Ein phasengetasteter Hochfrequenzgleichrichter für by Luzian Velden

By Luzian Velden

Bei der Arbeit auf dem Gebiet der Mikrowellenspektroskopie ist es im allge meinen notwendig, das sign einen Verstarker durchlaufen zu lassen, um dann die Messgrosse nach der Gleichrichtung auf einem Anzeigeinstrument sichtbar machen zu konnen. Die Verstarker zeigen bei hohen Verstarkungen die unange nehme Eigenschaft, das verstarkte sign mit einem Rauschen, welches von statistischen Vorgangen im Messsystem herruhrt, zu uberlagern. Am Ausgang des Gleichrichters macht sich dieser Eigenrauschpegel als eine Gleichspannung be merkbar, die auch bei nicht vorhandenem Eingangssignal auftritt. Eine Kompen sation dieser Spannung durch eine feste Gleichspannung ist nur dann von Nutzen, wenn ihre Schwankungen kleiner als das zu messende Ausgangssignal sind. Anderenfalls uberwiegen die Schwankungen des Anzeigeinstrumentes, die auf Eigenrauschschwankungen zuruckzufuhren sind, die durch das sign hervor gerufenen Ausschlage und begrenzen somit das Auflosungsvermogen. Ist jedoch die Signalfrequenz oder die Signalfolgefrequenz bekannt, so ist durch die phasenempfindlichen und phasengeschalteten Gleichrichter eine Moglichkeit gegeben, ein Differenzmessverfahren anzuwenden. Schwankungen des Storpegels beeinflussen das Ausgangssignal nicht mehr, Verstarkungsschwankungen gehen nicht mehr proportional zu sign plus Storpegel, sondern nur noch proportional zum sign auf die Messung ein. Das Ziel der Untersuchungen warfare, einen phasenempfindlichen Gleichrichter zu finden, der die Konstanzanforderungen eines radioastronomischen HI-Linien empfangers erfullt und durch einen geringen elektronischen Aufwand seine An wendung in einem Mehrkanalempfanger erlaubt. Die prinzipiell mogliche Verbesserung des Temperaturauflosungsvermogens durch ein anderes Demodulationsverfahren als das bisher verwendete sollte aus genutzt werden. Weiterhin warfare es notwendig, die Storanfalligkeit der fruheren Schaltung gegen niederfrequente Signaleinstreuung in der neuen Schaltung zu beseiti

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Bei der Arbeit auf dem Gebiet der Mikrowellenspektroskopie ist es im allge meinen notwendig, das sign einen Verstarker durchlaufen zu lassen, um dann die Messgrosse nach der Gleichrichtung auf einem Anzeigeinstrument sichtbar machen zu konnen. Die Verstarker zeigen bei hohen Verstarkungen die unange nehme Eigenschaft, das verstarkte sign mit einem Rauschen, welches von statistischen Vorgangen im Messsystem herruhrt, zu uberlagern. Am Ausgang des Gleichrichters macht sich dieser Eigenrauschpegel als eine Gleichspannung be merkbar, die auch bei nicht vorhandenem Eingangssignal auftritt. Eine Kompen sation dieser Spannung durch eine feste Gleichspannung ist nur dann von Nutzen, wenn ihre Schwankungen kleiner als das zu messende Ausgangssignal sind. Anderenfalls uberwiegen die Schwankungen des Anzeigeinstrumentes, die auf Eigenrauschschwankungen zuruckzufuhren sind, die durch das sign hervor gerufenen Ausschlage und begrenzen somit das Auflosungsvermogen. Ist jedoch die Signalfrequenz oder die Signalfolgefrequenz bekannt, so ist durch die phasenempfindlichen und phasengeschalteten Gleichrichter eine Moglichkeit gegeben, ein Differenzmessverfahren anzuwenden. Schwankungen des Storpegels beeinflussen das Ausgangssignal nicht mehr, Verstarkungsschwankungen gehen nicht mehr proportional zu sign plus Storpegel, sondern nur noch proportional zum sign auf die Messung ein. Das Ziel der Untersuchungen warfare, einen phasenempfindlichen Gleichrichter zu finden, der die Konstanzanforderungen eines radioastronomischen HI-Linien empfangers erfullt und durch einen geringen elektronischen Aufwand seine An wendung in einem Mehrkanalempfanger erlaubt. Die prinzipiell mogliche Verbesserung des Temperaturauflosungsvermogens durch ein anderes Demodulationsverfahren als das bisher verwendete sollte aus genutzt werden. Weiterhin warfare es notwendig, die Storanfalligkeit der fruheren Schaltung gegen niederfrequente Signaleinstreuung in der neuen Schaltung zu beseiti

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In beiden Zweigen des Reglers wird ein Plattendifferentialkondensator verwendet. Die Regelbereiche werden durch Parallelund Hintereinanderschaltung von Festkondensatoren eingestellt. Die Kapazität des Feinreglers mit einem Differentialtrimmer von 15 pf insgesamt und im einzelnen Zweig 7,5 ± 4,5 pf ergibt in"der Schaltung Abb. 16 (rechts) in einem Zweig die Gesamtkapazität des Feinreglers mit 6,9 ± 0,4 pf. Nehmen wir für den Feinregler Mittelstellung an, so errechnet sich die Zweigkapazität insgesamt mit 24,5 ± 4,5 pf.

18a gestrichelt gezeichnete Zusatzkapazität stellt die Kapazität der Gleichrichterschaltung am Reglereingang dar und wurde mit etwa 35 pf gemessen. Die durch den Aufbau bedingten Anteile der Zusatzkapazität können in den verschiedenen Kanälen etwas streuen. Diese Streuungen werden in die Abstimmung der Sekundärkreise einbezogen. Nach der Abstimmung dürfen keine Änderungen der Zusatzkapazität auftreten, was durch einen stabilen Aufbau erreicht werden kann. Die Kapazität des Sekundärkreises ist mit 135 p so gewählt, daß die im vorhergehenden Punkte c) berechneten maximalen Kapazitätsvariationen bei der Einstellung des Symmetriereglers von 0,1 pf keinen meßbaren Einfluß auf die Filterdurchlaßkurve besitzen.

13 gibt Abb. 14. a) Wegen des kleinen benötigten Spannungspegels von 2 V und des geringen Platzbedarfs wurde als Gleichrichterdiode eine Siliziumdiode verwendet. ) Die Eigenzeitkonstante der Schaltung ist mit R T = 25 k, R i = 1 k und dem Ausgangskondensator C = 4 fLF durch (38) gegeben mit "E = 0,1 sec und damit "E~· Tj2 (s. 1), eine Voraussetzung, die bei der Berechnung der Ausgangssignalspannung in (22) gemacht wurde. Der Ausgangswiderstand RA wurde mit 500 k groß gegen R T R i gewählt, so daß sich ein Er nach (30) mit Er = 0,95 ergibt.

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