DE19628727C1 - Schaltungsanordnung mit einem Bandfilter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem Hochfrequenz­ filter, das einen Schwingkreis aufweist, der eine Kreisinduktivität und eine Kreiskapazität aufweist, deren einer Anschluß im Betrieb jeweils HF-mäßig hoch liegt und deren anderer Anschluß im Betrieb HF-mäßig etwa auf dem Potential eines Masseanschlusses liegt, und mit einer weiteren Schaltung, die zwei Eingänge aufweist, die mit dem Schwingkreis derart gekoppelt sind, daß ihnen ein Signal vom Schwingkreis symmetrisch (bezüglich Masse) zugeführt wird.

Ein solcher Schwingkreis kann als einkreisiges Bandfilter verwendet werden oder ist Bestandteil eines mehrkreisigen Bandfilters, insbesondere eines zweikreisigen Bandfilters mit einem Primärkreis und einem Sekundärkreis. Der genannte Schwingkreis muß an eine weitere Schaltung angekoppelt werden.

Derartige Anordnungen sind bspw. aus der Schrift DE 29 45 264 C2 bekannt. Bei den heutigen Tunerkonzepten werden überwiegend für die aktiven Teile der Oszillator- und Mischerschal­ tungen integrierte Schaltkreise verwendet. In den höheren Empfangsberei­ chen (ab etwa 150 MHz Empfangsfrequenz) ist der Mischereingang nieder­ ohmig und erdsymmetrisch ausgeführt. Um eine hinreichend gute Signalan­ passung zwischen Bandfilterausgang und Mischereingang oder allgemeiner zwischen dem Bandfilterausgang und dem Eingang einer weiteren Schal­ tung zu erreichen, ist es notwendig, den Ausgang des Bandfilters niederoh­ mig und symmetrisch zu gestalten. Aus "Semiconductors for TV Tuners - The New Easy-Link Concept ANT 017", herausgegeben von der Anmelderin, sind zwei verschiedene Anordnungen bekannt, s. Seite 5 der genannten Druck­ schrift, Fig. 7 und 8. Bei der ersten Anordnung ist die Induktivität des Se­ kundärkreises, der einseitig mit Masse verbunden ist, induktiv über Luft (also ohne Magnetkern) mit einer weiteren Spule gekoppelt, die über Trennkon­ densatoren mit den beiden Eingängen einer weiteren Schaltung (eines Mi­ schers) verbunden sind. Dabei ist die Symmetrie zu Masse nicht zwangsläufig gegeben, obwohl die weitere Spule keine elektrische Verbindung mit der Masse aufweist. Außerdem ist die Ausgangsimpedanz stark frequenzabhän­ gig, was zu Leistungsverlusten führen kann.

Bei einer anderen aus der gleichen Druckschrift bekannten Schaltung ist zwi­ schen den Kondensator des Sekundärkreises des Bandfilters und Masse eine Induktivität eingeschaltet, und beide Anschlüsse des Kondensators sind über je eine Induktivität mit den beiden Anschlüssen des symmetrischen Ein­ gangs der weiteren Schaltung verbunden, wobei zwischen die zuletzt ge­ nannten Induktivitäten und die genannten Eingänge noch jeweils ein Kon­ densator eingeschaltet ist. Diese bekannte Anordnung ist verhältnismäßig aufwendig.

Schließlich sind auch Symmetrierübertrager mit einer Primärwicklung und einer eine Mittelanzapfung aufweisen den Sekundärwicklung bekannt; es handelt sich hierbei um eine Baugruppe, die dann, wenn sie bei der oben­ genannten Anordnung verwendet werden sollte, den Aufwand stark ver­ größert und ebenfalls wiederum Probleme mit der Ankopplung bringen würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem Aufwand eine op­ timale Anpassung und somit Signalübertragung zu erreichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen den dem Masseanschluß zugewandten Anschluß der Kreisinduktivität und der Kreiskapazität und den Masseanschluß HF-mäßig ein Element aus der Gruppe ohmscher Widerstand, kapazitiver Widerstand, induktiver Widerstand einge­ schaltet ist, wobei der Widerstandswert (ohmscher bzw. kapazitiver bzw. in­ duktiver Widerstandswert) des Elements klein im Vergleich zu dem Wider­ standswert der Kreisinduktivität bei der Betriebsfrequenz ist, und daß ein gleiches Element HF-mäßig zwischen den dem Masseanschluß zugewandten Anschluß der Kreiskapazität und den Masseanschluß eingeschaltet ist, und daß die Verbindungspunkte jedes der Elemente mit der Kreisinduktivität bzw. der Kreiskapazität mit einem der Eingänge der weiteren Schaltung ge­ koppelt sind. Die genannten Elemente sollen einen kleinen Widerstandswert haben, damit die Daten des Schwingkreises, insbesondere auch seine Güte, nicht allzusehr beeinflußt werden. Die Verbindung der gleichartigen Elemente liegt auf Masse.

Unter HF-mäßig eingeschaltet wird verstanden, daß lediglich für die Hoch­ frequenz ein Stromweg vorhanden sein muß, nicht notwendigerweise aber auch für Gleichstrom, so daß etwa das Einschalten von Blockkondensatoren dann, wenn ohmsche oder induktive Widerstände zwischen Kreisinduktivi­ tät und Kreiskapazität und Masse eingeschaltet werden, ebenfalls vorgese­ hen werden können.

Die Verwendung ohmscher Widerstände an der genannten Stelle bringt zwar eine Symmetrierung, hat andererseits aber Verluste zur Folge und wird daher nicht bevorzugt. Daher werden Blindelemente wegen der geringen Verluste bevorzugt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind an der ge­ nannten Stelle induktive Widerstände vorgesehen, die sich deswegen, weil nur ein kleiner Induktivitätswert benötigt wird, durch kleine Bauelemente, insbesondere auch durch gedruckte Leiterzüge auf einer Leiterplatte, die in üblicher Technologie hergestellt wird, verwirklichen lassen. Demgegenüber müßten kapazitive Blindwiderstände durch recht große Kondensatoren ge­ bildet werden.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist zwangsläufig eine Symmetrie zu Masse gegeben, und die Impedanz der Auskopplung ist wünschenswert niederohmig.

Besonders bei den eingangs genannten relativ hohen Frequenzen, für die die erfindungsgemäße Schaltung verwendet werden soll, wird das genannte zwischen den Masseanschluß und die Kreisinduktivität und Kreiskapazität eingeschaltete Element, vorzugsweise eine Induktivität, als separates Ele­ ment verwirklicht, wobei es sich hierbei insbesondere um einen Leiterzug einer gedruckten Schaltung handeln kann. Bei relativ niedrigen Frequenzen könnte eines der beiden genannten Elemente ein Teil der Kreisinduktivität sein, das man bequem durch eine Anzapfung der Kreisinduktivität verwirkli­ chen könnte.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, und aus den An­ sprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu meh­ reren in beliebiger Kombination bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein.

Es zeigen

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsordnung mit einem zweikreisigen Bandfilter, dessen Sekundärkreis mit dem symmetrischen Eingang eines Mischers gekoppelt ist,

Fig. 2 eine realisierte Schaltung mit Kapazitätsdioden.

Die gezeigte Schaltung wird wahlweise für einen Frequenzbereich von 150 bis 470 MHz (VHFhigh) oder von 470 bis 860 MHz (UHF) ausgeführt. Auch an­ dere Bereiche sind möglich, beispielsweise 920 . . . 2150 MHz.

Fig. 1 zeigt zeigt ein zweikreisiges Bandfilter mit einem Primärkreis P und ei­ nem Sekundärkreis S. Die beiden Kreise sind als Parallelschwingkreise ausge­ bildet, deren einer Anschluß jeweils mit Masse verbunden ist. Dem oberen Anschluß des Primärkreises P wird im Betrieb ein zu filterndes Hochfre­ quenzsignal zugeführt. Die Induktivität und Kapazität des Primärkreises ist mit L bzw. C bezeichnet. Beim Sekundärkreis S ist die Induktivität, die nach­ folgend auch als die hier interessierende Kreisinduktivität bezeichnet wird, mit L1 bezeichnet, und die Kapazität, nachfolgend auch Kreiskapazität ge­ nannt, ist mit C1 bezeichnet. Die Induktivitäten sind durch Spulen verwirk­ licht, die Kapazitäten durch Kondensatoren. Diese sind im Beispiel abstimm­ bar. Zwischen die Kreisinduktivität L1 und Masse 10 und zwischen die Kreis­ kapazität und Masse 10 ist jeweils eine Induktivität L2 bzw. L3 geschaltet. L2 hat den gleichen Induktivitätswert wie L3. Die dem Masseanschluß 10 abge­ wandten Anschlüsse der Induktivitäten L2 und L3 sind über Blockkondensa­ toren C2 und C3 zum Sperren eines Gleichstromflusses mit den beiden An­ schlüssen 15 und 16 eines symmetrischen Eingangs eines Mischers 20 ver­ bunden, der als integrierte Schaltung ausgebildet ist.

Es ist vorteilhaft, die veränderlichen Kapazitäten unter Verwendung von Ka­ pazitätsdioden zu verwirklichen. Wie in Fig. 2 gezeigt ist.

Fig. 2 zeigt die tatsächlich vorgenommene Realisierung der Kreiskapazität C1 des Sekundärkreises S mit Hilfe der Serienschaltung von einer Kapazitätsdi­ ode D1 (im Beispiel vom Typ BB148) und eines Kondensators C11, der im Bei­ spiel einen Wert von 15 pF hat. Die Kapazität C des Primärkreises P ist in glei­ cher Weise mit einer Kapazitätsdiode D0 und einem Kondensator C0 reali­ siert. Die Abstimmspannung wird über Widerstände R5 sowohl dem Verbin­ dungspunkt der Kapazitätsdiode D1 mit dem Kondensator C11 als auch dem Verbindungspunkt der Kapazitätsdiode D0 mit dem Kondensator C0 zuge­ führt.

Zwischen die Kreisinduktivität L1 und den Masseanschluß 10 ist eine weitere Induktivität L2 eingeschaltet, und zwischen den dem Masseanschluß 10 zu­ gewandten Anschluß der Kreiskapazität C1 und den Masseanschluß 10 ist eine weitere Induktivität L3 eingeschaltet, wobei die Elemente L2 und L3 bei der verwendeten Betriebsfrequenz von 150 MHz einen Blindwiderstand ha­ ben, der viel kleiner ist als der Blindwiderstand der Kreisinduktivität L1 bzw. als der Blindwiderstand der Kreiskapazität C1. In gleicher Weise wie in Fig. 1 ist auch hier der Mischer 20 angekoppelt.

Die Induktivitäten L2 und L3 sind, wie in der Fig. 2 angedeutet, jeweils durch eine Leiterbahn von einigen Millimetern Länge einer gedruckten Schaltung realisiert. Auf diese Weise lassen sie sich in einfacher und preisgünstiger Wei­ se und mit großer Genauigkeit verwirklichen.

Die Werte der einzelnen Komponenten für den Bereich UHF des Beispiels sind wie folgt:
L1: 1,5 Windungen Draht 0,4 mm² Querschnitt, Kerndurchmesser 2,4 mm. C_D1 (Kapazität der Varaktordiode D1): von 2 bis 20 pF. L2 und L3: etwa 4 nH. C2 und C3 : 150 pF. C11 : 15 pF.

Bei einer Ausführung für VHF_high werden folgende Werte verwendet:
L1 : 3,5 Windungen Draht 0,4 mm² Querschnitt, Kerndurchmesser 2,3 mm. C_D1 (Kapazität der Varaktordiode D1): von 3 bis 40 pF. L2 und L3: etwa 6 nH. C2 und C3 : 4,7 nF. C11 : 15 pF.

Der Mischer 20 ist vom Typ U2309B der Firma TEMIC.

Mit der Erfindung läßt sich eine genaue und frequenzunabhängige Symme­ trierung mit einfachen Mitteln erreichen.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung mit einem Hochfrequenzfilter, das einen Schwing­ kreis aufweist, der eine Kreisinduktivität und eine Kreiskapazität aufweist, deren einer Anschluß im Betrieb jeweils HF-mäßig hoch liegt und deren an­ derer Anschluß im Betrieb HF-mäßig etwa auf dem Potential eines Massean­ schlusses liegt, und mit einer weiteren Schaltung, die zwei Eingänge auf­ weist, die mit dem Schwingkreis derart gekoppelt sind, daß ihnen ein Signal vom Schwingkreis symmetrisch (bezüglich Masse) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den dem Masseanschluß (10) zugewandten Anschluß der Kreisinduktivität (L1) und den Masseanschluß (10) HF-mäßig ein Element aus der Gruppe ohmscher Wi­ derstand, kapazitiver Widerstand, induktiver Widerstand eingeschaltet ist, wobei der Widerstandswert (ohmscher bzw. kapazitiver bzw. induktiver Wi­ derstandswert) des Elements klein im Vergleich zu dem Widerstandswert der Kreisinduktivität bei der Betriebsfrequenz ist, und daß ein gleiches Ele­ ment HF-mäßig zwischen den dem Masseanschluß (10) zugewandten An­ schluß der Kreiskapazität (C1; D1, C11) und den Masseanschluß eingeschaltet ist, und daß die Verbindungspunkte jedes der Elemente mit der Kreisinduk­ tivität bzw. der Kreiskapazität mit einem der Eingänge der weiteren Schal­ tung gekoppelt sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Elemente Blindelemente (L2, L3) sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Elemente eine Induktivität (L2, L3) sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivitäten (L2, L3) gedruckte Leiterzüge sind.