Schaltungsanordnung zur Vermeidung der Übersteuerung von Dioden-Mischstufen Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungs anordnung zur Verminderung der übersteuerung von Dioden-Mischstufen durch Empfangssignale mit ho hen Amplituden.
Es ist bekannt, Übersteuerungen von Mischstufen durch Regeln des Hochfrequenzverstärkers zu ver meiden. Die benötigte Regelspannung wird in bekann ter Weise durch Gleichrichtung der Trägerwelle im nachfolgenden Verstärker erzeugt.
Für UKW- und Fernsehempfänger wurden ver schiedene Verbesserungen dieser Regelungsart vorge schlagen. Bei sehr hohen Frequenzen ist jedoch keine Vorverstärkung in der üblichen Art mehr möglich, wodurch diese Regelung nicht mehr anwendbar ist.
Zur Mischung von Empfangsfrequenzen über <B>1000</B> MHz mit einer entsprechenden Oszillatorfre- quenz werden ausschliesslich Dioden verwendet. Bei der Entwicklung einer derartigen Mischanordnung sind folgende, bereits bekannte Forderungen zu be rücksichtigen: Eine relativ kleine Empfangsenergie muss möglichst verlustlos und gleichzeitig selektiv einer Diodenstrecke zugeführt werden.
Dies erfordert ein für die Empfangsfrequenz dämpfungsfreies Ein gangsfilter, vollkommene Anpassung der Empfangs energie an die Diodenstrecke und die Vermeidung von Nebenschlüssen. Weiterhin muss dafür gesorgt werden, dass die Zwischenfrequenz mit möglichst kleiner kapazitiver Belastung dem Eingang des nach folgenden Zwischenfrequenzverstärkers zugeführt wird. Diese Forderungen sind mit der heute üblichen Technik ohne weiteres zu verwirklichen.
Wird nebst diesen Forderungen noch verlangt, dass auch eine grössere Empfangsenergie zu verarbei ten ist, so bringt dies zusätzliche Schwierigkeiten, da die Zuleitung zur Diodenstrecke für kleine Emp fangsenergie dämpfungsfrei sein sollte, anderseits aber für hohe Empfangsenergie eine entsprechende Dämpfung vorzusehen ist, damit eine übersteuerung der Mischdiode vermieden werden kann.
Mit der Erfindung wird bei der eingangs erwähn ten Schaltungsanordnung eine Möglichkeit angegeben, sowohl eine kleine als auch eine grössere Empfangs energie zu verarbeiten. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass Mittelvorhanden sind, um derMischdiode einen ver änderbaren Gleichstrom in Durchlassrichtung aufzu prägen, um einen Arbeitspunkt mit kleinerem Misch wirkungsgrad einstellen zu können.
An Hand der beiliegenden Zeichnung wird die Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform näher beschrieben.
Die zu mischenden Wellen seien die Empfangs welle f e und die Oszillatorwelle f o. In einer geeigne ten Hohlleiteranordnung werden diese beiden Wellen zusammengeführt und erscheinen im Hohlleiter 1. Der Kathodenanschluss der Diode 3 ist mit einem Stift 2 verlängert, der in den Hohlleiter 1 hineinragt. Die Anode der Mischdiode 3 ist auf Masse geführt.
Parallel zu dieser Mischdiode 3 liegt eine Serieschal- tung der Primärwicklung 6 des Zwischenfrequenz- transformators 5 und eines Kondensators 4. Am An schlusspunkt 7 zwischen dem Kondensator 4 und der Primärwicklung 6 ist eine Drossel 8 angeschlossen, der über die Leitung 11 en Gleichstrom i zugeführt wird.
An die Sekundärseite des Zwischenfrequenz- transformators sind die Leiter 9 und 10 angeschlos sen, die auf den Zwischenfrequenzverstärker führen. Der Gleichstrom i kann sowohl direkt aus einer ein stellbaren Stromquelle als auch aus einem Regelkreis bezogen werden.
An der nichtlinearen Kennlinie der Diode 3 bilden sich aus der Empfangswelle f e und der Os- zillatorwelle fo die bekannten Kombinationsschwin gungen, die über den Zwischenfrequenztransformator 5 einem nachfolgenden selektiven Zwischenfrequenz verstärker zugeführt werden.
über die Drossel 8 wird ein Gleichstrom i durch die Primärwicklung 6 des Zwischenfrequenztransfor- mators 5 auf die Kathode der Diode 3 geleitet, wo durch diese leitend wird. Den Kondensator 4 verbin det den Anschlusspunkt 7 der Primärwicklung 6 wechselstrommässig mit Masse. Die Drossel 8 bewirkt eine wechselstrommässige Abriegelung des Misch kreises gegenüber der Gleichstromquelle.
Der in die Diode 3 eingeprägte Gleichstrom i bewirkt eine Verschiebung des Arbeitspunktes der Diode, wodurch der Mischwirkungsgrad vermindert wird. Bekanntlich kann eine Mischdiode als Serie schaltung eines ohmschen Widerstandes und einer idealen Diode mit exponentieller Kennlinie aufgefasst werden.
Bei grösserem Gleichstrom wird der differen tielle Widerstand der idealen Diode kleiner als der ohmsche Seriewiderstand, so dass der letztere die massgebende Belastung für die beiden Schwingungen fe und fo darstellt und die Grösse der Wechselströme der Schwingungen f <I>e</I> und f <I>o</I> bestimmt, welche an der Kennlinie der idealen Diode den Mischeffekt ver ursachen.
Die Gleichung der Kennlinie einer idealen Kristalldiode ist: i = i,!o(expkUD-1) , 1) wobei i", den Reststromterm und UD die Spannung über die Diode darstellen. k ist eine Konstante. Die Gleichung 1) nach UD aufgelöst ergibt:
EMI0002.0023
Für das Gebiet um den Arbeitspunkt kann diese Gleichung 2) als Taylor-Reihe geschrieben werden.
Bekanntlich ist die Amplitude der Spannung der Differenzschwingung proportional zum Koeffizienten des quadratischen Ausdruckes der Taylor-Entwick- lung:
EMI0002.0027
Die Gleichung 2) ausgeführt ergibt die Opera tion 3):
EMI0002.0028
Aus dieser Gleichung 4) folgt, dass der Misch wirkungsgrad der idealen Diode mit zunehmendem Gleichstrom abnimmt, wenn die zu mischenden hoch- frequenten Schwingungen fe und fo als Wechselströme auf die ideale Diode eingeprägt werden. Damit ist erwiesen, dass bei einem genügend grossen Wert des eingeprägten Gleichstromes der Mischwirkungsgrad der realen Diode theoretisch beliebig reduziert werden kann.
Praktisch ist die Reduktion nur durch die thermische Belastbarkeit der Diode beizrenzt.