DE1591263B2 - Ueberlagerungsempfaenger - Google Patents

Description

60 gegeben, dessen Quellelektrode die Oszillatorschwingungen mit einer relativ hohen Spannung zugeführt

Stand der Technik werden. Die empfangenen Signale liegen damit zwischen der Steuer- und der Quellelektrode und die

Bei hochempfindlichen Empfängern· sollen die Oszillatorschwingungen zwischen der Quellelektrode

empfangenen Signale innerhalb eines gegebenen Fre- 65 und der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors. An

quenzbandes ohne Auftreten von Intermodulations- seine Senkenelektrode ist eine Ausgangsschaltung

anteilen ausgesiebt werden. Die gesuchten Signale angekoppelt, die nur die Differenz der Frequenzen

können relativ schwach sein, und es können gleich- der ankommenden Signale und der Oszillatorschwin-

gungen abgestimmt ist. Für die weitere Selektion der Differenzfrequenz ist eiiu hochempfindliches Bandfilter im Form eines Kreuzgliedfilters vorgesehen, das piezoelektrische Schwinger, wie Quarzkristalle oder Bariumtitanatschwinger, enthält.

Das Bandfilter ist an die Ausgangsschaltung des Transistors über eine Impedanzwandlerschaltung mit einer Längsspule und einer Querkapazität angeschaltet. Der Impedanzwandler wirkt wie eine A-Viertelleitung, so daß eine hohe Impedanz am Ausgang auf eine niedrige Impedanz am Eingang transformiert wird. Hierzu kann man die Längsinduktivität durch einen parallel zur effektiven Querkapazität des Filters liegenden Überbrückungskondensator abstimmen, so daß die Resonanzfrequenz dieses Reihenschwingkreises in die Mittenfrequenz des auszuwählenden Bandes fällt. Über die Querkapazität kann ein Dämpfungswiderstand gelegt werden, so daß die Abstimmung unkritischer ist. Das Bandfilter hat eine sehr hohe Selektion und sperrt außerhalb des gewünschten Bandes liegende Frequenzen wirksam. Das Bandfilter hat jedoch für dicht außerhalb seines Durchlaßbereiches liegende Frequenzen einen relativ hohen Eingangswiderstand und könnte damit einen Belastungswiderstand darstellen, an dem starke Signale der außerhalb des Bandes liegenden Frequenzen entstehen können. Derartige Signale können mit anderen Signalen am nichtlinearen Ausgang des Feldeffekttransistors Intermodulationsprodukte bilden, die in den Durchlaßbereich des Filters fallen. Der Impedanzwandler erniedrigt die effektive Impedanz des Filters, die am abgestimmten Ausgangskreis des Feldeffekttransistors für außerhalb des Bandes liegende Frequenzen erscheint. Es existiert damit kein nennenswerter Belastungswiderstand, und die Möglichkeit, daß Intermodulationsanteile im Senkenelektrodenkreis des Feldeffekttransistors auftreten, die in den Durchlaßbereich des Bandfilters fielen, ist minimal.

Die Figur zeigt einen Empfänger, in dem Funkwellen durch die Antenne 10 empfangen und in eine Resonanzschaltung 11 ausgewählt werden, die ein Wendel- oder Hohlraumresonator sein kann. Die selektierte Frequenz wird einer Anzapfung der Spule 12 zugeführt, die mittels des Kondensators 13 auf die gewünschte Frequenz abgestimmt ist.

Ein Kristalloszillator 15 liefert die Oszillatorschwingungen, die in einem Verstärker 16 verstärkt werden. Die Oszillatorschwingungen werden über einen Kondensator 17 auf eine aus der Kapazität 18 und der Induktivität 19 bestehende abgestimmte Schaltung geführt. Von der Induktivität 19 werden sie über eine Anzapfung 20 abgenommen, die mit Rücksicht auf einen geeigneten Oszillatorschwingungspegel für den Mischzweck bei guter Stabilität und Empfindlichkeit gewählt ist. Zwischen, die Anzapfung 20 der Spule 19 und Masse ist zur Erhöhung der Stabilität ein Widerstand 21 geschaltet.

Die empfangene Frequenz wird der Steuerelektrode 26 eines Feldeffekttransistors 25 zugeführt, während die Oszillatorschwingungen über ein Vorspannungsnetz mit einem Widerstand 24 und einem Kondensator 23 seiner Quellelektrode 27 zugeführt werden. Die Senkenelektrode 28 ist mit einer abgestimmten Ausgangsschaltung, die einen Kondensator

29 und eine Spule 30 enthält, verbunden. Die Spule

30 liegt ferner an der positiven Betriebsspannung A +, die durch einen Kondensator 31 überbrückt ist. Die Ausgangsschaltung ist auf die Differenz der Empfangsfrequenz und derOszillatörschwingung abgestimmt.

Die Empfangsfrequenz erscheint zwischen der Steuerelektrode 26 und der Quellelektrode 27 des Feldeffekttransistors, da die Anzapfung 20 der Spule 19 eine niedrige Impedanz nach Masse darstellt. Die Oszillatorschwingungen erscheinen zwischen der Quellelektrode 27 und der Steuerelektrode 26, da der

ίο Kondensator 13 für die Oszillatorfrequenz eine niedrige Impedanz ist. Der Feldeffektor hat bezüglich der ihm zugeführten Signale eine quadratische Kennlinie (square law characteristic), und der Senkenstrom stellt das Produkt der beiden zugeführten Signale dar und enthält somit deren Summen und Differenzfrequenzen. Die Spule 30 ist mit den angekoppelten Kapazitäten auf die Differen-zfrequenz abgestimmt.

Von einer Anzapfung der Spule 30 werden die Ausgangssignale abgenommen und der Koppelschaltung mit der Induktivität 32 der Kapazität 33 und dem Belastungswiderstand 34 zugeführt. Das an diesem Widerstand erscheinende Signal wird dem Filter 35 mit den Schwingungen 36 und 37 zugeführt. Das Filter ist ein bekanntes Kreuzgliedfilter und hat einen Ausgangstransformator 38 mit einer angezapften Primärwicklung 39. Die Anzapfung ist über einen mit einem Widerstand 42 parallelgeschalteten Kondensator 41 mit Masse verbunden. Die Sekundärwicklung 40 des Transformators liegt zwischen dieser Spulenmittelanzapfung und der Basis des Transistors 45. Der Emitter dieses Transistors liegt über einen Widerstand 46 an positiver Spannung, und seine Basis ist durch den aus den Widerständen 42 und 43 gebildeten Spannungsteiler vorgespannt. Ein Kondensator 47 überbrückt den Emitter. Der Transistor 45 bildet einen Verstärker und führt die durch das Kristallfilter selektierten Signale einem zweiten Mischer 50 zu.

Das Kristallfilter hat eine sehr hohe Selektion und außerhalb seines Durchlaßbereiches eine sehr hohe Impedanz, die für im Senkenkreis des Feldeffekttransistors entstehende Signale einen sehr hohen Belastungswiderstand bildet, so daß beträchtliche Intermodulationserscheinungen auftreten können. Die Koppelschaltung mit der Spule 32 und dem Kondensator 33 wirkt mit der Ausgangsschaltung, die die Spule 30 und den Kondensator 29 umfaßt, zur Bildung eines Impedanzwandlers zusammen, dessen Charakteristik der eines A-Vierteltransformators gleicht. Hierdurch wird die hohe Impedanz des Filters außerhalb seines Durchlaßbereiches auf niedrige Impedanz heruntertransformiert, so daß die außerhalb des Durchlaßbereiches vorhandenen Signale sich nicht zu einer störenden Höhe aufbauen können. Die Wirkung der Impedanzwandlung dieser Koppelschaltung beruht auf der Reihenresonanz der Spule 32 mit dem Kondensator 33, der parallel zur äquivalenten Querkapazität des Kristallfilters bei der Bandmittenfrequenz liegt. Die Querkapazität des Filters ist durch die gestrichelt dargestellte Kapazität 44 veranschaulicht. Der Widerstand 34 wirkt als Dämpfungswiderstand, so daß die Abstimmung unkritisch ist.

Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel arbeitet das Kristallfilter bei einer Bandmittenfrequenz von 8 MHz und hat eine Randbreite von + 8 kHz. Die Impedanz des Filters bei der Mittenfrequenz be-

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trägt etwa 1,8 kOhm, für den Nachbarkanal daß Intermodulationsanteile außerhalb des Durchr (30 kHz Abstand) ist sie erheblich höher, nämlich laßbereichs des Kristallfilters durch dieses gesperrt 100 kOhm. Infolge der Verwendung der Impedanz- werden und für die gewünschten Signale keine Stöwandlerschaltung ist die der Senkenelektrode des rung darstellen, daß jedoch der Verlauf der EinFeldeffekttransistors 25 dargebotene Impedanz etwa 5 gangsimpedanz des Kristallfilters ohne die Impedanz-10 kOhm bei Bandmittenfrequenz und nur etwa wandlerschaltung ein Entstehen von Signalen außer-5 kOhm für den um 30 kHz danebenliegenden Nach- halb des Durchlaßbereiches zur Folge haben würde, barkanal. Die erhöhte Impedanz des Filters außer- durch die Intermodulationsanteile im Senkenelekhalb seines Durchlaßbereiches ist damit für die Sen- trodenkreis auftreten würden, die in den Filterdurchkenelektrode des Feldeffekttransistors auf eine niedri- io laßbereich fallen würden,
gere Impedanz heruntertransformiert. Die erfindungsgemäße Mischschaltung hat sich in

Diese Impedanzwandlung kann statt mit Hilfe des sehr empfindlichen Empfängern als außerordentlich dargestellten Reihenschwingkreises auch durch an- wirksam erwiesen. Die Eingangssignale können undere Schaltungen erzielt werden. Beispielsweise kann mittelbar von der Antenne durch einen Hohlraumzur Nachbildung eines λ-Vierteltransformators ein 15 resonator oder eine andere Abstimmeinrichtung auf π- oder T-Glied verwendet werden. Der dargestellte die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors gegeben Reihenschwingkreis kann zusammen mit der abge- werden. Ein Hochfrequenzverstärker ist daher nicht stimmten Ausgangsschaltung des Feldeffekttransistors notwendig, so daß in einem solchen HF-Verstärker als π-Schaltung angesehen werden. Auch eine tat- auftretende Intermodulationserscheinungen von vornsächliche λ-Viertelleitung, die hier nicht unangemes- 20 herein entfallen. Die Ausgangssignale des Feldeffektsen lang und teuer werden würde, kann verwendet transistors werden in einem Bandpaßfilter weiter sewerden. Iektiert, das piezoelektrische Schwinger hoher Selek-

Durch die Verwendung der Impedanzwandler- tion enthalten kann und über eine Impedanzwandler- t

schaltung wird die Größe der außerhalb des Filter- schaltung an den Feldeffekttransistor angekoppelt ist.

durchlaßbereiches liegenden Signale im Senkenkreis 25 Die der Senkenelektrode des Feldeffekttransistors

des Feldeffekttransistors stark verringert. Dadurch für neben dem Durchlaßbereich liegende Frequenzen

wird die Intermodulation im Senkenkreis herabge- dargebotene Impedanz ist niedrig, so daß Signale

setzt, und das Auftreten von Intermodulationsanteilen dieser Frequenzen sich nicht auf hohe Amplituden

mit in den Filterdurchlaßbereich fallenden Frequen- aufbauen können und die unerwünschte Intermodu-

zen ist auf ein Minimum gebracht. Es sei bemerkt, 30 lation auf einem Minimum gehalten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 zeitig stärkere Signale neben dem Band der gesuch- Patentansprüche: ten Signale auftreten. Schaltungen, mit denen die Frequenz der empfangenen Signale zur Erleichte-

1. Überlagerungsempfänger mit einem Misch- rung der Verstärkung in ein niedrigeres Band umgeelement, das eine quadratische Kennlinie besitzt 5 setzt wird, haben häufig Nichtlinearitäten, denen und dem ein Eingangssignal und eine Oszillator- zufolge Mischprodukte der stärkeren Signale außerschwingung zugeführt wird, mit einer an den halb des gewünschten Bandes als Intermodulations-Ausgang des Mischelementes angekoppelten Aus- anteile entstehen. Diese Anteile fallen in das Band gangsschaltung zur Selektion von Signalen, mit des Empfängers und durchlaufen ihn gleichzeitig mit der Differenzfrequenz der empfangenen Signale io den gewünschten Signalen.

und der Oszillatorschwingung und mit einem Hochempfindliche Bandfilter, etwa Filter mit piezo-Bandpaßfilter zur Selektion der Differenzfrequenz- elektrischen Schwingern, stellen für dicht außerhalb signale innerhalb eines bestimmten Bandes, da- des gewünschten Bandes liegende Frequenzen einen durch gekennzeichnet, daß das Band- hohen Eingangswiderstand dar, der als Belastungspaßfilter piezoelektrische Schwinger (36, 37) ent- 15 widerstand für die unerwünschten Signale wirkt, die hält und daß die Ausgangsschaltung einen an das so zu erheblichen Amplituden anwachsen können. Filter zur Transformierung des Filtereingangs- Obgleich diese außerhalb des Bandes liegenden Siwiderstandes für neben dem Filterdurchlaßbe- gnale durch das Filter zurückgehalten werden, könreich liegende Frequenzen auf eine wesentlich nen sie in der vor dem Filter liegenden Schaltung niedrigere Impedanz angekoppelten Impedanz- 20 Intermodulationserscheinungen verursachen, wobei wandler (32, 33, 34) aufweist. die Intermodulationsprodukte in den Durchlaßbereich

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch ge- des Filters fallen und es zusammen mit den ge- / kennzeichnet, daß der Impedanzwandler eine mit wünschten Signalen durchlaufen. ' dem Eingang des Filters verbundene Serieninduktivität (32) und einen über den Eingang des FiI- 25 Aufgabe

ters geschaltete Querkapazität (33) aufweist, wobei die Querkapazität (33) zusammen mit der re- Die Aufgabe der im Anspruch 1 angegebenen Er- ; sultierenden Querkapazität (44) des Filters und findung besteht daher in der Schaffung einer verbesder Serieninduktivität (32) einen auf die Mitten- serten Misch- und Selektionsschaltung, bei der Infrequenz des Bandpaßfilters abgestimmten Rei- 30 termodulationsprodukte minimal gehalten werden, henschwingkreis bildet. Die Mischschaltung soll ein Mischelement und ein

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch ge- hoch selektives Filter aufweisen, das so an das Mischkennzeichnet, daß parallel zu der Querkapazität element angekoppelt ist, daß die in den Durchlaß-(33) ein Widerstand (34) geschaltet ist. bereich des Filters fallenden Intermodulationsanteile

4. Schaltung nach einem der vorstehenden An- 35 minimal bleiben.
Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandpaßfilter als Kreuzgliedfilter (35) und die piezo- Vorteile
elektrischen Schwinger (36,37) als Schwingquarze

ausgebildet sind. Bei Anwendung der im Anspruch 1 angegebenen

5. Schaltung nach einem der vorstehenden An- 40 Merkmale (piezoelektrischer Schwinger als Bandpaßsprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Misch- filter mit vorgeschaltetem Impedanzwandler, der den element als ein Feldeffekttransistor (25) mit einer Filtereingangswiderstand für neben dem Filterdurch-Steuerelektrode (26) und einer Quellelektrode (27), laßbereich liegende Frequenzen auf eine wesentlich

die die Eingangselektroden bilden, und mit einer niedrigere Impedanz transformiert) ergeben sich we- '

die Ausgangselektrode bildenden Senkenelek- 45 sentlich geringere Intermodulationsstörungen. Die

trode (25) ausgebildet ist. Nutzsignale können im Vergleich zu gleichzeitig auf-

6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch ge- tretenden, im Frequenzspektrum nahe liegenden Störkennzeichnet, daß die Selektionsschaltung eine Signalen verhältnismäßig schwach sein, ohne daß die mit der Steuerelektrode (26) des Feldeffekttran- Intermodulationsprodukte das Nutzsignal nach der sistors (25) verbundene angepaßte Abstimm- 50 Mischung überdecken. _: schaltung (12, 13) aufweist und der Oszillator , eine abgestimmte Ausgangsschaltung mit einer Darstellung der Erfindung

eine Anzapfung (20) aufweisenden Spule (19) und

die Anzapfung (20) mit der Quellelektrode (27) Die Erfindung wird an Hand der folgenden Be-

des Feldeffekttransistors (25) verbindende Schalt- 55 Schreibung in Verbindung mit der Zeichnung eines

elemente (23,24) hat. Schaltplanes der Misch- und Selektionsschaltung

eines Überlagerungsempfängers näher beschrieben.
Die empfangenden Signale werden ausgesiebt und

auf die Steuerelektrode eines Feldeffekttransistors