<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft einen Kettenverstärker für den VHF- und UHF-Bereich, insbesondere zur Verwendung als Antennenverstärker in Gemeinschaftsantennen- bzw. Kabelfernsehanlagen, mit in Emitterschaltung betriebenen Transistoren und basisseitig bzw. kollektorseitig angeschalteten Ein- und Ausgangsketten, deren einzelne, in gedruckter Schaltungstechnik aufgebaute Leitungsstücke in Mäanderform ausgebildet sind.
Bei Kettenverstärkern, die wegen ihrer guten Breitbandeigenschaften bevorzugt in Fernsehübertragungssystemen verwendet werden, ergeben sich wegen der in jedem Kettenverstärker vorgesehenen grossen Anzahl aktiver und passiver Bauelemente gewisse Schwierigkeiten im mechanischen Aufbau und der räumlichen Anordnung der einzelnen Bauelemente, da durch die gegenseitige Beeinflussung einzelner Schaltelemente in der Verstärkereinheit störende Streufelder auftreten, die die Qualität des Verstärkers wesentlich beeinträchtigen.
In der GB-PS Nr. l, 205, 087 (und der damit korrespondierenden DE-OS 1810409) wird ein Kettenverstärker beschrieben, dessen Übertragungsleitungen aus sehr kleinen Induktanzen einer mäanderförmigen Leitung aus leitendem Werkstoff bestehen.
Aus dem Aufsatz von R. H. Germann aus der Zeitschrift :"Elektrotechnik und Maschinenbau", Jahrgang 86, Heft 4, Seiten 165 bis 167 ist darüber hinaus ein integrierter Kettenverstärker mit Feldeffekttransistoren in relativ allgemeiner Art bekannt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, die elektrischen Eigenschaften eines in gedruckter Schaltungstechnik aufgebauten Kettenverstärkers insbesondere in bezug auf den Grad und den Frequenzgang der Verstärkung weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Kettenverstärker der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in den Transistorzuleitungen kurze Leitungsstücke eingeschaltet sind und dass die basis- bzw. kollektorseitig angeschalteten mäanderförmigen Leitungsstücke der beiden Ketten in ihrer Länge durch im Umkehrbereich der einzelnen Mäanderschleifen vorgesehene Zusatzleitungsstücke verlängerbar bzw. durch Kurzschlussbrücken verkürzbar sind.
Eine derartige Massnahme ermöglicht mittels einfacher Abstimmittel sowohl eine vorteilhafte Erhöhung der Verstärkung als auch eine verbesserte Frequenzkonstanz des Wellenwiderstandes der Laufzeitketten, wobei die kurzen Leitungsstücke Induktivitäten in der Grössenordnung weniger nH aufweisen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Merkmalen, wonach Leitungsstücke sowie wenigstens ein Teil der übrigen passiven Bauelemente in integrierter Schaltungtechnik, insbesondere Dünnschichttechnik, auf der Oberseite eines rückseitig metallisierten Substrats, insbesondere Keramiksubstrats, angeordnet sind, einzelne mäanderförmig ausgebildete Leitungsabschnitte um 90 gegeneinander versetzt sind, in den Transistorzuleitungen zum Emitter jeweils zusätzlich ein entsprechend der gewünschten
EMI1.1
Transistors einseitig mit Masse verbundene Stichleitungen vorgesehen sind.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen : Fig. l das Prinzipschaltbild eines Kettenverstärkers gemäss der Erfindung, Fig. 2 die räumliche Anordnung eines in integrierter Technik, insbesondere Dünnschichttechnik, aufgebauten Kettenverstärkers gemäss Fig. 1.
Die in Fig. l dargestellte Kettenverstärkerstufe enthält vier Transistoren-T1, T2, T3, T4--, die jeweils in Emitterschaltung betrieben sowie basisseitig an einer Eingangslaufzeitkette und kollektorseitig an einer Ausgangslaufzeitkette angeschaltet sind. In beiden Laufzeitketten sind die Längsinduktivitäten und Querkapazitäten durch einzelne Leitungsabschnitte --TL11, TL12, TL13, TL14, TL15 bzw. TL31, TL32, TL33, TL34 und TL35-- nachgebildet. Das zu verstärkende Breitbandsignal wird über die Eingangsklemme - und den Kondensator --C3-- an das erste Leitungsstück-TL1-der Eingangslaufzeitkette geführt,
EMI1.2
<Desc/Clms Page number 2>
Ausgangslaufzeitkette ein ohmscher Abschlusswiderstand-R30-und eine Kapazität --C5-- nach Masse geführt ist.
In die Basis- bzw. Kollektorzuleitungen der einzelnen Transistoren-TI.... T4-- sind jeweils kurze Leitungsstüeke-TL1.... TL4- bzw.-TL5.... TL8-- eingeschaltet, die derart bemessen sind, dass sie jeweils Induktivitäten in der Grössenordnung von wenigen Nanohenry geben.
Hiedurch ergibt sich eine bessere Leistungsanpassung der einzelnen Transistoren an den Wellenwiderstand der Ein- und Ausgangslaufzeitketten, was sich u. a. durch eine vorteilhafte Erhöhung der Verstärkung bemerkbar macht. Ausserdem ergibt sich durch die besondere geometrische Anordnung der Leitungsstücke --TL1.... TL8- eine hochfrequenzmässige Verkopplung der Ströme in den jeweils benachbarten Leitungsstücken der Ein- und Ausgangsketten, was zu einer verbesserten Frequenzkonstanz des Wellenwiderstandes der Laufzeitketten und damit zu einem geringeren Frequenzgang der Verstärkung führt.
Der Wellenwiderstand der Ein- und Ausgangslaufzeitketten ist vorteilhaft etwas grösser gewählt als der auf 75 Q dimensionierte Wert der Abschlusswiderstände und beträgt zweckmässig etwa 95 n. In der
EMI2.1
die einerseits die zwischen Emitter und Masse auftretende Streukapazität kompensiert und anderseits im oberen Betriebsfrequenzbereich eine Gegenkopplung bewirkt. Ferner ist zur Gleichspannungszuführung eine Hochfrequenzdrossel-DR--, z. B. mit Ferritkern, vorgesehen, die zwischen dem Pluspol der
Speisespannungsquelle UB und dem Verbindungspunkt der dem dritten Transistor --T3-- zugeordneten Kollektorzuleitung mit dem entsprechenden Ausgangskettenleiter eingeschaltet ist und so eine Verminde- rung der Gleichspannungsverluste bewirkt.
Die Fig. 2 zeigt den mechanischen Aufbau eines Kettenverstärkers gemäss Fig. l, für dessen einzelne
Schaltelemente die in Fig. l benutzten Bezugszeichen identisch übernommen worden sind. Wie die Fig. 2 im einzelnen zeigt, sind der wesentliche Teil der passiven Bauelemente sowie die einzelnen Verbindungsleitungen und Transistorzuleitungen in integrierter Technik aufgebaut, wobei insbesondere ein Aufbau in Dünnschichttechnik in Frage kommt. Als Schichtträger für diese Schichtschaltung wird bevorzugt ein Keramiksubstrat beispielsweise auf Al203-Basis verwendet, auf dessen Rückseite eine auf Massepotential liegende Metallisierung aufgetragen ist.
Damit ist es möglich, die den Ein- und Ausgangslaufzeitketten zugeordneten Leitungsabschnitte --TLll bis TL15 und TL31 bis TL35-- sowie die in den Transistorzuleitungen eingeschalteten Leitungsabschnitte-TLI bis TL4 bzw. TL5 bzw. TL8 bzw. TL21 bis TL24-in Mikrostriptechnik aufzubauen. Die Leitungsstücke der Ein- und Ausgangslaufzeitketten sind aus Raumgründen zweckmässig in Mäanderform angeordnet. Bei der Ausgangslaufzeitkette ist zusätzlich vorgesehen, dass die beiden letzten Leitungsabschnitte um 90 gegenüber den vorausgehenden Leitungsabschnitten verdreht sind, wodurch sich eine bessere Entkopplung ergibt.
Im Bereich der Wendeschleifen der in Mäanderform angeordneten Leitungsabschnitte der Ein- und Ausgangslaufzeitketten sind kurze Zusatzleitungsstücke --TLZ-- vorgesehen, die nach Bedarf in den Leitungszug der einzelnen Leiterabschnitte einbezogen werden können und durch eine Verlängerung der einzelnen Leitungsabschnitte eine entsprechende Änderung der Filtercharakteristik der Ein- und Ausgangsketten bewirken. Ebenso kann durch Kurzsehlussbrüeken eine Verkürzung der Mäanderschleifen erzielt werden.
Zur Verbesserung der Entkopplung zwischen aufeinanderfolgenden Transistorstufen sind jeweils kurze, einseitig mit Masse verbundene Stichleitungen-SL1, SL2, SL3-- vorgesehen, die den Kollektor des einen Transistors vom Emitter des nächstfolgenden Transistors statisch isolieren. Ähnliche Entkopplungsleitungen --SL4 bis SL7-- sind ferner zwischen dem Emitter- und dem Kollektoranschluss jeweils eines der Transistoren-Tl bis T4-- angeordnet. Der Masseanschluss für diese Stichleitungen erfolgt über mehrere (schaltungstechnisch und geometrisch bedingt-abgegrenzte) Schichtflächen, die mittels Durchkontaktierungen --K-- mit der auf der Rückseite des Substrats vorgesehenen Metallisierung verbunden sind.
Für die nicht in integrierter Technik ausgebildeten Kondensatoren --C3, C4, C5 und C8-- werden sogenannte Chipkondensatoren (ein Chipkondensator ist hiebei ein keramischer Kondensator zum direkten Einbau auf Leiterplatten oder Substraten ohne Anschlussdrähte) in Hybridtechnik verwendet, die auf Grund ihrer geringen Abmessungen besonders für den Einbau in miniaturisierten Schichtschaltungen geeignet sind. Die Drossel'-DR-- ist in herkömmlicher diskreter Bauweise realisiert, wobei die unvermeidbare Querkapazität dieser Drossel in die Dimensionierung der Aussenleiterlaufzeitkette mit einbezogen wird. Die ebenfalls für Hybridtechnik ausgebildeten Transistoren sind vorzugsweise vom bipolaren Typ und jeweils als
<Desc/Clms Page number 3>
selbständiges Bauelement auf die Substratoberfläche aufsetzbar.
Damit ergibt sich insgesamt ein mechanischer Aufbau für den Kettenverstärker, der auf Grund der integrierten Schichtschalttechnik eine rationelle Fertigung in grosser Stückzahl, eine bessere Reproduzierbarkeit und vor allem den Vorteil mit sich bringt, dass die bei konventioneller Verdrahtungstechnik notwendigen komplizierten und zeitraubenden Abgleicharbeiten wegfallen können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kettenverstärker für den VHF- und UHF-Bereich, insbesondere zur Verwendung als Antennenverstärker in Gemeinschaftsantennen- bzw. Kabelfernsehanlagen, mit in Emitterschaltung betriebenen Transistoren und basisseitig bzw. kollektorseitig angeschalteten Ein- und Ausgangsketten, deren einzelne, in gedruckter Schaltungstechnik aufgebaute Leitungsstücke in Mäanderform ausgebildet sind, da-
EMI3.1
(TL1.... TL8, TL21.... TL24) eingeschaltet sind und dass die basis-bzw. kollektorseitig angeschalteten mäanderförmigen Leitungsstücke (TL11.... TL15, TL31.... TL35) der beiden Ketten in ihrer Länge durch im Umkehrbereich der einzelnen Mäanderschleifen vorgesehene Zusatzleitungsstücke (TLZ) verlängerbar bzw. durch Kurzschlussbrücken verkürzbar sind.
EMI3.2