DE2005888A1 - Elektronisch abstimmbarer HF Empfanger - Google Patents
Elektronisch abstimmbarer HF EmpfangerInfo
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- Superheterodyne Receivers (AREA)
Description
8 MÜNCHEN 71. 10. Feb. 1970
Motorola, Inc.
9^01 West Grand Avenue
Franklin Park« Illinois
V.St.A.
Elektronisch abstimmbarer HF-Empfänger
Die Erfindung betrifft einen elektronisch abstiambaren
HF-Empfänger mit einem einen Transistor umfassenden Oszillator, dessen Resonanzschwingkreis eine spannungsabhängig
veränderliche Kapazität als Abstimmelement besitzt und im Basis-Emitterkreis des Transistors angeordnet ist· ™
Die Verwendung elektronisch abstiambarer HF-Empfänger, insbesondere
als Auto-Empfänger, ist besonders attraktiv, da die elektronische Abstimmung die Anordnung der Abstimmeinheit
in einer vom HF-Empfänger entfernt gelegenen Position aögliah
macht. Soait kann die Abstimmeinheit z.B. in einer Armstütze der Fronttüren bzw. der Rücksitze dts Kraftfahrzeuges oder
sonstigen Stellen angeordnet werden, die für die Abstimmung
leicht zugänglich sind.
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ORIGINAL
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Bei derartigen elektronisch abstimmbaren HF-Empfängern können jedoch Gleichlaufprobleme bezüglich des Oszillators "beim Abstimmen auftreten, die sich in Form eines Mitzieheffekts auf
die Oszillatorfrequenz beim Empfang starker Eingangssignale auswirken. Ferner wurde festgestellt, dass die spannungsabhängig veränderliche Kapazität in Form einer Abstimmdiode
im Besonanzschwingkreis des ÜberlagerungsOszillators von der
vom Transistor des Oszillators in den Resonanzschwingkreis eingekoppelten Kapazität beeinfluss wird, was sich dahingehend
auswirkt, dass der durchstimmbar Bereich des Resonanzschwingkreises verkleinert wird. Die Abstimmdiode kann auch von der
Amplitude des vom Transistor des Überlagerungsoszillators gezogenen Stromes beeinfluss werden, wenn dieser gross genug
ist, um einen Spannungsabfall an der Abstimmdiode zu erzeugen, der für eine Kapazitätsänderung und damit für eine Verstimmung
des Resonanzschwingkreises ausreicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronisch abstimmbaren überlagerungsoszillator zu schaffen, bei dem der
Resonanzschwingkreis ausreichend isoliert ist, um einen von
starken Eingangssignalen ausgelösten Mitzieheffekt zu vermeiden, und bei dem das Einkoppeln der vom Transistor des
Überlagerungsossillators her wirkenden Kapazität in den Resonanzschwingkreis auf ein Minimum herabgedrückt wird. Gleichzeitig soll der vom Resonanzschwingkreis gezogene Strom ebenfalls auf ein Minimum begrenzt werden.
Ausgehend, von dem eingangs'erwähnten elektronisch abstimmbaren
HF-Empfänger wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst , dass die:Oleichstromvorspannung sum Abstimmen der spannungsabhängig veränderlichen Kapazität von einer Stabilisie-
rungssehaltung
geliefert wird, dass im Kollektorkreis des Tran
sistors des Üb»rlagerungsOszillators ein konstanter Lastwiderstand angeordnit isftt und dass das von^überlagerungsoszillator
gelieferte Ausgangssignal von einer Entkopplungs- und Verstärkerschaltung In den O-Kreis des HT-Empfängers eingekoppelt wird.
- 2 - Weitere
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Veitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die Erfindung wird besonders vorteilhaft bei einem Überlagerungsoszillator verwirklicht, der einen !Transistor ale aktives
Element und einen mit Hilfe einer spannungsabhängig veränderlichen Kapazität abstimmbaren Resonanzschwingkreis umfasst.
Der Resonanzschwingkreis ist mit dem Basis-Emltterkreis des
Transistors verbunden, während der Kollektor des Transistors über einen konstanten Lastwiderstand an einem Bezugspotential
liegt. Das Ausgangssignal des Überlagerungsoszillators wird über eine Entkopplungs- und Verstärkerschaltung zum Mischer
des HF-Empfängers übertragen. Die Abstimmung des Resonanz-8chwingkreises erfolgt mit Hilfe einer Gleichetromvorapannung,
die von einer Stabfilisierungsschaltung geliefert wird·
Veitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungebeispieles in
Verbindung mit den Ansprüchen und der aus einer Figur bestehenden Zeichnung hervor.
Gemäss der Zeichnung werden die von einem HF-Empfinger alt
der Antenne 10 empfangenen Eingangssignale in einen Antennen-Resonanzkreis 11 an einem die Impedanz anpassenden Punkt der
Primärwicklung 12 eingekoppelt· Der Antennen-Resonanzkreis umfasst ferner einen Trennkondensator 16, sowie eine spannungsabhängig veränderliche Kapazität 14. Die spannungsabhängig
veränderliche Kapazität 14 besteht vorzugsweise aus einer
Halbleiteranordnung alt einem PH-Übergang, wie sie als Varak-,tor bekannt 1st, deren Kapazität sieh proportional mit «liier
angelegten Gleiehstromvorspannung ändert· Mit Hilfe der an den Varaktor angelegten eieichstromvorspannung kann die Antenne
10 Innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches abgestimmt
werden.
- 3 - Das
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Das empfangene Signal wird sodann an einen HF-Verstärker 15
angelegt und nach der Verstärkung an einem die Impedanz anpassenden Punkt einer Primärwicklung 19 eines HP-Schwingkreises 18 in diesen eingespeist. Dieser HF-Schwingkreis 18
umfasst ferner einen Trennkondensator 22 sowie eine spannungsabhängig veränderliche Kapazität 20. Die Ausgangssignale vom
HF-Verstärker 15 werden ferner dem einen Eingang eines Mischers
33 zugeführt, in welchem sie mit den Signalen eines Überlagerungsoszillators 27 gemischt werden.
Ein am Ausgang des Mischers 33 zur Verfugung stehendes
W ZF-Signal wird in einem ZF-Verstärker 35 verstärkt und an
schliessend in einem Detektor 37 demoduliert. Das demodulierte
und in einem liF-Ver stärker 40 verstärkte Signal wird sodann
zur Ansteuerung eines Lautsprechers 42 verwendet.
Der Antennen-Resonanzkreis 11 und der HF-Schwingkreis 18 sind gleichartig ufgebaut und werden auch in der gleichen Weise
abgestimmt, indem nämlich die an die Kathode der spannungsabhängig veränderlichen Kapazitäten 14 und 20 angelegte Gleichetromspannung geändert wird. Diese Gleichstromspannung wird
über Entkopplungswiderstände 44 und 45 von einer Leitung 47
aus angelegt, die zu dem Ausgang einer Stabilisierungsschaltung 50 verlauft.
Die Stabilieierungsschaltung 50 ist an eine nicht geregelte
Spannungsversorgung B+ angeschlossen, so dass die Versorgungsspannung an einem ersten Widerstand 51 und einer Zener-Diode
52 wirksam wird, die mit der einen Seite an Hasse liegt. An dieser Zener-Diode 52 entsteht eine erste stabilisierte Spannung· Diese Spannung wird wiederum über einen zweiten'Widerstand 54 an eine zweite Zener-Diode 55 angelegt, an der sich
eine stabilisierte Spannung einstellt, die an einem Spannungsteiler anliegt, der aus den Widerständen 57« 58 und 59 besteht.
- 4 - Der
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Der Widerstand 58 ist als Potentiometer ausgeführt, dessen
Abgriff über eine Siliciumdiode 60 mit der Leitung 47 verbunden
ist. Die Charakteristik der Siliciumdiode 60 wird derart ausgewählt, dass sie eine Temperaturkompensation für die Dioden
bewirkt, die als spannungsabhängig veränderliche Kapazitäten und 20 Verwendung finden, und deren Betriebsverhalten sich in
Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur ändert. Eine weitere Stabilisierung der am Abgriff des Potentiometers zur Verfügung
stehenden Spannung erfolgt mit Hilfe einer FiIterschaltung,
die zwischen der Kathode der Siliciumdiode 60 und Masse liegt und aus einer Parallelschaltung eines Kondensators und eines ^
Widerstandes 63 besteht. Diese Filterschaltung dient der Beseitigung
einer eventuellen der am Potentiometer abgegriffenen Ausgangsspannung überlagerten Welligkeit.
Um einen in seiner Gesamtheit elektronisch abstimmbaren HF-Empfänger zu schaffen, besitzt der Überlagerungsoszillator
27 einen Resonanzschwingkreis 70, in dem ebenfalls eine spannungsabhängig
veränderliche Kapazität 71 neben einem Trennkondensator 72 und einer in drei Wicklungsabschnitte unterteilt*.
Spule 74 vorgesehen sind· Ferner ist ein weiterer Kondensator 75 zwischen den Verbindungspunkt des Trennkondensators ·
72 und das eine Ende der Spule 74 geschaltet, wobei gleichzeitig ein weiterer den Trennkondensator und die spannungsab- f
hängig veränderliche Kapazität überbrückender Kondensator 76
nach Hasse liegt. Der Resonanzschwingkreis 70 ist -vonf&en Kondensatoren 75 und 76 abgesehen in gleicher Weise wie der Antennen-Resonanzkreis 11 und der HF-Schwingkreis 18 aufgebaut
und wird auch in derselben Weise betrieben, indem nämlich die Gleichstromvorspannung zur Abstimmung des Resonanzschwingkreises 70 vom Abgriff des aus einem Potentiometer bestehenden
Widerstandes 58 über die Siliciumdiode 60 und einen Entkopp
lungswiderstand 78 aus angelegt wird. Die Kondensatoren 75 und
76 Sind noWendig, um zusätzliche Streukapazitäten vorzusehen,
und um den Resonanzschwingkreis 70 in der Weise abstimmen zu
- 5 -f können.
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können, dass die Abstimmung synchron zu der des Antennen-Resonanzkreises
11 und des HP-Schwingkreises 18 erfolgt.
Das aktive Element des Überlagerungsoszillators 27 besteht aus einem PNP-Transistor 80, an dem eine Gleichstrom-Betriebsspannung
anliegt, die an der zweiten Zener-Diode 55 abgegriffen und der Basis über einen Widerstand 81 und dem
Emitter über einen Widerstand 82 zugeführt wird. Die Basis des Transistors 80 ist ferner über einen Widerstand 83 mit
Masse verbunden.
Für den Betrieb eines Resonanzschwingkreises, bei welchem spannungsabhängig veränderliche Kapazitäten, z.B. in der
Form von Varaktor-Dioden Verwendung finden, ist es wünschenswert, die WechselStromspannung an der Diode auf eine möglichst
kleina Amplitude zu begrenzen, da die Diode bei hohen Wechselstromsignalpegeln
dazu neigt, diese Signale gleichzurichten. Dies verursacht eine Änderung der an der Diode in Erscheinung
tretenden Vorspannung, welche ihrerseits eine Verstimmung des Resonanzschwingkreises bewirkt. Eine derartige Verstimmung
würde eine erhebliche Verschlechterung der Funktionsweise des HF-Empfängers bewirken, da der Resonanzschwingkreis 70 eines
derartigen Überlagerungsoszillator im Gleichlauf mit dem Antennen-Resonanzkreis 11 und dem HF-Schwingkreis 18 abgestimmt werden muss.
Wenn sich ein Schwingkreis im Resonanzsustand befindet, stellt dieser bekanntlich einen reinen ohmischen Widerstand dar. Wenn
also ein solcher Schwingkreis als Resonansschwingkreis 70 im
Kollektorkreis eines Transistors angeordnet ist, bildet sich an diesem auf &rund des durch den Transistor fliessenden
Stromes ein erheblicher Spannungsabfall aus, der am Resonanz- Schwingkreis in Erscheinung tritt. Dieser Spannungsabfall wirkt
auf die epannnkgfabhängig veränderliche Kapazität 71 und bewirkt, wenn der Spannungsabfall gross genug ist, eine Verstimmung des Resonansschwingkreises.
- 6 - 2l
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Un den über einen Resonanzschwingkreis bei der Resonanz fliessenden Strom so klein wie möglich zu halten, wird die
Spule 74 in drei Wicklungsabschnitte unterteilt und »it zwei
Abgriffen 88 und 89 versehen. Der eine Abgriff 88 ist über einen Koppelkondensator 85 mit der Basis des Transistors 80
verbunden, während der andere Abgriff 89 über einen Rückkopplungskondensator
87 an den Baitter des Transistors 80
angeschlossen ist. Da der Basisstrom wesentlich niederer ist als der Kpllektorstroa eines Transistors bei einem gegebenen
Betriebspegel, ist der vom Transistor gezogene und am Resonanzschwingkreis 70 wirksame Strom wesentlich niederer als bei ^
dem ResonanzSchwingkreis 70, der unmittelbar in dem Kollektor- '
kreis des Transistors 80 angeordnet wäre. Damit kann der Spannungsabfall
am Re.. ^nanzschwingkreis 70 wesentlich niederer
gehalten werden, als wenn der Reaonanzachwingkreis insgesamt
im Kollektorkreis des Transistors angeordnet wäre.
Venn der Basis-Öiitterkreis eines Transistors parallel zum
Resonanzschwingkreis 70 liegt, wird die verhältnlemäesig hohe
Kapazität der Basisschaltung is* wesentlichen parallel zum Abstimmkondensator, d.h. der spa^r, aage abhängig veränderlichen
Kapazität 71 des ReaonanzecnwiB^ki-ä.leee geschaltet* Daraus
ergibt sich, dass man eine umso gröeeere Begrenzung des für
eine gegebene spannungsabhängig veränderliche Kapazität 71 ä
möglichen Abstimmbereichee erhält, je grosser die Kapazität
der Trans is torschaltung ist. ^e besteht somit sin Interesse,
die vom Transistor 80 in den Hesonansssohwinäkreis 7C eingekuppelte
Kapazität so «reit wie möglich zu verringern. Dies
wird durch di· Verwendung der beiden Abgriffe 88 und 89 erzielt, mit welchen der Xcppelkondeneator '5 an die Basis und
der Rückkopplungskondensator 37 an &jn Biiitar des Traneietors
80 angeschlossen werden. Da £>& Anagangeßigaai dee Reeonmnz-SQhwingkreises
70 somit nur toü ei&etö i*il der Spule 74 erhalten
wird, wird auch die reflektierte Kapazität des Transistors 80 nur an eiaam kleinen Abschnitt der Spule 74 wirksam,
- 7 - " so
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so dass auch die auf die Bpannungsabhängig veränderliche Kapazität eingekoppelte Parallelkapazität entsprechend verringert
wird. Die Abgriffe 88 und 89 sind so weit voneinander entfernt, dass ein gerade ausreichendes Signal vom Resonanzschwingkreis 70 zur Steuerung des Transistors 80 abgeleitet
werden kann. Damit ist es möglich, die Schaltung im schwingenden Zustand zu halten, während ein grösstmöglicher Frequenzbereich für die Abstimmung bei einer gegebenen spannungsabhängig veränderlichen Kapazität 71 zur Verfügung steht.
Um zu verhindern, dass eine veränderliche Belastung ebenfalls eine entsprechende Änderung der vom Transistor 80 auf die
spannungsabhängig veränderliche Kapazität 71 einwirkenden
Gleichstromsignale bewirkt, ist der Kollektor des Transistors 80 über einen Widerstand 90 mit Masse verbunden. Damit wird
eine konstante Gleichstrombelastung für den Transistor 80 verursacht, so dass Laständerungen, wie sie bei einer Ubertragerkopplung auftreten würden,keine Verschlechterung der Abstimmung
des Resonanzschwingkreises 70 verursachen können.
Die vom Emitter des Transistors 80 erhaltenen Signale mit niederem Signalpegel werden über einen Koppelkondensator 92 an
die Basis eines als Verstärker geschalteten Transistors 93 angelegt. Der Emitter und die Basis dieses Transistors werden
mit den nötigen Gleichstrom-Betriebsspannungen von einem Spannungsteiler aus versorgt, der aus zwei Widerständen 94 und 95
besteht und parallel zur Zener-Diode 52 liegt. Das an den
Emitter des Transistors 93 über einen Koppelwiderstand 96 angelegte Potential wird vom Verbindungspunkt der Zener-Diode 52
mit dem Widerstand 94 abgegriffen, wogegen der Kollektor des
Transistors 93 über einen Widerstand 98 an Massepotential liegt.
Die vom Kollektor des Transistors 93 abgegriffenen verstärkten Ausgangssignale werden über einen Koppelkondensator 100 an die
Basis eines als Emitterfolger geschalteten NPN-Transistors 101
- 8 - übertragen
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übertragen. Die Betriebsspannungen für die Basis und den Kollektor
des Transistors 101 werden ebenfalls von einem Spannungsteiler abgegriffen, der aus drei Widerständen 102, 103 und
besteht, die parallel zur Zener-Diode 52 nach Masse geschaltet
sind. Der Emitter des Transistors 101 liegt über einen Emitterwiderstand 105 an Masse und über einen Koppelkondensator 107
am zweiten Eingang des Mischers 33·
Der als Verstärker geschaltete Transistor 93 ist notwendig, um den niederen Ausgangspegel des Oszillators vom Transistor
80 auf den erforderlichen Pegel anzuheben. Überdies wird der als Emitterfolger geschaltete Transistor 101 dazu benutzt, um
den Mischer 33 von dem Überlagerungsoszillator zu entkoppeln. Dies ist deshalb vorgesehen, um einen Mitzieheffekt für das
Oszillatorsignal zu verhindern, indem nämlich auf Grund eines starken Eingangssignals an der Antenne 10 durch das Zurückkoppeln
der Gleichstromsignale vom Mischer 33 zum Besonanzschwingkreis
70 diese Signale am anderen Eingang des Mischers 33 auftreten. Wenn diese Isolierung durch de» Transistor 93
und den Emittafolgertransistor 101 mit den entsprechenden Koppelschaltungen nicht verwendet würde, könnte eine Verstimmung
des Resonanzschwingkreises 70 auf Grund von Änderungen in dem
reflektierten Gleichstromspannungspegel auftreten, der vom Mischer 33 aus auf den Transistor 80 einwirkt·
Die Vorteile eines elektronisch abgestimmten Oszillators gemäss
der Erfindung bestehen in einer erheblichen Verringerung von Gleichlaufproblemen, welche bei der Verwendung derartiger abgestimmter
Schwingkreise in Verbindung mit anderen elektronisch abgestimmten Kreisen in einem HP-Empfänger auftreten. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, dass die erfindungsgemässe Schaltung sowohl temperatur- als auch spannungsstabilisiert ist und
eine gute Frequenzstabilisierung besitzt. Ferner werden Mitzieheffekte
auf Grund starker Eingangssignale für den Oszillator
beseitigt. Daneben ist nach wie vor der mit einer lernab-
- 9 - Stimmung
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stiaaung verbundene Vorteil neben der Verringerung des Platzbedarfe
durch die Beseitigung von mechanischen Abstimmelementen vorhanden.
- IO - Patentansprüche
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Claims (1)
- DIPL-ING. LEO FLEUCHAUS• MÖNCHEN 71, 10· Wh* I97OΜ·ΙοΜοτΜτ·β« 42PatentansprücheElektronisch abstiaabarer HF-Eapftnger alt elnea Mischer und einem einen Transistor umfassenden Oberlagerungaossillator, dessen Besonanischvingkreis eine apannungsabhlngig reränderliche Kapazität als Abstimmelement beaitst und la Basis-Kaltterkrela des Transistors angeordnet ist, dadurch gekenn«eichnet, dass die αϊeichatromvorspannung iua Abstimmen der spannungaabhängig ▼eränderllohen Kapasität (71) von einer Stabiliaierungaachaltung ($0) geliefert wird, da·· la Kollektorkrel· de· Transistors (80) de· überlegerungaoaiillator* (27) ain konstanter Testwiderstand (90) angeordnet let, und da·· das voa OberlagerungaosBillator gelieferte Auagangssignal ▼on einer Entkopplung·- und Yeratärkeraohaltung (92, 951 101, 107) in den Hf-Krei· des ET-Xapflngers eingekoppelt wird.2. HP-Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der konstante Lastwiderstand la KoIlaktorkreis des Transistors (80) des Überlagerungaossillators aus einem bestimmten ohmisohen Widerstand besteht, der swisohen dea Kollektor des Transistors und einem Besugspotentlal liegt.- 11 -U0988A/1391 BADORIQ)NALM79P-3273· HF-Empfänger nach Anspruch I1 dadurch g e k β η η - . zeichnet, dass die spannungsabhängig veränderliche Kapazität (71) aus einer in Sperrichtung betriebenen Diode besteht, deren Kapazität in Abhängigkeit von einer Gleichstromvorspannung veränderbar ist.4. HF-Empfänger nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungs- und Verstärkerschaltung einen mit dem Transistor (80) des Uberlagerungs-' Oszillators wechselstromgekoppelten Transietorverstärker (93) umfasst, dessen Ausgangssignal über einen wechselstromgekoppelten, als Emitterschalter betriebenen Transistor (101) an den Mischer (33) anlegbar ist.5. HF-Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonanzschwingkreis des Überlagerungsoszillators (27) eine zwei Abgriffe (88, 89) umfassende Spule (7*0 aufweist, dass die Basis des Transietors (80) des Überlagerungsoszillators mit dem einen Abgriff (88) und der Emitter des Transistors mit dem anderen Abgriff (89) verbunden let, und dass die beiden Abgriffe (88, 89) weit genug voneinander entfernt sind, um die für die Ansteuerung des Transistors erforderliche Energie zu liefern, wobei jedoch gleichzeitig die Abgriffe derart angeordnet sind, dass die in den Resonanzschwingkreis eingekoppelte Kapazität der Transietorschaltung auf ein Minimum reduziert ist.
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Family Cites Families (1)
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-
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Also Published As
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