oder Vorverzerrung bei Leistungsstufen ist eine geniale Technik zur Verbesserung der Linearität von Leistungsstufen. Diese Vorverzerrung verbessert die Signalqualität und entfernt unerwünschte Interferenzen aus dem Ausgangssignal, dem Sendesignal.
Die Idee der Vorverzerrung besteht darin, das Eingangssignal so zu verändern, dass die immer vorhandenen Nichtlinearitäten einer Leistungsstufe kompensiert werden. Die Verzerrungen im Ausgangssignal einer Endstufe werden durch leistungsfähige Prozessoren analysiert und ein gegenphasiges Signal in Form einer Regelschleife dem Eingangssignal in Echtzeit hinzugefügt.
Unter Linearität bei Verstärkerstufen versteht man die Eigenschaft, dass das Ausgangssignal proportional zum Eingangssignal ist, d.h. wenn das Eingangssignal eine bestimmte Änderung erfährt, das Ausgangssignal eine proportionale Änderung in der gleichen Richtung und dem gleichen Verhältnis erfährt. In der Praxis bedeutet es, dass das Verhältnis des Ausgangssignales zum Eingangssignal konstant ist und die Verstärkung über den gesamten Betriebsbereich des Verstärkers stabil bleibt. Eine lineare Verstärkung ist wichtig in Anwendungen wie der Audioverstärkung, der Hochfrequenztechnik und rauscharmen Kommunikationssystemen um nichtlineare Effekte zu vermeiden, die die Signalqualität verfälschen.
Intermodulationsprodukte entstehen bei Leistungsstufen durch die Mischung von zwei oder mehr Signalen unterschiedlicher Frequenz. Diese Produkte sind unerwünscht weil sie zusätzliche Frequenzen erzeugen und das Ausgangssignal verfälschen. Die häufigsten Intermodulationsprodukte sind die Summe und Differenz der ursprünglichen Frequenzen, sowie deren Vielfache. Nehmen wir bzw. nur zwei Frequenzen f1 und f2 und betrachten die entstehenden Intermodulationsprodukte: f1 + f2, f1 – f2, 2f1, 2f2, 2f1 – f2, 2f2 – f1. Diese Intermodulationsprodukte verursachen Störungen und beeinflussen die Leistung eines Audio – oder Hochfrequenz Verstärkern.
Die Technik der Vorverzerrung wird heute in modernen Mobilfunk-Basisstationen verwendet um die Effizienz und Linearität der Hochfrequenzverstärkern zu verbessern. Im NF-Bereich wird die Methode in Audioverstärkern eingesetzt, um Verzerrungen zu minimieren und die Klangqualität zu verbessern. Dabei passt sich die Prädistortion dynamisch den aktuellen Betriebsbedingungen an.
Leistungsstufen mit Prädistortion werden zunehmend auch im Amateurbereich, im Rundfunk und in militärischen Anwendungen eingesetzt um die Effizienz und Reichweite der Übertragung erheblich zu vergrößern. Durch die Reduzierung der Verzerrungen im Ausgangssignal wird eine klarere und bessere Signalübertragung möglich.
Durch die Verringerung unerwünschter Harmonischer werden Intermodulationsprodukte verringert. Diese Technik wird zunehmend auch von Amateurfunkern genutzt, um die Linearität und Effizienz ihrer Endstufen zu verbessern.
Ein Beispiel sind Hüllkurven- und digitale Endstufen, um die Signalstärke zu erhöhen und Verzerrungen zu minimieren. Dazu gehören Firmen wie FlexRadio, Expert Linears mit der Expert 1K-FA, die allerdings enorme Probleme mit den Potis für die Ruhestromeinstellung hat. Weitere Firmen sind Yaesu und Elecraft.
Wer mehr wissen will sei auf den Beitrag über die Messung an Leistungsstufen verwiesen.
oder auch der Beitrag des DARC: „Problemzone Sender Endstufen“.
Dr. Walter Schau, DL3LH
