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Kanalumschaltung in einer selbstschwingenden
Transistormischstufe
Mit den neuen VHF-Transistoren ist es möglich, Fernsehgeräte für die Fernsehbänder I und III mit Transistoren im Eingangsteil zu bestücken. Dieser Eingangsteil enthält meistens eine HF-Verstärkerstufe, eine Misch-und eine Oszillatorstufe. Hiezu werden neben den erforderlichen Schaltmitteln drei Transistoren benötigt. Von wirtschaftlichem Interesse ist es, die Misch-und Oszillatorstufe zu vereinigen, so dass der Eingangsteil mit nur zwei Transistoren zu bestücken ist.
Die Vereinigung von Mischstufe und Oszillator, selbstschwingende Mischstufe genannt, ist bei einem Verstärkerelement mit nur drei Anschluss- elektrodenbesondersimBand I sehr schwierig, weil hier die Eingangs-, Zwischen- und Oszillatorfrequenzen dicht beieinander liegen und eine hinreichende Entkopplung der einzelnen Frequenzen nur schwer zu
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Röhrentrioden bekannt geworden, die durch Brückenschaltungen das Problem der gegenseitigen Frequenz- beeinflussung im Band 1 zu beheben versuchen, jedoch benötigen diese Schaltungen eine grössere Anzahl von Umschaltkontakten als die bekannten, mit getrenntem Oszillator arbeitenden Schaltungen und spe- zielle Abgleichmassnahmen, so dass sie nur schwer Eingang in den FS-Empfängerbau finden.
Noch schwieriger ist das Problem bei Verwendung eines Transistors in einer solchen Mischstufe, weil Brückenschal tungen wegen des kleinen Realteils des Eingangsparallelwiderstandes des Transistors bei hohen Frequenzen einen beträchtlichen Teil der angebotenen HF -Eingangsleistung verbrauchen und dadurch das Signal/RauschVerhältnis der Schaltung verschlechtern.
Die Erfindung bezieht sich auf eine bekannte selbstschwingende Transistormischstufe, bei der entsprechend den bekannten Röhrenmischstufen die Basis des Transistors für die Empfangs-, Oszillator- und Zwischenfrequenz kapazitiv auf Masse liegt, das Empfangssignal dem Emitter zugeführt wird und am Kollektor der Zwischenfrequenzkreis liegt, in dessen kapazitivem Zweig der Oszillatorkreis angeordnet ist, und bei der die Rückkopplung vom Oszillatorkreis auf dem Emitter kapazitiv erfolgt, insbesondere von Fernsehempfängern für die Bänder I und Il. Bei dieser Schaltung sind der Empfangs- und Oszillatorkreis genügend voneinander gekoppelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausserdem noch eine möglichst geringe Beeinflussung der Abstimmung des Zwischenfrequenzkreises bei einer Kanalumschaltung zu erreichen und eine Rückwirkung der Zwischenfrequenz auf den Eingang des Transistors zu vermeiden. Ferner soll berücksichtigt werden, dass bei der Kanalumschaltung in üblicher Weise nur zwei Schaltkontakte für den Oszillatorkreis zur Verfügung stehen.
Die Erfindung besteht darin, dass die Spule und der Kondensator des Oszillatorkreises, der sich für die niedrigere Zwischenfrequenz induktiv verhält, so bemessen sind, dass der Oszillatorkreis eine im Vergleich zur Kapazität des Zwischenfrequenzkreises sehr kleine, den Zwischenfrequenzkreis auch bei der Umschaltung auf andere Kanäle nur wenig verstimmende Impedanz darstellt und auf einen im mittleren Teil des gesamten Frequenzbereiches liegenden Kanal abgestimmt ist, und dass die Umschaltung auf die Kanäle höherer Frequenz (im Band III) durch Parallelschaltung verschiedener Induktivitäten zum Oszillatorkreis und die Umschaltung auf die Kanäle niedrigerer Frequenz (Band I) durch Parallelschaltung verschiedener Kapazitäten zum Oszillatorkreis erfolgt und dass der Rückkopplungsweg des Oszillators durch einen breitbandigen Sperrkreis für die Zwischenfrequenz gesperrt ist.
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Eine Umschaltung der Induktivität des Oszillatorkreises allein hätte den Nachteil, dass die Grundin- duktivität des Oszillatorkreises entsprechend der niedrigsten vorkommenden Frequenz grösser bemessen werden müsste, was der Forderung nach einer für die Zwischenfrequenz kleinen induktiven Impedanz wi- dersprechen würde. Eine grössere Grundkapazität des Oszillatorkreises entsprechend der niedrigsten vor- kommenden Frequenz, würde für die höheren Frequenzen (Band III) wegen des kleinen L/C-Verhältnisses einen zu kleinen Resonanzwiderstand verursachen. Eine Umschaltung der Kapazität alleine würde einen zu grossen Aufwand an Trimmerkondensatoren erfordern.
Eine Weiterbildung der Erfindung bezieht sich darauf, die Zahl der Trimmerkondensatoren weiter zu verringern, indem die Kanalumschaltung ausser für einen Kanal in an sich bekannter Weise nur mit Spu- len durchgeführt wird. Eine andere Weiterbildung der Erfindung befasst sich mit der Aufgabe, die Oszillatorrückkopplung für die tieferen und höheren Frequenzen (Band 1 und III) ohne Benutzung von Schaltkon takten getrennt voneinander bemessen zu können.
Fig. 1 zeigt einen Schaltungsvorschlag nach der Erfindung. Fig. 2 zeigt die zwischen den Schaltungs- kontakten a, b in Fig. l einzuschaltende Induktivität 23 für die einzelnen Kanäle und eine tabellarische Zusammenstellung der berechneten Resonanzfrequenzänderung für den Zwischenfrequenzprimärkreis bei Kanalwechsel. Die der Berechnung zugrunde gelegten Werte sind in Fig. 2 mit eingetragen.
In Fig. l wird-dem Emitter E des Transistors 1 über den Widerstand 2 die positive Batteriespannung zugeführt. DieBasis B liegt über die Kapazität 3 für die Empfangs-, Oszillator- und Zwischenfrequenz an Masse. Über die Widerstände 4 und 5 wird der Gleichstromarbeitspunkt des Transistors in bekannter Weiseeingestellt. Der Kollektor C des Transistors liegt über die Primärspule 6 des ZF-Bandfilters den Dämpfungswiderstand 6', die Drossel 7 und den Dämpfungswiderstand 8 am negativen Batteriepotential, welches bei diesem Schaltungsvorschlag mit Masse verbunden ist. Das Eingangssignal mit der Frequenz fe wird über den bei Kanalwechsel umzuschaltenden Eingangskreis, der aus dem Transformator 9, der Kreiskapazität 10 und der Koppelkapazität 11 besteht, dem Emitter E des Transistors zugeführt.
ImKollektorkreis befindet sich das Zwischenfrequenzbandfilter, bestehend aus der Primärkreiskapazität 12, der Primärkreisinduktivität 6 mit Dämpfungsserienwiderstand 6'. der Fusspunktkoppelkapazität 13, der die zur Gleich stromzuführung dienende Drossel 7 und der dämpfende Serienwiderstand 8 parallel geschaltet sind. Der Sekundärkreis des Zwischenfrequenzbandfilters wird gebildet aus der Induktivität 14 und der Kapazität 15 und einem Dämpfungswiderstand 16, der den transformierten Eingangswiderstand des nachgeschalteten ZF-Verstärkers nachbildet. Die kapazitive Fusspunktkopplung mit dem Kondensator 13 verhindert weitestgehend das Eindringen der Oszillatorfrequenz in dem nachgeschalteten ZF-Verstärker.
Am kollektorabgewandten Ende des ZF-Primärkondensators 12 ist in bekannter Weise. (deutsche Patentschrift Nr. 1022272) der Oszillatorkreis, bestehend aus der Induktivität 17 und dem Trimmelkondensator 18, angeordnet. Dieser Oszillatorkreis ist auf die Oszillatorfrequenz f für den tiefsten Kanal'im Band III (europäische Norm : ZF = 36 MHz, f = 214 MHz, Kanal 5, siehe Fig. 2) abgeglichen. DieRückkopplung erfolgt über die Kapazität 19 auf den Emitter E des Transistors. Parallel zur Kapazität 19 liegt eine Induktivität 20 in Reihe mit dem Gleichstromtrennkondensator 21. Die Induktivität 20 ist mit der Kapazität 19 und den hiezu parallel liegenden Schaltkapazitäten auf Parallelresonanz für die Zwischenfrequenz abgestimmt.
Die Bandbreite des Sperrkreises ist durch einen Ferritkern in der Induktivität 20 wesentlich breiter, als die Bandbreite des im Ausgang liegenden ZF-Bandfilters. Der Wert des Gleich stromtrennkondensators 21 soll nicht zu gross gewählt werden, z. B. nurSOpt, um Pendelschwingungen zu vermeiden.
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(Trimmer 18, Schalt-, Spulen- und Transistorkapazität) ist die erforderliche Induktivität 17 etwa
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Erfindungsgemäss werden zu dieser Induktivität 17 zur Frequenzänderung für die einzelnen Kanäle im Band III Induktivitäten parallel geschaltet (über die Kapazität 22) und zur Frequenzänderung für die Kanäle im Band I werden eine Kapazität (22) bzw. transformierte Kapazitäten parallel geschaltet.
Dabei geht man wie folgt vor :
Für den Kanal 4 (höchster Kanal des Bandes I, siehe Fig. 2) werden die Kontakte a, b durch einen Kurzschlussbügel überbrückt. Dann liegt der Kondensator 22 mit seinen zusätzlichen Schaltungskapazitäten parallel zum Oszillatorkreis 17, 18. Die Resonanzfrequenz muss dann auf die zum Kanal 4 gehörtge Oszillatorfrequenz f 0 = 101 MHz absinken. Die Induktivität 17 ist oben mit 55 nHy gegeben ; folglich muss die Gesamtkreiskapazität für den Kanal 4 mit f = 101 MHz sein :
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Hievon sind etwa 10 pF Grundkapazität, so dass der Kondensator 22 etwa 36 pF gross gemacht werden muss.
'Fig. 2 zeigt die zu den einzelnen Kanälen gehörenden Oszillatorfrequenzen und die zum Kanalwechsel einzuschaltenden Induktivitäten 23. Als Beispiel sei die Berechnung für Kanal 11 und 2 durchgeführt.
Für Kanal 11 ist die Oszillatorfrequenz 256 MHz. Die Kreisoszillatorkapazität ist, wie bereits gesagt, etwa 10 pF. Damit errechnet sich die erforderliche Kreisinduktivität zu
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die Oszillatorfrequenz praktisch einen kapazitiven Kurzschluss darstellt. Die genaue Abstimmung auf die Oszillatorfrequenz erfolgt durch geringe Änderungen der Werte der Induktivität 23.
Für Kanal 2 ist die Oszillatorfrequenz 7MHz. Die Induktivitat 17 ist wie bereits berechnet, 55 nHy.
Die erforderliche Kreiskapazität ist somit
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Da zur Kreisoszillatorinduktivität 17 bereits 10 pF parallel liegen, muss die Kapazität 22 durch eine Induktivität 23 so transformiert werden, dass zusätzlich etwa C = 50 pF zur Induktivität 17 parallel liegen.
Die erforderliche Induktivität 23 errechnet sich zu
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Die vor die übrigen Kanäle zwischen die Kontakte a, b einzuschaltenden Induktivitäten 23 sind in Fig. 2 tabellarisch zusammengestellt.
Die Möglichkeit, dass sich eine Oszillatorfrequenz erregt, die durch die Parallelschaltung von L" zur Induktivität 17 bestimmt wäre, also eine Oszillatorfrequenz, die über 350 MHz liegt, ist auf Grund der Abnahme derVerstärkernach hohen Frequenzen gering ; zum andern ist durch das Einschalten der Kapazi- tät 24 dafür gesorgt, dass die Rückkopplungsbedingungen für die gewünschte tiefe Oszillatorfrequenz we-
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sentlich günstiger sind. Als Schutzmassnahme kann auch über die eingeschaltete Induktivität 23 eine Ferritperle geschoben werden, die eine Oszillation der unerwünschten sehr hohen Frequenz verhindert.
Die erfindungsgemässe Schaltung nach Fig. l und 2 bewirkt, dass bei Kanalwechsel nur ein sehr geringer Einfluss auf die Abstimmlage des Zwischenfrequenzbandfilters, d. h. auf die Resonanzfrequenz des Primärkreises, ausgeübt wird. Durch das Einschalten des induktiven Blindleitwortes 23 zwischen den Schaltkontakten a, b ändert sich nämlich die Fusspunktimpedanz für den Primärkreiskondensator 12 nur wenig. Dieser wird deshalb je nach der Fusspunktimpedanz am Hochpunkt des Primär-ZF-Kreises mit einer geringen unterschiedlichen Kapazität wirksam und verstimmt die Resonanzfrequenz des Primär-ZFKreises nur wenig.
Zur Beurteilung der Verstimmung ist in der Tabelle in Fig. 2 u. a. die berechnete, wirksame Kreiskapazität C'12 am Hochpunkt des ZF-Primärkreises und die dadurch hervorgerufene prozentualeÄnderung
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etwa 5 MHz ist die Auswirkung der Mittenfrequenzänderung im Kanal 7 auf die Selektionskurve des Band- filters gerade noch tragbar. Eine wesentliche Verbesserung im Kanal 7 kann dadurch erzielt werden, dass in Reihe zu der einzuschaltenden Induktivität 23 ein Kondensator 25 von etwa 40 pF geschaltet wird, der für die Oszillatorfrequenz von 228 MHz nur einen sehr kleinen kapazitiven Widerstand besitzt, so dass die einzuschaltende Induktivität 23 nicht wesentlich geändert werden muss.
Diese Kapazität 25 reduziert die transformierte Impedanz für 36 MHz beträchtlich und somit auch die Mittenfrequenzänderung des ZF-Pri- märkreises, wie dies aus der Tabelle in Fig. 2 ersichtlich ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kanalumschaltung in einer selbstschwingenden Transistormischstufe, bei der entsprechend den bekannten Röhrenmischstufen die Basis des Transistors für die Empfangs-, Oszillator- und Zwischenfrequenz kapazitiv auf Masse liegt, das Empfangssignal dem Emitter zugeführt wird und am Kollektor der Zwi schenfrequenzkreis liegt, in dessen kapazitivem Zweig der Oszillatorkreis angeordnet ist, und bei der die Rückkopplung vom Oszillatorkreis auf den Emitter kapazitiv erfolgt, insbesondere von Fernsehempfängern für die Bänder I und III, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (17) und der Kondensator (18) des Oszillatorkreises, der sich für die niedrigere Zwischenfrequenz induktiv verhält, so bemessen sind, dass der Oszillatorkreis eine im Vergleich zur Kapazität (12) des Zwischenfrequenzkreises sehr kleine,
den Zwischenfrequenzkreis auch bei der Umschaltung auf andere Kanäle nur wenig verstimmendeimpedanz darstellt und auf einen im mittleren Teil des gesamten Frequenzbereiches liegenden Kanal abgestimmt ist, und dass die Umschaltung auf die Kanäle höherer Frequenz (im Band III) durch Parallelschaltung verschiedener Induktivitäten (23) zum Oszillatorkreis und die Umschaltung auf die Kanäle niedrigerer Frequenz (Band l) durch Parallelschaltung verschiedener Kapazitäten zum Oszillatorkreis erfolgt und dass der Rückkopplungsweg des Oszillators durch einen breitbandigen Sperrkreis für die Zwischenfrequenz gesperrt ist.
2. Kanalumschaltung nachAnspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Kapazitäten aus einem Kondensator (22) für einen Kanal und aus der Reihenschaltung dieses Kondensators mit verschiedenen Spulen (23) für andere Kanäle bestehen.