DE1112140B

DE1112140B - Nichtreziproke Verstaerker-Anordnung

Info

Publication number: DE1112140B
Application number: DET19310A
Authority: DE
Inventors: Robert Maurer; Dr-Ing Karl-Heinz Loecherer
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1960-11-22
Filing date: 1960-11-22
Publication date: 1961-08-03
Also published as: US3237017A

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer nichtreziproken Verstärker-Anordnung, die aus der Kettenschaltung zweier parametrischer oder Tuhneldioden-Mischer (Aufwärts- und Abwärtsmischer) mit nichtlinearen Blind- bzw. Wirkleitwerten bestehen, welche von verschiedenphasigen Pumpspannungen durchgesteuert werden.

Nichtreziproke parametrische Isolatorschaltungen sind bereits bekannt. Eine solche Schaltung besteht z. B. aus der Kettenschaltung eines Aufwärts- und xo eines Abwärtsmischers, welche verschiedenphasig gepumpt werden mit HiKe eines entsprechenden Pumposzillators und eines Phasenschiebers. Ferner ist ein nichtreziproker parametrischer Wanderwellenverstärker bekannt, bei dem mehrere Reaktanzdioden verschiedenphasig gepumpt werden, so daß in Vorwärtsrichtung eine Verstärkung erzielt wird, während in Rückwärtsrichtung die Verstärkung gleich Eins ist.

Für bestimmte Anwendungszwecke ist jedoch bei Verwendung solcher nichtreziproker Verstärker-An-Ordnungen in Rückwärtsrichtung eine Abschwächung erforderlich.

Bei einer nichtreziproken Verstärker-Anordnung, bestehend aus der Kettenschaltung zweier parametrischer oder Tunneldioden-Mischer (Aufwärts- as und Abwärtsmischer) mit nichtlinearen Blind- bzw. Wirkleitwerten, welche von verschiedenphasigen Pumpspannungen durchgesteuert werden, wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei der Anwendung als Eingangsschaltung für Fernsehempfänger den Rückwirkungsleitwert der Mischerkette durch ein lineares, passives und reziprokes Koppelnetzwerk zu neutralisieren. Die beiden Mischer enthalten hierbei entweder nur nichtlineare Blindleitwerte oder nicht- "' lineare reelle Wirkleitwerte.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es unter anderem, die Ausstrahlung unerwünschter Störspannungen über die Antenne zu vermeiden. AußerdemsplU" verhindert werden, daß Änderungen desLastleitwertes-_ sich auf den Eingangsleitwert des Verstärkers auswirken und umgekehrt.

An Hand eines Ausführungsbeispiels soll dies im folgenden näher erläutert werden:

In der Figur ist eine erfindungsgemäß ausgeführte Verstärker-Anordnung skizziert. Sie besteht aus der Kettenschaltung von zwei parametrischen oder Tunneldioden-Mischern M₁ und M₂, von denen einer als Aufwärtsmischer arbeitet, während der andere ein sogenannter Abwärtsmischer ist. Diese beiden Mischer besitzen entweder einen nichtlinearen Blindleitwert oder einen nichtlinearen reellen Wirkleitwert. Die nichtlinearen Elemente sind in der Figur mit D₁ Nichtreziproke Verstärker -Anordnung

Anmelder:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3

Robert Maurer und Dr.-Ing. Karl-Heinz Löcherer,

Ulm/Donau,
sind als Erfinder genannt worden

bzw. D₂ bezeichnet. Der Blindleitwert kann z. B. durch eine Kapazitätsdiode verwirklicht werden, da diese eine nichtlineare Ladungs-Spannungs-Kennlinie besitzt. Ferner ist es möglich,, einen vormagnetisierten Ferritkörper oder eine stromabhängige Induktivität zu benutzen, da deren Strom-Magnetfluß-Kennlinie ebenfalls nichtlinear ist.

Zur Neutralisation des Rückwirkungsleitwertes der Mischerkette M₁-M₂ ist zwischen ihrem Eingang £ und ihrem Ausgang A ein . lineares, passives und reziprokes Koppelnetzwerk K geschaltet. Die beiden Mischer werden durch Pumpspannungen der Frequenz/p verschiedenphasig gespeist, wie-dies in der Figur durch den Phasenschieber Ph dargestellt ist. Die beiden nichtlinearen Blind- bzw. Wirkleitwerte werden dabei von,diesen Spannungen durchgesteuert.

Wenn die Schaltung in Frequenzenkehrläge betrieben wird, wird von - den entsprecheüden. Misehfrequenzen zwischen der Signalfrequenz/_s und der Pumpfrequenz//> außer der Signal- und Pumpfrequenz %ür die Differenzfrequenz fp — fs ausgenutzt. Dies geschieht dadurch, daß die Schaltung Resonanzkreise .enthält, welche jeweils auf die Frequenz/_s bzw. f_P bzw.fp — f_s abgestimmt sind. Die Schaltung ermöglicht in Rückwärtsrichtung eine völlige Entkopplung zwischen Signalausgang und Signaleingang, während in Vorwärtsrichtung ein Ubertragungsgewinn größer als Eins möglich ist. Durch Bedämpfung des Ein- und Ausgangskreises kann der Übertragungsgewinn natürlich auf Eins reduziert und gleichzeitig Leistungsanpassung eingestellt werden, so daß die Schaltung als Isolator wirkt.

Bei Betrieb der Schaltung in Frequenzengleichlage wird von den entstehenden Mischfrequenzen nur die

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Summenfrequenz f_P + f_s ausgenutzt. Die Schaltung enthält hierzu entsprechend abgestimmte Resonanzkreise. In Rückwärtsrichtung ist mit dieser Schaltung eine völlige Entkopplung möglich. Infolge der auftretenden positiven Ein- und Ausgangsleitwerte ist eine Leistungsanpassung erzielbar. Der Übertragungsgewinn ist dann bei geringen Kreisverlusten praktisch gleich Eins.

Bei Betrieb in Frequenzengleichlage ist der erste Mischer M₁ ein Aufwärtsmischer. Wird die Schaltung in Frequenzenkehrlage verwendet, so ist der erste Mischer ein Aufwärtsmischer, wenn die Frequenz fp ~~ fs größer als /_s ist, für J> — f_s kleiner als /_s ist der erste Mischer jedoch ein Abwärtsmischer.

Die Hinzuschaltung des Koppelnetzwerks K verwandelt die phasenmäßige Nichtreziprozität der Schaltung in ein nichtreziprokes Verhalten bezüglich des Betrags.

In Weiterführung des Erfindungsgedankens kann die nichtreziproke Verstärkeranordnung durch Hinzuschalten eines weiteren Auf- bzw. Abwärtsmischers M₃ zu einer nichtreziproken Mischerschaltung erweitert werden. Bei Verwendung der Schaltung für Fernsehschalten eines weiteren Auf- bzw. Abwärtsmischers M₃ eine selbstschwingende Gitter-Basis-Mischstufe zu verwenden. Die Schwingstufe dient dann gleichzeitig zur Erzeugung der erforderlichen Pumpspannung für die beiden ersten Mischer M₁ bzw. M₂. Zu diesem Zweck koppelt man aus der selbstschwingenden Mischstufe M₃ eine Oberwelle aus, mit welcher die nichtlinearen Elemente D₁ und D₂ der ersten beiden Mischer durchgesteuert werden. Die Pumpfrequenz muß bei Betrieb der Schaltung in Frequenzenkehrlage hierbei folgender Bedingung genügen:

fp = fs + fH = ⁿ ■ /0 = " tfs + fzF>-Hierbei bedeutet

fp — Pumpfrequenz,
f_s = Signalfrequenz,
f_H = Hilfsfrequenz,

/₀ = Grundschwingung der Gitter-Basis-Stufe, f_ZP = Zwischenfrequenz der nachfolgenden

Stufe,
η — eine ganze positive Zahl.

Hieraus ergibt sich die Dimensionierung für die Hilfskreise der beiden parametrischen bzw. Tunneldioden-Mischer M₁ bzw. M₂. Diese Hilfskreise müssen dann auf die Frequenz f_H = f_s (n — 1) η ■ f_ZF abgestimmt werden. Bei einer vorgegebenen Signalfrequenz /_s von 500 MHz und einer geforderten Zwischenfrequenz f_ZF von 50 MHz ergibt sich bei

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45 einem gewählten η — 3 somit eine Hilfsfrequenz f_n von 1150 MHz. Die verwendete Pumpfrequenz ist MHz, die Grundschwingung der selbstschwingenden Gitter-Basis-Mischstufe beträgt 550 MHz.

An Stelle der normalerweise vorhandenen Schwingkreise am Ein- und Ausgang der Schaltung können auch direkt die reellen frequenzunabhängigen Innenwiderstände von Generator und Last verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Nichtreziproke Verstärker-Anordnung, bestehend aus der Kettenschaltung zweier parametrischer bzw. Tunneldioden-Mischer (Aufwärts- und Abwärtsmischer) mit nichtlinearen Blind- bzw. Wirkleitwerten, welche von verschiedenphasigen Pumpspannungen durchgesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei ihrer Anwendung als Eingangssehaltung für Fernsehempfänger der Rückwirkungsleitwert der Mischerkette durch ein lineares, passives und reziprokes Koppelnetzwerk neutralisiert ist und daß die beiden Mischer entweder nur nichtlineare Blindleitwerte oder nur nichtlineare reelle Wirkleitwerte enthalten.

2. Verstärker-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Kettenschaltung eines weiteren Auf- bzw. Abwärtsmischers eine nichtreziproke Mischerschaltung gebildet ist.

3. Verstärker-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als dritter Mischer eine selbstschwingende Gitter-Basis-Mischstufe dient, die gleichzeitig die für die beiden ersten

■ Mischer erforderliche Pumpspannung liefert.

4. Verstärker-Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus der selbstschwingenden Gitter-Basis-Stufe ausgekoppelte Oberwelle als Pumpfrequenz dient und bei Betrieb der Schaltung in Frequenzenkehrlage folgender Bedingung genügt:

fp = fs + fn — «' /ο ⁼ ⁿ tis + fzF)>

wobei

fp = Pumpfrequenz,

/_s = Signalfrequenz,

f_H = Hilfsfrequenz,

/₀ = Grundschwingung der Gitter-Basis-Stufe,

f_ZF = Zwischenfrequenz der nachfolgenden
Stufe,

η = eine ganze positive Zahl

bedeutet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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