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Dokumentenidentifikation DE3502915C2 13.06.1990
Titel Schaltungsanordnung zur Korrektur der Gruppenlaufzeit elektrischer Signale
Anmelder Alcatel Thomson Faisceaux Hertziens S.A., Levallois-Perret, FR
Erfinder Camand, Michel, Courbevoie, FR;
Chobert, Jean-Pierre, Bois Colombes, FR
Vertreter Weinmiller, J., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 8133 Feldafing
DE-Anmeldedatum 29.01.1985
DE-Aktenzeichen 3502915
Offenlegungstag 08.08.1985
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 13.06.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.06.1990
IPC-Hauptklasse H03H 11/18
IPC-Nebenklasse H03F 3/19   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Korrektur der Gruppenlaufzeit elektrischer Signale. Eine solche Schaltungsanordnung ist z. B. aus der IT 9 33 786 bekannt.

Funkwellenempfänger enthalten vor ihrer Demodulationsstufe eine Zwischenfrequenz-Verstärkerkette, in der Mitte zur Korrektur der Amplitudenschwankungen des empfangenen Signals vorgesehen sind. Solche Schwankungen beruhen auf Schwunderscheinungen (fading) oder atmosphärischen Niederschlägen. Außerdem sind diese Mittel für die Kompensation der Gruppenlaufzeitschwankungen vorgesehen, die insbesondere von den Zwischenfrequenzfiltern stammen, die an den Ausgang der Frequenzumsetzerkette angekoppelt sind und nicht alle Frequenzen des Spektrums der Eingangssignale mit gleicher Laufzeit übertragen. Zur Korrektur der Gruppenlaufzeitschwankungen sieht man einen Schaltkreis zwischen dem Eingang der Verstärkungskette und dem Ausgang der Zwischenfrequenzfilter der Empfänger vor. Dieser Korrekturschaltkreis hat den Nachteil, eine deutliche Dämpfung des Signals in der Größenordnung von 25 dB zu bewirken. Diese Dämpfung wird natürlich durch die Verstärkungskette wieder ausgeglichen, aber dafür ist in der Verstärkungskette immerhin eine große Zahl von Transistoren nötig, so daß der Signal-Rauschabstand am Ausgang der Verstärkungskette sich verschlechtert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Korrektur der Gruppenlaufzeit elektrischer Signale anzugeben, bei der die Anzahl der Verstärkungstransistoren verringert und damit der Signal-Rauschabstand verbessert ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Schaltungsanordnung gelöst. Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen dieser Schaltungsanordnung sowie bezüglich einer Verstärkungskette, in der diese Schaltungsanordnung anwendbar ist, wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung benötigt nur wenige Bauteile, die einfach zusammenzuschalten sind und wenig Strom verbrauchen. Sie bewirkt zugleich eine Verstärkung und die Korrektur der Gruppenlaufzeitschwankungen und sichert einen voll ausreichenden Verstärkungsgrad in der Größenordnung von 15 dB, so daß es möglich ist, indem man nur drei Verstärker in Kaskade, jeweils getrennt durch variable Dämpfungsglieder, miteinander kombiniert, eine Zwischenfrequenz-Verstärkungskette für Funkwellen herzustellen, die sehr wenig Strom verbraucht.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung.

Fig. 2 zeigt eine Zwischenfrequenz-Verstärkerkette, die durch die Serienschaltung mehrerer Schaltungsanordnungen gemäß Fig. 1 erhalten wird.

Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 ist ein Korrekturverstärker und besitzt zwei Transistoren 1 und 2, die in Kaskade geschaltet sind und so vorgespannt sind, daß sie in Emitterschaltung arbeiten.

Die Kollektor-Emitterstrecken der Transistoren 1 und 2 sind in Reihe geschaltet und liegen zwischen einer ersten Gleichspannungsklemme 3 und einer zweiten Gleichspannungsklemme 4. Letztere bildet das Bezugspotential oder Masse M des Verstärkers und ist mit einer Masseleitung 5 verbunden. Der Emitter e&sub1; des Transistors 1 ist an die Masseleitung 5 über einen Widerstand 6 und einen dazu parallelen Kondensator 7 angeschlossen. Der Kollektor c&sub1; des Transistors 1 ist an den Emitter e&sub2; des Transistors 2 über eine Hochfrequenzspule oder Induktvität 8 angeschlossen, die eine sehr hohe Impedanz für das Frequenzspektrum des zu verstärkenden Signals bildet. Der Kollektor c&sub2; des Transistors 2 ist an die Gleichspannungsklemme 3 ebenfalls über eine Induktivität 9 angeschlossen, die ebenfalls eine große Impedanz für das Frequenzspektrum des verstärkten Signals bildet. Die Versorgung der Transistoren 1 und 2 mit Gleichspannung erfolgt über einen Spannungsteiler mit drei in Reihe geschalteten Widerständen 10, 11, 12, die zwischen der Klemme 3 und der Massenleitung 5 liegen. Die Basis b&sub1; des Transistors 1 ist an den gemeinsamen Punkt der Widerstände 11 und 12 angeschlossen, und die Basis b&sub2; des Transistors 2 ist an den gemeinsamen Punkt der Widerstände 10 und 11 angeschlossen. Die Werte der Widerstände 10, 11 und 12 sind so gewählt, daß die Basisströme der Transistoren 1 und 2 solche Werte annehmen, daß die beiden Transistoren als Klasse-A-Verstärker betrieben werden. Durch die Regelung der Baisströme wird es möglich, den in den Kollektor-Emitterstrecken der beiden Transistoren fließenden Strom festzulegen. Diese beiden Kollektor-Emitterstrecken liegen in Reihe mit den Induktivitäten 8 und 9 und dem Widerstand 6 zwischen den beiden Spannungsklemmen. Der genannte Strom ist im wesentlichen gleich dem durch den Emitterwiderstand 6 fließenden Strom.

Der Kollektor c&sub1; ist außerdem mit der Basis b&sub2; des Transistors 2 über eine Gruppenlaufzeit-Korrekturzelle 13 verbunden, die sich im Inneren eines gestrichelten Rahmens befindet. Diese Zelle 13 besitzt zwei Eingangsklemmen F&sub1; und F&sub2; sowie zwei Ausgangsklemmen F&sub3; und F&sub4;, wobei die Klemmen F&sub2; und F&sub4; an die Masseleitung 5 angeschlossen sind.

Die Zelle 13 besitzt die Struktur einer Allpass-Zelle und enthält einen Spartransformator eines Transformationsverhältnisses von 1 : 2 mit zwei in Reihe verbundenen Wicklungen 14 und 15. Außerdem ist ein Widerstand 16 parallel zu den beiden freien Enden der Wicklungen 14 und 15 angeordnet sowie eine Selbstinduktivität 17 mit regelbarer Impedanz, die in Reihe mit einem Kondensator 18 zwischen dem Mittelabgriff der Wicklungen 14 und 15 des Spartransformators und der Masseleitung 5 bzw. der Klemme F&sub4; geschaltet ist.

Die Eingangsklemme F&sub1; der Zelle ist an den Kollektor c&sub1; des Transistors 1 über einen Anpassungskreis gekoppelt, der aus einer Selbstinduktivität 19, einem variablen Kondensator 20 und einem variablen Widerstand 21 besteht, die zueinander parallel zwischen die Eingangsklemmen F&sub1; und F&sub2; der Zelle eingefügt sind. Die Eingangsklemme F&sub1; ist außerdem mit dem Kollektor c&sub1; des Transistors 1 über die Serienschaltung eines Widerstands 22, eines Kondensators 23 und eines Kondensators 24 verbunden. Die Ausgangsklemme F&sub3; der Zelle ist mit der Basis b&sub2; des Transistors 2 über einen Kondensator 25 verbunden.

Das zu verstärkende Eingangssignal VE wird an eine Eingangsklemme 26 angelegt, während das verstärkte Ausgangssignal VS an einer Ausgangsklemme 27 verfügbar ist. Die Klemme 26 ist an die Basis b&sub1; des Transistors 1 über die Serienschaltung eines Kondensators 28 und eines Kondensators 29 angeschlossen. Ein Ende des Kondensators 28 ist an die Klemme 26 angeschlossen und ein Ende des Kondensators 29 ist an die Basis b&sub1; des Transistors 1 angeschlossen. Ein Widerstand 30 liegt parallel zu den Klemmen des Kondensators 29.

Die Ausgangsklemme des Korrekturverstärkers ist mit dem Kollektor c&sub2; des Transistors 2 über die Serienschaltung eines Kondensators 31 mit einem Widerstand 32 verbunden; ein Ende des Widerstands 32 ist an den Kollektor c&sub2; des Transistors 2 angeschlossen und ein Ende des Kondensators 31 ist mit der Ausgangsklemme 27 verbunden. Der gemeinsame Verbindungspunkt des Kondensators 31 und des Widerstands 32 ist mit der Masseleitung 5 über einen Widerstand 33 und einen dazu parallelen Kondensator 34 verbunden. Schließlich ist der Emitter e&sub2; des Transistors 2 mit der Masseleitung 5 über einen Kondensator 35 verbunden.

Der Transistor 1 besitzt eine Gegenkopplungsschleife zwischen seinem Kollektor c&sub1; und seiner Basis b&sub1;. Diese Schleife besteht aus der Serienschaltung des Kondensators 24 und eines Widerstands 36.

In gleicher Weise besitzt der Transistor 2 eine Gegenkopplungsschleife zwischen seinem Kollektor c&sub2; und seiner Basis b&sub2;. Diese Schleife besteht aus der Serienschaltung eines Kondensators 37, eines Widerstands 38 und eines Widerstands 39. Eine Selbstinduktivität 40 ist parallel zum Widerstand 38 eingefügt.

In der in Fig. 1 dargestellten Schaltung sind die Impedanzen der Kondensatoren 7 und 35 sehr niedrig, um die Entkopplung der Emitter e&sub1; und e&sub2; der Transistoren 1 und 2 zu erreichen, so daß keine Signalkomponente im Zwischenfrequenzbereich zwischen den Emittern e&sub1; und e&sub2; und der Masseleitung 5 des Verstärkers auftreten kann. Die Selbstinduktivitäten 8 und 9 besitzen dagegen sehr hohe Impedanzen bei der verwendeten Zwischenfrequenz, so daß sie die Zwischenfrequenzen daran hindern, vom Kollektor c&sub1; des Transistors 1 zum Emitter e&sub2; des Transistors 2 zu fließen, sowie den Wechselstrom blockieren, der zwischen der Gleichspannungsklemme und dem Kollektor c&sub2; des Transistors 2 zirkulieren könnte.

Die Maßnahmen zur Entkopplung und die Art der Vorspannung der Transistoren 1 und 2 ergeben einen Betrieb der beiden Transistorstufen in Emitterschaltung, wobei die Last des Transistors 1 durch die Zelle 13 und die Elemente 19 bis 24 gebildet wird, während die Wechselstromlast des Transistors 2 durch die Elemente 31 bis 34 gebildet wird.

Die Anpassung der Eingangsstufe des Korrekturverstärkers erfolgt mit Hilfe der Kondensatoren 28 und 29 sowie des Widerstands 30, der parallel zum Kondensator 29 angeschlossen ist. Die Kondensatoren 28 und 31 haben im hier dargestellten Ausführungsbeispiel große Kapazitäten, so daß ihre Impedanz sehr gering gegenüber der Eingangsimpedanz des Verstärkers und der Ausgangsimpedanz bei der verwendeten Frequenz ist.

Durch die erfindungsgemäße Schaltung läßt sich ein optimaler Betrieb der Gruppenlaufzeit-Korrekturzelle erreichen.

ZA sei die innere Impedanz des Versorgungskreises der Zelle 13, der von dem Transistor 1, den Elementen 19 bis 21 des Anpassungskreises und den Verbindungselementen 22 bis 24 gebildet wird und zwischen den Eingangsklemmen F&sub1; und F&sub2; der Zelle angeschlossen ist, während ZB die Eingangsimpedanz der Basis-Emitterstrecke des Transistors 2 bildet, die am Ausgang der Zelle liegt. Mit ρ sei der Wert des Widerstands 16 bezeichnet. Dann ergibt sich ein optimaler Betrieb der Zelle, wenn zwischen den Absolutwerten der Impedanzen ZA, ZB und dem Widerstand ρ folgende Bedingungen herrschen:

Absolutwert ZA>ρ>Absolutwert ZB, (1)

4 · ZA · ZB=ρ². (2)

Die Frequenzschwankungen des an den Eingang des Verstärkers angelegten Signals haben keinen Einfluß auf diese Bedingungen sowie auf die Ausgangssignalamplitude, wogegen die Phase des Ausgangssignals beeinflußt wird. Durch geeignete Wahl der Selbstinduktivität 17 und des Kondensators 18 beeinflußt man die maximale Amplitude der Gruppenlaufzeit der Zelle 13.

Ein Beispiel für eine Zwischenfrequenz-Verstärkerkette für Funkwellen unter Verwendung mehrerer Korrekturverstärker gemäß Fig. 1 wird nun anhand der Fig. 2 erläutert. Die Kette 41 besteht aus einer Folge von Korrekturverstärkern 42, 43 und 44 gemäß Fig. 1, die in Reihe über variable Dämpfungsglieder 45 und 46 miteinander verbunden sind. Die Verstärkungskette enthält außerdem einen Eingangsverstärker 47 und einen Ausgangsverstärker 48. Das Zwischenfrequenzsignal Ve, das am Ausgang der Umsetzungskette eines nicht dargestellten Funkempfängers vorliegt, gelangt an den Eingang des Eingangsverstärkers 47 über einen Zwischenfrequenz-Vorverstärker 49 und ein Bandpaßfilter 50, die in Reihe geschaltet sind. Der Ausgangsverstärker 48 ist mit seinem Eingang an den Ausgang des Korrekturverstärkers 44 angeschlossen und überträgt an seinem Ausgang das von der Kette von Korrekturverstärkern 42, 43 und 44 korrigierte Zwischenfrequenzsignal VS. Der Eingangsverstärker 47 ist außerdem mit seinem Ausgang an den Eingang des Korrekturverstärkers 42 über ein variables Dämpfungsglied 51 angeschlossen. Die Verstärkungskette 41 enthält außerdem eine Vorrichtung zur automatischen Verstärkungssteuerung 52, die an den Ausgangsverstärker 48 gekoppelt ist und das Dämpfungsverhältnis der variablen Dämpfungsglieder 45, 46 und 51 festlegt.


Anspruch[de]
  1. 1. Schaltungsanordnung zur Korrektur der Gruppenlaufzeit elektrischer Signale,
    1. a) mit einem Eingangstransistor, an dessen Basis das Eingangssignal angelegt wird,
    2. b) und mit einem Ausgangstransistor, an dem ein verstärktes und korrigiertes Ausgangssignal abgreifbar ist,
  2. dadurch gekennzeichnet, daß
    1. c) die Kollektor-Emitter-Strecken der beiden Transistoren (1, 2) über eine Induktivität (8) in Reihe geschaltet und zwischen einer ersten und einer zweiten Gleichspannungsklemme (3, 4) angeordnet sind,
    2. d) daß jeder Transistor (1, 2) als Spannungsverstärker in Emitterschaltung ausgebildet ist und
    3. e) daß der Kollektor (c&sub1;) des Eingangstransistors (1) mit der Basis (b&sub2;) des Ausgangstransistors (2) über eine Gruppenlaufzeit- Korrekturzelle (13) gekoppelt ist, während der Emitter (e&sub2;) des Ausgangstransistors (2) an eine der Gleichspannungsklemmen (4) über mindestens einen Kondensator (35) angeschlossen ist.
  3. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppenlaufzeit-Korrekturzelle (13) einen Spartransformator mit einem Transformationsverhältnis von 1 : 2, der aus zwei in Reihe geschalteten Wicklungen (14, 15) besteht, einen Widerstand (16), der parallel zu den nicht miteinander verbundenen Enden der Wickelungen (14, 15) des Spartransformators liegt, und eine Selbstinduktivität (17) aufweist, die in Reihe mit einem Kondensator (18) zwischen dem gemeinsamen Punkt der beiden Wicklungen (14, 15) des Spartransformators und einer der Gleichspannungsklemmen (4) der Schaltungsanordnung geschaltet ist.
  4. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Selbstinduktivität (17) und der Kondensator (18) einstellbare Impedanzen besitzen.
  5. 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang der Gruppenlaufzeit-Korrekturzelle an den Kollektor des Eingangstransistors über einen Impedanz-Anpassungskreis (19-21) angeschlossen ist.
  6. 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichvorspannung der Basiselektroden der beiden Transistoren über einen gemeinsamen Spannungsteiler in Form dreier in Serie zwischen den beiden Gleichspannungsklemmen des Verstärkers eingefügter Widerstände (10, 11, 12) erhalten wird.
  7. 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter (e&sub1;) des Eingangstransistors (1) an die zweite Gleichspannungsklemme (4) über einen Emitterwiderstand (6) angeschlossen ist.
  8. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem einen Entkopplungskondensator (7) enthält, der zum Emitterwiderstand (6) des Eingangstransistors (1) parallelgeschaltet ist.
  9. 8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangstransistor (1) einen Gegenkopplungskreis (24, 36) zwischen seinem Kollektor (c&sub1;) und seiner Basis (b&sub1;) enthält.
  10. 9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangstransistor (2) einen Gegenkopplungskreis (37-40) zwischen seinem Kollektor (c&sub2;) und seiner Basis (c&sub2;) enthält.
  11. 10. Verwendung der Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einer Verstärkungskette für Funkwellen, wobei eine Mehrzahl von Schaltungsanordnungen nach den Ansprüchen 1 bis 9 in Reihe über variable Dämpfungsglieder (45, 46, 51) miteinander verbunden sind und der Dämpfungsfaktor von einem an den Ausgang der Verstärkungskette angekoppelten automatischen Verstärkungsregelungsschaltkreis (52) gesteuert wird.






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