DE2622954C2 - Schaltungsanordnung, die bei der Korrektur von durch Nichtlinearitäten entstandenen Verzerrungen in einem Übertragungssystem anwendbar ist - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ihre Verwendung in einem Vorentzerrer. Eine solche Schaltungsanordnung ist aus der DE-AS 12 11 690 bekannt.

Jedes Übertragungssystem weist eine mehr oder weniger unvollkommene Linearität auf. Es ist daher notwendig, die Linearität zu korrigieren, unabhängig davon, ob die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit streng sind oder nicht, denn der Wirkungsgrad der Übertragungssysteme, beispielsweise eines Fernsehsenders, nimmt sehr schnell mit der Verbesserung der Eigenlinearität ab; es ist daher von Vorteil, einen guten Wirkungsgrad mit einer mittelmäßigen Linearität zu erzielen, die dann durch eine Korrekturanordnung verbessert wird.

Es ist bekannt, zu diesem Zweck eine Gegenkopplungsschalcung zu verwenden, oder eine Anordnung, die in das System die Nichtlinearitätsprodukte wieder einführt, die durch Vergleich der Signale vor und nach der Behandlung durch das Übertragungssystem erhallen worden sind.

Diese Lösungen haben den Nachteil, daß sie für jedes

Übertragungssystem, bei dem sie angewendet werden, spezifisch sind und vor allem Anwendungsgrenzen aufweisen, insbesondere im Fall der Korrekturschaltungen für modulierte Signale, welche die Hin'.ufügung von Modulatoren und Demodulatoren erfordern, deren Lincarität oft nicht viel besser als die zu korrigierende Linearität ist

Aus der bereits erwähnten DE-AS 12 11 690 ist eine Schaltungsanordnung für die Korrektur von durch Nichtlinearitäten entstandene Verzerrungen in einem Übertragungssystem bekannt, die einen Eingangstransformator aufweist, der das an ihn angelegte Eingangssignal mit gleicher Phase und Amplitude an zwei parallele Schaltungszweige anlegt, von denen der erste ein Dämpfungsglied und einen diesem nachgeschalteten Verstärker und der zweite einen Verstärker und ein diesem nachgeschaltetes Dämpfungsglied aufweist Auf das Dämpfungsglied des zweiten Schaltungszweiges folgt ein 180°-Phasenschieber. Die von den beiden Schaltungszweigen abgegebenen Signale werden dann an einen Ausgangsübertrager angelegt, der durch Summenbildung das korrigierte Ausgangssignal erzeugt Während die beiden Verstärker der zwei Schaltungszweige einander elektrisch gleich sind, haben die beiden Dämpfungsglieder Dämpfungsfaktoren, die für die Beseitigung der Λ-ten Harmonischen um den Faktor π verschieden sind. Durch diese Schaltungsanordnung kann aber nur diese eine, n-te Harmonische eliminiert werden.

Eine andere Lösung, die im Prinzip brauchbar ist, wenn die zu korrigierenden Systeme einen stabilen Übertragungsfaktor haben, besteht in der Verwendung von nichtlinearen Vorentzerrern, die so ausgebildet sind, daß sie Nichtlinearitätsprodukte liefern, welche anschließend diejenigen der zu korrigierenden Anlagen kompensieren.

Zu diesem Zweck ist es bekannt, Schaltungen mit einer oder mehreren Dioden zu verwenden, die Nichtlinearitätsprodukie einführen, die von dem Pegel des übertragenen Signals abhängen. Diesen Anordnungen mangelt weitgehend die Anpassungsfähigkeit, weil die eingeführte Nichtlinearität sich in Abhängigkeit von dem Pegel der zu übertragenden Signale sprungweise ändert, was im allgemeinen nicht in Übereinstimmung mit den Änderungsgesetzen der Nichtlinearitätsprodukte der Übertragungsanlagen steht

Aus der DE-OS 21 43 707 und der US-PS 38 25 843 sind ferner Nichtlinearitäts-Vorentzerrer bekannt, die zwischen einem Eingangsrichtkoppler und einem Ausgangsrichtkoppler zwei parallele Schaltungszweige enthalten, von denen der erste eine Verzögerungsschaltung enthält, die das Signal lediglich verzögert, während der zweite eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Nichtlinearitätsprodukten enthält, die den Verzerrungen nachgebildet sind, welche im Übertragungssystem auftreten und korrigiert werden sollen. Das verzögerte Signal wird in dem Ausgangsrichtkoppler mit dem Nichtlinearitätsproduktsignal derart kombiniert, daß ein vorzentzerrtes Signal erzeugt wird, welches dann nach Verstärkung im Verstärker des Übertragungssystems das korrigierte verstärkte Signal ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Generator zur Erzeugung von Nichtlinearitätsprodukten anzugeben, die den in einer Übertragungsanlage auftretenden Verzerrungen möglichst genau entsprechen.

Durch Vorverzerrung des zu übertragenden Signals soll so eine weitgehende Korrektur dieser Verzerrungen ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Schaltungsanordnung gelöst

Eine Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist im Patentanspruch 5 angegeben.

Ein Vorentzerrer unter Verwendung des erfindungsgemäßen Generators ist in den Ansprüchen 6 bis 9 angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 das Schema einer Ausführungsform eines Generators zur Erzeugung von Nichtlinearitätsprodukten nach der Erfindung,

F i g. 2 das Schema eines Vorentzerrers, bei dem der Generator von F i g. 1 verwendet wird und

Fig.3 eine abgeänderte Ausführungsform des Vorentzerrers von F i g. 2, der in eine Frequenzumsetzeranordnung eingebaut ist

Der in F i g. 1 dargestellte Generator A zur Erzeugung von Nichtlinearitätsprodukten enthält zwei Richtkoppler 15 und 16, von denen jeder ein erstes Paar von konjugierten Anschlüssen 2,3 bzw. 9,10 und ein zweites Paar von konjugierten Anschlüssen 4, 5 bzw. 11, 12 aufweist, Der Anschluß 2 ist mit der Eingangsklemme 1 des Generators verbunden, und der Anschluß 11 ist mit der Ausgangsklemme 14 verbunden. Die Anschlüsse 3 und 12 sind jeweils mit ihrem Wellenwiderstand 6 bzw. 13 abgeschlossen. Der Anschluß 4 ist mit dem Anschluß 9 über einen ersten Schaltungszweig verbunden, der ein Dämpfungsglied 8 enthält, dem ein Verstärker 7 nachgeschaltet ist; der Anschluß 5 ist mit dem Anschluß 10 über einen zweiten Schaltungszweig verbunden, der einen Verstärker 17 enthält, dem ein Dämpfungsglied 18 nachgeschaltet ist

In der folgenden Beschreibung wird unterstellt, daß die verschiedenen Schaltungen, die mit einem der Anschlüsse der Richtkoppler 15 und 16 verbunden sind, eine Impedanz aufweisen, die möglichst nahe bei dem Wellenwiderstand des entsprechenden Anschlusses Hegt

Die Verstärker 7 und 17 müssen den gleichen linearen Phasengang haben, damit die Phasendifferenz zwischen den an den Anschlüssen 4 und 5 vorhandenen Signalen gleich der Phasendifferenz zwischen den an den Anschlüssen 9 und 10 vorhandenen Signalen ist.

Der Verstärker 7 empfängt infolge seiner Lage hinter dem Dämpfungsglied 8 und gegebenenfalls wegen des Kopplungskoeffizienten des Richtkopplers 15 einen so niedrigen Pegel, daß er keine merkliche Verzerrung verursacht.

Dagegen liefert der Verstärker 17 Nichtlinearitätsprodukte, die von dem Pegel des von ihm übertragenen Signals abhängen.

Es wird angenommen, daß die Richtkoppler 15 und 16 die gleiche Phasendifferenz zwischen ihren jeweiligen konjugierten Anschlüssen aufweisen.

Das dem Eingang 1 zugeführte Signalgsmisch, beispielsweise ein VHF- oder UHF-Fernsehsignal, das einen Bildträger, einen Farbträger und einen Tonträger enthält, wird dann in zwei Teilen auf die Anschlüsse 4 und 5 des Richtkopplers 15 aufgeteilt, die anschließend an den Anschlüssen 9 bzw. 10 des Richtkopplers 16 wiederzufinden sind, wobei außerdem am Anschluß 10 die von; Verstärker 17 erzeugten Nichtlinearitätsprodukte vorhanden sind.

Bei einer relativen Gesamtverstärkung der beiden Schaltungszweige, die den Kopplungsfaktor der Richtkoppler 15 und 16 berücksichtigt, werden die den An-

Schlüssen 9 bzw. 10 zugeführten Leistungen des ursprünglichen Signals insgesamt in dem an den Summenanschluß angeschlossenen Widerstand 13 vernichtet, und die Nichtlinearitätsprodukte werden auf die Anschlüsse 12 und 11 aufgeteilt, so daß der Ausgang 14 des Generators ausschließlich diese Nichtlinearitätsprodukte liefert, insbesondere die Intermodulations- und Kreuzmodulationsprodukte zwischen den drei Signalen, die in dem als Beispiels gewählten Fernsehsignalgemisch enthalten sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Richtkoppler 15 und 16 einander gleich, und sie haben den Kopplungskoeffizient 3 dB; sie können von jeder an sich bekannten Art sein, beispielsweise 90°-Koppler oder Hybridanordnungen mit 180° Phasenverschiebung, Zweiweg-Ferrit-Richtungsgabeln (gleichphasig oder gegenphasig), »magisches T« usw., je nach der Betriebsfrequenz und der erforderlichen Bandbreite.

Bei dieser Ausführungsform sind also die Übertragungsfaktoren der beiden Schaltungszweige gleich, und auch die Verstärkungsfaktoren der Verstärker 7 und 17 sind einander gleich, sowie die Dämpfungsfaktoren der Dämpfungsglieder 8 und 18, die gleich dem Kehrwert der Verstärkungsfaktoren der Verstärker bei niedrigem Pegel gewählt werden können, so daß die im Widerstand 13 vernichtete Leistung, bis auf die Schaltungsverluste, gleich der Leistung des dem Eingang 1 des Generators zugeführten Signals ist, während der Ausgang 14 die Hälfte der Leistung der vom Verstärker 17 erzeugten und dem Anschluß 10 zugeführten Nichtlinearitätsprodukte abgibt

Ein solcher Generator eignet sich insbesondere für die Verwendung in einem Vorentzerrer.

In F i g. 2 stellen alle Schaltungsteile, welche die gleichen, jedoch um 100 erhöhten Bezugszahlen wie in F i g. 1 tragen, einen Schaltungsaufbau mit zwei Richtkopplern dar, der demjenigen von Fi g. 1 gleich ist, wobei die Klemme 101 der Eingang und die Klemme 114 der Ausgang des Vorzentzerrers ist

Die Anschlüsse 104 und 109 sind miteinander über einen ersten Schaltungszweig verbunden, der hintereinander ein Dämpfungsglied 23, einen Generator A der in F i g. 1 gezeigten Art einen linearen Verstärker 20 mit einsteiibarem Verstärkungsfaktor und einen Phasenschieber 21 enthält; dabei entsprechen der Eingang 31 und der Ausgang 34 des Generators A den Klemmen 1 bzw. 14 von Fig. 1.

Die Anschlüsse 105 und 110 sind miteinander über einen zweiten Schaltungszweig verbunden, der durch eine Verzögerungsleitung 22 gebildet ist

Die Verzögerungsleitung 22 weist eine Verzögerungszeit auf, die der Verzögerungszeit des ersten Schaltungszweiges gleich ist

Wie bei der Anordnung von F i g. 1 wird das dem Eingang 101 zugeführte zu korrigierende Signal in zwei Teilen auf den ersten und den zweiten Schaltungszweig aufgeteilt; die Summe dieser beiden Teile erscheint am Anschluß 112, der in diesem Fall als Ausgang 114 des VGrentzerrers verwendet wird.

Durch Einstellung des Phasenschiebers 21 und des Verstärkungsfaktors des Verstärkers 20 ist es möglich, die Phase und den Pegel der vom Generator A erzeugten Nichtlinearitätsprodukte, die im Richtkoppler 116 mit dem über den zweiten Schaltungszweig übertragenen Signalteil summiert werden, so einzustellen, daß die Verzerrungen kompensiert werden, die anschließend von dem Ausgangsverstärker verursacht werden, der über den Vorentzerrer gespeist wird.

Das Dämpfungsglied 23 ist für den Betrieb des Vorentzerrers nicht unbedingt notwendig; in Verbindung mit der Einstellung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers 20 ermöglicht es aber die Aufrechterhaltung eines konstanten Übertragungsfaktors des ersten Schaltungszweiges, indem für jeden Dämpfungswert des Dämpfungsgliedes 23 ein anderer Pegel am Eingang des Generators A erhalten wird, also ein anderer Pegel für

ίο jedes der auf diese Weise erzeugten Nichtlinearitälsprodukte; die Bemessung hängt von den Eigenschaften des zu korrigierenden Übertragungssystems ab. Das Ausmaß der Korrektur kann allein der Einstellung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers 20 dosiert werden.

Der Phasenschieber 21 muß für das ganze Band der übertragenen Signale die gleiche Phasenverschiebung ergeben.

Die letzte einschränkende Bedingung kann entfallen, wenn die Vorentzerrung vor einer Frequenzumsetzung erfolgt, d. h. bei der Zwischenfrequenz, wie nachstehend beschrieben wird.

Bei der Anordnung von F i g. 3 haben alle Schaltungsteile mit dem gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 2 die gleiche Funktion und die gleiche Lage in der Schaltung.

Eine erste Mischstufe 122 ist anstelle des Phasenschiebers 21 in den ersten Schaltungszweig eingefügt. Eine zweite Mischstufe 123 ist zwischen der Verzögerungsleitung 22 und dem Anschluß 110 in den zweiten Schaltungszweig eingefügt.

Ein Überlagerungsoszillator 124 liefert die für die Frequenzumsetzung erforderliche Frequenz zu der Mischstufe 123 direkt und zu der Mischstufe 122 über einen Phasenschieber 121; dieser Phasenschieber könnte unterschiedslos der einen oder der anderen Mischstufe vorgeschaltet sein.

Dieser Vorentzerrer arbeitet in gleicher Weise wie derjenige von Fig. 2, jedoch wird die richtige Phaseneinstellung der Signale erleichtert, da nicht mehr das breitbandige übertragene Signal durch den Phasenschieber geht; dieser kann also schmalbandig sein, wobei er dennoch allen Komponenten des Frequenzspektrums, unabhängig von ihren Frequenzen, eine gleichmäßige Phasenverschiebung erteilt.
Die Erfahrung hat gezeigt, daß ein solcher Vorentzerrer besonders einfach anzuwenden ist und sich für sehr verschiedenartige Übertragungssysteme eignet.

Ferner entspricht die Änderung des Pegels der vom Vorentzerrer erzeugten Nichtlinearitätsprodukte in Abhängigkeit von dem angelegten Pegel einer gleichen Änderung der Nichtlinearitätsprodukte, die von dem zu korrigierenden System erzeugt werden; dies ermöglicht die Erzielung einer gültigen Korrektur, wenn sich die Ausgangsleistung des Verstärkers ändert

Es war auf diese Weise möglich, bei einem 50 Watt-Fernsehsender der als Beispiel erwähnten Art die Intermodulation von —47 dB auf weniger als —54 dB herabzusetzen und die Kreuzmodulation von 20% auf 7% für die gleiche Übertragungsleistung, und zwar vom Prinzip her ohne mögliche Rückwirkung auf die Stabilität des Senders.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Schaltungsanordnung, die bei der Korrektur von durch Nichtlinearitäten entstandenen Verzerrungen in einem Übertragungssystem anwendbar ist, mit einer Eingangsschaltung, die ein an ihren Signaleingang angelegtes Eingangssignal auf zwei Schaltungszweige aufteilt, von denen der erste ein Dämpfungsglied und einen diesem nachgeschalteten Verstärker und der zweite einen Verstärker und ein diesem nachgeschaltetes Dämpfungsglied aufweist, und mit einer Ausgangsschaltung, welche die von den zwei Schaltungszweigen abgegebenen Signale zu einem Ausgangssignal kombiniert, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung als Generator zur Erzeugung von Nichtlinearitätsprodukten in der Weise ausgebildet ist, daß die Eingangsschaltung und die Ausgangsschaltung jeweils als Richtkoppler (15,16) ausgebildet sind, daß die beiden voneinander entkoppelten Anschlüsse (2,

   3) eines ersten Anschlußpaares des ersten Richtkopplers (15) mit den beiden voneinander entkoppelten Anschlüssen (9,10) eines ersten Anschlußpaares des zweiten Richtkopplers (16) über den ersten bzw. über den zweiten Schaltungszweig verbunden sind, daß einer (2) der voneinander entkoppelten Anschlüsse des zweiten Anschlußpaares des ersten Richtkopplers (15) den Eingang des Generators bildet, daß der erste Schaltungszweig und der zweite Schaltungszweig den gleichen linearen Phasengang als Funktion der Frequenz haben, daß die Gesamtverstärkung jedes der beiden Schaltungszweige bei einem sehr niedrigen Pegel des Eingangssignals in Abhängigkeit von den Kopplungskoeffizienten jedes der beiden Richtkoppler (15,16) derart bestimmt ist, daß sich eine minimale Restspannung des Eingangssignals am Differenzanschluß (11) des zweiten Paares von voneinander entkoppelten Anschlüssen (11, 12) des zweiten Richtkopplers (161 ergibt, und daß dieser Differenzanschluß (11) den die Nichtlinearitätsprodukte abgebende Ausgang des Generators bildet.

   2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtkoppler (15, 16) den Kopplungskoeffizient 3 dB aufweisen und daß der erste Schaltungszweig und der zweite Schaltungszweig dieselbe Gesamtverstärkung aufweisen.

   3. Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtkoppler (15, 16) 3 dB-Richtkoppler mit 90° Phasenverschiebung zwischen ihren voneinander entkoppelten Anschlüssen sind und daß die Verstärker (7,17) einander gleich sind.

   4. Generator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsfaktor jedes der Dämpfungsglieder (8, 18) zu dem Verstärkungsfaktor der Verstärker (7,17) bei niedrigem Pegel invers ist.

   5. Verwendung des Generators nach einem der vorstehenden Ansprüche in einem Nichtlinearitäts-Vorentzerrer, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Generator abgegebenen Nichtlinearitätsprodukte durch den Vorentzerrer mit einem zu verstärkenden Signal kombiniert werden.

   6. Vorentzerrer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden voneinander entkoppelten Anschlüsse (104,105) eines ersten Anschlußpaares eines ersten Richtkopplers (115) mit den beiden voneinander entkoppelten Anschlüssen (109,

   110) eines ersten Anschlußpaares eines zweiten Richtkopplers (116) über einen ersten bzw. über einen zweiten Schaltungszweig verbunden sind, daß einer (102) der beiden voneinander entkoppelten Anschlüsse des zweiten Anschlußpaares des ersten Richtkopplers (115) den Eingang des Vorentzerrers 'bildet und der andere (103) mit seinem Wellenwiderstand (106) abgeschlossen ist, daß der Generator (A) für Nichtlinearitätsprodukte in Kaskade mit einem Verstärker (20) mit einstellbarem Verstärkungsfaktor im ersten Schaltungszweig liegt, daß der zweite Schaltungszweig eine Verzögerungsleitung (22) enthält und daß ein Phasenschieber (21) zur Erzeugung einer relativen Phasenverschiebung zwischen den Ausgangsspannungen des ersten und des zweiten Schaltungszweiges vorgesehen ist.

   7. Vorentzerrer nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber (21) im ersten kennzeichnet, da3 der Phasenschieber (21) im ersten Schaltungszweig liegt

   8. Vorentzerrer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schaltungszweig und der zweite Schaltungszweig jeweils eine Mischstufe (122, 123) enthalten, die vor der Verbindungsstelle des betreffenden Schaltungszweiges mit dem zugeordneten Anschluß des ersten Anschlußpaares des zweiten Richtkopplers (116) eingefügt ist, daß die beiden Mischstufen (122, 123) von einem gemeinsamen Überlagerungsoszillator (124) gespeist sind und daß der Phasenschieber (121) zwischen den Überlagerungsoszillator (124) und eine (122) der Mischstufen eingefügt ist.

   9. Vorentzerrer nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schaltungszweig in Kaskade zwischen dem Generator (A) für Nichtlinearitätsprodukte und dem ersten Richtkoppler (115) ein Dämpfungsglied (23) enthält, das die Einstellung des Arbeitspunktes des Generators (A) ermöglicht, wobei eine konstante Gesamtverstärkung des ersten Schaltungszweiges durch Einstellung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers (20) eingestellt ist.