman "a" resp "b". (b) Multiport-hybridkopplare med N klämmer.

Fig 7 åskådliggör med den i fig 48 visade symbolen de i fig 3 âskädliggjorda multiporthybridkopplarna 11 och 12, vilka har N klämmer (varvid N = Zn, där n är ett heltal lika med eller större än 2). De i detta fall använda hybridkopplarna kan ut- göras av antingen endast 900- eller 1800-hybridkopplare.

I fig 7 innefattar varje multiporthybridkopplare n steg av 1 hybridkopplare.

Hall resp hybridkopplare, varvid varje steg inkluderar Zn- Hybridkopplarna i ett första steg kopplar närliggande signalled- ningar, hybridkopplarna i ett andra steg kopplar varannan sig- nalledning, hybridkopplarna i ett tredje steg kopplar var fjärde signalledning och hybridkopplarna i ett i:te steg kopplar var 10 15 20 25 30 (Zi-1'1)ït° Sígnalledfiïng- Det antal aN hybridkopplare, som er- fordras i detta fall, erhålles genom n-1 _(1) aN== n2 Arrangemanget för denna multiporthybridkopplare kommer att beskrivas närmare í detalj. En multiporthybridkopplare med N (var- vid N = Zn, där n är ett heltal lika med eller större än 2) in- gångsklämmor och N utgàngsklämmor består av n kaskadkopplade steg av hybridkopplare, varvid varje steg inkluderar N/2 (= Zn' ) hybridkopplare. Nu erhåller utgångsklämmorna hos det första stegets hybridkopplare talen [2k, 2k+1] (där k = 0,1 och 2n_1-1), dvs ïü, 11, [2, Q , La, Q .; utgångsklämmorna hos det andra stegets hybridkopplare talen [4k1=k2, 4k1+k2+Å_ (där k] = o, 1, ., z“'2-1och1<2 = o, 1), dvs Lo, 21, U, 31, Ia, s] .; och utgångsklämmorna hos det izte stegets hybridkopplare talen blk1+k2, 2?k1+k2+2l_1J (där_k1 = O, 1, .¿., 2n_1_och_ ' k = 0,1, ...,z1' -1), avs (o, 21' ], [1,1+z1'1], Lz1,z1*z*'1], Pâ ett liknande sätt numreras ingångsklämmorna hos hybrid- kopplarna i de respektive stegen. Närliggande steg hopkopplas genom anslutning av utgàngsklämmorna hos det föregående steget och ingângsklämmorna hos det efterföljande steget, vilka har mot- svarande nummer. Ingàngsklämmorna hos de N/2 hybridkopplarna i det första steget och utgangsklämmorna hos de N/2 hybridkopplarna i slutsteget används såsom ingångsklämmor och utgångsklämmor hos multiporthybridkopplaren.

Lat nu förhållandet mellan en ingàngsspänning Eíh vid en in- gàngsklämma h samt en utgàngsspänning Bok vid en utgángsklämma k i den multiporthybridkopplare med N (= Zn) klämmer, som visas i fig 7, representeras av T(n) nok = kh ..(2) Ein med användning av en överföringsmatris {Tfi:)(h = O, Zn-1-1, k = 0, 2n_1)} . Vid användning av 90°~hybridkopplare erhålles, då n = 1, det ovannämnda sambandet på grund av dess karakteristik enligt följande: ÜYh75k(h=0.1.k=0}1) m(æ 9_ 460 510 Sålunda gäller, E00 __ _L 1 j E >_ /š <1' I) E11 (4) åï for h== k TW: ¿' .- (h=o.3,1<=1,2) _ k” 2f°"(h=1,2,k=o.s) (s) I (h=0.k=3).(h=1,1<=2) -ïför(h=2.k=1),(h=3,k=O) (h=0.1.2,3.k=¶.1,2.3) Eoo Eio E01 __ 1 T1 jT1 E11 (Q E02 /å JT' T* E12 E05 Eiå T-.Llj 1"/I¿j1 Låt nu h och k representeras av binüru termer vi och si, som kan anta endast ett värde "O" eller "I" enligt följande: 2 h = r°+rf+r22 + -(8) k = a +=2+s22+~ o 1 2 10 460 510 Ekvatíonerna (3) och (5) kan då skrivas enligt det följande: Tm=-1_ [i (9 J kh åexp 12% m, (s) <2>_1 .ff Tkh - 25 exp [J?ï(r°() s°+~r1C)s1) ] ~- OO där C) anger ett exklusivt ELLER och __ 0 for r ==s ræs {lforr;¿s För N = Zn, som visas i fíg 7, blir emellertid ekvatíonerna (9) och (10): 15 1 _. 133% = 5 expcj-'šzillfiæsin a» (h=o . 1. 2“"1, 1<=o . 1 2“") E00 _) _ E10 E 1 ' Tn-1 JTn-1 _ o1 = _ _T *1 (13 få J n-1Tn_1 2 Eon-1 Eín'1 Vid användning av 1800-hybridkopplare kan det ovannämnda förhållandet på samma sätt uttryckas genom: 1 '1 _ Tkfig=_ GXPCÉWZ? fi^flil 1= _ AG o (n=o,1.---. 2““1.1<=o.1 2“") 11 460 510 där ^ anger en logisk produkt och _ anger en negation. (c) Förstärkande apparat med N ingångar och N utgångar.

Det ingångs-utgângsförhållande, som erhålles genom ovanståen- de ekvationer vid den i fig 3 visade utföringsformen, är följande: Då Em (där m = 9, ..., N - 1) står för inspänningen vid klämman m hos multiporthybridkopplaren 11, då Tåg) står för överförings- koefficienten mellan ingàngsklämmorna m och utgángsklämmorna hos multiporthybridkopplarna 11 och 12 och då a står för spännings- förstärkargraden hos var och en av förstärkarna 21 - ZN, erhålles utspänningen vid multiporthybridkopplarens 12 utgàngsklämma k för inspänningen Em genom N-1 w (18 Emk -_- ßI-:m Zlhzo Tkh Tum Följaktligen erhålles utgangseffekten Pmk vid klämman k vid den- na tidpunkt genom N-1 09 2 Pmk :___ azpm I Z Thml b=o där Pm anger ingángseffekten till klämman m. Under antagandet att 900-hybridkopplarna används ger insättande av ekvation (12) i ekvation (16) 2 N-1 n~1 a P .K 2 P = m IE expCJ-Z] (r¿®si+r-,®ti)| (17) mk 2 N2 h=ø l=o För ti, som antar endast ett värde "O" eller "1", erhålles 2 m=to+nï2+tzz +... ...(18) Om man tar hänsyn till det binära talets egenskap i ekvation (17) erhålles följande: a2Pm för si = t Pmk f; u. G9 En insignal från en m (=to + t]2 + t222 + ...) av ingàngskläm- “ 460 510 12 morna 11 - 1N fördelas till och förstärks sålunda av de N för- stärkarna 2] - ZN och erhålles därefter vid en k (= to + É12 av utgångsklämmorna 31 - SN. När N = 2 i det i fig 3 visade exemplet är dess arrangemang identiskt med arrangemanget för den i fig 2 àskådliggjorda konventionella balanserade förstärkaren.

Förhållandet mellan in- och utsignalen i detta fall erhålles ur ekvationerna (4) och (7) enligt följande: P°\)= ar T E°>= i <1 ÜC jXEÛf. ja <0 IXEÜ P1 1 1 E1 2 5 1 j 1 E1 b 1 0 E1 (20) Med N = 4 blir arrangemanget såsom visas i fig 8 och förhållandet mellan in- och utgången är i detta fall följande: I E :o :o T1 yr, T, jr, E: 1 __ 1 :i P2 _ aTzTz Ez vfi jT1T1 ÅT1 T1 EZ på P35 Es 0()O 1 EQ := _8 ()O 10 E; "_ Q» 0 10() E2 1 O()O E5 Då N = 8 är, på samma sätt, arrangemanget såsom visas i fig 9 och ingångs-utgångsförhållandct är följande: Po EQ 0 ............. ..01 P1 E1 O 10 5 = aTsTå = Ja I i W P7 E? o . 1 Då generellt komplexa amplitudförstärkníngar hos förstärkarna 21 - ZN representeras av a] - aN och en matris An representeras a1 0.“.“."".“.0 _ An == 0 az N Q3 0 - I aN 10 15 20 25 30 35 1.3 460 510 erhålles förhållandet mellan in- och utgångsvektorerna E och P genom följande ekvation: _.. _A _. _ P _ In n in E Ekvationerna (20) - (24) visar också att insignaler från ingångs- klämmorna 11 - 1N var för sig på samma sätt distribueras till och förstärks av förstärkarna samt att de förstärkta utsignalerna kombineras till en signal för utmatning till den motsvaiande klämman av utgångsklämmorna 31 - 3N. I 900-hybridkopplaren delas en insignal till en av kopplarens ingàngsklämmor i två likadana signaler men de är 900 fasvridna relativt varandra. Exempelvis delas en insignal till ingângsklämman 11 i N likadana signaler och de förstärks av förstärkarna 21 - ZN och de N förstärkta utsigna- lerna adderas samman för utgàngsklämman 31 men för de andra ut- gângsklämmorna 32 - 3 är de ur fas med varandra och elimineras och följaktligen åstadkommes inte signalerna vid utgångsklämmorna . Därför är det nödvändigt att förstärkningarna och fas- ...(24) 3 - 3 všidniïgarna hos förstärkarna 21 - ZN är inbördes lika. (d) Inverkan av avvikelse vid förstärkning och fasvridningar hos förstärkare Om de N förstärkarna 21 - ZN fasvridning så bestäms effektkombineringsegenskapen vid var en av utgångsklämmorna 31 - 3N samt isolationsegenskaperna vid utgângsklämman med avseende på de andra utgàngsklämmorna genom multiporthybridkopplarnas 11 och 12 egenskaper. 90°-hybridkopp- fasvridnings- och ísolationsegen- har likadan förstärkning och lika- dan och laren har utmärkta kopplings-, skaper över ett brett band. Det viktigaste problemet för realise- rande av den effektförstärkande apparaten enligt föreliggande upp- finning är den inbördes likheten med avseende på förstärkarnas 21 - ZN förstärkning och fasvridning. Nu kommer en beskrivning att lämnas beträffande inverkan av olika förstärkningar och fas- vridningar hos förstärkarna 21 - ZN.

Då förstärkningen samt beloppet av fasvridning hos varje förstärkare Zí representeras av ai och Qi, då medelvärdena av för- stärkningen och beloppet av fasvridning representeras av ao och 60 och då avvikelserna hos förstärkningen och fasvridningen från deras medelvärden representeras av Ai och då uttryckes förstärk- ningen ai och fasvridningen Gi enligt följande: ai=ag(l+di)s där \i=1-N 0. == 0 -+ ö-, där 1 == 1 __. N~ “_95 Vidare devinieras A och Ö såsom medelförstärkningsvariatíon (standardavvikelser av förstärkning) och medelfasvav ation (standardavvikelse av fasvridning) enligt det följande: l=1 a =<å1 øf/N 1/2 I: N L/2 4 = Z Ai2/N> S Då summan av uteffekunha från de N förstärkarna 21 - ZN re- presenteras av P0 och då den kombinerade uteffekten av en önskad signal för en viss utgångsklämma (en kombinerad utgångsklämma) representeras av P erhålles kombinationsverkningsgraden ut' Put/P0 ur ekvation (24) enligt det följande: P ut/P°=1-C(N-1)/NJ(A2+ø2) mm 10 Om på samma sätt, de andra utgångsklämmornas (isolerade ut- gångsklämmor) uteffekter representeras av Píso Så erhålles de isolerade klämmornas isolatíon Pisø/P0 enligt det följande: Pi,,,/P°=(1/N>(A2+ö2> ---e0 Fig 10 visar förhållandet mellan avvikelser i förstärkningen och fasvridningen och den kombinerade uteffekten (i dB) och iso- 15 leringen (i dB) i de fall, då n = 3 och n = 4, dvs då åtta respek- tive sexton förstärkare används. Eftersom avvikelser i fasvrid-_ ningen och förstärkningen hos en förstärkare, som har en för- 10 15 20 25 30 15 460 510 stärkning av approximativt 20 dB, lätt kan reduceras till mindre än 100 resp till mhuhe ài1 dB anses det vara lätt att realisera karakteristikorna, så att isolationen är 20 dB eller mera och en minskning i den kombinerade uteffekten ligger under 0,3 dB. (e) Påverkan av fel hos förstärkare.

En felfunktion hos en eller flera av förstärkarna 21 - ZN kommer att försämra balansen av amplituderna hos de respektive förstärkarutsignalerna, vilket resulterar i försämring av både den kombinerade uteffekten och isolationen. En beskrivning kommer nu att lämnas_beträffande påverkan av felfunktion hos en av de N förstärkarna 21 - ZN. Om den kombinerade uteffekten då alla för- stärkarna är i ordning representeras av P0, varvid den kombinerade uteffekten då en av förstärkarna är felaktig representeras av put och uteffekten vid varje isolerad klämma representeras av píso i det senare fallet så erhålles reduktionen av den kombinerade uteffekten ur ekvation (24), med den felfungerande förstärkarens ut- effekt inställd på noll, enligt det följande: P ut/P, =c/NJ2 6,) För alla de andra utgångsklämmorna erhålles isolationen genom den följande ekvationen: Pi8°/P°=(1/N)2 ---(22 När exempelvis N = 8 kommer felfunktíon hos en förstärkare att reducera isolationen till 18,1 dB och den kombinerade ut- effekten med 1,2 dB. Då N = och den kombinerade uteffekten reduceras med 0,6 dB. Man föredrar därför att använda åtta eller flera förstärkare.

Den andra utföringsformen (M ingångar, M utgångar, N för- 16 reduceras isolationen till 24 dB stärkare, M < N) Fig 11 åskådliggör en andra utföringsform av föreliggande upp- finning, vilken utföringsform till sin konstruktion är identiskt likadan som utföríngsformen enligt fig 3 med undantag av att den utnyttjar M (mindre än N) ingångsklämmor 11 - 1M samt M utgångs- klämmor 31 - SM. Såsom ett resultat av denna ändring i antalet klämmer har'multiporthybridkopplaren 11 M ingångsklämmor och N ut- 10 15 20 25 30 35 40 46\0 510 lf? gångsklämmor, under det att multiporthybridkopplaren 12 har N ingångsklämmor och M utgångsklämmor. Med användning av den i fig 4 visade symbolen åskådliggör fig 12 ett exempel på arrangemanget av en sådan multiporthybridkopplare i samband med fall, där N - 8 och M = 4. Eftersom insignaler från ingåñgsklämmorna 0, 1, 2 och 3 till vänster i fig 12 inte passerar genom hybridkopplare, som omges av den streckade linjen 15, kan dessa hybridkopplare bort- ses från. Denna utföringsform kan också använda de driftprinciper, som tidigare beskrivits med avseende på fig 3, och ger som resultat ett lättkonstruerat och viktmässigt lätt kretsarrangemang, vilket erhålles genom utelämnandet av onödiga hybridkopplare.

Fig 13 åskådliggör utföringsformen i fig 11 i det fall, då N = 16 och M = 10. Eftersom det antal förstärkare, som skall an- slutas till multiporthybridkopplaren 11 är N = 16 = 24 så är antalet steg av hybridkopplare 4. Eftersom antalet steg av 10 så inkluderar det första steget en , H = 4, ingångsklämmor är M = första kolumn om fem hybridkopplare, såsom visas i fig 13, antal hybridkopplarc, som bildar det fjärde steget, är 24-1 = 8.

De hybridkopplare 140, som anges med strecklinjerutor, används inte. Hybrídkopplarna 140, vilka inte tjänar såsom signalvägar mellan det första och det fjärde I ärxnrlåmmde och en och det steget, konstbelastning 131 år ansluten till var och en av de icke använda ingångs- och utgångsklåmmorna hos hybridkopplarna i multiport- hybridkopplarna 11 och 12.

Multiporthybridkopplaren 12 år till sin konstruktion identiskt likadan som och symmetrisk med avseende på multiport- hybridkopplaren 11. Multiporthybridkopplarens 11 utgångsklämmor år numrerade 1 - 16 uppifrån och ned i fig 13 och förstärkarna Z] - 216 är anslutna till de motsvarande utgångsklämmorna 1 - 16.

Ingångsklämmorna hos multiporthybridkopplaren 12 är däremot numrerade 1 - 16 nedifrån och uppåt och de är anslutna till för- stärkanuß 16, 15 ..., 1 motsvarande utgångar. Sålunda erhålles multiporthybridkopplaren 12 genom vridning av multiporthybrid- kopplaren 11 180° runt förstärkarna 21 - 216. Sålunda används den kringvridna multiporthybridkopplarens 11 utgângsklämmor 1 - 16 såsom ingångsklämmor till utgångarna hos förstärkarna 16, 15, ..., 1. Ingångsklämmorna 12 - 110 hos den kringvridna multiporthybrid- kopplaren 11 används såsom utgångsklämmor 31 - 310.

Den tredje utföringsformen (styrning av utgangsklämmor genom fasvridare) 20 25 30 35 460 510 Pig 14 åskådliggör en tredje utföringsform av föreliggande uppfinning, vilken utföringsform till sin konstruktion är_ identiskt likadan som utföringsformen i fig 3 med undantag av att fasvridarna 51 - SN är seriekopplade med de motsvarande för- stärkarnas 21 - ZN ingångssidor. Då i fig\1f fasvridarnas 51 - SN erhålles effekten Pmk vid enlcte klämma på multiporthybridkopplarens 12 utgàngssida för fasvridningar representeras av Q0 - QN_1 ingångseffekten Pm till en mzte klämma på multihybridkopplarens 11 ingángssida genom följande ekvation på samma sätt som gäller för I a2Pëi N_1 K 1 I PI* 'Ta lïawflvfia 'ilwf~f1@S1+=1® ti) rf men] 2 " ' ... 63 När alla fasvridningar 90 - överensstämmer ekvation (33) med ekvation (16) och sålunda utför operation som utföringsformen enligt fig 9N_, är lika denna utföringsform samma 3 utför. att ändra de anslutnings- Genom att ändra fasvridningarna 60 - 8N_1 är det möjligt förhållanden mellan ingångs- och utgångsklämmorna, vid vilka er- hålles signaler, som sänds till ingångsklämmorna. Under antagande att N = 4 i ekvation (33), då 90 = 91 = 92 = 93 = 0, erhålles in- signalcr från ingångsklämmorna 1,, 12, 13 och 14 vid de motsvarande = 0 och =¶', erhålles insignalerna från ingångsklämmorna 1,, 12, utgangsklämmorna 34, 33, 32 och 31 och när 90 = 92 91 = 93 13 och 14 vid de motsvarande utgångsklämmorna 33, 34, 31 och 32.

Genom att selektivt använda O och1fför fasvridningarna QO - QN_1 på detta sätt är det möjligt att modifiera hoppassningen mellan ingàngs- och utgàngsklümmorna. Även vid det arrangemang, som ut- nyttjar multiporthybridkopplare med ingàngs- och utgångsklämmor med olika nummer, såsom visas i fig 11, kan hoppassningsförhål- landet mellan ingångs- och utgångsklämmorna modifieras genom an- vändning av fasvridare.

Uppfinningens effekter.

För att demonstrera verkan av föreliggande uppfinning kommer en beskrivning att lämnas med hänvisning till fig 15 för en applikation av apparaten enligt uppfinningen på ett transponder- system för multistrål-satellitkommunikationssystemet. Pig 15 åskådliggör satellittranspondersystemet, varvid mottagningsanten- ner 61 - 6N; som täcker ol ka områden, är anslutna till respektive 10 15 20 25 30 35 40 460 510 i e mottagare 71 - 7N, vilkas utgångar i sin tur är anslutna till en kopplingsmatris 13 för koppling av de mottagna signalerna till önskade destinationer. Kopplingsmatrisens 13 utgångssida är an- sluten till multiporthybridkopplaren 11 i effektförstärknings- apparaten 14 enligt föreliggande uppfinning. Multiporthybridkopp- larens 12 utgångsklämmor är anslutna till motsvarande sändar- antenner 91 - 9N.

Av mottagarantennerna 61 - 6N mottagna signaler överföres till de respektive mottagarna 71 - 7N och omkopplas sedan av kopplings- matrisen 13 enligt destination. Kopplingsmatrisens 13 utgångar förstärks med den effektförstärkande apparaten 14 och sänds sedan från sändarantennerna 91 - 9N till respektive destinatiener. Med ett sådant system varierar mängden överföringstrafik till varje omrâde med tiden och signalerna från många mottagare kan ibland åstadkommas för en sändarantenn, i vilket fall en stor utgång erfordras. Signalerna från många mottagare fördelas emellertid till och förstärks av förstärkarna 21 - ZN enligt föreliggande uppfin- ning och vid denna tidpunkt minskar utsignalerna till de andra sändarantennerna. De mottagna signalerna centreras sålunda inte med avseende på endast en förstärkare utan förstärks lika mycket av alla förstärkarna. Följaktligen erfordras endast att N likadana utsignaler, delade från summan av utsignalerna till sändaranten- nerna, astadkommes för de respektive förstärkarna, varigenom den maximala utsignalen hos varje förstärkare kan reduceras mindre än den maximala utsignal, som överföres till en sändarantenn. Dess- utom kan utsignalerna till sändarantennerna 91 - 9N ändras fritt genom ändring av insignalerna till multiporthybridkopplaren 11.

Eftersom, dessutom, multiporthybridkopplarna 11 och 12 var för sig bildas av enbart hybridkopplare och inte inkluderar fasta fasvridare är deras arrangemang av maskinvara enligt föreliggande uppfinning mindre än vid användning av Butler-matriskretsen. 900-hybridkopplaren kan arbeta över ett brett band, vilket är känt inom tekniken, och följaktligen arbetar den av dylika 90°-hybrid- kopplare bildade multiporthybridkopplaren, utan användning av fasta fasvridare, över ett mycket brett band. När, med andra ord, bärfrekvenser, tilldelade till stràlknippen i multistrålknipp- -satellitkommunikationssystemet, när över ett brett band kan föreliggande uppfinning appliceras på en förstärkande apparat på satellittranspondersystemets sändarsida.

Eftersom dessutom åtminstone fyra förstärkare används kan 10 15 20 25 30 0 e: A460 510 enligt den föreliggande uppfinningen, även om deras förstärkning- ar och fasvridningar sprids något, tillräcklig isolation erhållas och sålunda kan förstärkarna erhållas enkelt till låg kostnad och isolationen påverkas inte nämnvärt av åldring med avseende på\ deras förstärknings- och fasvridningsegenskaper. Även om, vidare, en av förstärkarna är obrukbar minskas inte den kombinerade utsig- nalens nivå nämnvärt och isolationen försämras inte nämnvärt. I betraktande av det ovanstående är det önskvärt att antalet för- stärkare uppgår till åtta eller flera, företrädesvis till sexton eller flera. Även om antalet ingångs- och utgångsklämmor är förhållandevis litet, exempelvis fyra eller fem, kan, enligt föreliggande upp- finning, inverkan av felfunktion hos en av förstärkarna minskas genom ökande av antalet förstärkare utöver antalet ingångs- och utgångsklämmor. Genom användning av solid-state-förstärknings- element, bildade av transistorer, kan stora uteffekter erhållas vid utgångsklämmorna även om uteffekten hos varje förstärkare är liten.

På samma sätt kan de ovannämnda effekterna erhållas vid ut- föringsformen av förstärkande apparat med N förstärkare, M ingång- ar och M utgångar. När exempelvis en av de 16 förstärkarna 21 - 216 är ur funktion minskar, då det gäller fig 13, som åskåd- liggör arrangemanget för förstärkandc apparat med 16 förstärkare, 10 ingångar och 10 utgångar, den kombinerade uteffekten med 12%, dvs det maximalt tillåtna antalet bårvågor minskar med 12% men inget fullständigt fel uppträder i något speciellt strålknippe. Å andra sidan minskar isolationen till 24 dB men samma frekvens- spår kan användas av olika strålknippen.

Det torde inses att många modifikationer och variationer kan åstadkommas utan att ramen för de nya principerna enligt förelig- gande uppfinning överskrides.

Claims (5)

460 510 . 90 10 15 20 30 35 40 Patentkrav

1. Effektförstärkande apparat, där en första multiport- hybridkopplare (11) har M ingangsklämmor och N (där N > M) ut- gàngsklämmor och är bildad av n steg av hybridkopplare, varvid stegen 1-n av hybridkopplare distribuerar en insignal pa någon av de M ingangsklammorna jämnt pa de N utgangsklämmorna, var- vid N förstärkare (21-21) är anslutna till de respektive N ut- gangsklämmorna hos den första multihybridkopplaren (11), var- vid en andra multiporthybridkopplare (12) har N ingangsklämmor anslutna till de N förstarkarnas (21-2N) respektive utgangs- sidor, samt M utgangsklammor och är bildad av n steg av hyb- ridkopplare, varvid stegen 1-n av hybridkopplare hos den andra multiporthybridkopplaren (12) kombinerar de till de N in- gangsklammorna distribuerade insignalkomponenterna till en signal vid den av de M utgangsklämmorna hos den andra multi- porthybridkopplaren (12), vilken motsvarar den ena av de M in- gangsklammorna dar insignalen palades hos den första multi- porthybridkopplaren (11), och N=2“, varvid n är ett heltal lika med eller större an 2, k a n n e t e c k n a d av att: ingangssidorna hos de N förstarkarna (21-2N) är direkt anslutna till de N utgangsklammorna hos den första multiport- hybridkopplaren (11), de n stegen hos var och en av den första och den andra multiporthybridkopplaren (11, 12) är bildade av endast 90°-hybridkopplare (90°HYB), det första och det nzte steget hos den första multiporthybridkopplaren (11) inkluderar EM/2] respektive 2““1 stycken 90°-hybridkopplare, och det första och det nzte steget hos den andra multiporthybridkopp- laren (12) inluderar 2“'1 respektive [M/2] stycken 90°-hybrid- kopplare, dar [M/2] betecknar ett heltal med nagot decimal- värde av M/2 höjt till ett ental.

2. Effsktförstarkande apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att konstbelastningar (131) är anslutna till eventuellt icke använda ingangs- och utgångs- klammor hos 90°-hybridkopplarna (90°HYB) i den första och den andra multiporthybridkopplaren (11,12).

3. Effektförstärkande apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att N omkopplingsbara fasvridare (51-SN) är inkopplade mellan de N utgangsklammorna hos den 10 15 20 “- 4eo 510 första multiporthybridkopplaren (11) och ingangssidorna hos de N förstärkarna (21-2N) för att selektivt fördröja faserna hos de distribuerade signalkomponenterna med 0° och 180°, vari- genom ingànge/utgàngsförhàllandet mellan de M ingangsklammorna hos den första multiporthybridkopplaren (11) och de M utgångs- klämmorna hos den andra multiporthybridkopplaren (12) kan ändras.

4. Effektföretärkande apparat enligt nagot av kraven 1-3, k a n n e t e c k n a d av att den vidare innefattar: mottagarorgan (71-7N) för att mottaga en kommunikations- signal fran mottagningsantennorgan (61-6"), och ett kopplinge- matrisorgan (13) inkopplat mellan utgàngssidan hos mottagar- organen och de M ingangaklämmorna hos den första multiporthyb- ridkopplaren (11) för att selektivt ansluta mottagarorganens utgång till den begärda av de M ingángsklamm.rna hos den första multiporthybridkopplarnn (211), varvid de M utgangs- klammorna hos den andra multiporthybridkopplaren (12) ar anslutna till M motsvarande sandarantenner (91-9N>.

5. Effektförstärkande apparat enligt krav 1, k a n n e t e c k n a d av att N=M och att N ar lika med eller större än 8.