DE1537690A1 - Transistorbestueckter Breitbandverstaerker mit einer Verstaerkungsregelung - Google Patents
Transistorbestueckter Breitbandverstaerker mit einer VerstaerkungsregelungInfo
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- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
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- H03G3/20—Automatic control
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-
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Description
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München, den 0 0 ShP19ß7
pa. 67/2855 ~
Transistorbestückter Breitbandverstärker
mit einer Verstärkungsregelung
Die Erfindung bezieht sich auf einen transistorbestückten
Breitbandverstärker mit einer Verstärkungsregelung, bestehend
aus Dämpfungsnetzwerken, die jeweils zwischen zwei, insbesondere in Basisschaltung betriebene Verstärkungstransistoren,
eingeschaltet sind und die wenigstens einen !lichtleiter enthalten, dessen Vorstrom in Abhängigkeit
vom Regelkriterium gesteuert wird ^ vorzugsweise unter
Verwendung von weiteren, zwischen die Regelstufen eingeschalteten,
gegebenenfalls frequenzselektiven reinen Verstärkerstufen.
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aus Gründen der Rauscheigenschaften des Verstärkers nicht
beliebig hoch gemacht worden, sondern es darf 2.B. ein ·
V/ert von etwa 9 dB meist nicht überschritten werden.
Ist ein größerer Regelumfang einer Stufe notwendig so nu!? diese Stufe auch verstärken können. Dies hat zwar
den Vorteil, daß sich die Anzahl der notwendigen Verstärkerstufen
reduzieren läßt, da diese Regelstufen dann auch zur Gesamtverstärkung des Verstärkers beitragen,
jedoch treten bei der Dimensionierung solcher Stufen auf möglichst große Verstärkung erhebliche Schwierigkeiten
auf, Y.-erm, wie oben schon erwähnt, a j die Dämpfungsverserrungcn
wenigstens über einen großen Teil des Regelbereiches
in gewünschten Frequenzband möglichst gering sein sollen und wenn b, über den gesamten Regelbereich möglichst
wenig niehtlineare Verzerrungen des Signals auftreten sollenj s.S. Klirrprodukte und/oder die Umsetzung
von Amplitudenno&ulation in Phasenmodulation (AM-PM-Umsetsungj,
bei frequenzmodulierten Signalen.
Durch die DAS 1 197 932 ist ein Verstärker bekannt, bei
dem diese Forderungen ebenfalls gestellt sind, und der diesen auch schon weitgehend nachkommt. Dieser Verstärker
besteht aus breitbandigen Verstärkerstufen, zwischen denen sich Stufen befinden, die nicht zur Verstärkung
beitiagen, und die lediglich auf die bereits eingangs erwähnte
Art in ihrer Verstärkung regelbar sind.
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Besonders bei Richtfunksystemen muß eine automatische
Verstärkungsregelung vorgesehen werden, die einen sehr breiten'Regelbereich hat und bei der die sonstigen Anforderungen,
z.B. hinsichtlich der Änderung des tibertragungsCharakters,
abhängig von der Regelung, ungewöhnlich hoch sind. Zwischenfrequenzverstärker für solche
Systeme haben z.B. Bandbreiten von etwa 100 MHz bei einer
Mittenfrequenz von etwa 70 MHz und müssen in diesem großen Frequenzbereich die oben schon erwähnten hohen
Anforderungen hinsichtlich geringster nichtlinearer und linearer Verzerrungen aufweisen. Hinzu kommt jedoch, daß
diese Eigencchaften auch innerhalb eines sehr großen Regelbereiches
von beispielsweise 50 bis 80 dB nicht wesentlich
geändert werden.
Bei brcitbandigen Zwischenfrequenzveratärlcern erfolgt die
Regelung meist durch Dioden, die in den Koppelnetzwerken zwischen den Verstärkerstufen angeordnet sind und durch
das Regelkriterium, beispielsweise den von einem Regelverstärker gelieferten Regelstrom, in der Dämpfungscharakteristik beeinflußt werden. Der Regelumfang einer
Regelstufe sollte nun möglichst groß sein, damit der vorgeschriebene Regelbereich, z.B. von 54 dB, mit möglichst
wenig Regelstufen überstrichen v/erden kann. Die übrigen Stufen des Verstärkers können, soweit sie notwendig
sind,- dann zwischen den Regelstufen eingeschaltet sein. Die maximale Dämpfung einer Regelstufe kann nun
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SAD
ΡΛ 9/4 30/3006 - A -
Andererseits ist durch die DAS 1 179 600 ein Verstärker
bekannt, der den gleichen Zwecken dient wie der eben er-läuterte,
dessen Regelotufen aber als Bandpässe wirken
und auch verstärkend ausgebildet sind. Bei einer solchen
Hegelc+;ui'e besteht der Regelbereich aus einem Teil der
wirksam zur Verstärkung beiträgt und einem Teil, der eine Zunatzdärapfung einbringt, wobei sich beide Teilbereiche
etwa symmetrisch um den Verstürkungsnullpunkt erstrecken.
Wahrend der ersterwähnte Verstärker-wegen des relativ
geringen Regelunfanges einer der Regelung dienenden Stufe
sehr hohe Anforderungen an die sonstigen Üfcertragungsqualitäten
erfüllt, mußte, bei dem sweiterwähnten Verstärker
eine -gewisse Qualitätseinbuße bei zwar größerem Regelunfang hingenommen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Verstärker in Sinne der eingangs genannten Forderungen
zu verbessern. -
Diese Aufgabe wird bei einem transistorbestückten Breitbandverstärker
mit einer Verstärkungsregelung, bestehend aus Dämpfungsnetswerken, die jeweils zwischen zwei, insbesondere
in Basisschaltung betriebene Verstärkertransistoren, eingeschaltet sind und die wenigstens einen
Richtleiter enthalten, dessen Vorstrom in Abhängigkeit
vom Regelkriterium gesteuert wird und weiteren, gegebenen-
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SAD ORIGINAL
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fallo froquenzoelektiven Verstärkerstufen, zwischen die
die Regels-tufen eingeschaltet sind, gemäß der Erfindung
dadurch gelöst, daß das Dämpfungsnetzwerk mit an den Ausgang
des vorangehenden Transistors angeschalteten und in Serie liegenden Längswiderständen beginnt, von deren
Verbindungspunkt aus der über Entkopplungselemente mit
Regeistrora beaufschlagte Richtleiter gegen den Schaltungsnullpunkt (Masse) führt, während der zweite Serienwiderstand
auf einen Übertrager führt, dessen Sekundärwicklung mit den Eingang des nachfolgenden Transistors verbunden
ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, daß anstelle
eines Richtleiters zwei für Wechselströme antiparallel geschaltete Richtleiter gesetzt sind. Den gleichen
Vorteil, nämlich die praktisch vollkommene Unterdrückung zweiter Oberwellen dos Signalströme3 hat eine
Schaltung, bei der anstelle eines Richtleiters zwei für
Wechselstrom mit umgekehrter Polung in Serie geschaltete Richtleitor gesetzt sind.
Zur Erreichung minimaler DämpfungsVerzerrungen ist es vorteilhaft,
die Zuleitungsinduktivitäten des bzw. der Richtleiter wenigstens annähernd zu kompensieren, und zwar
durch Serienschaltung der Diode mit einer Parallelschaltung einer einstellbaren Kapazität mit einem ohmsehen
Widerstand (RG-Kombination).
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Die Parallclkapazitüt am Eingang des Dämpfungsnetzwerks gegen den Schaltungsnullpunkt wird vorteilhaft am Kollektor
des den Netzwerk vcxaucjehenden Transistors, gegebenenfalls durch Anschaltung einer einstellbaren Zusatzkapazität,
bei minimaler Dämpfung des Netzwerks (hochohmige(r) Richtleiter) auf geringste Dämpfungsverzerrungen eingestellt.
Von den beiden Längswiderstunken wird vorteilhaft der
zweite so gewählt, daß bei maximaler Dämpfung des Netzwerks
(niederohmige(r) Richtleiter) ein vorgegebener Maximalwert der Dämpfung der Regelstufe erreicht wird,
während der erste Längswiderstand so bemessen wird, daß die Dämpfungsverzerrungen über den gesamten Regelbereich
minimal,sind. Außerdem hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Übertrager als Sparübertrager
ausgebildet wird, der eine große Hauptinduktivität bei gleichzeitig kleiner Streuinduktivität aufweist,v/as
^ am besten mittels eines Ringkernübertragers erreicht wird.
Als besonders wirksam hat sich das erfindungsgemäße Dämpfungsnetzwerk im Zusammenhang mit folgendermaßen
ausgebildeten und diesen Netzwerk jeweils vor- oder nachgeschalteten
Verstärkerstufen erwiesen; Die Koppelnetzwerke dieser Verstärkerstufen enthalten einen Übertrager
und einen diesem primär- oder sekundärseitig parallelge-
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."' ■ N ,. " BAD ORIGiNAL
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schalteten gedämpften Serienresonanzkreis, der zusammen
mit den StrcukapasitUten der Schaltung und den Streuinduktivitäten
des Übertragers, sowie mit dem Eingangswiderstand den nachfolgenden Transistors ein Filter bildet,
Jan "auf nnxinal flache Übertragungscharakteristik bemessen
ist. Hierzu werden die Elenente L, R, C des Serier.reconun skr eisen bei Anschaltung auf der Primär sei te
des 'Übertragers mit den Übersetzungsverhältnis ü in Abhängigkeit
von den Elenenten L2, R2, ω2 (Resonanzfrequenz) dec von der Transistoreingangsimpedanz an den Streuinduktivitäten
und Kapazitäten der Schaltung gebildeten Parallelresonanskreises vorteilhaft, -wie folgt, gewählt:
R - 0,9 ' gj2 · L2 · ü2
L = 0,3 -. L2 · ü2
ρ _ _ —ι. —
0,9 · ω2 · R2 · ü2
Bei Anwendung einer stufenweisen Regelung hat es sich als
sehr vorteilhaft erwiesen, zunächst die den Eingang des
Verstärkers an nächsten liegenden Regelstufen von maximaler
Verstärkung des Verstärkers ausgehend auf etwa den Wert Verstärkung = Dämpfung = 0 zu regeln, dann die folgenden
Regclstufen in gleicher Weise und anschließend alle ,..:
Regelstufen gemeinsam bis zur maximalen Verstärkung. ·.
Nachfolgend werden die erfindungsgeraäße Lösung und ihre.
Vorteile anhand von Schaltungsbeispielen nach den Figuren
1 bis 5 näher erläutert.
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Die Fig.1 zeigt ein Regelnetzwerk η ch der Erfindung, das
sich normalerweise im Zuge eines größeren Zwischenfrequenzverstärker
der eingangs erläuterten Art befindet. ' Am Eingang dieses Verotärkungsreglers liegt der Transistor
Ts1 in Basisschaltung. Diesem wird das Eingangssignal ES
an Emitter zugeführt und parallel dazu die Enittervorspannung
Ue über ein Siebglied, bestehend aus Ck und Re. Der Kollektor des Transistors liegt über eine Drossel .
) an einer Kollc-ktorglcichspannung Uc, dar ein Blockkondensator
Cl: parallel liegt. Parallel zur Kollektorbasisstrecko
des Transistors ist ein Trimmerkondensator C1
gelegt, zum Abgleich der Eingangs-Parallelkapazität des Koppelnetzwcrkes gegen den Schaltungsnullpunkt. Über
einen Koppelkondensator Ck zur Gleichstromentkopplung liegt an Kollektor diesen Transistors zunächst das eigentliche
Dämpfungsnetzwerk, bestehend aus zwei Serienwider*-
ständen R1, R2, von dessen Mittelpunkt aus eine Diode D,
vorzugsweise eine Halbleiterdiode, über eine EC-Kombination,
bestehend aus der Parallelschaltung von C2, R3, gegen den Schaltungcnullpunkt geführt ist. Die RC-Kombination kann
auch noch zusätzlich für den Gleichstrom durch eine Hochfrequenzdrocsel
überbiückt sein. Der Diode wird an ihrem Hochpunkt, also an der Mittelanzapfung dieser beiden Widerstände,
über eine Drossel Dr die Regelgröße in Form des Regelstrones Ir zugeführt. Der Ausgang des eigentlichen
Dämpfungsnetzwerkes ist wieder mittels einer Koppelkapazität
Ck gleichstrommäßig abgeblockt und das Signal gelangt
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hierüber auf die Prinürseitc einea Übertragers Ü, der als
oparüberträger ausgebildet ist und mit seiner Sekundärseite
den Emitter de3 ebenfalls in Basisschaltung betriebenen
Transifjtor.r3 Ts.2 ansteuert. Zur Zuführung der
Emit tergleichütromlconponeiite ist wieder ein Entkopplungsnetzwerk
vorgesehen, wobei die GIeichvorspannung Ue dos
Emitters den Fußpunkt des Übertragers über den Widerstand
Re zugeführt ist. Der Widerstand Re ist an beiden Enden mittels Koppolkondensatoren Gk wechselstrommüßig mit dem |
Schaltungsnullpunkt verbunden. Der Kollektor des Transistors Cs2 liegt schließlich, wieder über eine Drossel an
einer Kollektorgleichspannungsquelle Uc, die durch eine Kapazität Ck überbrückt ist. Am Kollektor dieses Transistors
entstellt schließlich das Ausgangssignal AS. Alle angegebenen Koppelkondensatoren und Blockkondensatoren,
Ck genannt, haben nur die durch den Nanen schon angedeutete
Aufgabe und sollen für die von Verstärker zu verarbeitenden Frequenzen keinen nennenswerten Widerstand haben.
Die Drosseln hingegen haben, wie bekannt, die umgekehrte
Funktion. Die Widerstände Re brauchen nicht wertmäßig gleich sein, da sie aber den gleichen Zweck erfüllen,
werden sie gleich bezeichnet.
Der Übertrager tf soll zur Übertragung einee möglichst
großen Frequenzbandes eine möglichst große Hauptinduktivitüt
und eine möglichst kleine Streuinduktivität haben, was am einfachsten durch Ausbildung als Ringkernüber-
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träger erreichbar int. Er be v/i riet entsprechend seinem
Übersetsungsverhältnis eine Verstärkung der Hegelstufe
(z.B. 9 dB), wenn dio Hegeldiode D in hochohialgen Zustand
ist, d.h. Yicmi der Regeistron Ir .gleich !lull ist.
Die Dämpfungsverzerrungen der Regelstufc können in diesen Re&ol-zustand mittels der Trimmkapazität CI auf ein
Minimum gebracht werden. Die übrigen Schaltelenente werden vor teilhaft, v/ie folgt, gewählt? R2 v/ird so Ibersesaen,,
daß bei nominalen Regelotrom und iiiederohniiger Regeldiode
J) die D!impfung der Hegels tufe den gewünschten ?/ert erreicht
(z.B. 9 dB).
Die Parallelschaltung von R3 und G2 in Serie sur Hegeldiode D ist zur Kompensation der Zuleitungsinduktivität
der Regeldiode im niederohmigen Zustand derselben vorgesehen.
'Kenn dio !rimmkapazität 02 in diesem Hegeizustand
so eingestellt wird, daß sich maximale Dämpfunjgsverzerrungen
des gesamten Netzwerke einstellen, so ergibt sich praktisch auch die ermähnte Kompensation»
Der Widerstand" Bi wird' so bemessen? daß die DMrapiimgsVerzerrungen
in gesanten Hegelbereich mögliGhst klein v/erden^.
Er "bewirkt, daß sich der Xastnidsrstand am Kollektor des
Transistors Ts 1, abhängig -vom Hege !strom Ir3, nur etv/a
zwischen den Werten H1 unü. H1 4- H2 ändert» Bis Einfügung
dieses 'Tidorstandes 11 in dor erfindtmgsgSEiäSen-Schaltung
ist äußerst wichtig, da durch diesen der Eiiagaiigsiäder-
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BAD
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stand dos den Däinpfungsnetzwerk vorgeschalteten Transistors
(Tal) über den gesamten Hegelbereich der Stufe weit-.gehend
konstant bleibt. Barch die bei Transistoren besondere
hohen Rüekwirkungskapazitäten machen sich nämlich Schwankungen des Kollekiorväderstandes als Änderungen des
EiBgangswiderstandes bemerkbar. Es hat sich gezeigt, .daß
sich chnc den Y/iderstand E1 tei einer ansonsten den obigen
Pcrdcrurigen nachkommenden Diraensxonierung der Regelstiifc
der Kollektorwiderstand dieses Transistors um etwa den Faktor 10 ändert, während er sich uiit dem Widerstand
R1 nur im den Paktor 2 ändert. Da diese Änderungen des
Kollektcrwiderstandes sich, in entsprechende des Eingangs-
'Widerstandes übersetzen, werden hierdurch Dämpfungsverserrungen über den Regeltereieh in der Verstärkerstufe
hervorgerufen, die der Hegelstufe unmittelbar vorausgeht._
Die durch Einfügung des «fiderstandes erzielte geringe
Änderung der Kollektorwiderstandes hat dementsprechend
nur geringe Änderungen des Eiaitterv/iderctandes sur Folge,
die nicht mehr ins Gevricht fallen.
Ira Zusar-rcenhang mit der Schaltung nach Pig.1 haben sich
Verstärkerstufen als vorteilhaft erwiesen, mit einer Schaltung
nach der Fig.4, die später noch näher erläutert werden
wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Schaltung nach der
Pig.1 ist in der Fig.2 dargestellt. Eei dieser Schaltung
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BAD
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sind gegenüber der nach der Fig.1 anstelle von einer Regeldiode,
deren zwei iür Wechselströme antiparallel geschaltet.
Der Regelctrom wird hingegen diesen beiden Dioden in Serie zugeführt, wozu (gegenüber der Schaltung nach der
Fig.1) eine zusätzliche Blockkapazität Gk nach der Drossel
Dr vorgesehen ist. Alle übrigen Schaltungselemente sind gegenüber der Pig.1 unverändert geblieben. Durch die Verwendung
zweier Dioden wird erreicht, daß praktisch keine zweiten Oberwellen des Signalstromes erzeugt werden, da
ρ beide Halbwellen der Wechselspannung in gleicher Weise
gedämpft werden. Die wechoelstroramäßige Parallelschaltung
hat noch den zusätzlichen Vorteil, daß die Bahnv/iderstände der Regeldioden wegen ihrer Parallelschaltung doppelt so
groß sein können für die gleiche maximale Dämpfung dieser Regelstufe wie bei der Schaltung nach der Pig.1.
In vielen Fällen hat sich auch eine Schaltung, wie sie in der Fig.3 'niedergelegt ist, als sehr günstig erwiesen.
Auch bei dieser Schaltung sind, wie bei der soeben besprochenen, anstelle von einer Regeldiode deren zwei verwendet. Die Dioden D1, D2 sind jedoch in diesem Falle für..
Wechselströme mit umgekehrter Polung in Serie geschaltet. Auch hierdurch ergibt sich wieder eine Unterdrückung zweiter
Oberwellen des Signalstromeo gegenüber der Schaltung nach der Fig.1. Für den Regelstrom Ir sind wieder beide
Dioden mit gleicher Polung in Serie geschaltet, wozu zusätzlich die Drosseln Dr1, Dr2 und die Blockkondensatoren
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und die Blockkondensatoren Ck 1 tsw. Ck2 dienen. Diese
Schaltungsvariante hat besonders den Vorteil, daß die DiodenkapazitUt, die bei kleinen Regelströmen (geringe
Dämpfung, bzw. Verstürkung des Reglers) störend in Erscheinung tritt durch die Serienschaltung der Dioden
halbiert wird.
v/er den schließlich in den dargestellten drei Schaltungsvarianfcen
besondere "trüge" Dioden, d.h. Dioden deren g
Richtwirkungsgrad im benutzten Frequenzband möglichst klein ist (z.B. Richtwirkungsgradii^50#) verv/endet, so
läßt sich eine besonders geringe Umwandlung von Amplitudenmodulation
in Phasenmodulation erreichen.
Besonders günstig sind die vorbeschriebenen Regelstufen gemäß der Erfindung in solchen Verstärkern, bei denen
eine gleichzeitige Regelung aller Regelstufen mit einem gemeinsamen Regelstrom möglich ist. Zu diesem Zweck werden
vorteilhaft die Dioden sämtlicher in Verstärker vorhandener
Regelnetzwerke für das Regelkriterium, also den von einem Regelverstärker gelieferten Regelstrom in Serie
geschaltet. Pur,manche Auslegungen des Regelverstärkers
kann es allerdings auch zweckmäßig sein, zumindest eine teilweise Parallelschaltung dieser Dioden für den Regeistron
vorzusehen. Die Serienschaltung hat jedoch den Vorteil, daß der Strom in allen Dioden der gleiche ist und
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dadurch auch zumindest annähernd die Diodenimpedanzen,
also die dadurch hervorgerufenen Stufendämpfungen gleich
sind. Y/ichtig ist es aber, daß sämtliche Stufen in gleicher V/eise von maximaler Dämpfung auf maximale Verstärkung
geregelt werden. Dies ist deshalb für die meisten Fälle günstig, v/eil die Forderungen an den Amplitudengang
des Verstärkers bei hoher Verstärkung, d.h. also großen Funkfelddämpfungen, geringer sind als bei Normalfunkfclddänpfung
oder kleinen Funkfelddämpfungen. Bei hoher Funkfolddänpfung sind nämlich meist die Störungen,
z.B. das thermische Rauschen, so hoch, daß zusätzliche Internodulationsgeräusche, wie sie bei Vielkanalrichtfunksysteinen
mit Frequenz- oder Phasenmodulation, durch Änderungen des Amplituden und Laufzeitganges hervorgerufen
werden, den ersteren gegenüber kaum mehr ins Gewicht fallen. Die Regelstufen entsprechend den erfindungsgemäßen
Vorschlägen lassen sich nämlich sehr leicht so auslegen, daß sie im Bereich maximaler Dämpfung bis etv/a
0 dB Dämpfung sehr kleine Därapfungsverzerrungen erzeugen (z.B. im Frequenzband zwischen 60 MHz und 80 iHss=0,1 dB),
während sie im Bereich von etwa 0 dB Dämpfung bis zur
maximalen Verstärkung etwa größere Dämpfungsverzerrungen verursachen (z.B. zwischen 60 und 80 MHz20,4 dB).
Um die Rauochzahl eines solchen Verstärkers auch im Bereich
kleiner Gesamtverstärkung möglichst gering zu halten,
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I OO /Q3U
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ist eine stufenweise Regelung angebracht. Danach ist es
vorteilhaft, wenigstens die dem Eingang am nächsten gelegene Regelstufe von maximaler Dämpfung (z.B. 9 dB)
bis su ca. O dB Dämpfung für sich allein zu regeln, da die Dänpfungsverserrungen der Regelstufe im Bereich
von O dB bio zur maximalen Verstärkung der Regelstufe
für Richtfu.nksy sterne mit hoher Kanalzahl (z.B. 1800
Kanäle) evtl. zu gro!? sein können. Man regelt in diesem
Falle daher von minimaler Verstärkung des Gesamtverstlirkers
ausgehend zuerst die dem Eingang am nächsten f gelegene Re^olstufe. auf die angegebene V/eise (auf O dB
Dämpfung) und dann die folgenden Hegelstufen, von deren
naxinaler Dämpfung bis ta. O dB und daran anschließend
sämtliche Regelstufen gemeinsam von ca. O dB Dämpfung
bis su ihrer maximalen Verstärkung.
Die P,ig.4 zeigt schließlich das Gesamtschaltbild eines
Ausführungsbeispiels für einen größeren Verstärker gemäß der Erfindung. Bei diesem Verstärker-sind drei Regelnetzwerke
IJI, N2, N3 vorhanden, die jeweils zwei Dioden in
Antiparallelschaltung gemäß dem Ausführungsbeispiel für die Regelschaltung nach Pig.2 enthalten. Die Regelstufen
haben in diesen Ausführungsbeispiel einen Regelumfang
von ca. 18 dB, nünlich 9 dB Dämpfung und 9 dB Vorstärkung ο
Die zwischen den Regelstufen befindlichen Verstärlcerstufen mit hierfür besonders günstigen Koppelnetzwerken (siehe
die Netzwerke zwischen Ts2, Ts3> zwischen Ts4, Ts5 und
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zwischen Ts6, TgY) verstärken jeweils um ca. 9 dB, so daß
die Gecantverstärkung bei Verwendung von sieben' Transistoren, wie hier gezeigt, etwa 54 dB beträgt. Hierbei ist
. jedoch der siebte Transistor lediglich zur Anpassung des Ausgangs des Verstärkers an den Wellenwiderstand eines
niedcrohrcigen Kabels vorgesehen und trägt nicht zur Verstärkung bei. Würden gemäß früheren bekannten Vorschlägen
nur Regelstufen ohne Verstärkung verwendet mit maximal 9 dB Dämpfung, so wären sechs Regelstufen und sechs Verstürkerctufen
für den gleichen Regelumfang und die gleiche Verstärkung erforderlich wie bei den hier angegebenen Verstärker.
Es würden also in diesem Fall insgesamt 13 Transistoren
notwendig.
7/ie bereits bei der Pig. 1 erwähnt, ergeben sich durch die
Regelungen zwar geringe, aber immerhin noch fests.tellbaiJe
Änderungen des Eingangswiderstandes des dem Regelnetzwerk vorausgehenden Transistors. Es hat sich gezeigt, daß bei
Verwendung der in der Fig.4 gezeigten Koppelnetzwerke
für die Verstärkerstufen, z.B. für das Koppelnetzwerk zwischen den Transistoren Ts6 und Ts?, durch diese Änderungen
des Transistoreingangswiderstandes besonders kleine Dänpfungsverzcrrungen beim Überstreichen des Regelbereiches
auftreten. Dieses Kojpelnetzwerk ist an sieh näher bereits
in der DAS 1 197 932 beschrieben und besteht im wesentlichen
aus.einen Serienresonanzkreis, gebildet z.B. aus den Widerstünden R50, der Induktivität L9 und der
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. Kapazität 042 und einem Parallelresonanzkreis, gebildet in wesentlichen aus folgenden Elementen: Der Kollektor-■
kapazität des Transistors Ts6, der Streuinduktivität des
• Übertragers Ü8 und den Eingangswiderstand des, folgenden
Transistors TsT. Diese beiden Kreise bilden zusammen ein Filter, dessen Übertragungscharakteristik bei entsprechen
der Abstimmung des Serienresonanzkreises, vorzugsweise auf eine Frequenz, in der Nähe der halben Grenzfrequenz
dec Verstärkers, maximal flach wird. Der Serienresonanzkreis kann an sich an einer der Seiten des Übertragers Ü8
angeschaltet werden, wenn er jedoch auf der Primärseite, wie dargestellt, angeschaltet ist, dann hat sich folgende
Dinensionierung für sehr zweckmäßig erwiesen:
R = 0,9 · ω2 · L2 . ü2
L =0,3 .-12 · ü2
0,9. · ω2 · R2 · üZ
Ij, R und C sind hierbei die den Elementen L9, R50 und 042
entsprechenden Komponenten des Serienresonanzkreises,
während die Großen L2, R2 Ersatzgrößen sind, in denen
hauptsächlich die Transistoreingangsimpedanz enthalten ist, die Streuinduktivität des Übertragers und die Streukapazitäten
der Schaltung, ω ist die Resonanzfrequenz dieses Parallelresonanzkreises.
Ein derart aufgebauter Verstärker, wie er insbesondere in der Pig,4 dargestellt ist, erfüllt sämtliche Forderungen
909851/U57 18
BAD
PA 9/430/3006 - 18 -
die eingangs an solche Verstärker gestellt wurden, v/eitgehendst.
'
Die schließlich noch in den eben geschilderten Koppelnetzwerkcn
vorhandenen Parallelschaltungen, z.B. L2,. R14, t'L5,
R24, L10, R52 erfüllen Zwecke der Temperaturkompensation,
wozu die jeweils nit Doppelpfeil versehenen Widerstände als temperaturabhängige Widerstände ausgebildet sind, die
jeweils nit einer einstellbaren Induktivität (z.B. LTO) überbrückt sind.
Die beiden an Ausgang der Schaltung vorgesehenen Dioden
Gr14 und Gr13 dienen der Signalgleichrichtung zur Gewinnung
des Regclkriteriuns mit der Spannung UR. Diese Spannung wird einen Regelverstärker RV zugeführt, der mit mehreren
Transistoren bestückt sein kann und das Regelkritcrium wird verstärkt in ?orm eines Regeistromeo Ir von diesem
an die erste Regeldiode Gr1 abgegeben. Der Regelstrom
} durchfließt dann sämtliche Dioden in Serie, und wird schließlich gegen den Schaltungsnullpunkt oder eine entsprechend
bemessene KonstantSpannungsquelle geführt. Alle
übrigen Elemente der Schaltung nach der Pig.5 sind in
ihrer Bedeutung entweder allgemein bekannt oder im vorausgehenden bereits näher erläutert. Es nuß noch darauf hingewiesen
werden, daß die Kopplungsnetzwerke der Regelstufen in Gegensatz zu denen der eingangs erwähnten
DAS 1 179 600 Tiefpaßverhalten zeigen, wodurch eine
909851/U57 ' .
— iy —
BAD ORIGINAL
PA 9/430/3006 - 19 extreme
Bandbreite dieser Stufen erreicht wird.
1$ Figuren
Patentansprüche
- 20 909851/1457
BAD
Claims (1)
- /Trcnsistorbestückter Breitbandverstärker mit einer Ver- ^*~S Stärkungsregelung, bestehend aus Dämpfungsnetzwerken, die jeweils zwischen zwei, insbesondere in Basisschaltung betriebene Verstärkertransistoren, eingeschaltet sind und die wenigstens einen Richtleiter enthalten, dessen Vorstron in Abhängigkeit von Regelkriterium gesteuert wird, vorzugsweise unter Verwendung von weiteren, zwischen die Regelstufen eingeschalteten, gegebenenfalls frequenzselektiven reinen Verstärkerstufen, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsnetzwerk mit an den Ausgang des vorangehenden Transistors angeschalteten und in Serie liegenden Längswiderständen (R1, R2) beginnt, von deren Verbindungspunkt aus der über Entkopplungsclenente mit Regelstrom beaufschlagte Richtleiter gegen den Schaltungsnullpunkt führt, während der zweite Serienwiderstand auf einen Übertrager führt, dessen Sekundärwicklung mit dem Eingang des nachfolgen-) den Transistors verbunden ist.2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines Richtleiters zwei für Wechselströme antiparallel geschaltete Richtleiter gesetzt sind.3. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß . anstelle eines Richtleiters zwei für Wechselstrom mit909851/U57 _ 21 -BAD ORIGINALPA 9/430/3006 Γ 21 -umgekehrter Polung in Serie geschaltete Richtleiter gesetzt sind.A. Verstärker nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) Richtleiter wechselstroir:mäßig über eine Parallelschaltung aus einer einstellbaren Kapazität (G2) und einen Widerstand (R3) gegen den Schaltungsnullpunkt geführt ist (sind), die etwa so benessen ist, daß eine Konpensation der Zuleitungsinduktivitäten des Richtleiters, bzw. der Richtleiter, bei Einstellung des Netzwerks auf maxinalo Dämpfung (niederohnige(r) Richtleiter) erfolgt und die letztlich so eingestellt ist, daß sich in diesen Regelzustand minimale Dämpfungsverzerrungen ergeben.5. Verstärker nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelkapazität am Eingang des Dämpfungsnetzwerks gegen den Schaltungsnullpunkt gegebenenfalls durch Anschaltung einer einstellbaren Zusatzkapaaität (CT) an Kollektor des den Netzwerk vorangehenden Transistors bei minimaler Dämpfung des Netzwerks (hochohmige(r) Richtlciter) auf geringste Dämpfungsverzerrungen eingestellt ist.6. Verstärker nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Längswiderstand909851/1457- 22 -. BADΡΛ 9/430/3006 - 22 -(R2) so gewühlt ist, daß bei maximaler Dämpfung des Netzwerks (niederohmige(r) Richtleiter) ein vorgegebener Maximalwert der Dämpfung der Regelstufe erreicht wird.7. Verstärker nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Längsv/iderstand (R1) so benessen ist, daß die Dämpfungsverzerrungen über den gesamten Regelbereich minimal sind.8. Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise als Sparübertrager ausgebildete Übertrager mit großer Hauptinduktivität und kleiner Streuinduktivität ausgeführt ist, insbesondere in Form eines Ringkernüberfcrsgers.9. Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Dämpfungsnotzwerk vor- oder nachgeschaltetoi Verstärkerstufen in ihren, ebenfalls einen Übertrager enthaltenden Koppelnetzwerken, einen dem Übertrager primär- oder sekundärseitig parallel geschalteten, gedämpften Serienresonanzkreis enthalten, der zusammen mit den Streukapazitäten und den Streuinduktivitäten der Schaltung sowie dem Eingangswiderstand des nachfolgenden Transistors ein Filter bildet, das auf maximal flache Übertragungscharakteristik bemessen ist.51/14 5 7 _ 23 -BAD ORIGINALPA 9/430/3006 -23-10. Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente L, R1 C des Serienresonanzkreises bei Anschaltung auf der Primärseite deo Übertragers mit den Übersetzungsverhältnis ti in Abhängigkeit von den Elementen 12, R2, co2 (Resonanzfrequenz), die einen von der Transistor-Eingangsinpedanc und den Streuinduktivitäten und Kapazitäten der Schaltung gebildeten Parallelresonanzkreis bilden, wie folgt gewählt sind:R = 0,9· · ω2 · L2 · ü2L = 0,3 · L2 · ü2G = J0,9 · %ω2 ■· R2 · ü211. Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung einer stufenweisen Regelung zunächst, die dem Eingang des Verstärkers an nächsten liegenden Regelstufen von minimaler Verstärkung des Verstärkers ausgehend, auf etwa den Wert Verstärkung - Dämpfung = 0 geregelt werden, dann die folgenden Regelstufen in gleicher Weise und anschließend alle Regelstufen gemeinsam bis zur maximalen Verstärkung.909851 /U57L e e r s e 11 e
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |