DD230680A3

DD230680A3 - AUTOANTENNENVERSTAERKER

Info

Publication number: DD230680A3
Application number: DD24874683A
Authority: DD
Inventors: Ulrich G Blei
Original assignee: Ulrich G Blei
Priority date: 1983-03-11
Filing date: 1983-03-11
Publication date: 1985-12-04
Also published as: DE3407020A1; NL8400770A

Abstract

Autoantennenverstaerker, dessen Eingangswiderstand im LMK-Bereich hochohmig, im UKW-Bereich niederohmig, in der Groessenordnung ueblicher Leitungswellenwiderstaende ist und der an herkoemmliche Autoantennen, an Frontscheibenantennen, an Kurzstabantennen usw. mit Anschlussimpedanzen in der oben genannten Groessenordnung angeschlossen wird. Durch die Moeglichkeit, den Uebertragungsweg fuer den UKW-Bereich passiv oder aktiv auszufuehren und die Verstaerkung im LMK-Bereich den Erfordernissen anzupassen, ist ein hoher Freiheitsgrad fuer die Optimierung der Empfangseigenschaften von Autoantennen gegeben. Diese vorteilhaften Eigenschaften wurden erreicht, in dem vom bisher ueblichen "Bandfilter-Prinzip" abgegangen wurde und die Signaluebertragung im UKW-Bereich ueber einen Bandpass erfolgt. Das hat den Vorteil, dass fuer niederohmige Quellimpedanzen guenstige Uebertragungseigenschaften hinsichtlich Bandbreite, Selektion, Durchgangsdaempfung erreicht werden und der Uebertragungsweg fuer den UKW-Bereich passiv ausgelegt werden kann. Figur 6 zeigt den vollstaendigen Stromablaufplan eines Verstaerkers fuer Windschutzscheibenantennen, dessen Uebertragungsweg fuer den UKW-Bereich passiv, in Form eines Bandpasses nach der Art eines T-Vollgliedes ausgefuehrt ist.Autoantennaverstaerker whose input resistance in the LMK range high impedance, in the VHF range low impedance, in the order of normal line resistances and is connected to conventional car antennas, windshield antennas, short-rod antennas, etc. with connection impedances in the above order of magnitude. The possibility of passively or actively carrying out the transmission path for the VHF range and adapting the amplification in the LMS range to the requirements offers a high degree of freedom for optimizing the reception characteristics of car antennas. These advantageous properties were achieved in which the previously usual "band filter principle" was abandoned and the signal transmission takes place in the VHF range via a bandpass. This has the advantage that for low-impedance source impedances favorable transmission characteristics in terms of bandwidth, selection, through-loss can be achieved and the transmission path for the VHF range can be designed to be passive. Figure 6 shows the complete flow diagram of a Verstaerkers for windshield antennas, the Uebertragungsweg for the VHF range passive, executed in the form of a bandpass after the manner of a T-Vollgliedes.

Description

Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Autoantennenverstärker für den Lang-, Mittel-, Kurzwellenbereich (LMK-Bereich) und den Ultrakurzwellenbereich (UKW-Bereich) zum Anschluß an herkömmliche passive Autoantennen, an Windschutzscheibenantennen, an Kurzstabantennen und an sonstige elektromagnetische Strahlung aufnehmende Gebilde.The invention relates to a car antenna amplifier for the long, medium, short wave range (LMK range) and the ultra-short wave range (VHF range) for connection to conventional passive car antennas, windshield antennas, short-rod antennas and other electromagnetic radiation receiving structures.

Characteristic of the known technical solutions

Elektronische Autoantennen, in denen die Signale des LMK- und des UKW-Bereiches in getrennten aktiven Elementen verstärkt werden, sind heute im wesentlichen nach folgenden Schaltungsprinzipien, für die Schutzrechte angemeldet bzw. erteilt wurden, ausgeführt:Electronic car antennas, in which the signals of the LMK and the VHF range are amplified in separate active elements, are today essentially executed according to the following circuit principles, for which protective rights have been registered or granted:

a) In der DE-AS 1919749 wird eine Anordnung beschrieben, in der jeweils gesonderte aktive Übertragungswege für den LMK- und den UKW-Bereich zwischen dem die Strahlung aufnehmenden passiven Antennenleiter und dem Ausgangsanschluß der elektronischen Antenne gebildet sind.a) In DE-AS 1919749 an arrangement is described in each of which separate active transmission paths for the LMK and the VHF range between the radiation-receiving passive antenna conductor and the output terminal of the electronic antenna are formed.

b) In der DE-PS 2310616 wird eine spezielle Ausführung der Bildung gesonderter Übertragungswege zwischen dem aufnehmenden Antennenleiter und dem Ausgangsanschluß mittels eines induktiv gekoppelten Bandfilters für den UKW-Bereich geschützt.b) In DE-PS 2310616 a special embodiment of the formation of separate transmission paths between the female antenna conductor and the output terminal is protected by means of an inductively coupled bandpass filter for the VHF range.

c) In der DD-PS 139680 werden schaltungstechnische Maßnahmen unter Schutz gestellt, die es erlauben, die Signale des LMK- und UKW-Bereiches vom aufnehmenden passiven Antennenleiter gemeinsam über einen Signalweg unter Vermeidung zusätzlicher Belastungskapazitäten dem Eingang eines Feldeffekttransistors zuzuführen, in dem nur Signale des LMK-Bereiches verstärkt werden und der im UKW-Bereich durch annähernden Kurzschluß seiner Drain-Source-Strecke wie eine Kapazität wirkt, die Bestandteil des Primärkreises eines Bandfilters für den UKW-Bereich ist.c) In DD-PS 139680 circuit measures are placed under protection, which allow the signals of the LMK and VHF range from the receiving passive antenna conductor together via a signal path while avoiding additional load capacitances to the input of a field effect transistor supplied in the only signals of the LMK range are amplified and that acts in the VHF range by approximately short-circuiting its drain-source path as a capacity that is part of the primary circuit of a band filter for the VHF range.

Die Signale des LMK- und des UKW-Bereiches werden am Ausgang des Feldeffekttransistors auf gesonderte Übertragungswege aufgeteilt.The signals of the LMK and the FM range are split at the output of the field effect transistor on separate transmission paths.

Nach der DE-AS 1919749 und der DE-PS 2310616, sowie folgenden Veröffentlichungen, Lindenmeier, H.: Wirkungsweise und Technik einer aktiven Autoantenne, Funkschau 1969, Heft 17, Seite 569-571 Lindenmeier, H.: Wirkungsweise und Leistungsvermögen moderner Autoantennen, NTZ 1974, Heft 1, Seite 17-23 Lindenmeier, H.: Meinke, H.H.: Elektronische Autoantennen — heute Funkschau 1976, Heft 14, Seite 68-70 Lindenmeier, H.: Aktive Autoantennen für Standardempfänger und elektronisch abstimmbare Empfänger, Rundfunktechn.According to DE-AS 1919749 and DE-PS 2310616, and the following publications, Linden Meier, H .: Mode of action and technology of an active car antenna, radio show 1969, Issue 17, page 569-571 Linden Meier, H .: effect and performance of modern car antennas, NTZ 1974, Issue 1, Page 17-23 Linden Meier, H .: Meinke, HH: Electronic Car Antennas - Radio Show Today 1976, No. 14, pages 68-70 Lindenmeier, H .: Active car antennas for standard receiver and electronically tunable receiver, Rundfunktechn.

Mitteilungen 1977, Heft 6, Seite 253-260Communications 1977, No. 6, pages 253-260

ist die Fußpunktimpedanz des passiven Antennenleiters Bestandteil des Primärkreises eines Bandfilters für den UKW-Bereich.The base impedance of the passive antenna conductor is part of the primary circuit of a band filter for the VHF range.

In der DD-PS 139680, Fig.3 und Fig.4, sind die zutreffenden Ersatzschaltbilder dargestellt. Siezeigen, daß jeweils im Hochpunkt des Primärkreises die Impedanz des passiven Antennenleiters wirksam ist. Die für elektronische Autoantennen übliche Länge des Antennenstabes von etwa 40cm ist dadurch gegeben, daß bei dieser Stablänge die Fußpunktimpedanz hochohmig und kapazitiv ist und mit der Induktivität des Primärkreises die Resonanzfrequenz festlegt und Betriebsgüte bestimmt. Bei etwa gleicher Betriebsgüte des Sekundärkreises und kritischer oder leicht überkritischer Kopplung ergibt sich eine Bandbreite, die eine gleichmäßige Signalübertragung innerhalb des UKW-Bereiches gewährleistet und gute Selektionswerte ergibt. Das trifft in gleicher Weise für die erfindungsgemäße Lösung in der DD-PS 139680 zu. Dort ist in Fig. 8 die Schaltungsanordnung für ein fußpunktgekoppeltes Bandfilter für den UKW-Bereich angegeben. Sinngemäß gilt das auch für die Bandbreite eines Einzelkreises, der als frequenzbestimmendes Übertragungsglied, in Varianten mit geringerem Aufwand angegeben ist. Die Fußpunktimpedanz eines 40cm-Stabes beträgt im UKW-Bereich etwa (10-j 150) Ohm, als Parallelersatzschaltung 2,26 kOhm parallel 11 pF. Diese funktionell Abhängigkeit des Übertragungsverhaltensdes Bandfilters von der am Hochpunkt des Primärkreises angeschlossenen Impedanz in der angegebennen Größenordnung, ist für solche Fälle von Nachteil, bei denen die Fußpunktimpedanz des passiven Antennenleiters annähernd reell ist und in der Größenordnung der Wellenwiderstände üblicher HF-Leitungen liegt, wie es beispielsweise bei den bekannten Antennenleitergeometrien vonIn DD-PS 139680, Figure 3 and Figure 4, the appropriate equivalent circuit diagrams are shown. They show that in each case at the high point of the primary circuit, the impedance of the passive antenna conductor is effective. The usual for electronic car antennas length of the antenna rod of about 40cm is given by the fact that at this rod length the Fußpunktimpedanz is high impedance and capacitive and determines the resonant frequency and determines the quality of operation with the inductance of the primary circuit. At about the same operating quality of the secondary circuit and critical or slightly supercritical coupling results in a bandwidth that ensures a uniform signal transmission within the VHF range and results in good selection values. This applies in the same way for the inventive solution in DD-PS 139680. There, the circuit arrangement for a base-coupled bandpass filter for the VHF range is indicated in FIG. Analogously, this also applies to the bandwidth of a single circle, which is specified as a frequency-determining transmission element, in variants with less effort. The base point impedance of a 40 cm rod in the VHF range is about (10-j 150) ohms, as a parallel equivalent circuit 2.26 kohms in parallel 11 pF. This functionally dependence of the transmission behavior of the bandpass filter of the impedance connected to the high point of the primary circuit in the indicated order of magnitude, is disadvantageous for those cases in which the base impedance of the passive antenna conductor is approximately real and in the order of magnitude of the characteristic impedance of conventional RF lines for example, in the known Antennenleitergeometrien of

Windschutzscheibenantennen oder bei herkömmlichen passiven Autoantennen der Fall ist. In diesen Fällen sinkt die Betriebsgüte des Primärkreises des Bandfilters und die Bandbreite erhöht sich. Die bekannten Maßnahmen zur Impedanztransformation an Schwingkreisen sind nicht anwendbar, da zusätzliche Impedanzen zum Bezugspotential das Übertragungsverhalten im LMK-Bereich ungünstig beeinflussen, und deshalb nicht zulässig sind. Das hat zur Folge, daß die Übertragungseigenschaften des Bandfilters bezüglich Selektion, Frequenzgang der Übertragungsdämpfung und der Anpassung für minimales Rauschen, nicht so ausgelegt werden können, wie es mit dem gegebenen Bauelementeaufwand im Hinblick aufWindshield antennas or conventional passive car antennas is the case. In these cases, the quality of operation of the primary circuit of the bandpass filter decreases and the bandwidth increases. The known measures for impedance transformation to resonant circuits are not applicable because additional impedances to the reference potential affect the transmission behavior in the LMK area unfavorable, and are therefore not allowed. This has the consequence that the transmission characteristics of the bandpass filter with respect to selection, frequency response of the transmission loss and the adaptation for minimum noise, can not be interpreted as it is with the given component cost with regard to

die praktische Nutzanwendung wünschenswert wäre. _ -~ the practical Nutzanwen dun g would be desirable. _ - ~

In der DE-OS 2115657 und in der Ausscheidung daraus, der DE-OS 2166898, wird eine Schaltungsanordnung angegeben, in der die verschiedenen Frequenzbereiche gemeinsam in einem Feldeffekttransistor verstärkt werden, und die Auftrennung auf verschiedene Übertragungswege derart erfolgt, daß am Source die Signale des LMK-Bereiches und am Drain die Signale des UKW-Bereiches ausgekoppelt werden. Durch die Auftrennung der Signale des UKW-Bereiches und des LMK-Bereiches auf getrennte Übertragungswege am Ausgang eines Feldeffekttransistors wird die zusätzliche kapazitive Belastung am Gate des Feldeffekttransistors vermieden und die Empfindlichkeit im LMK-Bereich verbessert. Schaltungsanordnungen, in denen die Signale der verschiedenen Frequenzbereiche in aktiven Elementen gemeinsam verstärkt werden, weisen jedoch gegenüber den beschriebenen Schaltungsanordnungen mit getrennten Übertragungswegen u. a. wesentlich schlechtere Großsignaleigenschaften auf, da durch die Nichtlinearität der Übertragungskennlinie sich die Signale des UKW- und des LMK-Bereiches untereinander stören, so daß die Nachteile insgesamt überwiegen. Derartige Schaltungskohzepte haben keine praktische Anwendung gefunden; s.a. Rundfunktechnische Mitteilungen 1977, Heft 6, Seite 257, Pkt.4.1. Gemäß des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches der DE-OS 2166898 ist die Kapazität des passiven Antennenleiters Bestandteil eines Schwingkreises für den UKW-Bereich. Insofern sind die oben in gleichem Zusammenhang aufgeführten Nachteile auch hier zutreffend.In DE-OS 2115657 and in the separation thereof, the DE-OS 2166898, a circuit arrangement is specified, in which the different frequency ranges are amplified together in a field effect transistor, and the separation takes place on different transmission paths such that at the source the signals of LMK range and at the drain the signals of the VHF range are decoupled. By separating the signals of the VHF range and the LMK range to separate transmission paths at the output of a field effect transistor, the additional capacitive load at the gate of the field effect transistor is avoided and the sensitivity in the LMS range is improved. Circuit arrangements in which the signals of the different frequency ranges are amplified in active elements, however, have u compared to the described circuit arrangements with separate transmission paths. a. much worse large signal characteristics, since the nonlinearity of the transfer characteristic, the signals of the FM and the LMK range interfere with each other, so that the disadvantages outweigh the overall. Such circuit packages have found no practical application; s.a. Rundfunktechnische Mitteilungen 1977, No. 6, page 257, section 4.1. According to the characterizing part of the main claim of DE-OS 2166898, the capacitance of the passive antenna conductor is part of a resonant circuit for the VHF range. In this respect, the disadvantages listed above in the same context are also applicable here.

Durch zunehmende Senderdichte erhöht sich die Feldstärke im UKW-Bereich in nahezu allen Empfangsgebieten, wodurch die Empfangsqualität verbessert, aber auch die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Störungen erhöht wird, die dem Fachmann unter den Begriffen Intermodulation, Kreuzmodulation, Mehrfachempfangsstellen usw. bekannt sind. Besonders Autoempfänger sind unterschiedlichsten Feldstärkebedingungen ausgesetzt, wodurch an sie besonders hohe Anforderungen bezüglich Großsingnalfestigkeitzu stellen sind. Die technische Weiterentwicklung der Autoempfänger hat in den letzten Jahren dazu geführt, daß die Empfindlichkeit bei solchen modernen Empfängern im UKW-Bereich durch eine elektronische Autoantenne nur noch unwesentlich verbessert werden kann, andererseits werden die Großsignaleigenschaften verschlechtert. Im LMK-Bereich stehen die Vorzüge elektronischer Autoantennen beispielsweise mit einem kurzen Antennenstab, bei Heckmontage der Antenne oder bei der Ausführung als Windschutzscheibenantenne, außer Zweifel. Es erscheint deshalb vorteilhaft, im elektronischen Teil der Antenne nur die Signale des LMK-Bereiches zu verstärken und die Signale des UKW-Bereiches unverstärkt dem Ausgangsanschluß der elektronischen Antenne zuzuleiten.Increasing transmitter density increases VHF field strength in nearly all coverage areas, thereby improving reception quality, but also increasing the likelihood of interference known to those skilled in the art by the terms intermodulation, cross-modulation, multiple reception, and so forth. In particular, car receivers are exposed to a wide variety of field strength conditions, which makes them particularly demanding in terms of high sensitivity. The technical development of car receivers has led in recent years to the fact that the sensitivity of such modern receivers in the VHF range can be improved only slightly by an electronic car antenna, on the other hand, the large signal characteristics are degraded. In the LMS area, the advantages of electronic car antennas, for example, with a short antenna rod, when rear mounting the antenna or when running as a windshield antenna, are beyond doubt. It therefore seems advantageous in the electronic part of the antenna to amplify only the signals of the LMK range and the signals of the VHF range unverstärkt the output terminal of the electronic antenna zuzuleiten.

In der DD-PS 139680 ist eine Schaltungsanordnung angegeben, in der gemäß der Erfindungsbeschreibung nur die Signale des LMK-Bereiches verstärkt werden und die Signale des UKW-Bereiches unverstärkt, beispielsweise nach Fig. 8 über ein fußpunktgekoppeltes Bandfilter, dem Ausgangsanschluß zugeführt werden können.In DD-PS 139680 a circuit arrangement is specified, in accordance with the description of the invention, only the signals of the LMK range are amplified and the signals of the VHF range unamplified, for example, according to Fig. 8 via a base-coupled bandpass filter, the output terminal can be supplied.

In der DE-OS 2932651 soll eine Hochfrequenzverstärkereinrichtung unter Schutz gestellt werden, in der, wie aus der DD-PS 139680 bekannt, nur die Signale des LMK-Bereiches verstärkt werden und die für Signale des UKW-Bereiches kapazitiv überbrückt ist. Nach mehreren Unteransprüchen ist die Fußpunktimpedanz eines passiven Antennenleiters Bestandteil verschiedener Schwingkreis- oder Bandfilterkonfigurationen. In einem weiteren Unteranspruch ist die Bedingung gestellt, daß die Verstärkung des Verstärkers für den LMK-Bereich annähernd 1 ist und die Phasendrehung etwa 0° beträgt. Hinsichtlich der Übertragungseigenschaften im LMK-Bereich hat diese Schaltungsanordnung erhebliche Nachteile, da der Signal-Rausch-Abstand durch mehrere im folgenden dargestellte Ursachen verschlechtert wird. Die Überbrückungskapapzität belastet in bekannter Weise den hochohmigen Eingang des LMK-Bereiches, die Spannungsverstärkung ist durch die Reihenschaltung eines Source- und eines Emitterfolgers merklich kleiner als 1 und die Transistoren liefern einen zusätzlichen Rauschbeitrag. Am Ausgang des Verstärkers stehen im LMK-Bereich Signale zur Verfügung, die eine geringere Spannung und einen geringeren Signal-Rausch-Abstand aufweisen, als das am passiven Antennenleiter der Fall ist. Insofern erscheint die Anwendung einer derartigen Schaltungsanordnung fragwürdig. Auch die niedrige Ausgangsimpedanz des Emitterfolgers gegenüber der hochohmig-kapazitiven Impedanz des passiven Antennenleiters läßt im LMK-Bereich keinen Vorteil im Zusammemwirken mit dem Autoempfänger erkennen.In DE-OS 2932651 a high-frequency amplifier device is to be placed under protection, in which, as known from DD-PS 139680, only the signals of the LMK range are amplified and the capacitive bridged for signals of the VHF range. According to several subclaims, the base point impedance of a passive antenna conductor is part of various resonant circuit or band filter configurations. In a further subclaim, the condition is set that the gain of the amplifier for the LMK range is approximately 1 and the phase rotation is approximately 0 °. With regard to the transmission characteristics in the LMK range, this circuit arrangement has considerable disadvantages, since the signal-to-noise ratio is worsened by a number of causes shown below. The bridging capacity loads in a known manner the high-impedance input of the LMK range, the voltage gain is noticeably less than 1 due to the series connection of a source and an emitter follower and the transistors provide an additional noise contribution. At the output of the amplifier, signals are available in the LMK range which have a lower voltage and a lower signal-to-noise ratio than is the case with the passive antenna conductor. In this respect, the application of such a circuit arrangement seems questionable. The low output impedance of the emitter follower with respect to the high-impedance capacitive impedance of the passive antenna conductor can be in the LMK range no advantage in conjunction with the car receiver detect.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung für einen Autoantennenverstärker anzugeben, der an herkömmliche Autoantennen, an Kurzstabantennen, an Windschutzscheibenantennen oder an sonstige elektromagnetische Strahlung aufnehmende Gebilde angeschlossen wird, die im UKW-Bereich Anschlußimpedanzen in den Größenordnung üblicher Leitungswellenwiderstände aufweisen. Für diese Anschlußimpedanzen sind mit den bekannten Schaltungsanordnungen der sogenannten „Bandfilterantennen" im UKW-Bereich keine Anpassungsbedingungen realisierbar, mit denen sich die gleichen günstigen Übertragungseigenschaften wie bei hochohmiger Quelle, deren Impedanz frequenz- und betriebsgütebestimmender Bestandteil des Primärkreises eines Bandfilters ist, erreichen lassen.The aim of the invention is to provide a circuit arrangement for a car antenna amplifier, which is connected to conventional car antennas, short-rod antennas, windshield antennas or other electromagnetic radiation receiving structure having in the VHF range terminal impedances in the order of normal line impedance. For these terminal impedances no adaptation conditions can be realized with the known circuit arrangements of the so-called "band filter antennas" in the VHF range, which can achieve the same favorable transmission characteristics as high-impedance source whose impedance frequency and operational quality determining part of the primary circuit of a bandpass filter.

Diesen Nachteil soll die oben genannte Schaltungsanordnung beseitigen und darüberhinaus ermöglichen, daß der Übertragungsweg des UKW-Bereiches passiv oder aktiv ausgeführt werden kann und im Übertragungsweg des LMK-Bereiches die Verstärkung und die Phasenbedingungen in weiten Grenzen an keine bestimmten Werte gebunden sind. Durch die Möglichkeit, den Übertragungsweg des UKW-Bereiches passiv auszulegen, entfallen die sonst bei Autoantennenverstärkern oder elektronischen Autoantennen auftretenden Großsignalstörungen völlig. Besonders vorteilhaft ist, daß für diesen Fall auf die Verstärkung im LMK-Bereich, im Gegensatz zur DE-OS 2932651, nicht verzichtet werden muß. Insgesamt ist mit diesen Gestaltungsmöglichkeiten ein wesentlich höherer Freiheitsgrad bei der Optimierung der Empfangseigenschaften von Autoantennen gegeben, als das mit den bekannten Schaltungsanordnungen der Fall ist.This disadvantage is intended to eliminate the abovementioned circuit arrangement and moreover to enable the transmission path of the VHF range to be carried out passively or actively, and in the transmission path of the LMS range the amplification and the phase conditions are bound within wide limits to no particular values. The ability to passively design the transmission path of the VHF range eliminates the large signal disturbances that otherwise occur in car antenna amplifiers or electronic car antennas. It is particularly advantageous that in this case the gain in the LMK range, in contrast to DE-OS 2932651, must not be waived. Overall, given these design options a much higher degree of freedom in the optimization of the reception characteristics of car antennas, as is the case with the known circuit arrangements.

Explanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung für einen Autoantennenverstärker anzugeben, dessen Eingangswiderstand im UKW-Bereich niederohmig, in der Größenordnung üblicher Leitungswellenwiderstände ist und dessen Übertragungscharakteristik im UKW-Bereich so ausgeführt werden kann, daß sie der einen Bandfilterdurchlaßkurve mit leicht überkritischer Kopplung ähnlich und von der Quellimpedanz weitestgehend unabhängig ist, wobei der Lastwiderstand am Ausgang des Verstärkers im UKW-Bereich ebenfalls niederohmig, in der Größenordnung üblicher Leitungswellenwiderstände sein soll.The object of the invention is to provide a circuit arrangement for a car antenna amplifier, whose input resistance in the VHF range is low, in the order of normal line resistance and its transmission characteristic in the VHF range can be designed so that it is similar to a Bandfilterdurchlaßkurve with slightly supercritical coupling and is largely independent of the source impedance, wherein the load resistance at the output of the amplifier in the VHF range should also be low-impedance, in the order of normal line impedance.

Der Übertragungsweg für den UKW-Bereich soll passiv, mit geringer Durchgangsdämpfung, oder aktiv ausführbar sein. Im Übertragungsweg des LMK-Bereiches sollen Verstärkung und Phasenbedingungen in weiten Grenzen an keine bestimmtenThe transmission path for the VHF range should be passive, with low transmission loss, or be actively executable. In the transmission path of the LMK range gain and phase conditions within wide limits to any particular

Werte gebunden sein. -Values be bound. -

Die Aufgabe wird bei einem Autoantennenverstärker für den UKW- und den LMK-Bereich, dessen Eingangswiderstand im LMK-Bereich hochohmig ist und eine geringe Eingangskapazität aufweist und in dem die Signale des UKW- und des LMK-Bereiches vom Eingangsanschluß über eine Längsinduktivität an den Gateanschluß eines Feldeffekttransistors übertragen werden, zu dessen Drain-Source-Strecke eine Kapazität parallel geschaltet ist, die im LMK-Bereich das Übertragungsverhalten nicht beeinflußt, im UKW-Bereich die Drain-Source-Strecke annähernd kurzschließt, wodurch der Feldeffekttransistor zwischen dem Gate- und dem Drainanschluß wie eine Kapazität wirkt und die Signale des UKW-Bereiches vom Drain aus, die Signale des LMK-Bereiches vom Source aus in getrennten Übertragungswegen weitergeleitet werden, dadurch gelöst, daß der Eingangswiderstand im UKW-Bereich niederohmig, in der Größenordnung üblicher Leitungswellenwiderstände ist und daß die Längsinduktivität und die zwischen dem Gateanschluß und dem Drainanschluß wirksame Kapazität Elemente eines Reihenschwingkreises sind, der in Verbindung mit der zwischen dem Drainanschluß und dem Bezugspotential wirksamen Induktivität einen Bandpaß nach der Art eines T-Halbgliedes bildet, der zwischen dem Eingangsanschluß und dem Anschluß passives, frequenzselektives Übertragungsglied für den UKW-Bereich ist.The object is in a car antenna amplifier for the FM and LMK range, the input resistance in the LMK range is high impedance and has a low input capacitance and in which the signals of the FM and LMK range from the input terminal via a longitudinal inductance to the gate terminal a field effect transistor are transmitted to whose drain-source path, a capacitance is connected in parallel, which does not affect the transmission behavior in the LMK range, in the VHF range, the drain-source path approximately short-circuiting, whereby the field effect transistor between the gate and the Drain terminal acts as a capacitance and the signals of the VHF range from the drain, the signals of the LMK range are forwarded from the source in separate transmission paths, achieved in that the input resistance in the VHF range is low, in the order of usual line impedance and that the longitudinal inductance and the between in that the gate and the drain are effective capacitance elements of a series resonant circuit forming, in conjunction with the inductance between the drain and the reference potential, a T-type half-band bandpass filter between the input terminal and the terminal, a passive frequency selective transfer element for the VHF range is.

Der niedrige Eingangswiderstand, in der Größenordnung üblicher Leitungswellenwiderstände, wird dadurch realisiert, daß anstelle der bekannten Bildung eines Parallelschwingkreises oder eines Bandfilters zur Übertragung der Signale im UKW-Bereich ein Bandpaß nach der Art eines T-VoII- oder T-Halbgliedes wirksam ist. Aus der Theorie derartiger Siebschaltungen ist bekannt, daß sie für Quell- und Lastwiderstände in der angegebenen Größenordnung und für den vorgesehenen Frequenzbereich ausgeführt werden können. Für die Realisierung der oben angegebenen Aufgaben der Erfindung hat der Übergang vom Bandfiiter-Prinzip zum Bandpaß-Prinzip grundlegende Bedeutung.The low input resistance, in the order of usual line impedance, is realized in that instead of the known formation of a parallel resonant circuit or a bandpass filter for transmitting the signals in the VHF range a bandpass on the type of T-VoII or T-half-link is effective. From the theory of such screening circuits is known that they can be performed for source and load resistances in the specified order and for the intended frequency range. For the realization of the above-mentioned objects of the invention, the transition from Bandfiiter principle to the bandpass principle of fundamental importance.

Bandpässe eignen sich für größere Bandarbeiten besser als Bandfilter. Sie ermöglichen größere Flankensteiiheiten an den Bandgrenzen und weisen eine geringere Durchgangsdämpfung, sowie bessere Anpassungswerte auf. Nach bekannten Dimensionierungsvorschriften ergibt sich beispielsweise bei einem Bandpaß für den UKW-Bereich, nach der Art eines T-Vollgliedes mit Querinduktivität und einem Quell- und Lastwiderstand von 1500hm, eine Reihenkreiskapazität von etwa 5pF.Bandpasses are better for band work than band filters. They allow greater flank stiffness at the band boundaries and have lower transmission loss as well as better matching values. According to known sizing provisions results, for example, in a bandpass for the VHF range, after the manner of a T-full member with transverse inductance and a source and load resistance of 1500hm, a series circuit capacity of about 5pF.

Dieser Wert entspricht etwa der Summe der Gate-Source-Kapazität und der Drain-Gäte-Kapazität heute gebräuchlicher Sperrschicht-Feldeffekttransistoren, was die Nutzung des Feldeffekttransistors als Schwingkreiskapazität ermöglicht. Der genannte Nenneingangswiderstand für Autoempfänger beträgt im UKW-Bereich 150 Ohm.This value corresponds approximately to the sum of the gate-source capacitance and the drain-gate capacitance of today's common-use junction field effect transistors, which allows the use of the field effect transistor as a resonant circuit capacitance. The stated nominal input resistance for car receivers in the VHF range is 150 ohms.

Die prinzipielle Funktion der erfindungsgemäßen Lösung soll im folgenden erläutert werden. Die Signale des UKW- und des LMK-Bereiches gelangen gemeinsam vom Eingangsanschluß des Antennenverstärkers über eine Längsinduktivität an das Gate eines Feldeffekttransistors. Für den Fall der Signalübertragung im UKW-Bereich wirkt der Feldeffekttransistor durch den annähernden Kurzschluß seiner Drain-Source-Strecke zwischen dem Gateanschluß und dem Drainanschluß wie eine Kapazität, deren Wert sich aus der Gate-Source-Kapazität und der Drain-Gate-Kapazität addiert und die mit der Längsinduktivität einen Reihenschwingkreis für den UKW-Bereich bildet.The principal function of the solution according to the invention will be explained below. The signals of the FM and the LMK range arrive together from the input terminal of the antenna amplifier via a longitudinal inductance to the gate of a field effect transistor. In the case of signal transmission in the VHF range, the field effect transistor acts by the approximate short circuit of its drain-source path between the gate and the drain as a capacitor whose value is added from the gate-source capacitance and the drain-gate capacitance and which forms a series resonant circuit for the VHF range with the longitudinal inductance.

Dieser Reihenschwingkreis bildet mit einer zwischen dem Drainanschluß und dem Bezugspotential wirksamen Induktivität einen Bandpaß nach der Art eines T-Halbgliedes für den UKW-Bereich. Über die zwischen dem Drainanschluß und dem Betriebsspannungsanschluß, der hochfrequenzmäßig mit dem Bezugspotential identisch ist, geschalteten Induktivität erfolgt darüber hinaus die Betriebsspannungszuführung zum Drainanschluß des Feldeffekttransistors. Ist die Übertragungscharakteristik eines Bandpasses nach der Art eines T-Halbgliedes für den UKW-Bereich ausreichend, stellt diese Schaltungsanordnung eine wenig aufwendige Variante dar.This series resonant circuit forms an effective between the drain terminal and the reference potential inductance a bandpass filter in the manner of a T-half member for the VHF range. In addition, the operating voltage supply to the drain terminal of the field effect transistor is effected via the inductance connected between the drain terminal and the operating voltage terminal, which is identical in terms of high frequency with the reference potential. If the transmission characteristic of a bandpass filter in the manner of a T-half-link for the VHF range is sufficient, this circuit arrangement represents a less expensive variant.

Bessere Selektionswerte und geringere Unterschiede in der Durchgangsdämpfung innerhalb des Übertragungsbereiches sind realisierbar, wenn zwischen dem Eingangsanschluß und dem Drainanschluß wirksam Reihenschwingkreis mit der zwischen dem Drainanschluß und dem Betriebsspannungsanschluß geschalteten Induktivität und einem weiteren, am Drainanschluß angeschlossenen Reihenschwingkreis, zu einem Bandpaß nach der Art eines T-Vollgiedes kombiniert wird. Weitere Gestaltungsmöglichkeiten der Übertragungseigenschaften sind dadurch gegeben, daß der Induktivität zwischen Drain- und Betriebsspannungsanschluß ein Kondensator parallel geschaltet wird und dadurch im Querzweig des Bandpasses ein Parallelschwingkreis wirksam ist. Dadurch sind weitere Möglichkeiten gegeben, das Übertragungsverhalten des Bandpasses innerhalb und außerhalb des Durchlaßbereiches bestimmten Erfordernissen anzupassen.Better selection values and smaller differences in the transmission loss within the transmission range can be realized if the series connection between the input terminal and the drain is effectively connected to the inductor connected between the drain terminal and the operating voltage terminal and another series resonant circuit connected to the drain terminal to a T-type bandpass filter -Vollgiedes is combined. Further design possibilities of the transmission properties are given by the fact that the inductance between the drain and operating voltage terminal, a capacitor is connected in parallel and thereby in the shunt branch of the bandpass a parallel resonant circuit is effective. This provides further possibilities for adapting the transmission behavior of the bandpass within and outside the passband to specific requirements.

Rückkopplungen im LMK-Bereich über den Übertragungsweg des UKW-Bereiches sind nicht möglich, da der Drainanschluß des Feldeffekttransisors über eine Induktivität, die für Signale im LMK-Bereich praktisch einen Kurzschluß darstellt, mit dem Bezugspotential verbunden ist. Dadurch, sind Phasenbedingungen und Verstärkung in weiten Grenzen an keine bestimmten Werte gebunden.Feedbacks in the LMK range over the transmission path of the VHF range are not possible because the drain terminal of the field effect transistor is connected to the reference potential via an inductance, which is virtually a short circuit for signals in the LMK range. As a result, phase conditions and amplification are not bound to any specific values within wide limits.

Im Bandpaß ist der Feldeffekttransistor mit seiner Beschallung und der zwischen dem Gate- und dem Drainanschluß wirksamen Kapazität Bestandteil eines passiven, frequenzselektiven Übertragungsgliedes für den UKW-Bereich. Der in verschiedenen Schaltungsvarianten ausführbare Bandpaß kann mit dem Ausgangsanschluß — UKW-Übertragungsweg passiv — oder mit dem Eingang eines Verstärkers für den UKW-Bereich — UKW-Übertragungsweg aktiv — verbunden werden. Die Bauelemente, die an dem Feldeffekttransistor angeschlossen sind und in funktionellem Zusammenhang mit dem Übertragungsweg des UKW-Bereiches stehen, sind im LMK-Bereich praktisch unwirksam, so daß der Feldeffekttransistor in bekannter Weise als Source-Folger arbeitet.In the bandpass filter, the field effect transistor with its sound and the effective between the gate and the drain capacitance is part of a passive, frequency-selective transmission element for the VHF range. The bandpass filter, which can be implemented in different circuit variants, can be connected to the output terminal - passive VHF transmission path - or to the input of an amplifier for the VHF range - VHF transmission path active -. The components which are connected to the field effect transistor and are functionally related to the transmission path of the VHF range, are practically ineffective in the LMK range, so that the field effect transistor operates in a known manner as a source follower.

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embodiment

Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die bildlichen Darstellungen bedeuten:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments. The pictorial representations mean:

Fig. 1 Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit einem Bandpaß nach der Art eines T-Halbgliedes für den UKW-Bereich.Fig. 1 Schematic representation of the circuit arrangement according to the invention with a bandpass after the manner of a T-half member for the VHF range.

Fig.2 Ersatzschaltbild des UKW-Übertragungsweges nach Fig. 1 Fig. 3 Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit einem Bandpaß nach der Art eines T-VoIIgliedes für den UKW-Bereich.1 shows a schematic representation of the circuit arrangement according to the invention with a bandpass filter in the manner of a T-VoIIgliedes for the VHF range.

Fig.4 Ersatzschaltbild des UKW-Übertragungsweges nach Fig.3 Fig. 5 Ersatzschaltbild der Wirkungsweise des Feldeffekttransistors V1 als Kapazität C1. Fig. 6 Vollständige Schaltungsanordnung eines Verstärkers für Windschutzscheibenantennen. Die Figuren 1 bis 5 veranschaulichen die prinzipielle Wirkungsweise der HF-Signalübertragung bei verschiedenen Schaltungsvarianten des Autoantennenverstärkers.FIG. 4 equivalent circuit diagram of the FM transmission path according to FIG. 3 FIG. 5 equivalent circuit diagram of the mode of operation of the field effect transistor V1 as capacitance C1. Fig. 6 Full circuit arrangement of an amplifier for windshield antennas. FIGS. 1 to 5 illustrate the basic mode of operation of the HF signal transmission in various circuit variants of the car antenna amplifier.

In Figur 1 werden die Signale des UKW- und des LMK-Bereiches gemeinsam über eine Längsinduktivität L1 dem Gate eines Feldeffekttransistors V1 zugeführt, dem seiner Drain-Source-Strecke eine Kapazität C2 parallel geschaltet ist, die im UKW-Bereich nach Figur 5 einen Kurzschluß bewirkt, so daß der Feldeffekttransistor V1 zwischen seinem Gate- und Drainanschluß wie eine Kapazität C1 wirkt. Der aus der Induktivität L1 und der Kapazität C1 bestehende Reihenschwingkreis bildet in Verbindung mit der am Drainanschluß des Feldeffekttransistors V1 angeschlossenen Induktivität L2 einen Bandpaß nach der Art eines T-Halbgliedes für den UKW-Bereich. Über die Induktivität L2 erfolgt darüberhinaus die Betriebsspannungszuführung vom Anschluß 4, der über C5 mit dem Bezugspotential verbunden ist, zum Drainanschluß des Feldeffekttransistor V1. Für den Fall der passiven Ausführung des UKW-Übertragungsweges wird der Anschluß 2 mit dem Ausgangsanschluß 3 verbunden. Bei aktiver Ausführung des UKW-Übertragungsweges wird zwischen Anschluß 2 und Ausgangsanschluß 3 ein Verstärker V2 für den UKW-Bereich eingeschaltet. Für Signale des LMK-Bereiches arbeitet der Feldeffekttransistor V1 als Source-Folger. Über eine Drossel Dr1,die die Signale des UKW-Bereiches sperrt, werden die LMK-Signale einem Verstärker V3 zugeführt, der über eine Drossel Dr2 mit dem Ausgangsanschluß 3 verbunden ist. Rückkopplungen im LMK-Bereich über den UKW-Übertragungsweg treten nicht auf, da die Induktivität L2 für LMK-Signale einen Kurzschluß darstellt. Dadurch sind Verstärkung und Phasenlage im LMK-Bereich in weiten Grenzen an keine bestimmten Werte gebunden.In FIG. 1, the signals of the VHF and LMK ranges are fed together via a series inductance L1 to the gate of a field-effect transistor V1, whose drain-source path is connected in parallel with a capacitor C2, which in the VHF range according to FIG causes, so that the field effect transistor V1 acts between its gate and drain as a capacitor C1. The series resonant circuit consisting of the inductance L1 and the capacitance C1 forms, in conjunction with the inductance L2 connected to the drain terminal of the field effect transistor V1, a bandpass filter in the manner of a T half-link for the VHF range. In addition, via the inductance L2, the operating voltage supply from the terminal 4, which is connected via C5 to the reference potential, to the drain terminal of the field effect transistor V1. In the case of passive execution of the FM transmission path, the terminal 2 is connected to the output terminal 3. When the VHF transmission path is active, an amplifier V2 for the VHF range is switched on between connection 2 and output connection 3. For signals of the LMK range, the field effect transistor V1 operates as a source follower. Via a throttle Dr1, which blocks the signals of the VHF range, the LMK signals are supplied to an amplifier V3, which is connected via a throttle Dr2 to the output terminal 3. Feedbacks in the LMK range via the FM transmission path do not occur because the inductance L2 for LMK signals represents a short circuit. As a result, gain and phase position in the LMK range are not bound to any specific values within wide limits.

Figur 2 zeigt das Ersatzschaltbild, wie es für die Signalübertragung im UKW-Bereich zwischen Eingangsanschluß 1 und Anschluß 2 wirksam ist. Weitere Gestaltungsmöglichkeiten des Übertragungsverhaltens des Bandpasses sind dadurch gegeben, daß der Induktivität L2 gemäß Figur 2 eine Kapazität C4 parallel geschaltet wird, so daß im Querzweig ein Parailelschwingkreis wirksam ist.Figure 2 shows the equivalent circuit diagram, as it is effective for the signal transmission in the VHF range between input terminal 1 and terminal 2. Further design possibilities of the transmission behavior of the bandpass are given by the fact that the inductance L2 according to Figure 2, a capacitor C4 is connected in parallel, so that in the transverse branch a Parailelschwingkreis is effective.

In Figur 3 ist durch einen weiteren Reihenschwingkreis C3/L3, ein Bandpaß nach der Art eines T-Vollgliedesfür den UKW-Bereich zwischen dem Eingangsänschluß 1 und dem Anschluß 2 gebildet. Diese Ausführung hat den Vorteil der besseren Selektion und der gleichmäßigeren Übertragungseigenschaften.In Fig. 3, by a further series resonant circuit C3 / L3, a V-type band-pass bandpass filter is formed between the input terminal 1 and the terminal 2. This embodiment has the advantage of better selection and more uniform transmission characteristics.

Figur 4 zeigt das Ersatzschaltbild nach Figur 3, wie es für.die Signalübertragung im UKW-Bereich zwischen Eingangsanschluß 1 und Anschluß 2 wirksam ist. Auch bei dieser Schaltungsvariante kann durch Parallelschaltung eines Kondensators C4 zur Induktivität L2 ein Parallelschwingkreis im Querzweig des Bandpasses gebildet werden.FIG. 4 shows the equivalent circuit of FIG. 3 as it is effective for signal transmission in the VHF range between input terminal 1 and terminal 2. In this circuit variant too, a parallel resonant circuit can be formed in the shunt branch of the bandpass filter by connecting a capacitor C4 in parallel to the inductance L2.

Figur 5 zeigt des Ersatzschaltbild der zwischen dem Gate- und dem Drainanschluß des Feldeffekttransistors V1 innerhalb der Gesamtschaltung wirksamen Kapazität C1.Figure 5 shows the equivalent circuit of the effective between the gate and the drain terminal of the field effect transistor V1 within the overall capacitance C1.

Figur 6 zeigt die vollständige Schaltungsanordnung eines Verstärkers für Windschutzscheibenantennen. Der UKW-Übertragungsweg ist passiv mit einem Bandpaß nach der Art eines T-Vollgliedes mit Querinduktivität ausgelegt.Figure 6 shows the complete circuit arrangement of an amplifier for windshield antennas. The FM transmission path is passively designed with a T-type full pass bandpass filter.

Claims

claims:

1. Car Antenna Amplifier for the FM and LMK range, whose input resistance in the LMK range is high-impedance and has a low input capacitance and in which the signals of the FM and the LMK range from the input terminal (1) via a longitudinal inductance (L1) be transferred to the gate terminal of a field effect transistor (V1), to whose drain-source path a capacitor (C2) is connected in parallel, which does not affect the transmission behavior in the LMK range, the drain-source path in the VHF range almost short-circuits, whereby the field effect transistor (V1) acts as a capacitor (C1) between the gate and the drain and the signals of the VHF range are transmitted from the drain, the signals of the LMK range are transmitted from the source in separate transmission paths, characterized in that the input resistance in the VHF range is low-ohmic, of the order of magnitude of common line impedance, and that the series inductance (L 1) and the capacitance (C1) acting between the gate and the drain are elements of a series resonant circuit which, in conjunction with the inductance (L2) between the drain and the reference potential, forms a T-type half-band pass between the Input terminal (1) and the terminal (2) is a passive, frequency-selective transmission element for the VHF range.

2. car antenna amplifier according to item 1, characterized in that with a further series resonant circuit (C3, L3) between the drain terminal and the terminal (2) a bandpass is formed in the manner of a T-full member.

3. car antenna amplifier according to item 1 or 2, characterized in that by parallel connection of a capacitor (C4) to the inductance (L2) a parallel resonant circuit is formed.

4. car antenna amplifier according to item 1 or 2 or 3, characterized in that in case of passive execution of the VHF transmission path of the terminal (2) is connected to the output terminal.

5. car antenna amplifier according to item 1 or 2 or 3, characterized in that between the terminal (2) and the output terminal (3) an amplifier (V2) is connected for the VHF range.