DE2007553A1

DE2007553A1 - Mehrfachmodulierter UHF-Klystron-Verstärker

Info

Publication number: DE2007553A1
Application number: DE19702007553
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Thomas Chelmsford Essex Clayworth (Großbritannien). P HOIq 21-22
Original assignee: English Electric Valve Co Ltd
Current assignee: Teledyne UK Ltd
Priority date: 1969-02-20
Filing date: 1970-02-19
Publication date: 1971-09-30
Also published as: DE2007553B2; DE2007553C3; GB1232912A; US3624534A

Description

DR. MÖLLER- BORS -I DR. MANITZ DR. DEUFEL

Patentanwälte Dipl.-Ing. Finsterwald

Dipl.-Ing. Grämkow

Braunschweig, den 18. Februar 1970

Unser Zeichen: E 364 - Kl/Lie

English Electric Valve Company Limited English Electric House / Strand London WeG. 2 / England

Mehrfachmodulierter UHF-Klystron-Verstärker

Die Erfindung betrifft Klystron-Verstärker-Schaltungen, insbesondere für die Verstärkung modulierter UHF- (ultrahochfrequenter) Signale«.

Bei Fernsehsendern ist es gewöhnlich erforderlich, daß UHF-Trägersignal, welches mit Videosignalen und den entsprechenden Tonsignalen moduliert ist, zu verstärken. Bei einem Farbfernsehsender ist der UHF-Bildträger außerdem mit dem Farbhilfstrager, der die Färbinformation trägt, moduliert.

In diesen (und anderen) Fällen ist es erwünscht, für die Verstärkung der UHF-Träger, die mit einer Anzahl unterschiedlicher ModulAtionssignale, beispielsweise Bild- und Tonsignale, und im VaIl einer Farbfernsehsendung ein mit einem Farbsignal modulierter Farbhilfsträger - ein Klystron zu verwenden. Gegenwärtig bekannte Klystron-Verstärker können jedoch nicht wirkungsvoll für derartige Zwecke verwendet werden. Der Grund dafür liegt in der Tatsache, daß ein Klystron keine lineare Verstärkungeeinrichtung

109840/0605

33 BRAUNSCHWEIG, AM BURGERPARK 8 <SP (053t) 2U487 8 MÜNCHEN 22, FIOBEBT-KOCH-STR. 1 * (0811) 2251 10

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ist und ausgenommen über einen sehr begrenzten Eingangsleistungsbereich eine lineare Verstärkungseinrichtung nicht hinreichend vernünftig annähert.

Die Zeichnungsfigur 1 zeigt die Kennlinie eines typischen KIy strons und zwar den Zusammenhang zwischen Eingangsleistung (Abszisse) und Ausgangsleistung (Ordinate). Diese Kennlinie ist voll durchgezeichnet. &s handelt sich dabei um ein typisches Klystron, das eine Ausgangsleistung bis zu etwa 10 KW liefern kann und Eingangsleistungen bis etwa 3 .Vatt verarbeitet. Es ist erkennbar, daß diese Kennlinie merklich gekrümmt ist und zum Vergleich ist ebenfalls gestrichelt eine lineare Kennlinie dargestellt. V/i β ersichtlich, approximiert die gekrümmte Kennlinie den linearen Teil annähernd vernünftig nur bei kleinen Eingangsleistungen von nicht mehr als etwa ein Viertel der maximalen Singangsleistung, die das Klystron verarbeiten kann. Bei Eingangsleistungen oberhalb dieses relativ kleinen Wertes nimmt die Krümmung schnell zu und von etwa der Hälfte der maximalen Eingangsleistung an wird die Krümmung sehr stark, tfird daher ein Klystron mit einer Kennlinie wie in Fig. 1 dargestellt, zur Verstärkung von UHF-Trägern, die mit mehreren verschiedenen Modulationssignalen moduliert sind, verwendet und mit Signalen von wesentlich mehr als etwa 5/4 Watt angesteuert, so führt die Krümmung der Kennlinie zu zunehmenaer Kreusmodulation zwischen den verschiedenen unterschiedlichen Modulationssignalen. Dies ist ein sehr erheblicher Fehler, besonders im Fall eines Farbfernsehsenders, bei dem eine derartige Kreuzmodulation zu unzulässigen Störungen mit den Bildsignalen durch das Farbmuster führen kann. »Vegen dieser Kreuzmodulationsprobleme muß ein Klystron bei Einsatz als UHF-Verstärker in einem Fernsehsender zur gleichzeitigen Verstärkung von mit Bild- und 'i'onsignalen modulierten UHF-Trägern sehr wesentlich mit Unterleistung betrieben werden» Typisch ist dabei ein Verhältnis um einen Faktor zwi-

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sehen 5 und 10 zu 1, so daß seine maximal zulässige Ausgangsleistung auf einen Wert zwischen einem Fünftel und einem Zehntel der vollen Ausgangsleistung herabgesetzt ist, wodurch ein schlechter Wirkungsgrad und hohe Kosten gegeben sind. Ziel der Erfindung ist, diesen Fehler und die dadurch gegebene Einschränkung zu beseitigen.

Gemäß der Erfindung enthält ein UHF-Klystron-Verstärker für die gleichzeitige Verstärkung einer Mehrzahl von UHF-Trägern, die mit unterschiedlichen Modulationssignalen moduliert sind - ein derartiger Verstärker soll nachfolgend kurz als mehrfachmodulierter JHF-Kl.ystron-Verstärker Dezeichnet werden - ein verstärkendes Klystron und eine Korrekturschaltung mit einer nichtlinearen Linie, die den Zusammenhang zwischen Betriebsverstärkung und Signalpegel herstellt und in i3ezug auf die nichtlineare Ausgangs/ Eingangs-Kennlinie des genannten Klystrons so gewählt ist, daß die Sesamt^usgangs/Jiingangs-Kennlinie der Kombination aus Klystron und Korrekturschaltung im wesentlichen über einen gewünschten weiten Eingangssignalbereich linear ist.

Vorzugsweise besteht die Korrekturschaltung aus einer sogenannten P.I.N. (Positiv, Intrinsic, Negativ)-Diodenschaltung mit einer oder mehreren Dioden und Mitteln, um diesen ein die Dämpfung steuerndes Signal, das vom zu verstärkenden Eingangssignal abgeleitet ist, zuzuführen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält ein mehrfachmodulierter UHF-Klystron-Verstärker eine Signalstrecke, die ein verstärkendes Klystron, eine P.I.N.-Dioden-Dämpfungsschaltung und eine Verzögerungsschaltung enthält, weiter einen Eichtkoppler in

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Strecke
dieser / , der so geschaltet und angeordnet ist, daß er einen Teil des zu verstärkenden Eingangssignals zu einem Gleichrichter abzweigt, weiter Mittel zur Nutzung des gleichgerichteten Ausgangssignals des Gleichrichters als Dämpfungs-Steuersignal für die genannte P.I,N.-Dioden-Dämpfungsschaltung. Die Verzögerung der genannten Verzögerungsschaltung entspricht dabei der in der SignalstrecKe von dem Hichtkoppler über den Verstärker zu der P.I.N.-Diöden-Dämpfungsschaltung und die gesamte Anordnung ist so, daJi die Gesamt-Ausgangs/Eingangs-Kennlinie des Verstärkers im wesentlichen über den Betriebs-Eingangsbereich linear ist. Vorzugsweise wird das gleichgerichtete Ausgangssignal durch einen Videoverstärker veränderlicher Verstärkung verstärkt, bevor es als Dämpfungssteuersignal der Dämpfungsschaltung zugeführt wird.

Fig· 2 zeigt eine Schaltung zur UHF-Verstärkung in einem Farbfernsehsender· Ein UHF-Bildträger, der mit Bildsignalen sowie mit einem Farbhilfstrager moduliert ist und ein VHF-Träger, der mit dem begleitenden Tonsignal moduliert ist, werden von Klemme 1 über den Durchgangsweg eines 20 bis 30 dB-Richtkopplers 2 und eine Verzögerungsleitung 5 einer an sich bekannten P.I.N. Dioden-Dämpfungsschaltung 4, die gemäß der Zeichnung eine Diode 41 (es können auch mehr als eine Diode vorgesehen sein) in einem Koaxialkabel 42 enthält, zugeführt. Das Ausgangesignal von der Dämpfungs· schaltung wird durch ein verstärkendes Klystron 3> verstärkt und der Sendeantenne (nicht dargestellt) zugeführt.

Die abgezweigte UHF-Energie aus dem Eingang des Kopplers 2 wird vom Gleichrichter 6 gleichgerichtet und das erhaltene Signal durch einen Videoverstärker 7 mit veränderlicher Verstärkung, der

einen DurchlaJibereich von (angenommen) 0-6 MHz hat, verstärkt und als Dämpfungs-Steuersignal der Diode 41 zugeführt. Die Verzögerung der Schaltung 5 ist so bemessen, dab die Signalverzögerung zwischen der Eingangsklemme 1 und der Diode 41 über die genannte Verzögerungsschaltung gleich der zwischen dem gleichen Punkt 1 und der Diode 41 über den Gleichrichter 6 ist.

Die Betriebspegel/Dämpfungs-Kennlinie der gesteuerten Dämpfungsschaltung 4 hat die in Fig. 3 dargestellte Form, d.h. sie verläuft derart, daß die zusammengesetzte Wirkung der voll ausgezogenen Kennlinie der Fig. 1 und 3 eine Ausgangs/Eingangs-Kennlinie zwischen dem Ausgangssignal an der Ausgangsklemme 8 und dem Eingangssignal an der Klemme 1 ergibt, die im wesentlichen über einen Betriebsbereich bei 1, der sich von O bis zu einem Wert, an dem das Klystron voll ausgelastet ist, erstreckt, linear ist. Es kann dargestellt werden, daß unerwünschte Kreuzmodulationsprodukte, die von der P.I.N.-Dioden-Dämpfungsschaltung 4 erzeugt werden und an derem Ausgang erscheinen, durch Kompensation oder Auslöschung durch Kreuzmodulationsprodukte, die sich aus der Nichtlinearität des verstärkenden Klystrons 3 ergeben, zu / gemacht werden. Die Erfindung gestattet daher, daß Klystron 3 in zufriedenstellender Weise wirksam, d.h. nicht im Unterleistungsbetrieb, einzusetzen.

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Claims

- 6 Ansprüche

ehrfachmodulierter UHF-Klystron-Verstärker, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker ein verstärkendes Klystron und eine Korrekturschaltung mit einer nichtlinearen Kennlinie aufweist, die den Zusammenhang zwischen Betriebsverstärkung und Signalpegel herstellt und die in bezug auf die nichtlineare Ausgang/Eingangs-Kennlinie des Klystrons so gewählt ist, daß die Gesamt/Ausgangs/Eingangs-Kennlinie der Kombination aus Klystron und Korrekturschaltung über einen gewünschten weiten Eingangsbereich im wesentlichen linear ist.
2.Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung aus einer P.I.N. (Positiv- Intrinsic, Negativ)-Diodenschaltung besteht, die eine oder mehrere Dioden sowie Mittel für die Zuführung eines Dämpfungs-Steuersignals, welches aus dem zu verstärkenden Eingangssignal abgeleitet ist, zu diesen Dioden, enthält.
3.Mehrfachmodulierter UHF-Klystronverstärker, gekennzeichnet durch eine Signalstrecke, die ein verstärkendes Klystron, eine P.I.N. Dioden-Dämpfungsschaltung und eine Verzögerungsschaltung enthält, weiter einen Richtkoppler in dieser Strecke, der so geschaltet und angeordnet ist, daß er einen Anteil des zu verstärkenden Eingangssignals zu einem Gleichrichter abzweigt und durch Mittel zur Nutzung des gleichgerichteten Ausgangssignals von diesem Gleichrichter als Dämpfungs-Steuersignal für die P.I.N.-Dioden-Dämpfungsschaltung, wobei die Verzögerung der Verzögerungsschaltung gleich der in der Strecke zwischen dem Richtkoppler über den Gleichrichter zur P.I.N.-

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Diöden-Dämprungsschaltung ist und die Gesamtanordnung so
beschaffen ist, daß die Gesamt/Aisgangs/Eingangs-Kennlinie
des Verstärkers über den Betriebsein^angsbereich im wesentlichen linear ist.
4. Verstärker nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet, daß das gleichgerichtete Ausgangssignal durch einen Videoverstärker veränderlicher Verstärkung verstärkt wird, bevor es als
Dämpfungs-Steuersignal der Dämpfungsschaltunj'; zugeführt wird.

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