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"Abstimmschaltung Die Erfindung bezieht sich auf eine Abstimmschaltung,
die ohne mechanische oaer elektronische Umschaltung auf Frequenzen aus mehreren
auseinanderliegenden Frequenzbereichen abgestimmt werden kann, insbesondere auf
Frequenzen aus dem Fernseh-VHF-Bereich sowie gegebenenfalls aus dem UFF-Bereich.
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Es ist bereits eine selbstschwingende Mischstufe zum Empfang von Signalen
aus den VHF- und UHF-Bereichen ohne Umschaltung bekannt. Der Ausgangskreis dieser
Mischstufe enthält ein Netzwerk, das zwei Paralleiresonanzen aufweist, von denen
die eine im UHE-Bereich und die andere im VIW-Bereich liegt. Zu diesem Zweck ist
der Oszillatorkreis für UHy, der aus einem Topfkreis mit einem Innenleiter und einem
Drehkondensator besteht, über eine für UHF als Drossel wirksame Induktivität und
einen verhältnismäßig großen Durchführungs-Kondensator von 100 pF an den ZF-Kreis
angeschlossen. Für VH?-Frequenzen bilden der Durchführungskondensator und der Innenleiter
einen Kurzschluß, so daß der VHF-Kreis durch den Drehkondensator und die UHF-Drossel
gebildet wird.
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Ein Nachteil dieses Netzwerkes ist, daß stets zwei Parallelresonanzen
vorhanden sind, so daß es beispielsweise als pandpaß ungeeignet ist. Außerdem ist
es mit den zur Zeit auf dem Markt befindlichen Kapazitätsdioden noch nicht möglich,
ohne Umschaltung den ganzen VHF-Bereich (48,25 bis 222,75 MHz) abzustimmen, weil
dazu ein Kapazitätshub (Verhältnis der
Kapazität bei niedrigen und
bei hohen Abstimmapannungen) von etwa 22:1 erforderlich ist.
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Ausgehend von einem solchen Netzwerk zum Empfang von Signalen aus
mehreren auseinanderliegenden Frequenzbereichell, mit mehreren Parallelresonanzen,
das durch eine Kapazitätsdiode abstimmbar ist, ist die Abstimmschaltung nach der
Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß Signale aus den dazwischenliegenden Frequenzbereichen
durch fest eingestellte Filter unterdrückt werden, und daß jede Parallelresonanz
in nur einem der zu empfangenden Frequenzbereiche wirksam ist, und daß bei jeder
Abstimmung nur eine Parallelresonanz in einen der zu empfangenden Frequenzbereiche
fällt.
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Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Abstimmnetzwerk nach der Erfindung, Fig.
2 die Abhängigkeit der larallelresonsnzfrequenzen von der bstimpannung bei dem erfindungsgemäßen
Abstimmnetzwerk, Fig. 3 eine selbstschwingende Mischstufe mit dem Abstimmnetzwerk
nach der Erfindung, Fig. 4 eine Bandfilterstufe.
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Fig. 1 zeigt ein Abstimmnetzwerk zum Empfang von Signalen aus den
VHF-Bereichen I (48-67 MHz) und III (175-222 MHz) sowie den UHF-Bereichen IV/V (470-860
MHz). Das Abstimmnetzwerk für die drei in sich zusammenhängenden Empfangsbereche
weist drei Parallelresonanzen auf. Diese Parallelresonanzen werden durch ein gemeinsames
Abstimmelement verändert, und zwar-derart, daß immer nur eine in einem Empfangsbereich
und die beiden anderen in den dazwischenliegenden Frequenzbereichen liegen, wo sie
durch fest eingestellte Filter unwirksam gemacht werden können.
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Die Abstimmschaltung enthält als Abstimmelement eine Kapazitätsdiode
1, deren Kathode für die in Betracht kommenden Frequenzen über einen Kondensator
4 von beispielsweise 100 pF praktisch an Masse liegt und über einen Widerstand 3
von der positiven Abstimmspannung gesteuert wird. Wechselstrommäßig parallel zur
Kapazitätsdiode liegt eine Induktivität 2, die Reihenschaltung eines Kondensators
5 von 3,9 pP und eine In-Induktivität 6 sowie die Reihenschaltung eines Kondensators
7 von z.B. 6,8 pF und eines für UHF als Induktivität wirksamen Innenleiter 8 eines
ansonsten nicht näher dargestellten Topfkreises.
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Für verhältnismäßig niedrige Frequenzen liegen die Kondensatoren 5
und 7 der Kapazitätsdiode 1 praktisch parallel; die Spule 2 ist daher so bemessen,
daß sie bei der kleinsten Abstimmspannung U mit dieser Parallelschaltung bei der
niedrigsten Frequenz des Bereiches I gerade in Resonanz (erste Parallelresonanz)
ist.
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Für Frequenzen oberhalb des Bereiches 1 wird die Serienschaltung der
Induktivität 6 und des Kondensators 5 induktiv wirksam, während der Schwingkreis
1, 2, 7 als Kapazität wirkt.
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Durch geeignete Pemessung der Induktivität 6 Iäbt sich erreichen,
daß die hierdurch erzeugte zweite Parallelresonanz bei der niedrigsten Frequenz
des Bereiches III etwa dann liegt, wenn die erste Parallelresonanz tnit der höchsten
Frequenz des Bereiches I zusammenfällt.
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Für Frequenzen oberhalb des Bereiches ITT ist die Serienschaltung
des Kondensators 7 und der Topfkreis-Induktivität 8 induktiv, während das übrige
Netzwerk kapazitiv ist. Es stellt sich somit eine dritte Parallelresonanz ein, die
bei beeigneter Bemessung der Topfkreis-Induktivität etwa dann auf die unterste Frequenz
des UHF-Bereiches fällt, wenn die zweite Parallelresonanz das oberste Frequenzende
des VU-Bereiches III erreicht hat.
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Die Abhängigkeit der drei Parallelresonanzfrequenzen von der Abstimmspannung
ist in Fig. 2 dargestellt. Die erste Parallelresonanz beginnt bei der untersten
Frequenz des Bereiches I (bstimmspannung 2 V) und erreicht bei einer Abstimmspannung
von 6 V das obere Ende dieses Bereiches. Bei einer Abstimmspannung u> 6 V liegt
die zweite Parallelresonanz am unteren Frequenzende des Bereiches III, dessen oberes
Ende sie bei einer Abstimmspannung von etwa 12 V erreicht. Entsprechend erreicht
die dritte Parallelresonanz bei u>12 V das untere und bei 30 V das obere Ende
des Bereiches IV/V.
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Auf diese Weise werden beim Durchstimmen der Kapazitätsdiode die drei
Empfangsbereiche nacheinander durchlaufen. Dabei fällt jeweils nur eine der drei
Parallelresonanzen in einen Empfangsbereich; die beiden anderen Resonanzen liegen
in den dazwischenliegenden Frequenzbereichen und werden durch nicht näher dargestellte,
fest einbestellte Filter vor oder hinter dem Abstimmnetzwerk unterdrückt.
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Der erforderliche Kapazitätshub ist verhältnismäßig gering, weil für
jeden Empfangsbereich eine Parallelresonanz vorgesehen ist, so daß zum Durchlaufen
der zwischen den Empfangsbereichen liegenden Frequenzbereiche kein Kapazitätshub
benötigt wird. Ein Abstimmnetzwerk nach der Erfindung für die VHP-Eereiche I und
III hat dementsprechend nur zwei Parallelresonanzen, die nacheinander je einen Empfangsbereich
durchlaufen.
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Es ist auch möglich, daß mit steigender Abstimmspannung (= abnehmender
Kapazität) zuerst der Bereich III (oder der Bereich V) durchlaufen wird und dann
erst der Bereich I. Eine Anordnung, bei der gemäß Fig. 2 die Empfangsfrequenzen
aufsteigend - d.h, zuerst der Empfangsbereich mit den niedrigsten Frequenzen usw.
- durchlaufen werden, weist im allgemeinen jedoch bessere Eigenschaften auf.
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Nach der schematischen Darstellung der Fig. 2 ist die Parallelresonanzfrequenz
von der Abstimmspannung linear abhängig. In Wirklichkeit ergeben sich insbesondere
in den Grenzbereichen Kennlinienkrümmungen, die sich günstig auswirken. Im Bereich
I liegen nämlich die Kapazitäten 5 und 7 parallel zur Kapazitätsdiode 1, so daß
sich durch deren Änderung bei kleinen Kapazitätswerten bzw. bei hoher Abstimmspannung
eine langsamere Versctliebung der ersten Resonanzfrequenz ergibt, die damit im Bereich
der hohen Abstimmspannungen also nicht so stark ansteigt wie in Fig. 1 angedeutet.
Hingegen liegt für die zweite Parallelresonanz der Kondensator 5 in Serie zur Kapazitätsdiode
und begrenzt deren Auswirkung bei niedrigen Abstimmspannungen. Die zweite Resonanz
beginnt also bei höheren Frequenzen als in der Zeichnung angegeben, allerdings noch
unterhalb des Bereiches III.
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In Fig. 3 ist die Anwendung der Erfindung bei einer selbstschwingenden
Mischstufe dargestellt. Das Abstimmnetzwerk 1'...8' liegt dabei im Kollektorzweig
eines in Basisschaltung betriebenen Transistors 9. Die VH?-Signale werden über einen
Kondensator 10 am Emitter angekoppelt, während die UHF-Signale dem Emitter über
eine Koppelschleife 11 zugeführt werden, deren dem Emitter abgewandtes Ende über
einen ZF-Saugkreis 12 an Masse liegt.
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Die Rückkopplung vom Kollektor auf den Emitter erfolgt über Filter
13, 14, 15, die mit den Punkten des Abstimmnetzwerkes 1'...8' verbunden ist, an
denen die Amplitude der jeweiligen Parallelresonanz maximal ist. Daher ist der Verbindungspunkt
der Kapazitätsdiode 1' und der Induktivität 2' über einen Tiefpaß mit dem Emitter
verbunden, der alle Oszillator-Frequenzen oberhalb des Bereiches I unterdrückt.
Die zweite Resonanzspannung hingegen wird am Verbindungspunkt des Kondensators 5'
und der Induktivität 6' abgegriffen - weil dort die Amplitude größer ist als über
dem Kreis 1', 2', der bei diesen Frequenzen einen verhältnismäßig kleinen kapazitiven
Blindwiderstand hat - und über einen Bandpab, der nur Oszillator-Frequenzen des
Bereiches III durchläßt, auf den Emitter zurückgeführt. Schließlich ist
noch
der an dem Kollektor des Transistors 9 angeschlossene Verbindungspunkt der Kapazität
7' und der Topfkreisinduktivität 8 über einen Hochpaß, der nur die Oszillator-Frequenzen
des Bereiches IV/V durchläßt, mit dem Emitter verbunden.
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Die Filter 13, 14, 15 müssen gleichstromundurchlässig sein, damit
Kollektor und Emitter galvanisch voneinander getrennt sind; sie müssen die für die
Rückkopplung erforderliche Phasendrehung bewirken, und außerdem müssen sie im Sperrbereich
einen hohen Eingangswiderstand aufweisen, damit das Abstimmnetzwerk 1'...8' durch
sie nicht beeinflußt wird.
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Die Elemente 1'...8 haben hier nicht dieselbe Bemessung wie in Fig.
1, weil das Abstimmnetzwerk jeweils auf die Oszillatorfrequenz abgestimmt wird,
die ja bekanntlich um den Betrag der Zwischenfrequenz oberhalb der eigentlichen
Empfangsfrequenz liegt.
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Die Zwischenfrequenzspannunß wird am einseitig an Masse liegenden
Kondensator 16 von 3,9 pF abgenommen, dessen anderes Ende am Fußpunkt des Abstimmnetzwerkes
1'.. .8' angeschlossen ist, und über eine Drossel 17 dem nicht näher dargestellten
ZF-Filter zugeführt, das außerdem den Kollektor des Transistors 9 gleichstrommäßig
an Masse liegt.
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In Fig. 4 ist eine Bandfilterstufe mit einem Bandfilter nach der Erfindung
dargestellt. Der Kollektor eines Transistors 18 ist an den VerbindungsPunkt der
Induktivität 6 und des Kondensators 5 des Abstimmnetzwerkes (10..8) angeschlossen.
Die Kollektorzuleitung bildet dabei eine für UHF wirksame Koppelschleife, die eine
feste Kopplung mit der Topfkreisinduktivität 8 hat. Die nachfolgende Stufe mit dem
Transistor 19, beispielsweise eine selbstschwingende Mischstufe gemäß Fig. 3, hat
im Eingang ein entsprechendes Abstimmnetzwerk, weshalb dafür die gleichen Bezúgszeichen
verwendet werden. Die beiden Stufen 18, 19 sind für den VHF-Bereich über die Induktivitäten
2
magnetisch verhältnismäßig lose gekoppelt. Das ln Signal wird
über die verhältnismäßig lose magnetisch gekoppelten Topfkreisinduktivitäten 8 übertragen.
Eine unterschiedliche Kopplung für die Bereiche I und III ist möglich, wenn auch
die Induktivitäten 6 miteinander magnetisch gekoppelt sind, oder wenn - wie gestrichelt
angedeutet - durch die Kondensatoren 23 und den im Quer zweig liegenden Kondensator
24 eine zusätzliche Fubpunktkopplung eingeführt wird.
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Bei dieser Schaltung befinden sich die Filter zum Unterdrücken der
unerwünschten Frequenzen am Eingang des Transistors 18.
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Dabei gelangt das VHF-Signal entweder über den Tiefpaß 20, dessen
obere Grenzfrequenz mit der obersten Frequenz des Bereiches T zusammenfällt oder
über das Bandfilter 21 an den Emitter des Transistors 18, das nur Signale aus dem
Bereich III durchläßt. Signale aus dem UHF-Pereich werden dem Eingang des Transistors
18 über einen Hochpaß 22 zugeführt, der alle Signale mit Frequenzen unterhalb der
untersten Frequenz des Bereiches IV/V unterdrückt.
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Ein Nachteil dieser Schaltung ist, daß im VHF-Bereich die Anpassung
des hochohmigen Transistorausganges an das Abstimmnetzwerk stark von der Kapazität
der Kapazitätsdiode 1 beeinflußt wird. Man kann diesen Nachteil umgehen und eine
annähernd konstante, von der Diodenkapazität unabhängige Anpassung erreichen, wenn
gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung der Kondensator 5 durch eine zweite,
von der Abstimmspannung gesteuerte Kapazitätsdiode ersetzt wird, wie das in Fig.
5 angedeutet ist.
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Patentansprüche: