DE1089429B

DE1089429B - Arrangement for automatic shrinkage control

Info

Publication number: DE1089429B
Application number: DET11049A
Authority: DE
Inventors: Erwin Willwacher
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1955-06-21
Filing date: 1955-06-21
Publication date: 1960-09-22

Description

Anordnung zur selbsttätigen Schwundregelung Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur selbsttätigen Schwundregelung eines Verstärkers für sehr kurze elektromagnetische Wellen..Arrangement for automatic shrinkage control The invention relates to an arrangement for automatic fading control of an amplifier for very short electromagnetic waves..

Die Schwundregelung bewirkt zweierlei, nämlich erstens eine Beseitigung oder wenigstens Verminderung der durch die Ausbreitung der Wellen bedingten Schwunderscheinungen und zweitens einen Ausgleich der Empfangsamplituden verschieden stark einfallender Sender, der im folgenden ebenfalls als Schwundregelung betrachtet ist.The shrinkage control has two effects, namely, firstly, an elimination or at least a reduction in the fading phenomena caused by the propagation of the waves and secondly, a compensation of the reception amplitudes of different strengths Transmitter, which is also considered in the following as a fading control.

Es sind Einrichtungen zur Schwundregelung bekannt, bei denen, meistens am Ausgang des Zwischenfrequenzverstärkers, eine Regelspannung, beispielsweise durch Gleichrichtung, erzeugt wird, die dem Steuergitter einer oder mehrerer Regelröhren zugeführt wird. Übersteigt die Amplitude des empfangenen Signals,den Normalpegel, so steigt die Regelspannung an und bewirkt eine größere negative Gittervorspannung, wodurch die Steilheit und damit die Verstärkung .der Regelröhre vermindert wird.There are known devices for shrinkage control in which, mostly at the output of the intermediate frequency amplifier, a control voltage, for example by Rectification, which is generated by the control grid of one or more control tubes is fed. If the amplitude of the received signal exceeds the normal level, so the control voltage increases and causes a larger negative grid bias, whereby the slope and thus the gain of the control tube is reduced.

Derartige Regeleinrichtungen haben sich jedoch nur im-Rundfunkfrequenzbereich bewährt. Bei hohen Frequenzen bewirkt das Anlegen einer Regelspannung an das Gitter eine erhebliche Veränderung sowohl der dynamischen Eingangskapazität als auch des elektronischen Eingangswiderstandes der Röhren. Die Veränderung der Eingangswiderstände der Röhren hat eine starke Verformung der Filterdurchlaßkurven zur Folge, was insbesondere bei Geräten, die mit Frequenzmodulation arbeiten, zu unerwünschten Phasenverzerrungen führen kann. Für die in der Hochfrequenztechnik neuerdings häufig verwendeten Wanderfel:dröhrenverstärker oder. auch für Klystronverstärker sind derartige Schwundregelungseinrichtungen wegen der besonderen Ausbildung dieser Röhren nicht verwendbar.Such control devices are only found in the radio frequency range proven. At high frequencies, a control voltage is applied to the grid a significant change in both dynamic input capacitance and electronic input resistance of the tubes. The change in input resistances of the tubes results in a strong deformation of the filter transmission curves, which in particular in devices that work with frequency modulation, undesirable phase distortions can lead. For the wandering waves that have recently been used frequently in high-frequency technology: tube amplifiers or. Such shrinkage control devices are also for klystron amplifiers because of The special design of these tubes cannot be used.

Ferner sind schon elektrisch regelbare Dämpfungsglieder bekanntgeworden, welche aus einem- ferromagnetischen Körper bestehen, an den ein quer zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Wellen verlauferndes einstellbares Magnetfeld angelegt ist.Furthermore, electrically controllable attenuators have already become known, which consist of a ferromagnetic body to which a transverse to the direction of propagation The adjustable magnetic field is applied to the electromagnetic waves.

Aufgabe der Erfindung ist die Vermeidung der oben beschriebenen Nachteile, wobei die an sich bereits bekannten ferromagnetischen Dämpfungsglieder verwendet werden. Die erfindungsgemäße Regelschaltung ist insbesondere geeignet für Wanderfeldröhren- und Klystronverstärker.The object of the invention is to avoid the disadvantages described above, the ferromagnetic attenuators already known per se being used will. The control circuit according to the invention is particularly suitable for traveling wave tube and klystron enhancers.

-Bei einer Anordnung zur selbsttätigen Schwundregelung eines Verstärkers für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bei dem elektrisch regenbare Dämpfuhgsglieder in den Zug des Verstärkers eingeschaltet sind, wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zwei Dämpfungsglieder, welche durch vormagnetisierte Ferritkörper gebildet werden, zwischen zwei vierarmigen Hochfrequenzbrücken angeordnet sind, deren Gleichtaktaus,gänge als Ein- bzw. Ausgang der gesamten Brückenanordnung dienen und deren Gegentaktausgänge reflexionsfrei abgeschlossen sind, wobei die Dämpfungsglieder so zwischen die verbleibenden zwei Ausgänge jeder Hochfrequenzbrücke eingefügt sind, idaß sie bezüglich ihrer gegenseitigen Lage um eine V iertelbetriebswellenlänge versetzt angeordnet sind.-With an arrangement for automatic shrinkage control of an amplifier for very short electromagnetic waves, in which electrically regenerable damping elements are switched on in the train of the amplifier, it is therefore proposed according to the invention, that two attenuators, which are formed by pre-magnetized ferrite bodies, are arranged between two four-armed high-frequency bridges, their common-mode outputs serve as input or output of the entire bridge arrangement and their push-pull outputs are completed reflection-free, with the attenuators so between the remaining two outputs of each high-frequency bridge are inserted so that they are related to their mutual position are arranged offset by a quarter operating wavelength.

An Hand -der Abb. 1 soll ein elektrisch regelbares Dämpfungsglied beschrieben werden. Abb. 2 zeigt die erfindungsgemäße Ausführungsform der elektrisch regelbaren Dämpfungsanordnung. An Hand der Abb. 3 und 4 sollen schließlich Ausführungsformen von Zwischenfrequenz= bzw. Hochfrequenzverstärkern mit erfindungsgemäßen Schwundregelungsanordnungen beschrieben werden.On the basis of Fig. 1, an electrically controllable attenuator should be used to be discribed. Fig. 2 shows the inventive embodiment of the electrical adjustable damping arrangement. Finally, with reference to Figs. 3 and 4, embodiments of intermediate frequency or high frequency amplifiers with fading control arrangements according to the invention to be discribed.

Abb. 1 zeigt ein an sich bekanntes elektrisch regelbares Dämpfungsglied. In einem Koaxialleitungsabschnitt 1 ist ein ferromagneti.scher Körper 2, beispielsweise Ferrit, angeordnet. Quer zur Ausbreitungsrichtung wird an den ferromagnetischen Körper ein durch eine Spulenwicklung 3 erzeugtes Magnetfeld angelegt. Ein Weicheisenkern, von dem nur die Pole 4 und 4' dargestellt sind, dient zur Verstärkung und Bündelung des äußeren Magnetfeldes. Die Permeabilität von ferromagnetischen Materialien ist bei hohen Frequenzen im Bereich der sogenannten ferromagnetischen Resonanz sehr stark vom -angelegten Magnetfeld abhängig. DurchÄnderung des magnetischenFlusses des äußeren angelegten Magnetfeldes kann die Permeabilität und damit die Dämpfung im ferromagnetischen Körper geändert werden. Der Wellenwiderstand einer mit einem Medium angefüllten Hochfrequenzleitung ist proportional wobei ,u die relative Permeabilität und a die relative Dialektrizitätskonstante des sich im wellenerfüllten Raum befindlichen Mediums bedeuten. Obwohl der ferromagnetischeKörper an seinen Enden zwecks Anpassung konisch auslaufend ausgebildet ist, treten infolg - der Wellenwiderstandsänderung durch Veränderung des y Reflexionen auf. Diese Reflexionen sind noch verhältnismäßig klein, wenn der Faktor nur wenig von 1 abweicht. Da jedoch ,u bis auf den Wert Null geregelt werden kann, tritt unter Umständen sogar Totalreflexion auf. Das in Abb. 1 dargestellte in einem Koaxialleitungsabschnitt angeordnete, elektrisch regelbare Dämpfungsglied eignet sich zur Dämpfung von Wellen des Zwischenfrequenzbereiches. Bei sehr hohen Frequenzen empfiehlt es sich, statt des Koaxialabschnittes einen Hohlrohrabschnitt zu verwenden.Fig. 1 shows a known electrically controllable attenuator. A ferromagnetic body 2, for example ferrite, is arranged in a coaxial line section 1. A magnetic field generated by a coil winding 3 is applied to the ferromagnetic body transversely to the direction of propagation. A soft iron core, of which only poles 4 and 4 'are shown, is used to strengthen and focus the external magnetic field. The permeability of ferromagnetic materials is very much dependent on the applied magnetic field at high frequencies in the area of so-called ferromagnetic resonance. By changing the magnetic flux of the externally applied magnetic field, the permeability and thus the damping in the ferromagnetic body can be changed. The wave resistance of a high-frequency line filled with a medium is proportional where, u is the relative permeability and a is the relative dialectric constant of the medium in the wave-filled space. Although the ferromagnetic body is tapered at its ends for the purpose of adaptation, reflections occur as a result of the change in characteristic impedance due to a change in the y. These reflections are still relatively small when the factor deviates only slightly from 1. However, since u can be regulated down to the value zero, total reflection may even occur. The electrically controllable attenuator shown in Fig. 1, arranged in a coaxial line section, is suitable for attenuating waves in the intermediate frequency range. At very high frequencies, it is advisable to use a hollow pipe section instead of the coaxial section.

In Abb. 2 ist eine Anordnung zur elektrisch regelbaren Dämpfung dargestellt, die zwei Dämpfungsglieder der oben beschriebenen Art verwendet und deren Aufgabe die Beseitigung der bei der oben beschriebenen Anordnung auftretenden Reflexionen ist. Der Gleichtaktausgang einer Hochfrequenzbrücke 5 dient als Eingang 6, der Gleichtaktausgang einer Hoch -frequenzbrücke 7 als Ausgang 8 der Dämpfungsanordnung. Die Gegentaktausgänge der Hochfrequenzbrücken 5 und 7 sind beispielsweise durch Absorber oder Abschlußwiderstände 9 und 10 reflexionsfrei abgeschlossen. Die übrigen zwei Ausgänge der Hochfrequenzbrücke 5 sind über zwei Hochfrequenzleitungen 11 und 12 von gleicher elektrischer Länge mit den übrigen zwei Ausgängen der HF-Brücke 7 verbunden. In die Hochfrequenzleitungen 11 und 12 ist jeweils ein Dämpfungsglied 13,14 der in Abb. 1 beschriebenen Art eingeschaltet. Die Ein.schaltungsstellen der Dämpfungsglieder in die Hochfrequenzleitungen 11 und 12 sind derart gewählt, daß .der Leitungsabschnitt zwischen der HochfrequenzbrüGke 5 und dem Dämpfungsglied 13 um eine Viertelbetriebswellenlänge länger ist als der Leitungsabschnitt zwischen der Hochfrequenzbrücke 5 und dem Dämpfun.gsglied 14.Fig. 2 shows an arrangement for electrically controllable damping, the two attenuators of the type described above used and their task the elimination of the reflections occurring in the arrangement described above is. The common-mode output of a high-frequency bridge 5 serves as input 6, the common-mode output a high-frequency bridge 7 as output 8 of the damping arrangement. The push-pull outputs the high-frequency bridges 5 and 7 are, for example, by absorbers or terminating resistors 9 and 10 completed without reflection. The remaining two outputs of the high frequency bridge 5 are over two high-frequency lines 11 and 12 of the same electrical length connected to the other two outputs of the HF bridge 7. In the high frequency lines 11 and 12 each have an attenuator 13, 14 of the type described in FIG. 1 switched on. The switch-on points of the attenuators in the high-frequency lines 11 and 12 are chosen such that .the line section between the high frequency bridge 5 and the attenuator 13 is a quarter operating wavelength longer than that Line section between the high-frequency bridge 5 and the attenuator 14.

Die Wirkungsweise einer derartigen elektrisch regelbaren Dämpfungsanordnung ist folgende: Eine in den Eingang 6 eingespeiste Hochfrequenzwelle teilt sich in der Hochfrequenzbrücke zu gleichen Teilen auf die Hochfrequenzleitungen 11 und 12 auf. Die beiden Wellenanteile werden in den Dämpfungsgliedern 13 und 14 gleich stark geschwächt und überlagern sich in der Hochfrequenzbrücke 7 wieder zu einer Welle. An den Dämpfungsgliedern 13 und 14 reflektierte Wellenanteile laufen wieder zur Hochfrequenzbrücke 5 zurück, wo sie .infolge der unterschiedlichen elektrischen Weglängen gegenphasig ankommen. Wegen ihrer Gegenphasigkeit gelangen diese beiden reflektierten Wellenanteile zum Gegentaktausgang und werden dort im Abschlußw iderstand 9 absorbiert.The mode of operation of such an electrically controllable damping arrangement is as follows: A high-frequency wave fed into input 6 is divided into of the high-frequency bridge to the high-frequency lines 11 and 12 in equal parts on. The two wave components are equally strong in the attenuators 13 and 14 weakened and superimposed again in the high-frequency bridge 7 to form a wave. At the attenuators 13 and 14 reflected wave components run back to High frequency bridge 5 back where they. Due to the different electrical Path lengths arrive out of phase. Because of their antiphase, these two succeed reflected wave components to the push-pull output and are there in the terminating resistance 9 absorbed.

In Abb. 3 ist ein Hochfrequenzempfänger dargestellt, bei dem die selbsttätige Schwundregelung im Zwischenfrequenzteil vorgenommen wird. Die durch eine Antenne 15 empfangenen Hochfrequenzwellen werden in der Mischstufe 16 mit einer im Oszillator 17 erzeugten Frequenz überlagert. Die so erhaltene Zwischenfrequenz wird im Verstärker 18 verstärkt, und zwar derart, daß die Signalamplituden an seinem Ausgang genügend weit über dem Eingangsrauschen liegen. Die Zwischenfrequenz durchläuft hierauf eine gemäß Abb. 2 ausgebildete elektrisch regelbare Dämpfungsanordnung 19. An die regelbare Dämpfungsanordnung 19 ist ein weiterer Zwischenfrequenzverstärker 20 angeschaltet. Am Ausgang des Zwischenfrequenzverstärkers liegt ein Regelspannungserzeuger 21, der beispielsweise als Regelspannungsgleichrichter ausgebildet sein kann. Die folgenden Empfängerstufen sind, da sie für die Schwundregelung ohne Belang sind, weggelassen. Die aus dem Regelspannungserzeuger erhaltene Spannung wird in einem Gleichstromverstärker 22 verstärkt und danach der Steuerwicklung des elektrisch regelbaren Dämpfungsgliedes 19 zugeführt. Steigt die Amplitude eines empfangenen Signals über den Normalpegel an, so wird im Regelspannungserzeuger 21 eine über dem Normalwert Iiegende Regelspannung erzeugt, die in den Dämpfungsgliedern der Anordnung 19 eine erhöhte Dämpfung und damit eine Verminderung der Amplitude am Ausgang des Verstärkers bewirkt.In Fig. 3 a high-frequency receiver is shown in which the automatic Fading control is made in the intermediate frequency part. The through an antenna 15 received high frequency waves are in the mixer 16 with one in the oscillator 17 generated frequency superimposed. The intermediate frequency thus obtained is used in the amplifier 18 amplified in such a way that the signal amplitudes at its output are sufficient are well above the input noise. The intermediate frequency then passes through a electrically controllable damping arrangement 19 designed according to Fig. 2 to the controllable Attenuation arrangement 19, a further intermediate frequency amplifier 20 is connected. At the output of the intermediate frequency amplifier there is a control voltage generator 21, which can be designed, for example, as a control voltage rectifier. The following Receiver stages are omitted because they are of no importance for the shrinkage control. The voltage obtained from the control voltage generator is used in a DC amplifier 22 amplified and then the control winding of the electrically adjustable attenuator 19 supplied. If the amplitude of a received signal rises above the normal level on, a control voltage above the normal value is generated in the control voltage generator 21 generated in the attenuators of the assembly 19 and increased attenuation this causes a reduction in the amplitude at the output of the amplifier.

In Abb. 4 ist eine Relaisstelle eines Richtfunkübertragungsnetzes dargestellt, in der das auf einen Hochfrequenzträger aufmodulierte Signal ohne Demodulation verstärkt und eventuell nach einer Frequenzversetzung weitergesendet wird. Mit 23 sei dieEmpfangsantenne, mit 24 die Sendeantenne einer R.ichtfunkrelaisstelle bezeichnet; .das hochfrequente Signal wird in den Hochfrequenzverstärkern 25 und 26 verstärkt. Zwischen diese beiden Verstärker ist eine elektrisch regelbare Dämpfungsanordnung 27 eingeschaltet. Am Ausgang des Verstärkers 26 liegt ein Regelspannungserzeuger 28, dessen Regelspannung in einem Gleichstromverstärker 29 verstärkt und hierauf der Steuerwicklung der elektrisch regelbaren Dämpfungsglieder der Anordnung 27 zugeführt wird.In Fig. 4 is a relay station of a radio relay network shown in which the signal modulated onto a high-frequency carrier without demodulation amplified and possibly retransmitted after a frequency shift. At 23 Let the receiving antenna be referred to with 24 the transmitting antenna of a radio relay station; The high-frequency signal is amplified in the high-frequency amplifiers 25 and 26. An electrically controllable damping arrangement is located between these two amplifiers 27 switched on. At the output of the amplifier 26 there is a control voltage generator 28, whose control voltage is amplified in a direct current amplifier 29 and then the control winding of the electrically controllable attenuator of the arrangement 27 is supplied will.

In den Ausführungsbeispielen: der Abb.3 und 4 wird die Schwundregelung als sogenannte Rückwärttsregelung vorgenommen, d. h., der Regelspannungserzeuger liegt hinter der regelbaren Dämpfungsanordnung. Di.eAnwendung derErfindung ist jedoch keineswegs auf die Rückwärtsregelung beschränkt, es kann vielmehr auch :die sogenannte Vorwärtsregelung vorgenommen werden, bei der dar Regelspannungserzeuger vor der Dämpfungsanordnung liegt. Es empfiehlt sich jedoch hierbei, das Regelspannungsglied nicht direkt an den Verstärkereingang zu legen, damit die Regelspannung einen brauchbaren Wert besitzt. Neben der Vorwärts- oder Rückwärtsregelung ist auch die gleichzeitige Anwendung beider Regelungsarten möglich.In the exemplary embodiments: Figs. 3 and 4, the shrinkage control is used made as a so-called reverse control, d. i.e. the control voltage generator lies behind the adjustable damping arrangement. However, the application of the invention is in no way limited to the reverse control, it can also be: the so-called Forward control can be made with the control voltage generator before the Damping arrangement lies. However, it is recommended to use the control voltage element not to be connected directly to the amplifier input so that the control voltage is usable Owns value. In addition to forward or reverse regulation, there is also simultaneous Use of both types of regulation is possible.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Arrangement for the automatic flow control of a Amplifier for very short electromagnetic waves, in which the electrically controllable Attenuators are switched into the train of the amplifier, characterized in that that two attenuators, which are formed by pre-magnetized ferrite bodies, are arranged between two four-armed high-frequency bridges, their common-mode outputs serve as input or output of the entire bridge arrangement and their push-pull outputs are completed reflection-free, with the attenuators so between the remaining two outputs of each high-frequency bridge are inserted, that they with respect to their mutual position are arranged offset by a quarter operating wavelength.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the bridge arrangement with the attenuators is arranged in the course of an intermediate frequency amplifier.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the bridge arrangement in the Is arranged in the course of a high frequency amplifier.

4. arrangement according to claim 3, thereby characterized in that the high frequency amplifier as Traveling wave tube amplifier or klystron amplifier is formed.

5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the shrinkage control is designed as a backward and forward control. Considered publications: German Patent Specifications No. 690 807, 691722; Proc. IRE, January 1953, pp. 93 to 100; Electronics, November 1954, pp. 168-172; P itsch, textbook on radio reception technology, 1948, p.556.