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Breitbandantennenverstärker Die Erfindung betrifft einen Breitbandantennenverstärker
zur Verstärkung eines gesamten, mehrere Fernsehkanäle umfassenden Fernsehfrequenzbandes,
z. B. zur Verstärkung des Fernsehbereiches von 174 bis 223 MHz, unter Verwendung
von Verstärkerstufen in Cascodeschaltüng mit Bandfilterkopplung und Neutralisation.
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Es sind bereits Breitbandantennenverstärker für einen vergleichbaren
Frequenzbereich bekannt; diese Verstärker sind jedoch meist als Kettenverstärker
geschaltet und benötigen für eine mit dem erfindungsgemäßen Verstärker vergleichbare
Verstärkung einen höheren Röhrenaufwand. In den meisten Fällen werden jedoch Fernsehantennenverstärker
verwendet, die nur ein Frequenzband zu verstärken in der Lage sind, das einen oder
zwei Fernsehkanäle umfaßt. Zum Empfang von mehreren Fernsehsendern an einem Ort
sind daher auch mehrere dieser Kanalverstärker erforderlich, was einen hohen Aufwand
bedeutet.
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Mit Cascodeschaltung wird die bekannte Verstärkeranordnung bezeichnet,
bei der im Anodenkreis einer in Kathodenbasisschaltung betriebenen Triode eine in
Gitterbasisschaltung betriebene Triode eingeschaltet ist.
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Es sind an sich Fernsehantennenverstärker mit mehreren in Cascodeschaltung
geschalteten Verstärkerstufen bekannt,. bei-- denen zwischen den einzelnen Verstärkerstufen
@ abgestimmte Kopplungsglieder vorgesehen sind. Es ist ferner eine Cascodeschaltung
für Fernsehempfängerzwecke bekannt, bei der zwischen den beiden Cascodesystemen
zum Aussieben eines scharf begrenzten, schmalen Frequenzbandes eine Bandfilteranordnung
vorgesehen ist.
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Der erfindungsgemäße Breitbandantennenverstärker ist dadurch gekennzeichnet,
daß als Bandfilter zur Kopplung der beiden Röhrensysteme der Cascodestufen über
das gesamte zu verstärkende Fernsehfrequenzband reichende und etwas breitbandiger
als Eingangs- und Ausgangs- sowie Zwischenbandfilter zwischen den Cascodestufen
ausgelegte zweikreisige Kopplungsbandfilter vorgesehen sind, deren einer Kreis als
nur mit der Anodenkapazität des ersten Röhrensystems sowie mit den Schaltkapazitäten
abgestimmte Längsinduktivität zwischen der Anode des ersten Röhrensystems und der
Kathode des zweiten Systems eingeschaltet ist und deren zweiter Kreis als Parallelresonanzkreis
zwischen der Kathode des zweiten Röhrensystems und Masse liegt, während der Neutralitationskreis
der Cascodestufen auf das obere Ende des Fernsehfrequenzbandes abgestimmt ist.
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Gemäß Weiterbildung des erfindungsgemäßen Antennenverstärkers enthält
dieser eine Einrichtung zur Einstellung der Verstärkung. Hierzu kann mindestens
eines der zwischen den Verstärkerstufen gelegenen Bandfilter einen Ohmschen Widerstand
enthalten, der eine Verstärkungsregelung gestattet. Zur Vermeidung unerwünschter
Arbeitspunktverschiebungen infolge Röhrenwechsels oder schwankender Betriebsspannungen
ist gemäß der weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Verstärkers, wie an sich
bekannt, eine Gleichstromgegenkopplung vorgesehen. Die Schaltung. wird hierzu z.
B. in der Weise getroffen, daß der in Kathodenbasisschaltung betriebenen Röhre einer
jeden Stufe neben einer vom Kathodenwiderstand erzeugten festen Steuergittervorspannung
eine weitere einstellbare, vorzugsweise positive Steuergittervorspannung zugeführt
wird, während die in Gitterbasisschaltung betriebene Röhre ihre Gittervorspannung
von einem Spannungsteiler mit vorzugsweise gleichen Teilwiderständen erhält, der
zwischen die Anodenstromzuführung und Masse eingeschaltet ist.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung
der Schaltung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung zu entnehmen.
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Wie das Schaltbild zeigt, sind für die vier Verstärkerstufen je eine
Doppeltriode V1 ... Il, vorgesehen. Der Eingang E des Verstärkers, der beispielsweise
an ein konzentrisches Kabel mit 60 Ohm Wellenwiderstand angepaßt ist, ist über den
Kondensator C1. mit dem aus den Spulen L1 ... L3 bestehenden Eingangsbandfilter
verbunden. Die Spulen L1 und L2 stellen zusammen mit Cl bzw. den Schalt- und Röhrenkapazitäten
zwei Schwingungskreise dar, die durch die gemeinsame Induktivität L3 verkoppelt
sind. Die Induktivität Lni bildet zusammen mit der Gitter-
Anoden-Kapazität
der Röhre einen Neutralisationskreis. Der Neutralisationskreis wird zur Erzielung
einer gleichmäßigen Verstärkung im Durchlaßbereich der Verstärkeranordnung auf eine
Frequenz, die in der Nähe eines der Enden des Bereiches, z. B. des oberen Endes
des Bereiches, liegt, abgestimmt. Die Kondensatoren C2 und Cni sind Trennkondensatoren.
die mit C, bezeichneten Kondensatoren dienen zur hochfrequenzmäßigen Erdung der
jeweiligen Schaltungspunkte. Der Widerstand R1 dient als Gitterableitwiderstand,
der Widerstand R2 als Kathodenwiderstand für das erste in Kathodenbasisschaltung
betriebene Dreipolsystem der Röhre V1. Die Spule L4 stellt zusammen mit der Anodenkapazität
der Röhre und der Schaltkapazität einen Schwingungskreis dar, der mit dem aus der
Spule L, und dem Kondensator C3 bestehenden Schwingungskreis ein Kopplungsbandfilter
bildet, mit dessen Hilfe das zweite Triodensystem der Röhre Vl, das in Gitterbasisschaltung
betrieben wird, an das erste Triodensystem angekoppelt ist. Dieses Bandfilter erhält
beispielsweise eine etwas größere Bandbreite als die am Eingang und Ausgang des
Verstärkers und zwischen den einzelnen Verstärkerstufen liegenden Bandfilter. Gegenüber
den bekannten Cascodeschaltungen mit Drosselkopplung bewirkt das erfindungsgemäß
zur Koppplung verwendete Bandfilter jedoch eine höhere Verstärkung und einen größeren
Rauschabstand. Die Widerstände R2 und R4 bilden einen Spannungsteiler zur Abnahme
der Gittervorspannung für das in Gitterbasisschaltung betriebene zweite Triodensystem
der Röhre Ih. Im Anodenkreis dieses Triodensystems liegt die Spule L8, die zusammen
mit der Anodenkapazität, der Röhren- und der Schaltkapazität einen Schwingungskreis
darstellt, in Reihe mit dem Potentiometer Pl und dem Widerstand R5. Das Potentiometer
P1 dient dazu, eine wahlweise Einstellung der Verstärkung zu ermöglichen, die nach
unten durch den Widerstand -1%- begrenzt ist. Der Abgriff des Potentiometers P,
ist einerseits über den Trennkondensator C4 mit der Spule L7, die zusammen mit der
Schaltkapazität einen Schwingungskreis bildet, und andererseits über den Trennkondensator
C5 mit dem Gitter des ersten Triodensystems der Röhre V2 verbunden. Das Potentiometer
P1 ist zweckmäßig als Schichtpotentiometer ausgebildet und so montiert, daß die
Schicht parallel zu einer geerdeten Fläche, z. B Chassis, liegt. Bei einer derartigen
Anordnung wird die Induktivität des Potentiometers P, infolge der verteilten Kapazität
weitgehend kompensiert, so daß keine störende Verstimmung des aus den Spulen L6
und L7 bestehenden Bandfilters zu befürchten ist und keine Verfälschung der Spannungsteilung
durch seinen Blindwiderstand erfolgt. Das erste System der Röhre V2 besitzt in gleicher
Weise wie die vorhergehende Stufe V2 eine Neutralisation durch die Spule L.2 und
den Kondensator C8. Auch die Bandfilterkopplung durch die Spulen L$ und L9 und den
Kondensator C7 ist in gleicher Weise wie in der vorhergehenden Stufe getroffen.
Die Widerstände R8 . . . R9 entsprechen den Widerständen R1 . . . R4 der vorhergehenden
Stufe. Die Stufen V2 und V, sind in ähnlicher Weise wie die vorhergehenden Stufen
durch ein Bandfilter gekoppelt. Die Spulen Ll. und Lil bilden zusammen mit den Röhren-
und Schaltkapazitäten die Schwingungskreise des Bandfilters, während die Induktivitäten
Lit und Lia zur vom Abgleich der Spulen L1. und Lii unabhängigen Verkopplung der
beiden Kreise dienen. Die nachfolgenden Verstärkerstufen mit den Röhren V3 und V4
sind in gleicher Weise wie die vorbeschriebenen Stufen Vi und h2 geschaltet, so
daß sich eine Beschreibung der Schaltung nach diesen Stufen erübrigt.
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Die Einstellung des Arbeitspunktes der Röhren ist folgendermaßen gelöst:
Neben der in der ersten Verstärkerstufe V1 z. B. durch den Kathodenwiderstand
R2 bewirkten negativen Gittervorspannung wird dem Steuergitter des ersten Triodensystems
einer jeden Stufe von dem Potentiometer P2 her, das in Reihe mit einem weiteren
Widerstand Rio zwischen die Anodenstromzuführung und Masse geschaltet ist, eine
positive Gittervorspannung zugeführt. Diese positive und beispielsweise von Hand
einstellbare Gittervorspannung kompensiert einen Teil der durch die Kathodenwiderstände
erzeugten negativen Gittervorspannungen, so daß auf einfache Weise der günstigste
Arbeitspunkt der Schaltung eingestellt werden kann. Infolge der Gleichstromgegenkopplung
werden die durch die Streuung der Röhrendaten bedingten und bei Röhren mit großer
Steilheit besonders ungünstigen Arbeitspunktverschiebungen infolge Röhrenwechsels
ausgeglichen. In manchen Fällen ist es günstig, eine der beiden gegeneinandergeschalteten
Gittervorspannungen, z. B. die positive, zu stabilisieren, während die andere Vorspannung
gegebenenfalls vom Anodenstrom einer oder mehrerer Röhren abhängig ist. Die Drosseln
D,1 . . D$ gewährleisten eine sichere Entkopplung der Verstärkerstufen im Zusammenwirken
mit den entsprechenden Erdungskondensatoren Ce, die teilweise auch als Durchführungskondensatoren
ausgebildet sein können. Ebenfalls zur Entkopplung der Stufen dienen die Drosseln
D1 . . . D4, die in die Anodenleitung eingeschaltet sind. Die Heizleitungen sind
durch die Drosseln D9 . . . Die in gleicher Weise entkoppelt. Der Ausgang des Verstärkers
ist beispielsweise an einen 30-Ohm-Wellenwiderstand entsprechend zwei parallel geschalteten
60-Ohm-Leitungen angepaßt, was die Versorgung einer größeren Teilnehmerzahl, z.
B. 50 Teilnehmer, erleichtert. Die Verstärkung des beschriebenen Antennenverstärkers
beträgt etwa 50 db innerhalb des Fernsehbereiches von 174 bis 223 MHz.