DE2852120C3

DE2852120C3 - Korrekturschaltung für Laufzeitröhren

Info

Publication number: DE2852120C3
Application number: DE2852120A
Authority: DE
Inventors: Jean Pierre Sussy-en-Brie Bergero
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1977-12-02
Filing date: 1978-12-01
Publication date: 1981-12-24
Also published as: FR2410907B1; FR2410907A1; DE2852120A1; DE2852120B2; US4255724A

Description

Die Erfindung betrifft eine Korrekturschaltung für Laufzeitröhren gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Laufzeitröhren erzeugen folgende Fehler:

— die Ausgangsamplitude, die zunächst proportional zur Eingangsamplitude anwächst, erreicht schließlich einen Sättigungswert;

— die Phasenverzögerung des Ausgangssignales wächst mit der Eingangsamplitude.

Diese Fehler sind insbesondere dann störend, wenn gleichzeitig Signale verschiedener Frequenzen verstärkt werden, da in diesem Falle Störsignale oder Intermodulationsprodukte entstehen, deren Frequenzen nahe den Frequenzen der Nutzsignale liegen und die auf diese Weise die Übertragungsqualität herabsetzen.

Um diese Fehlereinflüsse zu vermindern, können die Laufzeitröhren so betrieben werden, daß ihre Ausgangsleistung stets weit unterhalb des Sättigungswertes bleibt. Da die Leistungsaufnahme der Röhre im wesentlichen konstant bleibt, führt dies zu einem schlechten Wirkungsgrad. Vorteilhafter ist es daher, der Laufzeitröhre eine Korrekturschaltung vorzuschalten, die den gleichen Amplituden- und Phasenfehler wie die Laufzeitröhre, jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen, erzeugt, so daß diese Fehler sich gegenseitig aufheben.

Eine Korrekturschaltung der einleitend angegebenen Art ist aus der DE-OS 23 52 569 bekannt. Sie umfaßt zwei Kanäle, denen das vorzukorrigierende Eingangssignal über einen Koppler parallel, jedoch mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung von 90° zugeführt wird. Der erste Kanal besteht aus einem linearen Dämpfungsglied mit einer PIN-Diode. Der zweite

to Kanal besteht aus zwei gegensinnig parallel geschalteten Dioden. Er dämpft die Signale mit geringer Amplitude stärker als die Signale mit großer Amplitude. Eine Addierschaltung addiert die Ausgangssignale der beiden Kanäle zu einem einzigen Ausgangssignal, das

ι* die gewünschten Amplituden- und Phasenverzerrungen in bezug auf das ursprüngliche Eingangssignal aufweist. Für den Aufbau dieser zweikanaligen Korrekturschaltung sind verhältnismäßig viele Bauelemente notwendig, desweiteren sind die Abgleicharbeiten zeitraubend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Korrekturschaltung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die nur wenige passive Bauelemente erfordert.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Patentanspruches I angegeben, und hat den Vorteil, mit einer geringen Zahl von passiven Bauelementen auszukommen.

Die Unteransprtehe betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Schaltbilder beispielsweise gewählter Ausführungsformen und ein Diagramm umfassenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 eine andere Ausführungsform der Korrekturschaltung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild für die Anwendung einer Korrekturschaltung gemäß der Erfindung, Fig.4 zwei Kurven, die die Leistungsverbesserung einer Wanderfeldröhre verdeutlichen, die durch eine Korrekturschaltung geniä'S der Erfindung erzielt wird.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 enthält die Korrekturschaltung gemäß der Erfindung ein -τ-förmig geschaltetes Tiefpaßfilter, in dessen Querzweigen zwei Kondensatoren 1 und 2 liegen und in dessen Längszweig eine Drossel 3 liegt. Parallel zum Längszweig ist zwischen den Filtereingang und den Filterausgang eine Einheit geschaltet, die aus zwei antiparallel geschalteten Dioden 4 und 5 besteht.

Im folgenden Text ist das Signal E das zu korrigierende Signal, d. h. das Eingangssignal der Korrekturschaltung, und das Signal 5 das korrigierte Signal, das an die Laufzeitröhre weitergeleitet wird und am Ausgang der Korrekturschaltung gewonnen wird.

Die Dioden 4 und 5 können beispielsweise Schottky-Dioden sein.

Die Kondensatoren i und 2, die aus offenen Leitungen mit variabler Länge bestehen, werden so eingestellt, daß die Grenzfrequenz des Filters oberhalb des Arbeitsfrequenzbandes der Röhre liegt.

Die Korrekturschaltungen gemäß der Erfindung werden beispielsweise zur Korrektur von Nichtlinearilätfchlern von Laufzeitröhren im Frequenzbereich von 5925 bis 6425 MHz verwendet, welches das Nachrich-

f)5 tenband ist. Wenn für eine gegebene Frequenz die an die Korrekturschaltung gelangende Leistung nicht ausreicht, um eine der Dioden 4 oder 5 in den l.cit/ustand zu bringen, ist die Ausgangsleistung der

Korrekturschaltung näherungsweise proportional zur Eingangsleistung.

Wenn die Eingangsleistung der Korrekturschaltung groß genug wird, um eine der Dioden 4 oder 5 leitend zu machen, nimmt der Widerstand des Längszweiges des Filters wesentlich ab, wodurch die Ausgangsleistung stärker als im vorher genannten Fall, in dem die Dioden nicht leiteten, ansteigt.

Durch die Korrekturschaltung werden folglich die schwachen Signale gegenüber den starken komprimiert.

Es können folglich Amplitudenfehler einer Laufzeitröhre, wie beispielsweise einer Wanderfeldröhre, in einem gegebenen Arbeitsfrequenzband korrigiert werden.

Bezüglich des Phasenfehlers wird angemerkt, daß die is Korrekturschaltung ein Vorauseilen der Phase verursacht, die mit zunehmender Eingangsleistung ansteigt und die folglich entgegengesetzt zum Phasenfehler einer Wanderfeldröhre ist. Die Phasenvorauseilung hängt von der Grenzfrequenz des Filters ab.

Die Schaltung gemäß der Erfindung gestattet folglich, sowoh! die Amplitudenfehler als aucn die Phasenfehler einer Laufzeitröhre wie beispielsweise eine- Wanderfeldröhre in einem gegebenen Arbeitsfrequenzband zu korrigieren.

Fig.2 zeigt eine andere Ausführungsform einer Korrekturschaltung der Erfindung, die analoge Ergebnisse liefert.

Im Ausführungsbeispiel der Fig.2 besteht das Tiefpaßfilter aus einer T-förmigen Schaltung, die im Längszweig zwei Induktionsspulen 7 und 8 und im Querzweig einen Kondensator 6 enthält, der mit dem gemeinsamen Punkt der beiden Spulen verbunden ist. Zwischen dem Filtereingang und dem Filterausgang ist eine Einheit geschaltet, die aus zwei antiparallel geschalteten Dioden 40 und 50 besteht.

In Fig.3 ist die Korrekturschaltung gemäß der Erfindung 10 zwischen ein Dämpfungsglied 20 und einen Verstärker 30 mit variabler Verstärkung geschaltet.

Das Dämpfungsglied 20 und der Verstärker 30 sind handelsübliche Komponenten.

Das Signal F, das am Ausgang des Dämpfungsgliedes 20 erhalten wird, gelangt an die Korrekturschaltung 10.

Der Verstärker 30 soll die durch das Dämpfungsglied 20 hervorgerufene Abschwächung des Eingangssignales E kompensieren.

Bei der Schaltung nach Fig.3 können mit Hilfe des Dämpfungsgliedes mit variabler Dämpfung Signale F mit unterschiedlicher Amplitude für ein Signal mit einer einzigen Amplitude E an den Eingang der Korrekturschaltung 10 gebracht werden, wodurch die Strom-Spannungscharakteristik der Dioden 4 und 5 bzw. 40 und 50 an verschiedenen Punkten ausgenützt werden kann. Es ist folglich möglich, für einen vorgegebenen Amplitudenwert des Signales E die Amplitude und die Phase des Ausgangssignals der Korrekturschaltung 10 an die Laufzeitröhre in einem gegebenen Arbeitsirequenzband anzupassen.

Fig.4 zeigt die Leistungsverbesserung einer Wanderfeldröhre, die durch Verwendung einer Korrekturschaltung gemäß F i g. 1 erzielt wird.

Die verwendete Wanderfeldröhre weist bei einer einzigen Trägerwelle eine Sättigungsleistung von ungefähr 1500 W auf.

F i g. 4 zeigt die Änderungen des Verhältnisses C/l in Dezibel, gemessen im Falle der Intermodulation zwischen zwei Trägerwellen mit gleicher Amplitude und einem Frequenzunterschied von 5 MHz (die verwendeten Trägerwellen sind in dem Beispiel 6100 und 6105 MHz) in Abhängigkeit der gesamten Ausgangsleistung der Wanderfeldröhre Pi in Kilowatt Das Verhältnis C/l wurde für die Wanderfeldröhre ohne Korrekturschaltung (Kurve X) und für die Wanderfeldröhre mit vorgeschalteter Korrekturschaltung (Kurve Klgemessen.

Das Verhältnis C/l stellt das Verhältnis in einem Kanal zwischen der Nutzleistung der Trägerwelle C und der Summe I der Leistungen der Intermodulationsprodukte von dritter, fünfter ... Ordnung dar.

Das Verhältnis C/l ist umso größer, je geringer die Intermodulation ist.

In beiden Kurven X und Y nimmt das Verhältnis C/l ab, wenn die Ausgangsleistung zunimmt, da die Intermodulation anwächst, wenn sich die Wanderfeldröhre der Sättigung nähert.

Für ein und dieselbe Ausgangsleistung ist der Wert OVder Kurve ygrößer als der Wert C/l auf der Kurve X.

In einem gegebenen Arbeitsfrequenzband der Laufzeitröhre kann bei vorgegebener Ausgangsleistung mit der Korrekturschaltung die Intermodulation verringert werden oder kann für einen bestimmten Intennodulationsanteil die Ausgangsleistung vergrößert werden. Die Ausgangsleistung kann so praktisch verdoppelt wrrden, wobei ein Intermodulationsproduktverhältnis besser als 25 dB beibehalten wird.

Die Korrekturschaltung gemäß der Erfindung wurde zui Korrektur von Wanderfeldröhrenfehlern bei Röhren verschiedener Leistung und Be;riebsfrtquenzen sowie bei unterschiedlichsten Typen von Laufzeitröhren, wie beispielsweise Klystrons verwendet.

Eine Korrekturschaltung gemäß der Erfindung kann beispielsweise zur Korrektur der Fehler von Wanderfeldröhren, die bei Erdfunkstationen zur Nachrichtenübertragung durch Satelliten verwendet werden, eingesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Korrekturschaltung für Laufzeitröhren, die mit Hilfe eines Phasenschiebers und zwei als nichtlineares Dämpfungsglied wirkenden, antiparaliel geschalteten Dioden derart ausgebildet ist, daß Eingangssignale mit kleinerer Spannungsamplitude gegenüber Eingangssignalen mit größerer Spannungsamplitude am Ausgang stärker gedämpft und Eingangssignale mit größerer Spannungsamplitude gegenüber Eingangssignalen mit kleinerer Spannungsamplitude am Ausgang mit größerer Phasenvoreilung erscheinen, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine Grenzfrequenz oberhalb des Arbeitsfrequenzbandes der Laufzeitröhre aufweisendes Tiefpaßfilter (1, 2, 3; 6, 7, 8) vorgesehen ist, das derart dimensioniert ist, daß es im wesentlichen als Phasenschieber wirkt, und daß die antiparaiilel geschalteten Dioden (4, 5) den Eingang (E) und den Ausgang £SJdes Tiefpaßfilters verbinden.

2. Korrekturschaltung nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefpaßfilter ein ,-r-Filter ist, in dessen Querzweigen je ein Kondensator (I₁ 2) und in dessen Längszweig eine Induktionsspule (3) liegt.

3. Korrekturschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefpaßfilter ein T-Filter ist, in dessen Längszweig zwei Induktionsspulen (7, 8) und in dessen mit mit dem Verbindungspunkt der beiden Induktionsspulen (7, 8) verbundenen Querzweig ein Kondensator (6) liegt.

4. Korrekturschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden (4, 5; 40,50) Schottky- Dioden sind.

5. Korrekturschaltung nach t.nem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren (1,2; 6) aus offenen Leitungen variabler Länge bestehen.