DE1083338B

DE1083338B - Verfahren zur Kompensation der nichtlinearen Verzerrung von UEbertragungssystemen

Info

Publication number: DE1083338B
Application number: DEST11922A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Marko; Dipl-Ing Theodor Grewe
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1956-11-21
Filing date: 1956-11-21
Publication date: 1960-06-15

Description

Verfahren zur Kompensation der nichtlinearen Verzerrung von Übertragungssystemen In Weitverkehrssystemen mit mehreren Verstärkerstationen entstehen durch die Verwendung nichtlinearer Schaltelemente Klirrgeräusche.
Da Systeme großer Bandbreite, z. B. Koaxialsysteme für Fernsehübertragung, im allgemeinen bezüglich der frequenzabhängigen Phasendrehungen und Laufzeit entzerrt sind, addieren sich die Spannungen der Klirrgeräuschanteile der einzelnen Verstärker. Das Klirrgeräusch kann am Ende des Systems verhältnismäßig große Werte annehmen, und es ist daher erwünscht, die nichtlineare Kennlinie des Systems durch eine nichtlineare Entzerrung zu linearisieren.
Für eine derartige Linearisierung sind bereits zwei Verfahren bekannt. Nach dem einen Verfahren erhalten die Verstärker eine Gegenkopplung, wodurch die durch die Verzerrungen entstehenden Oberwellenspannungen je nach dem Grad der Gegenkopplung mehr oder weniger stark vermindert werden. Die Gegenkopplung kann aber aus Stabilitätsgründen und wegen des erhöhten Aufwandes nicht beliebig groß gewählt werden.
Nach dem anderen Verfahren werden die Oberwellenspannungen durch im Übertragungsweg angeordnete Schaltelemente kompensiert. Diese Schaltelemente müssen eine nichtlineare Kennlinie besitzen, die zu der die Verzerrungen hervorrufenden Kennlinie gegenläufig ist. Eine ausreichende Linearisierung ist auch bei diesem Verfahren nicht möglich,- da eine derartige Kennlinie nicht ideal zu realisieren ist. Es sind bereits Kompensationsglieder z. B. mit Röhren fallender Durchgriffsgitterspannungskennlinie bekannt, die zum Zwecke der Verbreiterung des Anpassungsbereiches Ra/Ri, bei welchem der Klirrfaktor ein Minimum ist, in sich gegengekoppelt sind. Diese Glieder werden jedoch lediglich normalen Verstärkern vor- bzw. nachgeschaltet.
Zur Verbesserung der Linearisierung ist es daher erwünscht, gegengekoppelte Verstärker und Kompensationsglieder gleichzeitig anzuwenden. Dies ist aber bisher nicht möglich, da die Gegenkopplung eines. Verstärkers frequenzabhängig ist und die Oberwellen darum eine von der Grundwelle und untereinander verschiedene Dämpfung und Phasendrehung erfahren. Die von den zur Kompensation benutzten nichtlinearen Schaltelementen erzeugten Oberwellen liegen dagegen zu der Grundschwingung phasenrichtig, so daß die Addition der von dem Verstärker und der von dem Kompensationsglied erzeugten Oberwellen nicht zu einer Kompensation in dem gewünschten Sinne führen würde. Außerdem ist die Linearisierung durch die Gegenkopplung im Verstärker bereits so weitgehend, daß die außerhalb des Verstärkers liegenden nichtlinearen Schaltelemente die nichtlineare Kennlinie des Verstärkers so genau nachbilden müßten, wie es in der Praxis nicht möglich ist.
Nach der Erfindung wird eine Kompensation der nichtlinearen Verzerrungen in einen mehrere stark gegengekoppelte Verstärker gleicher Art enthaltenden Übertragungssystem dadurch erreicht, daß einer oder mehrere der Verstärker als Kompensationsverstärker ausgebildet sind in der Weise, daß im Weg der inneren Verstärkung nichtlineare Schaltelemente mit nichtlinearer Kennlinie so angeordnet sind, daß eine gegenüber den übrigen Verstärkern gegenläufige Nichtlinearität vorhanden ist.
Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Oberwellen der Kompensationsverzerrer einer Dämpfung und Phasendrehung unterworfen werden, die denen der zu kompensierenden Oberwellen der anderen Verstärker genau entspricht. Das durch die Gegenkopplung der Verstärker bereits herabgesetzte Klirrgeräusch des Systems wird also durch den Kompensationsverstärker weiter vermindert.
Da bei einem stark gegengekoppelten Verstärker die Gesamtverstärkung praktisch nicht mehr von der inneren Verstärkung, d. h. also, von der ohne Gegenkopplung vorhandenen Verstärkung, abhängig ist, wird nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung eine Regelung des Klirrgrades des Kompensationsverstärkers durch veränderliche Einstellung der inneren Verstärkung ohne Beeinflussung der Gesamtverstärkung vorgesehen.
Die nichtlinearen Schaltelemente mit gegenläufiger Kennlinie können beispielsweise durch eine oder mehrere Dioden realisiert werden.
Die Erfindung soll im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert werden. In Fig. 1 ist ein Prinzipschaltbild des erfindungsgemäßen Kompensationsverstärkers dargestellt.
Der Verstärker enthält zwei Wege. Der Weg der inneren Verstärkung ist mit /t, der Gegenkopplungsweg mit P bezeichnet. Im /t-Weg liegt ein Schaltelement mit nichtlinearer, zu der die Verzerrung hervorrufenden gegenläufiger Kennlinie. Da der Klirrfaktor der Ausgangsspannung umgekehrt proportional 'zu der Größe 1 +,uß, die Gesamtverstärkung aber bei starker Gegenkopplung gleich 1lß ist, wird bei einer Verringerung von li der Klirrfaktor größer werden, ohne daß die Gesamtverstärkung geändert wird.
In Fig. 2 ist ein dreistufiger Verstärker mit den Röhren Rö 1, Rö 2, Rö 3 dargestellt, der für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet ist. Im Kathodenweg der Endröhre Rö 3 liegt die Serienschaltung von zwei entgegengesetzt parallel geschalteten Dioden D 1, D2 und einem Widerstand R 1. Die Dioden haben eine nichtlineare Kennlinie. An dem Widerstand R 1 wird die Gegenkopplungsspannung abgenommen und der Eingangsstufe zugeführt. Im Anodenweg der ersten Röhre Rö 1 liegt ein veränderbarer Widerstand R2, mit dem die innere Verstärkung lt eingestellt werden kann.
Fig. 3 stellt eine ,Modifikation des Verstärkers nach Fig. 2 dar. Die Dioden liegen als Ankopplungswiderstand zwischen der vorletzten und der Endröhre.

Claims

PATENTANSPAITCHE: 1. Verfahren zur Kompensation der nichtlinearen Verzerrungen in einem mehrere stark gegengekoppelte Verstärker gleicher Art enthaltenden Übertragungssystemen, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere der Verstärker als Kompensationsverstärker ausgebildet sind in der Weise, daß im Weg der inneren Verstärkung (u-Weg) Schaltelemente mit nichtlinearer Kennlinie so. angeordnet sind, daß eine gegenüber den übrigen Verstärkern gegenläufige Nichtlinearität vorhanden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Weg der inneren Verstärkung des Kompensationsverstärkers regelbareSchaltelemente enthalten sind, mit denen die Größe des Klirrfaktors ohne Änderung der Gesamtverstärkung einstellbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente mit nichtlinearer Kennlinie Dioden sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als nichtlineare Schaltelemente eine oder mehrere Dioden im Kathodenweg vorzugsweise der Verstärker-Endröhre angeordnet sind.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als nichtlineare Schaltelemente eine oder mehrere Dioden zwischen Anode und Steuergitter zweier aufeinanderfolgender Röhren angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 606 451, 650 274, 734227.