DE1441831C3 - Regelbare Hochfrequenzverstärkerstufe mit einem Transistor - Google Patents

Description

Patentanspruch:

Regelbare Hochfrequenzverstärkerstufe mit einem an seiner Basis gesteuerten und geregelten Transistor, dessen Kollektor mit einem Resonanzkreis und einer als spannungsabhängiger Widerstand wirkenden Diode verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (18) als Längsglied zwischen Kollektor und Resonanzkreis (20, 32) liegt und so vorgespannt ist, daß sie im ungeregelten Zustand leitend ist und mit zunehmender Regelung bei sinkender Transistorimpedanz infolge Änderung der Kollektorspannung ihren Widerstand vergrößert und eine Verminderung der Kopplung zwischen Kollektor und Resonanzkreis bewirkt.

Die Erfindung betrifft eine regelbare Hochfrequenzverstärkerstufe mit einem an seiner Basis gesteuerten und geregelten Transistor, dessen Kollektor mit einem Resonanzkreis und einer als spannungsabhängiger Widerstand wirkenden Diode verbunden ist.

Es ist bekannt, einen Schwingkreis über eine Diode an den Kollektor eines Transistors anzukoppeln, um dadurch bei einer Regelung des Verstärkungsgrades des Transistors gleichzeitig die Durchlaßbandbreite des Resonanzkreises zu verändern. Ferner ist es bekannt, die Verstärkung einer Hochfreciuenzverstärkerstufe mit Hilfe eines regelbaren Dämpfungswiderstandes zu verändern, welcher den wirksamen Resonanzwiderstand des HF-Schwingkreises erhöht oder erniedrigt, so daß die durch den vom Transistor gelieferten HF-Wechselstrom hervorgerufene Resonanz-Spannung und damit die wirksame Verstärkung dieser Stufe vergrößert oder verkleinert wird. Damit ist zwangläufig ebenfalls eine Veränderung der Breite der Resonanzkurve verbunden. Bei einer weiteren bekannten Schaltung ist vom Kollektor eines Transistors auf den in seinem Basiskreis liegenden Schwingkreis eine Diode zurückgeschaltet, welche bei mit der Regelung zunehmender Sperrung des Transistors den Schwingkreis zunehmend bedämpft, um die Erhöhung des Basiseingangswiderstandes des Transistors bei der Regelung in Richtung auf seinen Sperrbereich zu auszugleichen. Zur Verringerung der Auswirkungen von Änderungen der Transistorimpedanzen bei der Arbeitspunktverschiebung zum Zwecke der Verstärkungsregelung ist es auch bekannt, die Selektionsmittel nur lose an den Transistor anzukoppeln, so daß der Einfluß der Transistorimpedanzen auf den Resonanzwiderstand verringert wird. Ferner ist die Be- oder Entdämpfung von Schwingkreisen mit Hilfe von im Signalverarbeitungsweg eingefügten Koppelschaltungen bekannt, deren effektiver Widerstand durch eine Regelspannung in gewünschter Weise verändert wird.

Weiterhin ist aus der DT-AS 10 33 262 eine geregelte Transistorschaltiing bekannt, bei welcher parallel zur Basis-Emitter-Strecke des geregelten Transistors in gleicher Polung wie diese eine Halbleiterdiode geschaltet ist, deren eine Elektrode über einen Gleichstromsperrkondcnsator mit der Basis des Transistors verbunden ist, während ihre andere Elektrode über einen Widerstand an den Emitter des Transistors angeschlossen ist, der über eine /iC-Parallelkombination an Masse geschaltet ist. Diese Elektrode der Diode ist ebenfalls über einen Kondensator 21 mit Masse verbunden. Die andere Elektrode der Diode liegt am Abgriff eines Spannungsteilers, der so eingestellt ist, daß die Diode bei normal vorgespanntem Transistor gesperrt ist. Wird der Transistorstrom durch Veränderung der seiner Basis zugeführten Regelspannung heruntergeregelt, wobei sich die Impedanz der Basis-Emitter-Strecke erhöht, so sinkt das Emitterpotential unter das Potential am Abgriff des Spannungsteilers, so daß die Diode zu leiten beginnt und einen Parallelschluß zu der anwachsenden Basis-Emitter-Impedanz des Transistors bildet. Auf diese Weise läßt sich die Eingangsimpedanz des Transistorverstärkers in einem bestimmten Regelbereich relativ konstant haken, so daß die den Transistorverstärker ansteuernde Schaltung innerhalb dieses Bereiches praktisch konstant belastet wird. Der Aufwand für diese bekannte Schaltung ist jedoch relativ hoch, da eine besondere Vorspannungsschaltung für die Diode und zusätzliche Kondensatoren benötigt werden.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine einfachere Schaltung anzugeben, welche ohne nennenswerten zusätzlichen Aufwand eine Kompensation der bei einer zum Zwecke der Verstärkungsregelung erfolgenden Arbeitspunktverschiebung des Transistors auftretenden Änderung seiner Ausgangsimpedanz ermöglicht, so daß der Resonanzwiderstand des an den Transistor angekoppelten Ausgangsresonanzkreises weitgehend unverändert bleibt. Dadurch soll eine Verstärkungsregelung ohne gleichzeitige Bandbreitenänderung mit einem Minimum an Schaltungsaufwand ermöglicht werden. Auch eine Teilkompensation im vorstehend angegebenen Sinne kann im Einzelfall vorteilhaft sein.

Diese Aufgabe wird bei einer regelbaren Hochfrequenzverstärkerstufe mit einem an seiner Basis gesteuerten und geregelten Transistor, dessen Kollektor mit einem Resonanzkreis und einer als spannungsabhängiger Widerstand wirkenden Diode verbunden ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Diode als Längsglied zwischen Kollektor und Resonanzkreis liegt und so vorgespannt ist, daß sie im ungeregelten Zustand leitend ist und mit zunehmender Regelung bei sinkender Transistorimpedanz infolge Änderung der Kollektorspannung ihren Widerstand vergrößert und eine Verminderung der Kopplung zwischen Kollektor und Resonanzkreis bewirkt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend an Hand des dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die in der Figur dargestellte Schaltungsanordnung enthält einen Flächentransistor 10, der durch eine nicht dargestellte, an die Klemmen 12 und 13 angeschlossene Spannungsquelle mit Vor- und Betriebsspannungen versorgt wird. Die negative Klemme 13 der Spannungsquelle liegt an Masse, die positive Klemme 12 ist über einen Widerstand 14 mit dem Emitter des Transistors 10 und über einen Widerstand 16 mit seiner Basis verbunden. Der Emitter des Transistors 10 ist für die zu verstärkenden Frequenzcn mittels eines Kondensators 15 geerdet. Der Kollektor des Transistors 10 ist über eine Reihenschaltung, die eine Diode 18, eine Induktivität 20 und einen Widerstand 22, dem ein Kondensator 24 paral-

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IeI geschaltet ist, enthält, mit Masse verbunden. Die Diode 18 ist so gepolt, daß ihre Kathode an den Kollektor des Transistors 10 angeschlossen ist.

Der Basis des Transistors 10 werden von einer Einaangsklemme Eingangssignale über einen mit einer Induktivität 28 in Reihe geschalteten Kondensator26 zugeführt. Zwischen die Eingangsklemme am Kondensator 26 und Masse ist ein Kondensator 30 geschaltet. Die Schaltungselemente 26, 28, 30 bilden einen Filterkreis, der die gewünschten Signalschwingungen zur Basis des Transistors 10 überträgt und unerwünschte Signale dämpft. Die Ausgangssignale des Transistors 10 erscheinen in einem auf die gewünschte Frequenz abgestimmten Kreis, der die Induktivität 20 und einen Kondensator 32 enthält und aus dem sie durch eine Wicklung 33 zu einer nachfolgenden Verstärkerstufe oder irgendeinem anderen Verbraucher ausgekoppelt werden.

Die Diode 18 erhält durch die an die Klemmen 12, 13 angeschlossene Spannungsquelle eine Vorspannung. Ein Widerstand 34 liegt über die Klemmen 12, 13 der Spannungsquelle und Masse in Reihe mit der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 10 und dem Widerstand 14. Die Kathode der Diode 18 ist mit der Verbindung des Widerstandes 34 und dem Kollektor des Transistors 10 verbunden. Ein weiterer Widerstand 36 ist zwischen die Anode der Diode 18 und die positive Klemme 12 der Spannungsquelle geschaltet. Die infolge der beschriebenen Schaltungsanordnung an der Diode 18 erzeugte Spannung bewirkt bei Abwesenheit einer Regelspannung, daß die Diode leitet. Der Kondensator 24 überbrückt den Widerstand 22 für die im Schwingkreis 20, 32 auftretenden Ausgangsschwingungen und verhindert eine Belastung des Schwingkreises durch den Widerstand 22.

Der Verstärkungsgrad der beschriebenen Stufe wird durch eine Regelspannung, die mit steigendem Signalpegel negativer wird, geregelt. Die Regelspannung wird der Basis des Transistors 10 über einen Widerstand 38 zugeführt. Wenn der Pegel eines empfangenen Signals steigt, setzt die der Basis des Transistors 10 zugeführte Regelspannung die Impedanz der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors herab, so daß der Strom durch den Widerstand 34 und damit auch der Spannungsabfall an diesem Widerstand steigen. Da sich die der Anode der Diode 18 zugeführte Spannung nicht ändert, wird die an der Diode 18 liegende und in Flußrichtung gepolte Vorspannung kleiner, so daß die Impedanz der Diode 18 steigt. Wenn also die der Basis des Transistors 10 zugeführte Regelspannung in einem solchen Sinne wächst, daß die Impedanz der inneren Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors sinkt, nimmt die Impedanz der Diode 18 zu.

Im folgenden soll zur Erläuterung der Arbeitsweise der beschriebenen Schaltungsanordnung zuerst angenommen werden, daß der Empfangspegel des die beschriebene Verstärkerschaltung enthaltenden Empfängers verhältnismäßig niedrig ist. Die Regelspannung ist dann entsprechend klein oder sogar Null. Das an der Basis des Transistors 10 liegende Signal wird durch die Transistorverstärkerstufe verstärkt, und das verstärkte Signal erscheint in dem abgestimmten Kreis 20, 32. Die im Kollektorkreis entstehenden Stromschwankungen addieren sich zu dem durch die Diode 18 fließenden Gleichstrom, wobei die Diode eine praktisch zu vernachlässigende Impedanz im Kollektorkreis des Transistors darstellt, und der Kollektor ist eng mit dem abgestimmten Ausgangskreis 20, 32 gekoppelt. Da jedoch an der Basis des Transistors 10 eine in Flußrichtung gepolte Regelspannung nennenswerter Größe liegt, ist die Impedanz der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors hoch, und die Belastung des abgestimmten Ausgangskreises

ίο 20, 32 des Transistors 10 ist klein.

Wenn der Empfangspegel steigt, nimmt die Größe der an der Basis des Transistors 10 liegenden negativen Regelspannung entsprechend zu. Diese Regelspannung setzt den Verstärkungsgrad des Tran-

sistors 10 herab und verringert gleichzeitig die Ausgangsimpedanz des Transistors. Der Transistor 10 ist, wenn man die Diode ausnimmt, für die Betriebsfrequenz des Verstärkers dem abgestimmten Ausgangskreis 20, 32 direkt parallel geschaltet. Beim Fehlen der Diode 18 würde der Transistor 10 dann also den abgestimmten Kreis 20, 32 dämpfen und seine Resonanzkurve verbreitern. Wie oben erwähnt wurde, läßt jedoch die der Basis des Transistors 10 in Flußrichtung zugeführte Regelspannung mit wachsender Amplitude die Impedanz der Diode progressiv steigen, so daß die Kopplung des Transistors K) mit dem abgestimmten Kreis 20, 32 progressiv verkleinert wird. Diese Herabsetzung der Kopplung hat zwei Wirkungen: Erstens wird die Übertragung der am

Kollektor des Transistors 10 auftretenden Signale zum abgestimmten Kreis 20, 32 geschwächt, wodurch die Regelwirkung im Vergleich zu einem die Diode 18 nicht enthaltenden Kreis verstärkt wird. Zweitens wird durch die Herabsetzung der Kopplung auch die

Belastung des Schwingkreises 20, 32 durch den Transistor 10 verringert, so daß die Verbreiterung der Resonanzkurve des Schwingkreises durch den Transistor 10 im Vergleich zu einer Schaltungsanordnung ohne Diode 18 verhindert oder zumindest weitgehend

verringert wird, wenn der Basis des Transistors eine in Flußrichtung gepolte Regelspannung zugeführt wird.

In manchen Fällen kann jedoch beim Empfang starker Signale eine mäßige Zunahme der Belastung

des abgestimmten Ausgangskreises gegenüber den Verhältnissen beim Empfang schwacher Signale wünschenswert sein. Durch die größere Belastung des abgestimmten Kreises wird die Breite des übertragenen Frequenzbandes größer und damit die Qualität beim Empfang starker Signale. Eine schwächere Belastung des Ausgangskreises ist andererseits beim Empfang schwacher Signale wünschenswert, um eine schärfere Abstimmung und damit eine höhere Verstärkung erwünschter Signale und eine bessere Trennung von unerwünschten Signalen zu erreichen. Eine gewisse Belastung des abgestimmten Kreises durch den Transistor, die zu einer höheren Empfangsgüte bei starken Eingangspegeln und zu einer besseren Trennung unerwünschter Signale beim Empfang

schwacher Signale führt, kann bei der oben beschriebenen Verstärkerschaltung dadurch erreicht werden, daß man diese so einjustiert, daß die durch die Diode 18 bewirkte Verringerung der Kopplung zwischen dem Transistor 10 und dem abgestimmten Kreis 20, 32 die ansteigende Belastung, die ohne Diode auftreten würde, nicht völlig kompensiert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. k ·Ύ T I

   Patentanspruch:

   Regelbare Hochfrequenzverstärkerstufe mit einem an seiner Basis gesteuerten und geregelten Transistor, dessen Kollektor mit einem Resonanzkreis und einer als spannungsabhängiger Widerstand wirkenden Diode verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (18) als Längsglied zwischen Kollektor und Resonanzkreis (20, 32) liegt und so vorgespannt ist, daß sie im ungeregelten Zustand leitend ist und mit zunehmender Regelung bei sinkender Transistorimpedanz infolge Änderung der Kollektorspannung ihren Widerstand vergrößert und eine Verminderung der Kopplung zwischen Kollektor und Resonanzkreis bewirkt.

   Die Erfindung betrifft eine regelbare Hochfrequenzverstärkerstufe mit einem an seiner Basis gesteuerten und geregelten Transistor, dessen Kollektor mit einem Resonanzkreis und einer als spannungsabhängiger Widerstand wirkenden Diode verbunden ist.

   Es ist bekannt, einen Schwingkreis über eine Diode an den Kollektor eines Transistors anzukoppeln, um dadurch bei einer Regelung des Verstärkungsgrades des Transistors gleichzeitig die Durchlaßbandbreite des Resonanzkreises zu verändern. Ferner ist es bekannt, die Verstärkung einer Hochfreciuenzverstärkerstufe mit Hilfe eines regelbaren Dämpfungswiderstandes zu verändern, welcher den wirksamen Resonanzwiderstand des HF-Schwingkreises erhöht oder erniedrigt, so daß die durch den vom Transistor gelieferten HF-Wechselstrom hervorgerufene Resonanzspannung und damit die wirksame Verstärkung dieser Stufe vergrößert oder verkleinert wird. Damit ist zwangläufig ebenfalls eine Veränderung der Breite der Resonanzkurve verbunden. Bei einer weiteren bekannten Schaltung ist vom Kollektor eines Transistors auf den in seinem Basiskreis liegenden Schwingkreis eine Diode zurückgeschaltet, welche bei mit der Regelung zunehmender Sperrung des Transistors den Schwingkreis zunehmend bedämpft, um die Erhöhung des Basiseingangswiderstandes des Transistors bei der Regelung in Richtung auf seinen Sperrbereich zu auszugleichen. Zur Verringerung der Auswirkungen von Änderungen der Transistorimpedanzen bei der Arbeitspunktverschiebung zum Zwecke der Verstärkungsregelung ist es auch bekannt, die Selektionsmittel nur lose an den Transistor anzukoppeln, so daß der Einfluß der Transistorimpedanzen auf den Resonanzwiderstand verringert wird. Ferner ist die Be- oder Entdämpfung von Schwingkreisen mit Hilfe von im Signalverarbeitungsweg eingefügten Koppelschaltungen bekannt, deren effektiver Widerstand durch eine Rcgelspannung in gewünschter Weise verändert wird.

   Weiterhin ist aus der DT-AS 10 33 262 eine geregelte Transistorschaltung bekannt, bei welcher parallel zur Basis-Emittcr-Strecke des geregelten Transistors in gleicher Polung wie diese eine Halbleiterdiode geschallet ist, deren eine Elektrode über einen Gleichstromsperrkondcnsator mit der Basis des Transistors verbunden ist, während ihre andere Elektrode über einen Widerstand an den Emitter des Transistors angeschlossen ist, der über eine /iC-Parallelkombination an Masse geschaltet ist. Diese Elektrode der Diode ist ebenfalls über einen Kondensator 21 mit Masse verbunden. Die andere Elektrode der Diode liegt am Abgriff eines Spannungsteilers, der so eingestellt ist, daß die Diode bei normal vorgespanntem Transistor gesperrt ist. Wird der Transistorstrom durch Veränderung der seiner Basis zugeführten Regelspannung heruntergeregelt, wobei sich die Impedanz der Basis-Emitter-Strecke erhöht, so sinkt das Emitterpotential unter das Potential am Abgriff des Spannungsteilers, so daß die Diode zu leiten beginnt und einen Parallelschluß zu der anwachsenden Basis-Emitter-Impedanz des Transistors bildet. Auf diese Weise läßt sich die Eingangsimpedanz des Transistorverstärkers in einem bestimmten Regelbereich relativ konstant haken, so daß die den Transistorverstärker ansteuernde Schaltung innerhalb dieses Bereiches praktisch konstant belastet wird. Der Aufwand für diese bekannte Schaltung ist jedoch relativ hoch, da eine besondere Vorspannungsschaltimg für die Diode und zusätzliche Kondensatoren benötigt werden.

   Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine einfachere Schaltung anzugeben, welche ohne nennenswerten zusätzlichen Aufwand eine Kompensation der bei einer zum Zwecke der Verstärkungsregelung erfolgenden Arbeitspunktverschiebung des Transistors auftretenden Änderung seiner Ausgangsimpedanz ermöglicht, so daß der Resonanzwiderstand des an den Transistor angekoppelten Ausgangsresonanzkreises weitgehend unverändert bleibt. Dadurch soll eine Verstärkungsregelung ohne gleichzeitige Bandbreitenänderung mit einem Minimum an Schaltungsaufwand ermöglicht werden. Auch eine Teilkompensation im vorstehend angegebenen Sinne kann im Einzelfall vorteilhaft sein.

   Diese Aufgabe wird bei einer regelbaren Hochfrequenzverstärkerstufe mit einem an seiner Basis gesteuerten und geregelten Transistor, dessen Kollektor mit einem Resonanzkreis und einer als spannungsabhängiger Widerstand wirkenden Diode verbunden ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Diode als Längsglied zwischen Kollektor und Resonanzkreis liegt und so vorgespannt ist, daß sie im ungeregelten Zustand leitend ist und mit zunehmender Regelung bei sinkender Transistorimpedanz infolge Änderung der Kollektorspannung ihren Widerstand vergrößert und eine Verminderung der Kopplung zwischen Kollektor und Resonanzkreis bewirkt.

   Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend an Hand des dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

   Die in der Figur dargestellte Schaltungsanordnung enthält einen Flächentransistor 10, der durch eine nicht dargestellte, an die Klemmen 12 und 13 angeschlossene Spannungsquelle mit Vor- und Betriebsspannungen versorgt wird. Die negative Klemme 13 der Spannungsquelle liegt an Masse, die positive Klemme 12 ist über einen Widerstand 14 mit dem Emitter des Transistors 10 und über einen Widerstand 16 mit seiner Basis verbunden. Der Emitter des Transistors 10 ist für die zu verstärkenden Frequenzen mittels eines Kondensators 15 geerdet. Der Kollektor des Transistors 10 ist über eine Reihenschaltung, die eine Diode 18, eine Induktivität 20 und einen Widerstand 22, dem ein Kondensator 24 paral-