DE1924680A1 - Mischschaltung - Google Patents

Description

6817-69/Dp.v.B/E
RCA-59,781
U.S.Ser.No.729,747
Piled: l6.May₃ I968

Radio Corporation of America Mew York , N.Y. (V.St.A.)

Mis chs ehaltung

Die Erfindung betrifft Mischschaltungenj insbesondere transistorbestückte Mischschaltungen für überlagerungsempfänger.

Bisher war es bei transistorbestückten Mischstufen wegen der parasitären Rückkopplungskapazität zwischen der Ausgangselektrode und der Eingangselektrode erforderlich, einen Neutralisationskondensator zu verxvenden. Der Neutralisationskondensator wird gewöhnlich zwischen eine Induktivität im Mischstufenaus gangs schwingkreis und die Eingangselektrode des Transistors geschaltet. Durch diese Rückkopplung wird die parasitäre Rückkopplung von ZwischenfrequenzsignalkompOnenten vom Transistorausgangskreis zurück zum Transistoreingangskreis neutralisiert. Wegen der Kosten des Neutralisationskondensators und der zusätzlichen Arbeitsgänge-beim Abgleich des Neutralisationskondensators wäre es wünschenswert, wenn ein einwandfreier Betrieb von transistorbestückten Mischstufen auch ohne Neutralisation erreicht werden könnte.

Ein anderes wesentliches Problem bei der Tunerherstellung war die Wechselwirkung zwischen der Tunerstufe eines Empfängers mit der Schaltungsanordnung zur Weiterverarbeitung des Zwischenfrequenzsignals. Wegen dieser Wechselwirkung muß der Abgleich des Empfängers bei angeschlossenem Tuner erfolgen. Wenn

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der Tuner bei Service-Arbeiten ausgebaut werden muß, ist daher ein erneuter Abgleich des Empfänger^ erforderlich. Die Wechselwirkung zwischen dem Tuner und der ZF-Schaltung verhindert außerdem auch eine modulweise Empfängerfertigung, also eine Fertigung, bei der Module, wie ein Tuner, getrennt hergestellt und mit beliebigen anderen Modulbauteilen verwendet werden können.

Die oben geschilderten Nachteile v/erden gemäß der Erfindung bei einer Mischschaltung für einen überlagerungsempfänger vermieden, in der Hochfrequenzsignale durch Mischen mit einem örtlich erzeugten Signal in Zwischenfrequenzsignale umgesetzt werden. Die Mischschaltung gemäß der Erfindung enthält in Kombination einen in Emitterschaltung arbeitenden ersten Transistor, auf den ein in Basisschaltung arbeitender zweiter Transistor folgt, d.h. daß der Ausgang der Emitterschaltung das Eingangssignal für die Basisschaltung liefert. Die Hochfrequenzsignale und die örtlich erzeugten Signale werden gleichzeitig als Eingangssignale der Emitterschaltung zugeführt und es ist eine An- ! Ordnung vorgesehen, um die resultierenden Zwischenfrequenzsig- j nale vom Ausgang der Basisschaltung abzunehmen. . ^l

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer transistorbestückten Mischsehaltung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltbild der transistorbestückten Mischschaltung gemäß Fig. 1 mit einem Rückkopplungskondensator, der dazu dient, störende Nebeneffekte weitestgehend auszuschalten;

Fig. 3 eine graphische Darstellung zur Erläuterung gewisser Eigenschaften, die die transistorbestückte Mischstufe gemäß Fig. 1 hinsichtlich der Dämpfung von Störeffekten aufweist;

Fig. 4 ein Schaltbild einer transistorbestückten Mischschaltung gemäß der Erfindung, bei der ein getrennter Abgleich eines Hochfrequenzempfängertuners und einer anschließenden Zwischenfrequenzschaltung möglich ist, und

909848/0739 BADORiGINAt.

Fig. 5 und 6 Schaltbilder von Abwandlungen der in Fig.
k dargestellten transistorbestückten Mischschaltung, bei denen
die Transistoren der Mischstufe mit einem Kabel beliebiger Länge

gekoppelt werden können.

j In den Fig. sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszei- j

chen versehen. \

In Fig. 1 ist ein Hochfrequenzempfängertuner 12 dar- ; gestellt, der eine Oszillatorstufe Ik₃ eine Hochfrequenzverstär- j kerstufe l6 und eine Mischstufe 18 enthält. Der Mischstufe 18 j werden Hochfrequenzsignale von der Verstärkerstufe 16 über einen j Kondensator 20, und eine Örtlich erzeugte Oszillatorschwingung | von der Oszillatorstufe Ik über einen Kondensator 22 zugeführt, j Das Hochfrequenzsignal und die Oszillatorschwingung werden in der| Mischstufe 18 gemischt, wobei ein Zwischenfrequenzsignal entsteht^ das durch eine nichtdargestellte Zwischenfrequenzschaltung eines i Hochfrequenzempfängers weiter verarbeitet werden kann. ^:

Die Mischstufe 18 enthält zwei Transistoren 2k und 26. j Der Transistor 2k arbeitet in Emitterschaltung und der Transistor! 26 in Basisschaltung, Insbesondere ist die Emitterelektrode des
Transistors 2k über einen Widerstand 28 und einen Ableitkondensator 30 mit Masse verbunden, der Ableitkondensator gewährleistet also, daß die Emitterelektrode für die Signalfrequenzen geerdet
ist. Die Basis des Transistors 26 ist für Signalfrequenzen durch
einen Ableitkondensator 32 mit Masse verbunden. Außerdem ist die
Basiselektrode des Transistors 26 an die Verbindung von Vorspannungswiderständen 34 und 36 angeschlossen, die in Reihe mit einem Widerstand 38 zwischen eine Klemme ko einer Betriebsspannungsquelle und Masse geschaltet sind, Eine Störung der Betriebsspannungsquelle durch etwaige Hochfrequenz- oder Zwischenfrequenzsignale wird durch einen Durchführungskondensator 39 verhindert.
Die in Reihe geschalteten Widerstände erzeugen die erforderlichen Vorspannungen für die Transistoren und die Basiselektrode des
Transistors 24 ist hierfür an die Verbindung der Widerstände 34
und 38 angeschlossen.· Zur Vervollständigung der Vorspannungs-

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schaltung für die Mischstufe 18 ist die Kollektorelektrode des Transistors 26 über eine Drossel 42 und eine in Reihe geschaltete veränderliche Induktivität 44 mit der Klemme 40 der Betriebsspannungsquelle verbunden.

Die Eingangssignale für die Mischstufe l8_s also das Hochfrequenzsignal und die Oszillatorschwingung., werden an der Verbindung der Basiselektrode des Transistors 24 mit einem zur Impedanzanpassung dienenden Durchführungskondensator 46 zugeführt und in diesem Transistor zur Erzeugung eines Zwischenfrequenzsig·= nales gemischt. Das Zwischenfreauenzsignal erscheint an der KoI= lektorelektrode des Transistors 24_s die unmittelbar mit der Emitterelektrode des Transistors 26. einem Punkt niedriger Impedanz,, verbunden Ist» Dies gewährleistet, daß öle Rückkopplungskapazität zwlsefesn der Kollektorelektrode des Transistors 2M und seinem Edn~ gangskrsis minimal ist»

ISa die kapazitive Rückkopplung dep Spannungsänderung zwischen zwei Punkten in Abhängigkeit von der ZeIt₉ also de/dt entspricht und da außerdem die KollektOE>el@ktrode des Transistors 24 aii'fe einem Sehaltungspunkt niedriges? Irapedans irerbtsiden Ist₂ - -. λ-»-! po> eine kleine Spannung atiffeFetea kann₉ ist auch die zeit= L ⁱ "nderung der Spannung an der !Colielctoi^lelct^oä© -bezüglich ue« Z -iselektrode klein rafi es liegt aa©li mar @±n@ kleine para=· nHokkopplungsspannung zwischen Kollektor-. usaö Basiselek= ties Transistors 24. Infolgedessen wird auch lt©ia Hsiate©li= satioiiskondensator benötigt, im die Einflüsse der parasitären Rückkopplungskapazität zu kompensieren. Gewünschtenfalls kann die Verbindung zwischen der Kollektorelektrode des Transistors 24 und der Emitterelektrode des Transistors 26 durch eine nichtdargesteilte hochstehende Lotfahne oder eine Stütze gehaltert werden. Dieser Lötstützpunkt gewährleistet eine mechanische Halterung mit sehr kleiner Kapazität und kann als Abgleichpunkt für einen Hochfrequenzempfänger verwendet werden.

Die an der Kollektorelektrode des Transistors 24 auftretenden Zwischenfrequenzsxgnale werden durch den Transistor verstärkt und erscheinen dann an einem mit seiner Kollektorelek-

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'trode verbundenen Resonanzkreis. Der Resonanzkreis umfaßt die veränderliche Induktivität 44 und Kondensatoren 48 und 50; diese Bauteile sind so bemessen, daß Resonanz, bei der Zwischenfrequenz eintritt. Die Zwischenfrequenzsignale können dann von einer Klemme 52 für eine weitere Verarbeitung im Empfänger abgenommen werden.

Gelegentlich treten Verzerrungen in den wiedergegebenen Video- und Tonsignalen durch Mischung von Oberwellen und verschiedenen Kombinationen der Ton- und Bildträger mit dem Oszillatorsignal auf. Solche Verzerrungen treten z.B. bei der derzeitigen Zuordnung der Fernsehfrequenzen für die verschiedenen Kanäle durch die U.S. Federal Communications Commission häufig beim Empfang des FCC-Kanales 6 auf. Bei diesem Kanal entstehen zwei besonders schwierige Störinterferenzen wie folgt: Erstens;Bildträger des Kanals 6 (83,25 MHz) + Tonträger des Kanals 6 (87,75 MHz) - Oszillatorfrequenz für Kanal 6 (129 MHz) = 42 MHz; zweitens: 2 χ Tonträger für Kanal 6 (87,75 MHz) - Oszillatorfrequenz für Kanal 6 (129 MHz) = 46,5 MHz. Da die Zwischenfrequenzbandbreite der Fernsehempfänger von 4l bis 47 MHz reicht, sind beim Kanal 6 die Störinterferenzen von 42 MHz, die nur etwa 170 kHz vom Farbträger entfernt ist, und 46,5 MHz besonders störend.

Eine Verringerung der Störinterferenzen in der Mischstufe kann durch Verwendung eines kleinen Rückkopplungskondensators erreicht werden. Dies kann besonders wünschenswert hinsieht lieh einer Unterdrückung von Störüberlagerungseffekten sein, wie sie beim FCC-Kanal 6 auftreten. Bei der Schaltung gemäß Fig. 2 I ist daher ein kleiner Rückkopplungskondensator 54 mit festem Ka- j pazitätswert zwischen die Kollektorelektrode des Transistors 26 und die Basiselektrode des Transistors 24 gekoppelt. Der Kondensator 54 kann die Unterdrückung störender Interferenzen oder Schwebungen wegen sekundärer Mischeffekte, die im Transistor 26 als Ergebnis der Grundträger- und Oszillatorsignale, die im Transistor 24 verstärkt werden, verbessern oder dazu beitragen j Nichtlinearitäten höherer Ordnung in der Mischschaltun—g zu beseitigen oder zu verringern. :

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Es wurde außerdem festgestellt, daß sich ein Optimum der Unterdrückung solcher Störeffekte in der Mischschaltung durch sorgfältige Wahl der Vorspannungswiderstände erreichen läßt. Fig. 3 zeigt die Dämpfung der Schwebungs- und überlagerungsf frequenzen von 42 und 46,5 MHz als Punktion des Widerstandswertes des Vorspannungswiderstandes 34 für die in den Fig. eingetragenen Werte der verschiedenen Schaltungskomponenten. Der spezielle Widerstandswert für ein opimales Arbeiten hängt, zum Teil, von den Transistorparametern der Mischschaltung ab.

Fig. 4 zeigt das Schaltbild einer transistorbestückten Michstufe, die einen getrennten Abgleich des Hochfrequenzempfängertuners und des folgenden Zwischenfrequenztexles gestattet.Da die Emitterelektrode 16 des Transistors 26 einen Schaltungspunkt niedriger Impedanz darstellt, besteht nur eine geringe Wechselwirkung zwischen der Oszillatorstufe 14, der Hochfrequenzverstärkerstufe 16 und dem Transistor 24 mit der zugehörigen Schaltung einerseits und dem Transistor 26 mit der zugehörigen Schaltung und dem anschließenden, nichtdargesteilten Zwischenfrequenzteil andererseits. Es kann daher wünschenswert sein, die in Fig. 1 dargestellte unmittelbare Verbindung zwischen der Kollektorelektrode des Transistors 24 und der Emitterelektrode des Transistors 26 aufzuteilen.

Die Mischschaltung kann dementsprechend in zwei Teile geteilt werden; der Teil mit der Emitterschaltung verbleibt auf dem Tunerchassis und der Teil mit der Basisschaltung wird mit dem Zwischenfrequenzteil vereinigt. Zur Erleichterung der Verbindung zwischen diesen beiden Hälften kann eine geeignete Verbindungsvorrichtung, wie ein Stecker 56 und eine Buchse 58, vorgesehen werden. In entsprechender Weise kann die erforderliche Unterbrechung der Vorspannungsschaltung der Mischstufe ebenfalls mit einem Stecker und einer Buchse 62 versehen werden.

Die Aufteilung der Mischschaltung 18 in zwei Teile ermöglicht einen getrennten und unabhängigen Abgleich des Tuners für die Hochfrequenzen und des anschließenden Zwischenfrequenz-

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teiles für die ZWiechenfrequenz. Da die Wechselwirkung zwischen den beiden Teilen minimal ist_a werden die Wartung und der fabriklüäEige Ersatz vereinfacht _s weil die Teile ohne erneuten Abgleich des gansen Empfingers.austauschbar sind. '

Zur weiteren Vervollkomsamang hinsiehtIieh der Fertigung

v©ra. Fernsehempfängern in Modulen icann di© aufgeteilte Mischstufe so geändert weretesij, daß eine Kopplung des* beiden Einheiten durch eia beliebig lang©©" Koaxialkabel Möglich ui^oL Bei Fig» 5 ist dies Mischschaltung IS in sxfei Einheiten SH und ββ unterteilt. Die beil den Einheiten sinfi dwreis Koaxialkabel 68 i?ei?to landen»

Um die nichtige Impedansrapassung zwischen der Kollektorelektrode des SraBsistors 2¹I und dem loaadalteabel 68 au. gewährleisten _s ist ein Arbeitsreiderstand ?0_s &<8¥ T?@siigst©as näfee™ ^öngsueise d©m tlollenwiderstaad öles Kabels ©afeispsfielitg lsi E©ihe sait eineia gam Sessr-s³©!! &<&%? GlGielriBpaaiiwig äi©a@Kä©n KoMensatos? 72 swischen die KollMsto^eleStteeis ies Transiitors 2ft imä. lasse geschaltet ο Die Kolleicto^elelsfe^cö© €@s Trarasist©g© 2H Izo&w, mit <äem Koaxialkabel 68 diaroh eine Bm.©hQQ Jk nadl ©iaea S^es^QS³ ?Ci ves⁵=· werden. In entspreöliosäss³ ÜGi©@ Izm&n fi©i? UiOsS³QiIaHa 3^1 asur

fc der Basisele-lcts^oö® des TFaasio^oi³® 2β ubei? ©iia® Bia@li®e 78 einen SteekQS¹ 80 i^?©rbimöQa u©s?Sqb<, Is" s@i ä®s?Gmf ttiag, «Sas Koaxialkabel an ö@3? lEdt'&QS^lektFoö© fis® f^aasisto^s 26 i^it sein©® ifsJlen.tfiöQss'fesmÄ sfög©®ehloss@i?i isfeo Der Grund Mo^f.tts? li©gt OEUfIa₃ äo& die imittQ^eleictroa® äQg f^ansistors 26 ©is2 Sehaltuogsprankt niedrig©? Iisp©fiasag ist und öl© Fehlanpassung aus den oben erwähnten Gründen erforderlich ist, um zu gewährleisten, daß die parasitäre Rflekkopplungskapazität klein ist.

Die aufgeteilte Mischschaltung kann auch für eine parallele Vorspannung der beiden Einheiten 64 und 66 eingerichtet sein, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Auch hier ist ein Arbeitswiderstand 70, der wenigstens näherungsweise gleich dem Wellenwiderstand des Kabels ist, zwischen die Kollektorelektrode des Transistors 2k und eine Klemme 82 einer Betriebsspannungsquelle

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geschaltet, um eine ordnungsgemäße Impedanzanpassung zwischen der Kollektorelektrode des Transistors 24 und dem Koaxialkabel 68 zu gewährleisten. Die Kollektorelektrode des Transistors 24 ist über einen Gleichspannung sperrenden Kondensator 86 mit einer Buchse 84 verbunden. Der Kondensator 86 verhindert, daß sich die Gleichspannungen der Einheiten 64 und 66 gegenseitig beeinflussen

Die Gleichspannungen für die Vorspannung der Mischschaltung werden durch eine Parallelschaltung erzeugt. Der Transistor 24 wird nämlich durch eine Betriebsspannungsquelle vorgespannt, die an die Klemme 82 angeschlossen und mit der Kollektorelektrode über den Widerstand 70 sowie mit der Basiselektrode über die in Reihe geschalteten Widerstände 88 und 90 gekoppelt ist. Die Gleicl· spannung zur Vorspannung des Transistors 26 wird durch die an die Klemme 40 angeschlossene Betriebsspannungsquelle erzeugt. Die Spannung von der Klemme 40 wird der Kollektorelektrode des Transistors 26 über die mit der Drossel 42 in Reihe geschaltete veränderliche Induktivität 44, und der Basiselektrode dieses Transistors durch in Reihe geschaltete Widerstände 92 und 94 zugeführt. Ein zwischen die Emitterelektrode des Transistors 26 und Masse geschalteter Widerstand 96 schließt den Gleichspannungskreis für den Emitter des in Basisschaltung arbeitenden Teiles, dieser Widerstand kann gewünschtenfalls auch zur Belastung verwendet werden.

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Claims (10)

1. Patentansprüche

   IJ Mischschaltung für einen Hochfrequenz- überlagerungs empfänger, gekennzeichnet durch die Kombination eines in Emitterschaltung arbeitenden ersten Transistors (24), auf den ein in Basisschaltung arbeitender zweiter Transistor (26) folgt, mit einer Anordnung zur Gewinnung von Zwischenfrequenz Signalen vom Ausgang der Basisschaltung bei gleichzeitiger Speisung der Emitterschaltung mit EingangsSignalen in Form von Hochfrequenzsignalen und örtlich erzeugten Signalen,
2. 2. Mischschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterschaltung und die Basisschaltung in getrennten Einheiten angeordnet und durch die eine zwischen diesen beiden Einheiten vorgesehene Verbindungsanordnung (56, 58, 60, 62 in Fig. 4; 74, 76, 78, 80 in Fig. 5; 84 in Fig. 6) verbunden sind.
3. 3. Mischschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsanordnung ein Koaxialkabel umfaßt.
4. 4. Mischschaltung nach Anspruch 3, dadurch ^! gekennzeichnet, daß die den ersten Transistor (24); enthaltende Einheit eine Anordnung (70) umfaßt, durch die das ■ Koaxialkabel (68) mit einer Impedanz abgeschlossen wird, die wenigstens annähernd gleich dem Wellenwiderstand des Kabels ist. ·
5. 5. Mischschaltung nach Anspruch 2, 3 oder 4, d a -

   durch gekennzeichnet, daß die Verbindungsanordnung eine trennbare Kupplung umfaßt.
6. 6. Mischschaltung nach Anspruch 5, dadurch ; gekennzeichnet, daß die Verbindungsanordnung außer*· dem eine trennbare Kupplung (60, 62y 78,80) zur Verbindung der

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   Vorspannungssehaltungen, die in den beiden Einheiten für die entsprechenden Transistoren vorgesehen sind, enthält.
7. 7. Mischschaltung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einheiten (64, 66) derart für eine parallele Vorspannung der in den Einheiten enthaltenen Transistoren (24, 26) ausgebildet sind, daß für die Vorspannungsschaltung keine zusätzliche Verbindung zwischen den Einheiten erforderlich ist.
8. 8. Mischschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die den ersten Transistor enthaltende Einheit außerdem auch einen Hochfrequenzverstärker (16) und einen Oszillator (14), deren Ausgänge mit dem Eingang der Basisschaltung gekppelt sind, umfaßt.
9. 9. Mischschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den zweiten Transistor (26) enthaltende Einheit außerdem Schaltungen zur Verarbeitung des Zwxschenfrequenzsxgnales umfaßt.
10. 10. Mischschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Unterdrückung von unerwünschten überlagerungsprodukten zwischen den Ausgang der Basisschaltung und den Eingang der Emitterschaltung ein Rückkopplungskondensator (54) geschaltet ist.

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