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Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Verstärkungsregelung eines Transistorempfängers
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zur selbsttätigen Verstärkungsregelung
eines Transistorempfängers
zu
finden, welche die in der kommerziellen Weitempfangstechnik
ge-
stellten hohen Anforderungen an ein großes Signal/Rausch- . Verhältnis
beim Empfang schwacher Signale (etwa 0,1/uV) als auch
| an die Linearität der Schaltung und damit an ihre Intermodulations- |
| bis |
| festigkeit selbst bei großen Empfangsspannungen/zu etwa 30
mV |
erfüllt. Diese Forderungen sind bei einem Transistorempfänger weite schwieriger
als bei einem Röhrenempfänger zu erfüllen, weil ,.4 Transistoren einen kleineren
Aussteuerbereich haben und entsprechend weniger regelfähig sind.
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Es ist bekannt, zur selbsttätigen Verstärkungsregelung in einem Empfänger
oder Verstärker eine Übersteuerung der ersten Röhre bzw. des ersten Transistors
dadurch zu vermeiden, daß zwischen den Eingangsschwingungskreis und. die erste,
nicht geregelte
Verstärkerstufe ein Spnnnungsteiler gelegt wird,
der selbsttätig in Abhängigkeit von der Amplitude der Trägerfrequenz geregelt wird.
(deutsche Patentschrift 1 135 968). Der@Spannungsteiler besteht aus einem längsgeschalteten,
festen,-großen Ohmschen Widerstand und einem quergeschalteten, stromabhängigen Widerstand
(Diode oder gegengekoppelter Transistor), der vom Regelstrom durchflossen bzw. gesteuert
wird. Hierbei ist die Diode bzw. der Transistor so gepolt, daß sich die darin auftretenden
Verzerrungen mit denen in der ersten Verstärkerstufe auftretenden Verzerrungen kompensieren.
-Die Gegenkopplung (vom Kollektor über einen Kondensator auf-die Basis) ist notwendig,
weil nur dann eine Regelung des Innenwiderstandes möglich ist.
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Will man ein großes Signal/Stör-Verhältnis haben, so steht dieser
Forderung der erwähnte. große Ohmsche Längswiderstand entgegen, weil er einen Teil
der Signalenergie verbraucht, so daß bei schwachen Signalen das Rauschen stärker
hervortritt. Dieser Nachteil läßt sich, allerdings unter Verzicht der oben erwähnten
Kompensation der Verzerrungen, beseitigen, wenn man nicht nur den Querzweig des
Spannungsteilers, sondern auch den Längszweig regelt Lind zwar den Längszweig gegensinnig
zum Auerzweig (brit. Pat. 413 383). Beim Empfang schwacher Signale ist dann
der Längswiderstand 'auf einen kleinen Widerstandswert und der Querwiderstand auf
einen großen Widerstandswert geregelt. '
Die Erfindung bezieht sich
auf eine Schaltungsanordnung der anfangs beschriebenen Art zur selbsttätigen Verstärkungsregelung
eines Transistörempfängers durch Änderung des Spannungsteilerver-. hältnisses eines
zwischen dem Eingangsschwingungskreis und der ersten Transistorstufe liegenden Spannungsteilers,
dessen querwiderstand-aus eineue an der Basis geregelten Transistor mit einer Gegenkopplung
zwischen Kollektor und Basis besteht. Erfindungsgemäß ist der Längswiderstand ein
regelbarer Widerstand ünd auch in der Emitterleitung des geregelten Transistors
liegt ein regelbarer Widerstand, der gegensinnig zum ersten geregelt wird.
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Am einfachsten ist es, in bei Regelschaltungen bekannter Weise (deutsche
Patentschrift 690 80?) als regelbare Widerstände Heißleiter zu verwenden.
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Zur Vermeidung von Intermodulationen in der ersten Transistorstufe
des Empfängers wird diese Stufe vorteilhafterweise in gollektorschaltung betrieben,
weih dann eine starke Gegenkopplung ausgeübt wird. Außerdem werden Rückwirkungen
vermindert.
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Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß Glas Rauschen vermindert
und damit das Signal/Rausch-Verhältnis vergrößert wird und daB. außerdem die Regelschaltung
verzerrungsfreier ist (geringere Intermodulation), wie bei der Beschreibung der
Zeichnung noch näher erklärt werden soll. Man würde diese Wirkungen an sich auch
mit einem Ohmschen Widerstand in der Knitterleitung erreichen
jedoch
würde ein solcher Widerstand der Regelung entgegenwirken. Man könnte auch daran
denken, den regelbaren Transistor im Quer-Zweig des Spannungsteilers durch einen
Heißleiter zu ersetzen, jedoch wäre dies nicht günstig, weil einerseits die Trägheit
der Regelung zu sehr vergrößert würde, zum anderen der maximale Widerstandswert
des Heißleiters nicht groß genug ist (besonders be.i höheren Frequenzen über 5 MHz).
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Eine Weiterbildung der Erfindung bezüglich der Art der Gegenkopplung
des geregelten Transistors ermöglicht eine Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltung
auch bei höheren Frequenzen (bis etwa 30-MHz entsprechend '!0 m_Wellenlänge), wie
bei der Beschreibung der Zeichnung noch näher erläutert werden soll.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der erfindungsgemäße
Spannungsteiler zur selbsttätigen Verstärkungsregelung besteht aus dem längsgeschalteten
Heißleiter 3 und dem quergeschalteten Transistor 4 mit einem Heißleiter 5 als Emitterwiderstand.
Der regelbare Spannungsteiler liegt eingangsseitig am Schwingungskreis 2, der über
das Kabel 1 mit der Antenne verbunden. ist, und ausgangsseitig an der ersten Transistorstufe
6 des ' Empfängers, die in gollektorschaltung geschaltet ist. Über die Zeitung 7
wird eine Gegenkopplung ausgeübt, wie weiter unten noch erläutert werden soll. Es
wird gleichzeitig mit zwei Regelspannungen I und II geregelt, die an passender Belle
des Empfängers erzeugt
werden. Die Regelapannung I wird über die
Drossel 8 zum Heißleiter 3 geführt. Der ihn durchfließende Regelstrom wird durch
Einstellung des Potentiometers 9 auf den günstigsten Ruhewert gebracht. Die .: Regelspannung
II wird über den Widerstand 10 und die Zeitung 7 zur Basis des Transistors 4 geführt.
Dadurch werden gleichzeitig der Transistor 4 selbst und der Heißleiter 5 geregelt.
Über diesen Heißleiter wird aber noch über die Drossel '!1 ein konstanter Vorheizstrom
geleitet, um den Heißleiter 5 in den günstigsten Arbeitsbereich hineinzubringen.
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Alle übrigen Bauelemente sind Kondensatoren, Drosseln und Widerstände,
die keiner weiteren Erläuterung bedürfen.
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Die Regelspannungen sind gegensinnig zueinander gerichtet. Wenn. alsd
die Regelspannung I klein ist (bei starkem Signal), so ist die Regelspannung II
groß.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltung ist folgende. Bei
starkem Signal ist. die Regelspannung I klein und deshalb der Heißleiter 3 von einem
schwachen Strom durchflossen, so daß er einen großen Widerstandswert hat, z.B. 2
kQ. Gleichzeitig ist die negative Regelspannung II groß, so daß der Transistor 4
(in@diesem Beispiel ein npn-Transistor) einen starken Strom führt (z.B.. 7 bis 8
mA), so daß der dynamische Innenwiderstand klein ist. Der'Spannungsteiler 3,4 bewirkt
also eine starke Schwächung des Eingangssignals, so daß die Gefahr der Übersteuerung
der ersten
Transistorstufe 6 verringert ist. Zweckmäßig wird die
erste Transistorstufe 6 in gollekterschaltung geschaltet, so daß die Ausgangswechselspannung
am Emitterwiderstand 't2 eine starke Gegenkopplung auf die Basis ausübt (Innenwiderstand
sehr klein) und deshalb die Signal-Rückwirkung über den Transistor 6 entsprechend
verringert ist. Der Heißleiter 5 wird durch den starken Emitterstrom im Transistor
4 geheizt und hat deshalb einen kleinen Widerstand. Die durch ihn bewirkte Gegenkopplung
ist also gering,. aber doch noch für eine gewisse Linearisierung ausreichend.
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Beim Empfang eines schwachen Signals ist die Regelspannung I groß
und deshalb der den Heißleiter 3 durchfließende Strom stark, so daß der Heißleiter
3 einen niedrigen Widerstaäd hat, z.B. 80 9. Dies ist wichtig, damit das schwache
Signal möglichst vollständig zur ersten Transistorstufe 6 gelangt. Aus diesem Grunde
wird gleichzeitig durch die dann niedrige negative Regelspannung 1I die Basis des
Transistors 4 wenig negativ vorgespannt, wodurch der Transistor 4 einen schwachen
Emitterstrom führt und deshalb der Transistor einen hohen Widerstand hat. Wegen
des schwachen Emitterstromes wird der Heißleiter 5 wenig geheizt und hat deshalb
einen großen Widerstand und übt eine stärkere Gegenkopplung aus. Dadurch wird der.
dynamische Innenwiderstand des Transistors 4 weiter erhöht, ! also die Regelwirkung
verbessert, und außerdem wird das durch diesen Transistor 4 in die Schaltung hineingebrachte
Rauschen (Stromverteilungsrauschen zwischen Basis und Emitter) verringert.
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Die erwähnte Gegenkopplung des geregelten Transistors 4 über die Leitung 7 (statt
direkt_vom Kollektor über einen Kondensator auf die Basis des geregelten Transistors
4) hat eine besondere Wirkung, nämlich eine geringere kapazitive Belastung des Einganges
des Transistors 6, so daß die erfindungsgemäße Regelschaltung -auch bei höheren
Frequenzen anwendbar ist. -