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Frequenzwandler
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für selbsttätige Verstärkungsregelung bei einem Frequenz- wandler, der einen ersten, als Modulator arbeitenden Transistor und einen zweiten, als Oszillator ar- beitenden Transistor enthält. Die Ausnutzung der Erfindung bringt besondere Vorteile bei Rundfunk- empfängern, und sie wird deshalb in einer derartigen Anwendung näher beschrieben.
Es hat früher gewisse Schwierigkeiten bereitet, eine selbsttätige Verstärkungsregelung bei Rundfunk- empfängern mit Transistoren zu benutzen, weil die Transistoren niedrige Eingangsimpedanz haben, so dass zwecks selbsttätiger Verstärkungsregelung eine grössere Leistung zugeführt werden muss, als bei Verstärkerröhren. Diese grössere Leistung hat man aber mit den Schaltungen nicht erreichen können, die von
Empfängern mit Verstärkerröhren bekannt gewescn sind. Man hat zwar verschiedene Schaltungen zur Erzielung einer selbsttätigen Verstärkungsregelung bei Geräten mit Transistoren vorgeschlagen, aber diese Vorrichtungen haben meistens nur die Zwischenfrequenzstufen der Geräte umfasst.
Wenn man aber in einem Rundfunkempfänger eine gute Verstärkungsregelung erhalten will, ist es erwünscht, dass das Signal einer Verstärkungsregelung unterworfen wird, bevor es zu grosse Amplituden erreicht hat. Dadurch wird nämlich die Gefahr für Verzerrung in den nachfolgenden Verstärkerstufen beim Empfang von Schwingungen mit grosser Amplitude wesentlich vermindert. Aus diesem Grunde ist es erwünscht, die selbsttätige Verstärkungsregelung sowohl in etwaigen Hochfrequenzverstärkerstufen als auch in der Modulatorstufe vorzunehmen. Die meisten Empfänger mit Transistoren enthalten aber keine Hochfrequenzverstärkerstufen, weshalb die Verstärkungsregelung erst in der Modulatorstufe einsetzen kann. In einer bekannten Schaltung eines Frequenzwandlers wird ein Modulator mit einem ersten Transistor und ein Oszillator mit einem zweiten Transistor ausgenutzt.
Wenn eine der einem derartigen Frequenzwandler zugeführten Schwingungen, gewöhnlicherweise die zugeführte hochfrequente Schwingung, wesentlich kleiner als die andere ist, welche in dem Falle die örtlich erregte Schwingung ist, kann die Amplitude der erreichten zwischenfrequenten Schwingung von der genannten kleineren Schwingung abhängig werden. In einem solchen Falle arbeitet ein Frequenzwandler der genannten Art vollkommen zufriedenstellend. Wenn aber die Amplitude der zugeführten Schwingung wächst, kommt sie der Amplitude der örtlich erregten Schwingung näher. Die Veränderungen der Amplitude der örtlich erregten Schwingung, die verschiedene Gründe haben können, z. B. Veränderungen der zugeführten Betriebsspannung, werden deshalb wichtig, weil diese Veränderungen in den gebildeten zwischenfrequenten Schwingungen auftreten können.
In mehreren mit Transistoren ausgerüsteten Empfängern hat dies zu einer mikrophonischen Wirkung geführt, wenn starke hochfrequente Schwingungen empfangen und zum Frequenzwandler zugeführt worden sind.
Es ist nun festgestellt worden, dass man derartigen Rückkopplungserscheinungen entgehen kann, wenn man die Amplitude der örtlich erregten Schwingung wachsen lässt und gleichzeitig damit die abgeleitete Spannung für die selbsttätige Verstärkungsregelung in einer solchen Richtung verändert, dass die Verstärkung im Modulator vermindert wird.
Des weiteren sind selbstschwingende Detektoren mit einem einzigen Transistor für Rundfunkempfänger vorgeschlagen worden. Man hat aber gefunden, dass es unpraktisch ist, eine selbsttätige Verstärkungsregelung bei derartigen Detektoren zu verwenden, weil die hohen Spannungen für die Verstärkungsregelung, die beim Empfang von starken Schwingungen gebildet werden, den Oszillatorteil des Modulators ausser Betrieb setzen, wodurch der Empfänger nicht mehr arbeitet.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für selbsttätige Verstärkungsregelung bei Frequenzwandlern, durch welche die Nachteile der bekannten Schaltungen vermieden werden. Es wird vorausgesetzt, dass der Frequenzwandler einen ersten als Modulator arbeitenden Transistor und einen zweiten als Oszillator arbeitenden Transistor enthält.
Gemäss der Erfindung sind die beiden Transistoren in Parallelschaltung an eine Stromquelle angeschlossen, die einen im wesentlichen konstanten Strom liefert, wobei zwischen den mit dem Eingangskreis des Frequenzwandlers verbundenen Emitter- und Basiselektroden des Modula- tortransistors eine Regelspannung zugeführt wird, die den Kollektorstrom des ersten Transistors sowie seine Verstärkung in einer Richtung und gleichzeitig den Kollektorstrom des zweiten Transistors sowie die
Amplitude der erregten Schwingung in der entgegengesetzten Richtung verändert.
Die Erfindung wird an Hand zweier in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläu- tert. Fig. 1 ist eine Schaltskizze eines vollständigen Rundfunkempfängers mit einem Frequenzwandler nach der Erfindung, und Fig. 2 zeigt eine Abänderung des Frequenzwandlers.
Der Empfänger nach Fig. 1 umfasst einen Frequenzwandler 10, dessen Eingangskreis an eine An- tenne 11 angeschlossen ist, die z. B. eine Ferritantenne sein kann, und dessen Ausgangskreis an einen
Zwischenfrequenzverstärker 12 mit einem oder mehreren Stufen angeschlossen ist. Die Antenne 11 um- fasst eine Wicklung 50, die an einem langen ferromagnetischen Stab 51 angebracht ist, und zur Frequenz der empfangenen Schwingung mittels eines einstellbaren Kondensators 52 abgestimmt ist. An den Aus- gangskreis des Zwischenfrequenzverstärkers sind ein Demodulator 13, der eine Regelspannung für die selbsttätige Verstärkungsregelung erzeugt, ein Niederfrequenzverstärker 14 und ein Lautsprecher 15 an- geschlossen.
Der Demodulator 13 kann für Demodulierung von entweder frequenzmodulierten oder ampli- tudenmodulierten Schwingungen ausgeführt sein, und im folgenden wird vorausgesetzt, dass er der letzt- genannten Art ist. Die Mittel zur Erzeugung der Regelspannung umfassen ein Netz 60 gewöhnlicher Aus- führung mit einem Reihewiderstand 61 und einem Parallelkondensator 62. Eine Quelle-B für eine nega- tive Spannung ist über einen Widerstand 63 an den Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 61 und dem Kondensator 62 angeschlossen, wodurch eine geeignete negative Vorspannung der Vorrichtung zuge- führt wird.
Die bisher beschriebenen Teile des Empfängers mit Ausnahme des Frequenzwandlers 10, können ge- wöhnlicher Bauart sein, weshalb sie nicht näher beschrieben werden müssen. Diese Teile arbeiten in der folgenden Weise. Die amplitudenmodulierte Schwingung wird von der Antenne 11 empfangen und dem Frequenzwandler zugeführt, worin eine amplitudenmodulierte zwischenfrequente Schwingung abgeleitet wird, die über den Ausgangskreis der Einheit 10 dem Zwischenfrequenzverstärker 12 zugeführt wird. Die darin verstärkte zwischenfrequente Schwingung wird dem Demodulator 13 zugeführt, der die niederfrequenten Modulationskomponenten der empfangenen Schwingung ableitet.
Diese Komponenten werden im Niederfrequenzverstärker 14 verstärkt und durch den Lautsprecher 15 in gewöhnlicher Weise wieder- gegeben : Im Gerät 13 wird eine Regelspannung erzeugt für die selbsttätige Verstärkungsregelung und über das Netz ; 60 dem Frequenzwandler 10 und dem Zwischenfrequenzverstärker 12 zugeführt, so dass die Amplitude der dem Demodulator zugeführten Schwingung innerhalb gewisser verhältnismässig enger Grenzen gehalten wird, auch wenn die Amplitude der empfangenen Schwingung verändert wird.
Der Frequenzwandler 10 enthält einen Teil 17, der zwei Transistoren 18 und 19 umfasst, von denen jeder eine Basis, einen Emitter und einen Kollektor enthält. Diese Transistoren können derselben Type sein und sind geeigneterweise Flächentransistoren, die in beliebiger Weise hergestellt werden können, z. B. durch Wachsen oder durch Legierung. Im folgenden wird vorausgesetzt, dass die beiden Transistoren Flächentransistoren der Type PNP sind. Die beiden Transistoren sind in Parallelschaltung an eine Stromquelle, die einen im wesentlichen konstanten Strom liefert, angeschlossen, welche eine Stromquelle-B' und einen Widerstand 16 mit hohem Widerstandswert umfasst.
Das eine Ende dieses Widerstandes ist an die Stromquelle-B'angeschlossen, während das andere Ende mit dem Kollektor des Transistors 19 unmittelbar und mit dem Kollektor des Transistors 18 über eine Wicklung 30 verbunden ist. Mittels eines Kondensators 32 ist die Wicklung 30 zur Resonanz mit der Zwischenfrequenz abgestimmt. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 16 und dem Kollektor des Transistors 19 ist über einen Konden-
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einem Kondensator 26 parallelgeschalteten Widerstand 25 mit Erde verbunden ist.
Der Frequenzwandler 10 umfasst ausserdem einen Eingangskreis, der zwischen Basis und Emitter des ersten Transistors 18 eingeschaltet ist. Dieser Eingangskreis umfasst eine Wicklung 20, die um den ferromagnetischen Stab 51 gewickelt und mit der Wicklung 50 der Antenne 11magnetisch gekoppelt ist. Das eine Ende der Wicklung 20 ist mit der Basis des Transistors 18 verbunden, während das andere Ende der Wicklung über einen Leiter 33, eine Eingangsklemme 21 und den Widerstand 63 mit der Stromquelle-B
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der Einheit 13 verbunden ist. Die Gre. Jer Widerstände 63 und 25, des Kondensators 26 und die Spannung der Stromquelle-B sind so ge -ählt, dass der Emitter des Transistors 18 im Verhältnis zur Basis schwach positiv wird, also in der Durchlassrichtung Spannung erhält.
Es wird bemerkt, dass die der Basis des Transistors 18 zugeführte Spannung im Verhältnis zur Erde negativ ist, wobei die in der Einheit 13 i erzeugte Steuerspannung für die selbsttätige Verstärkungsregelung in positiver Richtung verändert wird, wenn die Amplitude der empfangenen Schwingung wächst.
Der Frequenzwandler 10 umfasst weiter einen örtlichen Oszillator 40, der einen zweiten Transistor 19 enthält. Der Oszillator umfasst auch eine Wicklung 22, die mittels eines drehbaren Kondensators 23 abgestimmt ist, wobei dieser Kondensator für gleichzeitige Drehung mit dem Kondensator 52 der Antenne ) mechanisch verbunden ist, wie durch die punktgestrichelte Linie 42 angedeutet ist. Eine Anzapfung der Wicklung 22 ist mit der Basis des Transistors 19 verbunden, während das eine Ende der Wicklung 22 über eine Parallelschaltung eines Widerstandes 28 und eines Kondensators 29 mit Erde und über einen Widerstand 27 mit einer Stromquelle-B"verbunden ist. Die Grössen der Widerstände 27,28 und 16, des Kondensators 29 sowie der Spannung der Stromquellen-B'und-B"sind so gewählt, dass die Kollektoren der i Transistoren 18 und 19 an Sperrspannung liegen.
Die Wicklung 24 bildet eine Rückkopplungswicklung des Oszillators und ist mit der abgestimmten Wicklung 22 gekoppelt, so dass ein selbstschwingender Oszillator erhalten wird.
Der Frequenzwandler 10 enthält auch einen Modulator 41, der einen ersten Transistor 18 und einen Ausgangskreis enthält, und der aus der Eingangsschwingung der Wicklung 20 und der im CJ3il1ator 40 ) erzeugten Schwingung eine Schwebungsfrequenz im Ausgangskreis bildet. Der Ausgangskreis umfasst eine sekundäre Transformatorwicklung 35, die mit den Ausgangsklemmen 35,36 der Einheit 10 verbunden und mit der Primärwicklung 30 des Abstimmkreises 31 induktiv gekoppelt ist. Die letztgenannte Wicklung ist auf die Schwebungsfrequenz abgestimmt, also auf die Frequenz der im Modulator 41 durch die nichtlineare Übertragungscharakteristik des Transistors 18 abgeleiteten Schwingung. Diese abgeleitete Schwingung bildet die zwischenfrequente Ausgangsspannung.
Die in der Einheit 40 erzeugten Schwingungen werden dem Modulator 41 über den Leiter 34, der die Emitterelektrode der Transistoren 18 und 19 vereinigt, zugeführt.
Die Regelspannung für die selbsttätige Verstärkungsregelung wird über die Wicklung 20 dem BasisEmitterkreis des ersten Transistors 18 zugeführt um die Grösse des Kollektorstromes dieses Transistors und damit der Verstärkung des Modulators 41 in einer Richtung und die Grösse des Kollektorstromes und damit die Amplitude der im Ozillator 40 erzeugten Schwingung in der anderen Richtung zu verändern.
Wenn die Mittelamplitude der empfangenen Schwingung wächst, wird die erzeugte Regelspannung für die selbsttätige Verstärkungsregelung mehr positiv. Da diese Regelspannung der Basis des Transistors 18 zugeführt wird, wird der Kollektorstrom und damit die Verstärkung des Modulators 41 vermindert. Da die beiden Kollektoren der Transistoren 18 und 19 mit einander zur Stromquelle für den konstanten Strom parallelgeschaltet sind, bewirkt eine Verminderung des Kollektorstromes des Transistors 18 eine Zunahme des Kollektorstromes des Transistors 19. Dies kann auch so ausgedrückt werden, dass die Zuführung einer mehr positiven Vorspannung zum Basis-Emitterkreis des Transistors 18 den Kollektor des Transistors 19 veranlasst, einen grösseren Anteil des Stromes zu übernehmen, weil die beiden Transistoren zur Stromquelle für den konstanten Strom parallelgeschaltet sind.
Die Verminderung des Kollektorstromes des Modulators 41 vermindert die Verstärkung im Frequenzwandler 10 und damit die Mittelamplitude der Schwingung, die über den Ausgangskreis des Modulators dem Eingangskreis des Zwischenfrequenzverstärkers zugeführt wird. Dadurch werden die Veränderungen der Mittelamplitude der dem Detektor 13 zugeführten Schwingung kleiner als die Veränderungen der Mittelamplitude der empfangenen Schwingung.
Die Verminderung der Verstärkung des Modulators 41 und die damit erfolgte Zunahme des Oszillatorstromes des Oszillators 40 bewirkt eine kräftigere Schwingung desselben, wodurch die Amplitude der dem Emitter des Transistors 18 zugeführten Schwingung grösser wird. In einem gewöhnlichen, mit Transistoren ausgerüsteten Modulator würde eine Zunahme der Mittelamplitude der empfangenen Schwingung dazu führen, dass die Amplitude dieser empfangenen Schwingung sich der Amplitude der örtlich erzeugten Schwingung nähern würde, wodurch etwaige Veränderungen der Amplitude dieser örtlich erzeugten Schwingung im Ausgangskreis des Modulators auftreten könnten. Daraus würde sich eine nicht erwünschte Rückkopplung ergeben.
In dem Frequenzwandler nach der vorliegenden Erfindung führt eine Zunahme der Mittelamplitude der empfangenen Schwingung eine Zunahme der örtlich erregten Schwingung herbei, gleichzeitig mit einer Verminderung der Verstärkung des Modulators. Dadurch wird die nicht erwünschte Rückkopplung vollständig vermieden, die sonst eine mikrophonische Wirkung herbeiführen könnte.
In gleicher Weise führt eine Verminderung der empfangenen Schwingung eine Verminderung der
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Regelspannung für die selbsttätige Verstärkungsregelung herbei, wobei auch die Amplitude der örtlich erzeugten Schwingung vermindert wird. Dies kann so ausgedrückt werden, dass die Spannung für die selbsttätige Verstärkungsregelung die Grösse des Kollektorstromes des ersten Transistors und damit die
Verstärkung des Modulators in einer Richtung und gleichzeitig die Grösse des Kollektmstromes des zweiten Transistors und damit die Amplitude der erzeugten Schwingung in der anderen Richtung steuert.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Frequenzwandlers 10, wobei für entsprechende Teile die gleiche Bezugsziffer wie in Fig. 1 verwendet worden ist. Während der Frequenzwandler 10 nach
Fig. 1 zwei einzelne Transistoren 18 und 19 enthält, wobei der Emitter des einen Transistors mittels eines Leiters mit dem Emitter des zweiten Transistors verbunden ist, ist die Vorrichtung nach Fig. 2 so ausgeführt, dass die beiden Transistoren zu einem einzigen Körper aus halbleitendem Material vereinigt sind. Dieser Körper ist so ausgeführt, dass fünf auf einander folgende Zonen 45 - 49 entstehen. Dabei haben an einander liegende Zonen jeweils entgegengesetzte Leitungseigenschaften, so dass ein Tran- sistorgerät der Type PNPNP erhalten wird. Es ist auch denkbar, ein Gerät der Type NPNPN zu verwenden, wobei die zugeführten Vorspannungen entgegengerichtete Polarität haben.
Die erste Zone 45 der einen Leitungstype bildet den Kollektor des ersten Transistors 18, die zweite Zone 46 der zweiten Leitung- type bildet die Basis des ersten Transistors, die dritte Zone 47 der erstgenannten Leitungstype bildet die
Emitterelektroden der beiden Transistoren, die vierte Zone 48 der zweiten Leitungstype bildet die Basis des zweiten Transistors und die fünfte Zone 49 der ersten Leitungstype bildet den Kollektor des zweiten
Transistors. Zwischen sämtlichen Zonen von einander entgegengesetzten Leitungstypen ist eine Sperr- schicht vorhanden. Die Verwendung eines einzigen Organes 17 nach Fig. 2 vereinfacht die Herstellung und macht zwei Leitungen überflüssig, die im Organ liegen. Die Vorrichtung nach Fig. 2 wirkt in der gleichen Weise, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 schon beschrieben worden ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Frequenzwandler mit einem ersten, als Modulator arbeitenden Transistor und einem zweiten, als
Oszillator arbeitenden Transistor, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Transistoren (18,19) in
Parallelschaltung an eine Stromquelle (-B', 16) angeschlossen sind, die einen im wesentlichen konstanten
Strom liefert, wobei zwischen den mit dem Eingangskreis des Frequenzwandlers verbundenen Emitter- und Basiselektroden des Modulatortransistors (18) eine Regelspannung zugeführt wird, die den Kollektor- strom und damit die Verstärkung des Modulatortransistors (18) in der einen Richtung und gleichzeitig den
Kollektorstrom des Oszillatortransistors (19) und damit die Amplitude der erzeugten Schwingung in der anderen Richtung verändert.