Dokumentenidentifikation |
EP1124325 26.04.2007 |
EP-Veröffentlichungsnummer |
0001124325 |
Titel |
Hochfrequenz-Gegentaktverstärker |
Anmelder |
Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG, 81671 München, DE |
Erfinder |
Hupfer, Konrad, 85435 Erding, DE |
DE-Aktenzeichen |
50112175 |
Vertragsstaaten |
AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR |
Sprache des Dokument |
DE |
EP-Anmeldetag |
10.01.2001 |
EP-Aktenzeichen |
011006004 |
EP-Offenlegungsdatum |
16.08.2001 |
EP date of grant |
14.03.2007 |
Veröffentlichungstag im Patentblatt |
26.04.2007 |
IPC-Hauptklasse |
H03F 3/26(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
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Beschreibung[de] |
Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-Gegentaktverstärker
großer Bandbreite.
Bei Senderendstufen ist es oftmals erforderlich, die beispielsweise
als Transistor-Gegentakt-Verstärkerschaltung ausgebildete Leistungsendstufe
mit einer Leistung von beispielsweise 10 bis 30 W in einem breiten Frequenzband
von beispielsweise 1,5 bis 600 MHz mit gutem Wirkungsgrad zu betreiben. Mit den
bekannten Anpassschaltungen, bei denen am symmetrischen Ausgang des Gegentakt-Transistor-Verstärkers
ein ggf. auch transformierender Symmetrierübertrager (Balun) angeordnet ist
(beispielsweise nach US-A-4,945,317) ist diese Breitbandigkeit nicht erreichbar,
auch wenn zwischen dem symmetrischen Ausgang des Gegentaktverstärkers und der
unsymmetrischen Last die Hintereinanderschaltung eines Impedanztransformators und
eines Symmetrierübertragers vorgesehen ist (US-A-4,945,317).
Bei einer Symmtrierübertrageranordnung zur Verbindung
einer unsymmetrischen Leitung mit einer symmetrischen Leitung ist es an sich bekannt,
zur Störfrequenzreduktion zusätzlich zu dem transformierenden Symmetrierübertrager
(Balun) in Reihe hierzu auf der symmetrischen Seite der Anordnung eine Dämpfungsdrossel
(Choke) anzuordnen, die einen Kern aufweist, der aus einem ersten Teil von hoher
Permeabilität und einem zweiten Teil von niedriger Permeabilität besteht
(US-A-5,495,212). Diese Drossel besitzt damit auf der symmetrischen Seite für
unsymmetrische Signale, die charakteristisch sind für Störfrequenzen,
eine sehr hohe Impedanz während sie für symmetrische Nutzsignale eine
sehr niedrige Impedanz aufweist. Diese bekannte Anordnung mit einem gemischten Kern
sowohl hoher als auch niedriger Permeabilität ist für den erfindungsgemäßen
Zweck nicht geeignet. Dies gilt auch für eine andere bekannte Anpassschaltung
(europäische Patentanmeldung EP-A-0 302 162), bei der zwei Symmetrierübertrager
in Reihe hintereinander geschaltet sind und der erste Transformator für Frequenzen
über 1 MHz und der nachfolgende zweite Transformator für Mittelfrequenzen
zwischen 10 KHz und 1 MHz vorgesehen ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Hochfrequenz-Gegentaktverstärker
großer Bandbreite mit gutem Wirkungsgrad zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch einen Hochfrequenz-Gegentaktverstärker
laut Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird laut Hauptanspruch
erst dadurch gelöst, dass zwei getrennte Symmetrierübertrager hintereinander
geschaltet werden, von denen der erste eingangsseitig mit dem symmetrischen Ausgang
des Gegentaktverstärkers verbundene Symmetrierübertrager keinen gemischten
Kern sondern nur einen Ferritkern von relativ niedriger Permeabilität aufweist,
während der zweite darauf folgende Symmetrierübertrager, der ausgangsseitig
mit der unsymmetrischen Last verbunden ist, ebenfalls keinen Mischkern aufweist
sondern nur einen Ferritkern von relativ hohe Permeabilität. Damit wirken diese
beiden hintereinander geschalteten Symmetrierübertrager jeweils voneinander
unabhängig und es wird erreicht, dass der zweite Symmetrierübertrager,
durch den der symmetrische Ausgang des Leistungstransistors in den unsymmetrischen
Ausgang gewandelt wird, durch den ersten Symmetrierübertrager vom Gegentaktverstärker-Ausgang
isoliert wird. Der zweite Symmetrierübertrager kann damit mit einem Ferritkern
von relativ hoher Permeabilität hergestellt werden, der bei niedrigen Frequenzen
unterhalb beispielsweise 200 MHz verhältnismäßig große Verluste
aufweisen kann. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, den ersten Symmetrierübertrager
nicht nur mit einem Ferritkern mit relativ niedriger Permeabilität aufzubauen,
sondern ihn gleichzeitig so auszubilden, dass er für hohe Frequenzen als Transformator
wirkt. Der Aufbau der Symmetrierübertrager erfolgt ansonsten in bekannter Weise.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer schematischen
Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Die Figur zeigt das Prinzipschaltbild einer Hochfrequenz-Transistor-Gegentakt-Verstärkerschaltung
für einen breiten Frequenzbereich beispielsweise von 1,5 bis 600 MHz. Der Transistor
1 wird in bekannter Weise über eine bifilare Drosselanordnung 2 mit seiner
Betriebsspannung gespeist, sein symmetrischer Ausgang 3, 4 ist mit dem Eingang eines
ersten transformierenden Symmetrierübertragers 5 verbunden, der aus einem Ferritkern
6, beispielsweise einem sogenannten Nasenlochkern, und einer als Koaxialkabel ausgebildeten
Doppeldrahtwicklung 7 besteht. Der symmetrische Ausgang 8 dieses ersten transformierenden
Symmetrierübertragers ist mit dem Eingang eines zweiten Symmetrierübertragers
9 verbunden, der seinerseits aus einem Ferritkern 10 und einer wiederum als Koaxialkabel
ausgebildeten Doppeldraht-Wicklung 11 besteht. Dieser zweite Symmetrierübertrager
ist mit dem Ausgang 12 verbunden, an dem eine Last 13 von 50 Ohm angeschaltet ist.
Der Ferritkern 6 des ersten Symmetrierübertragers
besitzt eine relativ kleine Permeabilität von beispielsweise µ = zwischen
80 und 150, hat also bei hohen Frequenzen geringe Verluste. Der Wellenwiderstand
Z des Koaxialkabels 7 beträgt Z = 25 Ohm und hat eine Länge &lgr;/4
in der Nähe der höchsten Operationsfrequenz von beispielsweise 600 MHz.
Damit wirkt dieser Symmetrierübertrager für hohe Frequenzen als 4.1-Transformator
und dem Ausgang 3, 4 des Transistors 1 wird somit für hohe Frequenzen ein günstiger
Ausgangswiderstand von 12,5 Ohm angeboten. Bei tieferen Frequenzen wirkt dieser
Symmetrierübertrager 5 nicht mehr transformierend, dem Ausgang 3, 4 des Transistors
wird damit für tiefe Frequenzen der Eingang des zweiten Symmetrierübertragers
9 von 50 Ohm angeboten. Zur Verfeinerung der Anpassung in Frequenzbereichen, in
denen die &lgr;/4 Transformation des Symmetrierübertragers 5 bereits stark
abnimmt, kann zwischen Transistor 1 und erstem Symmetrierübertrager 5 noch
ein zusätzliches L/C-Transformator-Netzwerk 14 angeordnet werden. Der Wellenwiderstand
der Wicklung 11 des zweiten Symmetrierübertragers 9 ist Z = 50 Ohm gewählt
und dieser Symmetrierübertrager dient daher nur zur Umwandlung des symmetrischen
Ausgangs des Transistors auf den unsymmetrischen Lastwiderstand 13.
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Anspruch[de] |
Hochfrequenz-Gegentaktverstärker, dessen symmetrischer Ausgang
(3, 4) über eine Symmetrierübertrageranordnung mit einer unsymmetrischen
Last (13) verbunden ist,
wobei die Symmetrierübertrageranordnung aus der Hintereinanderschaltung von
zwei Symmetrierübertragern (5, 9) besteht,
wobei der erste eingangsseitig mit dem symmetrischen Ausgang (3, 4) des Gegentaktverstärkers
(1) verbundene Symmetrierübertrager nur einen Ferritkern (6) von relativ niedriger
Permeabilität aufweist und der zweite Symmetrierübertrager (9) eingangsseitig
mit dem symmetrischen Ausgang (8) des ersten Symmtrierübertragers und ausgangsseitig
mit der Last (13) verbunden ist und nur einen Ferritkern (10) von relativ hoher
Permeabilität aufweist, und
wobei der erste Symmetrierübertrager (5) so ausgebildet ist, dass er für
hohe Frequenzen als Transformator wirkt.
Hochfrequenz-Gegentaktverstärker nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wicklung (7) des ersten Symmetrierübertragers (5) einen Wellenwiderstand
von 25 Ohm und für hohe Frequenzen eine Länge von &lgr;/4 aufweist und
dies Wicklung (11) des zweiten Symmetrierübertragers (9) einen Wellenwiderstand
von 50 Ohm aufweist.
Hochfrequenz-Gegentaktverstärker nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ferritkern des ersten Symmetrierübertragers (5) eine Permeabilität
etwa zwischen 80 und 150 und der Ferritkern des zweiten Symmetrierübertragers
eine Permeabilität von etwa 800 aufweist.
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Anspruch[en] |
High-frequency push-pull amplifier, the symmetric output (3, 4) of which
is connected to an asymmetric load (13) via a balancing transformer arrangement,
wherein the balancing transformer set-up comprising the series connection of two
balancing transformers (5, 9),
wherein the balancing transformer which is first connected on the input side to
the symmetric output (3, 4) of the push-pull amplifier (1) only has a ferrite core
(6) of relatively low permeability and the second balancing transformer (9) is connected
on the input side with the symmetric output (8) of the first balancing transformer
and on the output side with the load (13) and only has a ferrite core (10) of relatively
high permeability, and
wherein the first balancing transformer (5) is designed, so that it functions as
a transformer for high frequencies.
High frequency push pull amplifier according to claim 1,
characterised in that,
the winding (7) of the first balancing transformer (5) has a characteristic impedance
of 25 Ohm and for high frequencies a longitude of &lgr;/4 and this winding (11)
of the second symmetric transformer (9) has a characteristic impedance of 50 Ohm.
High-frequency push-pull amplifier according to claim 1 or 2,
characterised in that,
the ferrite core of the first balancing transformers (5) has a permeability of approx.
between 80 and 150 and the ferrite core of the second balancing transformer has
a permeability of about 800.
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Anspruch[fr] |
Amplificateur en montage push-pull à haute fréquence dont
la sortie symétrique (3, 4) est reliée à une charge asymétrique
(13) par l'intermédiaire d'un ensemble de transformateurs d'équilibrage,
dans lequel l'ensemble de transformateurs d'équilibrage est réalisé
par la disposition l'un derrière l'autre de deux transformateurs d'équilibrage
(5, 9) dans lequel le premier transformateur d'équilibrage relié du côté
entrée avec la sortie symétrique (3, 4) de l'amplificateur en montage
push-pull (1) ne comprend qu'un noyau en ferrite (6) d'une perméabilité
relativement faible et le deuxième transformateur d'équilibrage (9) est
relié du côté entrée avec la sortie symétrique (8) du premier
transformateur d'équilibrage et du côté sortie avec la charge (13)
et ne comprend qu'un noyau en ferrite (10) d'une perméabilité relativement
élevée et dans lequel le premier transformateur d'équilibrage est
configuré de telle façon qu'il agisse comme transformateur pour les fréquences
élevées.
Amplificateur en montage push-pull à haute fréquence selon
la revendication 1, caractérisé en ce que le bobinage (7) du premier
transformateur d'équilibrage (5) a une impédance caractéristique
de 25 ohms et pour les hautes fréquences une longueur de &lgr;/4 et
en ce que le bobinage (11) du deuxième transformateur d'équilibrage
(9) a une impédance caractéristique de 50 ohms.
Amplificateur en montage push-pull à haute fréquence selon
la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le noyau en ferrite
du premier transformateur d'équilibrage (5) a une perméabilité située
environ entre 80 et 150 et en ce que le noyau en ferrite du deuxième
transformateur d'équilibrage à une perméabilité d'environ 800.
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Patent Zeichnungen (PDF)
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