Symmetrische Verstärker
Bild 1: Prinzip eines symmetrischen Verstärkers
Bild 1: Prinzip eines symmetrischen Verstärkers
Symmetrische Verstärker
In den Anfangsjahren der Nutzung von Halbleiterverstärkern in der Radartechnik wurde meist der sogenannte symmetrische Verstärker genutzt. Jedes Verstärkermodul in dieser Art erhielt am Eingang und am Ausgang ein 90° Hybrid (eine Spezialform eines Richtkopplers) um zwei gleiche Transistorstufen parallel zu betreiben. Diese Hybride werden in der Literatur unter Anderem auch –3 dB Koppler, Hybridkoppler oder „quadrature coupler“ genannt. Diese Koppler haben die Eigenschaft, bei gleicher Belastung das Eingangssignal in zwei gleich große Ausgangssignale zu teilen. Der Ausgang mit dem längeren internen Weg erfährt dabei eine Phasenverschiebung von 90° gegenüber dem Ausgang mit dem kürzeren Weg. Die Signale an den parallel arbeitenden Verstärkern haben also einen Phasenunterschied von 90°. An dem Hybrid am Ausgang können sich diese Signale durch konstruktive Interferenz addieren, oder am anderen Ausgang durch destruktive Interferenz auslöschen.
Diese Art Verstärker hat folgende Vorteile:
- ein gutes Stehwellenverhältnis durch günstigere Impedanzanpassung;
- einfach kaskadierbare Verstärkerstufen;
- einfache Leistungsanpassung;
- verbesserte Leistungsverstärkung.
Die Nachteile sind:
- die beeinträchtigten Kosten und die Miniaturisierungsmöglichkeiten der Module (wegen der verdoppelten Anzahl von Transistoren pro Stufe);
- die Eingangsverluste durch den Hybridbaustein verschlechtert die Rauschzahl des Verstärkers;
- die begrenzte Bandbreite (wegen der Probleme beim Aufbau breitrandiger 90° Hybride).
Heutige Nutzung dieses Prinzips ist meist in Verstärkermodulen des Senders, bei denen sich die Nachteile des Prinzips nicht negativ auswirken. So zum Beispiel in den Sendeverstärker-Modulen des experimentellen Weltraumradars GESTRA. Wegen der Begrenzung der Bandbreite auf nur 100 MHz innerhalb des zugelassenen Frequenzbandes können auch schmalbandige Hybride verwendet werden. Die ungefähre Bandbreite des Verstärkers ist auf dem Ferritisolator ablesbar: 1200 … 1400 MHz.
Bildergalerie von symmetrischen Verstärkern
Bild 2: Senderverstärker-Modul des Weltraumradars GESTRA