DE1229601B - Frequenzumsetzer - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

B!BL!8T«£K
DES
PATESTAMTI-S

im. ei.:

H03c

Deutschem.: 21 a4-14/01

Nummer:
Aktenzeichen:
Aomeldetag:
Auslegetag:

S73001IXd/21a4
15. März 1961
1. Dezember 1966

Es ist bekannt, daß in einem Radioempfangsgerät ein ankommendes hochfrequentes Signal und eine im Empfangsgerät erzeugte Schwingung in Reihe auf eine Tunneldiode gegeben werden, um dort gemischt und gleichgerichtet zu werden, worauf man ein in seiner Frequenz umgewandeltes Zwischenfrequenzsignal erhält. Eingangs- und Ausgangskreis sind in Reihe mit einer gemeinsamen Tunneldiode verbunden. Dabei besteht die Gefahr, insbesondere wenn die Spannung an der Tunneldiode nicht stabil gehalten wird, daß eine Störschwingung auftritt, so daß ein stabiler Betrieb nicht erreicht werden kann. Weiterhin wird die Tunneldiode allgemein im Gebiet des negativen Widerstandes betrieben, wobei jedoch der Eingangswiderstand verhältnismäßig niedrig und infolgedessen der Wirkungsgrad der Umwandlung gering ist. Darüber hinaus wird der Rauschpegel hoch.

Es sind Frequenzumsetzer bekannt, welche zwei in Reihe geschaltete Eingangsquellen, zwei nichtlineare Elemente und einen Ausgangskreis aufweisen, wobei die beiden Eingangsquellen mit den zwei nichtlinearen Elementen entweder parallel oder in Reihe geschaltet und bezüglich der Eingangsquellen entgegengesetzt gepolt sind und der Ausgangskreis mit den zwei nichtlinearen Elementen so in Reihe bzw. parallel geschaltet ist, daß er mit dem Eingangskreis entkoppelt ist. Als nichtlineare Elemente wurden dabei gewöhnliche Dioden, nichtlineare Widerstände mit negativem Kennlinienbereich oder sogenannte Zenerdioden verwendet.

Die Erfindung sucht die Verstärkungseigenschaften einer derartigen Anordnung bei geringerem Rauscheffiekt zu verbessern. Der erfindungsgemäße Frequenzumsetzer soll dabei einfach in seiner Konstruktion und zuverlässig im Betrieb sein sowie einen hohen Wirkungsgrad aufweisen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als nichtlineare Elemente Tunneldioden verwendet werden, welche so vorgespannt sind, daß ihre Arbeitspunkte an den Minimumstellen oder Maximumstellen ihrer Spannungs-Strom-Charakteristiken liegen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Ausgangstransformator vorgesehen, dessen Primärwicklung zwischen die beiden entgegengesetzt gepolten Tunneldioden eingesetzt ist, wobei das eine Ende der Reihenschaltung der beiden Eingangsquellen mit der Mittelanzapfung der Primärwicklung und das andere Ende dieser Reihenschaltung über je eine Vorspannungsquelle mit den beiden Tunneldioden verbunden ist und der Verbraucher an die Sekundärseite des Ausgangstransformators angeschlossen ist.

Frequenzumsetzer

Anmelder:

Sony Corporation, Tokio

Vertreter:

Dr. F. Zumstein,

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Assmann

und Dipl.-Chem. Dr. R. Koenigsberger,

Patentanwälte, München 2, Bräuhausstr. 4

Als Erfinder benannt:

Junichi Yasuda, Tokio;

Yasuharu Kubota, Chiba-Ken (Japan)

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 15. März 1960 (8643)

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Eingangsquellen und die Primärwicklung eines Eingangsübertragers in Reihe angeordnet, sind die einen gleichen Pole der Tunneldioden mit den beiden Enden der Primärwicklung verbunden und ist die Primärwicklung eines Ausgangsübertragers einerseits an die Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Eingangsübertragers und andererseits über je eine Vorspannungsquelle mit den anderen gleichen Polen der Tunneldioden verbunden und ist ferner der Verbraucher an die Sekundärseite des Ausgangsübertragers angeschlossen.

Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung erläutert, in der auf die Zeichnung Bezug genommen wird in der

F i g. 1 in einem Schaltschema einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Frequenzumwandler darstellt;

Fig. 2 zeigt in einem Schaltschema ein andere Ausführungsform eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Frequenzwandlers;

F i g. 3 zeigt eine Kurve zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung gemäß Fdg. 1, und

Fig. 4A und 4B zeigen Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise der Vorrichtungen der F i g. 1 und 2.

Im folgenden wird das Ausführungsbeispiel der F i g. 1 erläutert, bei dem eine Hochfrequenzsignalquelle 1 und ein Oszillator 2 in Reihe angeordnet

609 72Ϊ/162

sind, wobei ein freies Ende α dieser Reihenschaltung mit einer Mittelanzapfung 4 einer Primärwicklung 3 a eines Ausgangstransformators 3 verbunden ist, und wobei an den einen Endpunkt 5 der Primärwicklung 3 a die positive Elektrode einer Tunneldiode 6 ange>schlossen ist und die negative Elektrode der Tunneldiode 8 an den anderen Endpunkt 7 der Primärwicklung 3 α. Die anderen Elektroden der Dioden sind weiterhin über je eine Vorspannungsquelle 12 bzw. 13 am Punkt 6- miteinander verbunden, wo auch die andere Klemme der Reihenschaltung der beiden Eingangsquellen angeschlossen ist. 18 ist ein parallel zur Spule 3 α angeordneter Kondensator. Darüber hinaus ist ein Verbraucher 11 an beide Klemmen 9 und 10 einer Sekundärspule 3 b des Ausgangstransformators 3 angeschlossen. An die beiden Tunneldioden 6 bzw. 8 werden solche Vorspannungen angelegt, daß z. B. die tiefsten Punkte der N-förmigen Charakteristiken erreicht werden. In diesem Fall entspricht der positive oder der negative Widerstand einer Tunneldiode 6 dem negativen oder positiven Widerstand der anderen Tunneldiode an den Klemmen α und b. Wenn eine Spannung und ein Strom eines Eingangssignals zwischen die Klemmen α und b angelegt wird, die mit e_s und /_s bezeichnet werden, dann kann eine Kurve der Eingangsspannung e_s relativ zum Strom /_s so erhalten werden, daß ein etwas flacher Teil der Charakteristik bezüglich des Signals erreicht wird, wie dies in der Kurve 14 der F i g. 3 dargestellt ist. Bei der Schaltung gemäß Fig. 1 erhält man eine Stromspannungscharakteristik der einen Diode 6, bezogen auf die Spannung e_s zwischen den Klemmen a undo, wie sie durch die Kurve 15 in Fig. 4A dargestellt ist, wo der zu der Diode 6 fließende Strom mit I₆ bezeichnet ist. In ähnlicher Weise ist die Charakteristik der anderen Tunneldiode 8 durch die Kurve 16 dargestellt, wobei der durch die Diode 8 fließende Strom mit I₈ bezeichnet ist.

In diesem Fall, wenn die Tunneldioden 6 und 8 solche Spannungen erhalten, daß der Strom Null im flachen Teil der J_s-Kurve des Eingangsstromes relativ zur Eingangsspannung e_s zwischen den Klemmen α undo liegt, wie dies durch die Kurve 14 in Fig. 3 angezeigt ist und wenn die Dioden mit einer Eingangsspannung unter derjenigen Spannung betrieben werden, die den Minimumpunkten ihrer entsprechenden Charakteristiken 15 bzw. 16 entsprechen, dann erhält man eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung e_s und einer Ausgangsspannung e₃, die an der Sekundärspule 3 b des Ausgangstransformators 3 abgenommen wird, wie sie durch eine Kurve 17 in Fig. 4B dargestellt ist. Wenn zwischen die Klemmen α und b die Hochfrequenzsignalquelle 1 und in Reihe dazu der Oszillator 2 eingesetzt wird, dann werden Hochfrequenzsignal und Oszillatorsignal gemischt und in beiden Tunneldioden 6 und 8 gleichgerichtet, wodurch ein Zwischenfrequenzsignal erhalten wird, das der Differenz oder der Summe der beiden Signalfrequenzen entspricht. Dieses Zwischenfrequenzsignal wird an beiden Enden der Sekundärspule 3 b des Zwischenfrequenztransformators 3 abgenommen und dem Verbraucher 11 zugeführt.

In diesem Fall ergibt sich aus der Kurve 14 der Fig. 3, daß die Eingangsimpedanz in einem gewissen Bereich der Eingangsspannung fast als unendlich angenommen werden kann, so daß der Wirkungsgrad der Frequenzumwandlung stark verbessert wird. Im allgemeinen hat die Tunneldiode ein sehr geringes Rauschen im Bereich unter dem Minimumpunkt ihrer Charakteristik und infolgedessen erhält man bei Verwendung der beiden Dioden unterhalb des Minimumpunktes, wie dies gemäß der Erfindung vorgesehen ist, eine Frequenzumwandlung mit einem sehr guten Verhältnis von Nutzspannung zur Störspannung.

Die obige Beschreibung bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel, in dem an zwei Dioden Spannungen angelegt wurden, die den Minimumpunkten ihrer

ίο Charakteristika entsprechen, jedoch kann die gleiche Wirkung erreicht werden, wenn die Vorspannungen so gewählt werden, daß die Maximumpunkte erreicht werden.

Im folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Fig. 2 erläutert, wobei die Anschlüsse die gleichen sind wie in F i g. 1. Zwischen den Punkten α und b, die den Klemmen 9 und 10 der F i g. 1 entsprechen, sind Eingangssignalquellen 1 und 2 vorgesehen, und die Primärwicklung 3 α eines Ausgangstransformators 3 ist an der Stelle angeordnet, die den Signalquellen 1 und2 (in Fig. 1) zugeordnet ist, wobei auf der Sekundärseite ein Verbraucher 11 angeschlossen ist. Die grundsätzliche Wirkungsweise ist bei diesem Ausführungsbeispiel

die gleiche wie bei der Schaltung gemäß Fig. 1, so daß sich eine ausführlichere Beschreibung erübrigt. Gemäß der Erfindung erhält man, wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, einen Frequenzumsetzer mit hohem Wirkungsgrad, der sehr einfach in seiner Konstruktion ist, der leicht bei einem Radioempfänger, bei einem Fernsehempfänger od. dgl. angewendet werden kann.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Frequenzumsetzer mit zwei in Reihe geschalteten Eingangsquellen, zwei nichtlinearen Elementen und einem Ausgangskreis, wobei die beiden nichtlinearen Elemente mit den zwei Eingangsquellen entweder parallel oder in Reihe geschaltet sind und bezüglich der Eingangsquellen entgegengesetzt gepolt sind und der Ausgangskreis mit den zwei nichtlinearen Elementen so in Reihe bzw. parallel geschaltet ist, daß er mit dem Eingangskreis entkoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß als nichtlineare Elemente Tunneldioden verwendet werden, welche so vorgespannt sind, daß ihre Arbeitspunkte an den Minimumstellen oder Maximumstellen ihrer Spannungs-Strom-Charakteristiken liegen.

2. Frequenzumsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangstransformator vorgesehen ist, dessen Primärwicklung zwischen die beiden entgegengesetzt gepolten Tunneldioden eingesetzt ist, wobei das eine Ende der Reihenschaltung der beiden Eingangsquellen mit der Mittelanzapfung der Primärwicklung und das andere Ende dieser Reihenschaltung über je eine Vorspannungsquelle mit den beiden Tunneldioden verbunden ist, und daß der Verbraucher an die Sekundärseite des Ausgangstransformators angeschlossen ist.

3. Frequenzumsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsquellen und die Primärwicklung eines Eingangsübertragers in Reihe angeordnet sind, daß die einen gleichen Pole der Tunneldioden mit den beiden Enden der Primärwicklung verbunden sind und daß die Primärwicklung eines Ausgangsübertra-

gers einerseits an die Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Eingangsübertragers und andererseits über je eine Vorspannungsquelle mit den anderen gleichen Polen der Tunneldioden verbunden ist, daß ferner der Verbraucher an die Sekundärseite des Ausgangsübertragers angeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 365 607, 1002046; USA.-Patentschrift Nr. 2152 016;

O. Henkler, »Anwendung der Modulation beim Trägerfrequenzfernsprechen auf Leitungen«, Leipzig, 1948, S. 26.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 729/162 11.66 © Bundesdruckerei Berlin