DE1090729B

DE1090729B - Mixer stage with one transistor

Info

Publication number: DE1090729B
Application number: DED31005A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Lange
Original assignee: Deutsche Elektronik GmbH
Current assignee: Deutsche Elektronik GmbH
Priority date: 1959-07-04
Filing date: 1959-07-04
Publication date: 1960-10-13

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft eine Transistormischstufe zur Bildung einer Zwischenfrequenz, die die Differenz aus einer Signalfrequenz und einer von einem Oszillator erzeugten Überlagerungsfrequenz ist. Die neue Transistormischstufe ist besonders für solche Empfänger zweckmäßig, die zur Aufnahme von Signalfrequenzen im UKW-Gebiet, beispielsweise im 2-m-Band, bestimmt sind. Sie ist aber auch für alle anderen Frequenzbereiche geeignet. Durch die Erfindung soll nicht nur eine Verbesserung und Vereinfachung gegenüber den bisher bekannten Mischstufen erreicht werden, sondern es soll auch vor allem die Möglichkeit geschaffen werden, in der Mischstufe einen Transistor zu verwenden, dessen Grenzfrequenz kleiner als die Überlagerungsfrequenz und die Signalfrequenz ist. Dies ist dann von Vorteil, wenn es bei den hohen Frequenzen des UKW-Bereiches Schwierigkeiten macht, einen Transistor mit einer entsprechend hohen Grenzfrequenz zu finden.The invention relates to a transistor mixer stage for Formation of an intermediate frequency, which is the difference between a signal frequency and that generated by an oscillator Beat frequency is. The new transistor mixer is especially designed for such receivers expedient, intended for recording signal frequencies in the VHF area, for example in the 2 m band are. But it is also suitable for all other frequency ranges. The invention should not only an improvement and simplification can be achieved compared to the previously known mixer stages, but Above all, it should also be possible to use a transistor in the mixer stage, whose cutoff frequency is smaller than the superimposition frequency and the signal frequency. This is then from It is an advantage if it is difficult to use a transistor at the high frequencies of the VHF range to find a correspondingly high cut-off frequency.

Wenn bei einer gegebenen Signalfrequenz und einer gegebenen Zwischenfrequenz die benötigte Überlagerungsfrequenz verhältnismäßig hoch ist, kann man sich zur Erzeugung der Überlagerungsfrequenz eines Obertanquarzoszillators bedienen, der eine möglichst hohe Ausgangsfrequenz erzeugt. Diese Ausgangsfrequenz muß so sein, daß sie sich durch Vervielfachung auf die gewünschte Überlagerungsfrequenz bringen läßt. Die Verfielfachung kann in einer oder in mehreren getrennten Stufen erfolgen.If at a given signal frequency and a given intermediate frequency the required superposition frequency is relatively high, one can choose to generate the superposition frequency of a Operate the overtan crystal oscillator, which generates the highest possible output frequency. This output frequency must be such that they bring themselves to the desired superposition frequency by multiplication leaves. The multiplication can take place in one or more separate stages.

So beträgt beispielsweise bei einer vorgegebenen Zwischenfrequenz von 10 MHz im 2-m-Band bzw. im 160-MHz-Band die notwendige Überlagerungsfrequenz 150 MHz. Eine derartig hohe Überlagerungsfrequenz läßt sich aus einem Obertonquarz im allgemeinen nur durch eine Verdopplung oder eine Vertiefung erzielen. Eine verhältnismäßig einfache Möglichkeit für eine solche Frequenzverdopplung ergibt sich in bekannter Weise dadurch, daß man den im Ausgang der Oszillatorröhre oder des Oszillatortransistors liegenden Resonanzkreis auf die doppelte Oszillatorfrequenz, in dem erwähnten Beispiel also auf 150 MHz, abstimmt. Dabei werden also dem Resonanzkreis nur diejenigen Oberwellen der Oszillatorschaltung entnommen, die die Frequenz von 150 MHz haben. Diese bekannte Schaltung mit äußerer Frequenzverdopplung hat aber den Nachteil, daß die Oberwellenausbeute verhältnismäßig gering ist.For example, at a given intermediate frequency of 10 MHz in the 2 m band or im 160 MHz band the necessary superposition frequency 150 MHz. Such a high beat frequency can generally only be achieved from an overtone quartz by doubling or deepening it. A relatively simple possibility for such a frequency doubling results in known Way by the fact that the resonance circuit lying in the output of the oscillator tube or the oscillator transistor to double the oscillator frequency, in the example mentioned 150 MHz. In this case, only those harmonics of the oscillator circuit are taken from the resonance circuit which have the frequency of 150 MHz. However, this known circuit with external frequency doubling has the disadvantage that the harmonic yield is relatively low.

Bei der Durchführung des Erfindungsgedankens wird ein an sich bekannter Weg eingeschlagen, durch den nicht nur die Oberwellenausbeute verbessert, sondern eine besondere Frequenzverdopplung außerhalb der eigentlichen Mischstufe überflüssig gemacht wird. Er besteht darin, daß der Oszillator in an sich bekannter Weise mit der halben Überlagerungsfrequenz schwingt und diese halbe Überlagerungsfre-In carrying out the idea of the invention, a route known per se is taken through which not only improves the harmonic yield, but also a special frequency doubling outside the actual mixing stage is made superfluous. It consists in the fact that the oscillator is in itself known way oscillates with half the superposition frequency and this half superposition frequency

Anmelder:Applicant:

Deutsche Elektronik G.m.b.H.,
Berlin-Wilmersdorf, Forckenbeckstr. 9-13German Electronics GmbH,
Berlin-Wilmersdorf, Forckenbeckstr. 9-13

Wolfgang Lange, Berlin,
ist als Erfinder genannt wordenWolfgang Lange, Berlin,
has been named as the inventor

quenz zusammen mit der Signalfrequenz an den Emitter des Transistors geführt ist, dessen Grenzschicht zwischen Basis und Emitter sowohl als Frequenzverdoppler wirkt als auch die Mischung herbeiführt. Es wird also die Verdopplung der Oszillatorfrequenz auf die Überlagerungsfrequenz unmittelbar im Transistor der Mischstufe durchgeführt. Dadurch wird die Oberwellenausbeute gegenüber der erwähnten bekannten Schaltung mit äußerer Frequenzverdopplung verbessert, wie noch gezeigt werden wird.quenz is fed together with the signal frequency to the emitter of the transistor, its boundary layer between base and emitter both acts as a frequency doubler and brings about the mixing. So the doubling of the oscillator frequency to the superposition frequency is immediate carried out in the transistor of the mixer. As a result, the harmonic yield is compared to that mentioned known circuit with external frequency doubling improved, as will be shown.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines Transistors in der Mischstufe, dessen Grenzfrequenz kleiner als die Signalfrequenz und die zur Bildung der gewünschten Zwischenfrequenz erforderliche Überlagerungsfrequenz, aber größer als die zugeführte halbe Überlagerungsfrequenz ist. Während man bei den bisher bekannten Transistormischstufen immer einen Transistor benötigte, dessen Grenzfrequenz mindestens gleich der Überlagerungsfrequenz ist, bietet die Erfindung den Vorzug, daß man mit einem Transistor niedrigerer Grenzfrequenz auskommt. Dieser Vorteil ist immer dann von Bedeutung, wenn Transistoren mit hohen Frequenzen nicht zur Verfügung stehen.The invention is characterized by the use of a transistor in the mixer stage, its Cut-off frequency smaller than the signal frequency and that to form the desired intermediate frequency required superposition frequency, but greater than the supplied half the superposition frequency. While In the case of the transistor mixer stages known up to now, one always required a transistor with its cutoff frequency is at least equal to the beat frequency, the invention has the advantage that one with a transistor with a lower cutoff frequency gets by. This advantage is always important when transistors with high frequencies are not available.

Um verständlicher zu machen; daß eine Verbesserung der Oberwellenausbeute erreicht wird, seien beispielsweise die Verhältnisse bei den bereits erwähnten Frequenzen betrachtet. Wenn die Zwischenfrequenz gleich 10 MHz und die vom Empfänger aufgenommene Signalfrequenz gleich 160 MHz ist, so muß die Überlagerungsfrequenz gleich 150MHz sein. Der Oszillator muß dann mit 75 MHz schwingen. In an sich bekannter Weise tritt die Verdopplung der Oszillatorfrequenz an der Halbleiterstrecke zwischen Basis und Emitter im Transistor ein. Diese Halbleiterstrecke kann, wie es in Fig. 2 der Zeichnung schematisch angedeutet ist, als die Hintereinanderschaltung eines Basiswiderstandes R^ und einer Basiskapazität C_b aufgefaßt werden. In dem Transistor wird aber nur dieTo make it easier to understand; that an improvement in the harmonic yield is achieved, consider, for example, the conditions at the frequencies already mentioned. If the intermediate frequency is 10 MHz and the signal frequency picked up by the receiver is 160 MHz, the beat frequency must be 150 MHz. The oscillator must then oscillate at 75 MHz. In a manner known per se, the oscillator frequency is doubled at the semiconductor path between the base and emitter in the transistor. As indicated schematically in FIG. 2 of the drawing, this semiconductor path can be understood as the series connection of a base resistor R ^ and a base capacitance C _b. In the transistor, however, only the

. · .--_ : 009 627/300. ·. - _: 009 627/300

Hochfrequenzspannung an der Kapazität Cj, wirksam. Je größer deren Reaktanz ist, d. h. je niedriger die Frequenz ist, um so höher ist der Wirkungsgrad.High frequency voltage across the capacitance Cj, effective. The greater their reactance, ie the lower the frequency, the higher the efficiency.

Nimmt man beispielsweise R_b zu 10 Ohm und C_b zu 100 pF an, so ist die Reaktanz von C_b für 150 MHz gleich 10 Ohm und für 75 MHz gleich 20 Ohm. Das bedeutet, daß die an C_b liegende Hochfrequenzspannung zu der zwischen Basis und Emitter liegenden Spannung bei einer Frequenz von 150 MHz im Verhältnis von 1:2, bei einer Frequenz von 75 MHz dagegen in einem Verhältnis von 2:3 steht. Wenn man annimmt — und Versuche haben diese Annahme als gerechtfertigt erwiesen —, daß die Ausbeuten an doppelter Frequenz bei dem anfangs geschilderten bekannten Verfahren mit äußerer Frequenzverdopplung und bei der an sich bekannten Mischstufe mit innerer Frequenzverdopplung gleich sind, so bedeutet dieser Unterschied in den Teilerverhältnissen zwischen C_b und R_b bei den Frequenzen 150 und 75 MHz, daß die Spannung an Q, um den Faktor ²/₃: V₂ = V₃ größer wird, wenn man nicht wie bisher eine Frequenz von 150MHz, sondern eine Frequenz von 75 MHz an den Transistor der Mischstufe legt.For example, assuming R _b to be 10 ohms and C _b to be 100 pF, the reactance of C _b is 10 ohms for 150 MHz and 20 ohms for 75 MHz. This means that the high-frequency voltage at C _b is in a ratio of 1: 2 to the voltage between the base and emitter at a frequency of 150 MHz, whereas at a frequency of 75 MHz it has a ratio of 2: 3. If one assumes - and tests have proven this assumption to be justified - that the yields at double frequency in the known method with external frequency doubling described at the beginning and in the mixer stage known per se with internal frequency doubling are the same, then this difference in the divider ratios means between C _b and R _b MHz at the frequencies of 150 and 75, that the voltage at Q, by a factor of ^_2/3: V ₂ = V ₃ is greater if not, as previously, a frequency of 150 MHz, but a frequency of 75 MHz to the transistor of the mixer.

In der Praxis liegen die Verhältnisse sogar noch etwas günstiger, da meistens die Ausbeute an Oberwellen bei den bekannten Oszillatorschaltungen niedriger liegt und weil bei der obigen vereinfachten Betrachtung nicht die Zuleitungsinduktivitäten zum Transistor berücksichtigt worden sind. Diese Induktivitäten liegen ebenfalls mit R_b und C_b in Reihe und verschlechtern das Spannungsverhältnis um so mehr, je höher die Frequenz wird.In practice, the situation is even more favorable, since the harmonic yield in the known oscillator circuits is usually lower and because the lead inductances to the transistor have not been taken into account in the simplified consideration above. These inductances are also in series with R _b and C _b and worsen the voltage ratio the more the higher the frequency becomes.

In Fig. 1 der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel die Schaltung einer Mischstufe mit innerer Frequenzverdopplung schematisch dargestellt.In Fig. 1 of the drawing, the circuit of a mixer with internal frequency doubling is an exemplary embodiment shown schematically.

Mit 1 ist eine Oszillatorröhre bezeichnet, deren Grundfrequenz OF gleich der halben Überlagerungsfrequenz Üf ist und in deren Anodenkreis ein Resonanzkreis 2 liegt, der auf die Grundfrequenz OF des Oszillators abgestimmt ist. Die Oszillatorfrequenz OF wird dem Emitter eines Transistors 4, der die Mischstufe bildet, unmittelbar zugeführt. Aus Anpassungsgründen wird die Oszillatorfrequenz OF an einer Anzapfung der Spule des Resonanzkreises 2 abgenommen. Der Transistor 4 soll eine Grenzfrequenz haben, die kleiner als die Signalfrequenz SF und die Überlagerungsfrequenz Üf, mindestens aber gleich der Oszillatorfrequenz OF ist. Betragen beispielsweise die Oszillatorfrequenz 75 MHz, die Überlagerungsfrequenz 150 MHz und die Signalfrequenz 160 MHz, so muß die Grenzfrequenz des Transistors 4 mindestens gleich 75 MHz, beispielsweise also gleich lOO MHz, sein.1 denotes an oscillator tube whose fundamental frequency OF is equal to half the superimposition frequency Uf and in whose anode circuit there is a resonant circuit 2 which is tuned to the fundamental frequency OF of the oscillator. The oscillator frequency OF is fed directly to the emitter of a transistor 4, which forms the mixer stage. For reasons of adaptation, the oscillator frequency OF is taken from a tap on the coil of the resonant circuit 2. The transistor 4 should have a cutoff frequency that is less than the signal frequency SF and the superimposition frequency Üf, but at least equal to the oscillator frequency OF . If, for example, the oscillator frequency is 75 MHz, the superimposition frequency 150 MHz and the signal frequency 160 MHz, the limit frequency of the transistor 4 must be at least 75 MHz, for example 100 MHz.

Die Signalfrequenz SF wird bei 3 über einen Trennkondensator ebenfalls unmittelbar dem Emitter desThe signal frequency SF at 3 is also directly connected to the emitter of the via an isolating capacitor

ίο Transistors 4 zugeführt. In der Kollektorleitung des Transistors 4 liegt ein auf die Zwischenfrequenz abgestimmtes Bandfilter 5, an dessen Ausgang die Zwischenfrequenz ZP abgenommen werden kann. Die Zwischenfrequenz ZF ist gleich der Differenz aus der Signalfrequenz SF und der doppelten Oszillatorfrequenz OF. ίο transistor 4 supplied. In the collector line of the transistor 4 there is a band filter 5 which is matched to the intermediate frequency and at the output of which the intermediate frequency ZP can be picked up. The intermediate frequency ZF is equal to the difference between the signal frequency SF and twice the oscillator frequency OF.

Selbstverständlich muß eine Vorselektion im Empfänger dafür sorgen, daß keine Signalfrequenzen SF zum Emitter des Transistors 4 gelangen, die unmittelbar mit der Oszillatorfrequenz OF die Zwischenfrequenz ZF ergeben können. Es wären dies beispielsweise die Signalfrequenzen 65 MHz und 85 MHz, wenn die Oszillatorfrequenz OF gleich 75 MHz und die Zwischenfrequenz ZF gleich 10 MHz ist. Eine derartige Vorselektion ist aber bei den Empfängern im allgemeinen schon wegen der erforderlichen Spiegelfrequenzsicherheit vorhanden.Of course, a preselection in the receiver must ensure that no signal frequencies SF reach the emitter of the transistor 4 which could result in the intermediate frequency ZF directly with the oscillator frequency OF. These would be, for example, the signal frequencies 65 MHz and 85 MHz if the oscillator frequency OF is equal to 75 MHz and the intermediate frequency ZF is equal to 10 MHz. However, such a preselection is generally already present in the receivers because of the required image frequency security.

Claims

Claim ·.

Mixer stage with a transistor to which the oscillator frequency is half the superposition frequency and the signal frequency are supplied and that by doubling the oscillator frequency forms an intermediate frequency which is equal to the difference between the signal frequency and the doubled Oscillator frequency is characterized by the use of a transistor whose Cut-off frequency smaller than the signal frequency and that to form the desired intermediate frequency required superposition frequency, but greater than the supplied half the superposition frequency.

Considered publications:
German patent specifications No. 594 977, 659 199,
933 517.

1 sheet of drawings