DE2023894A1 - Antennenabstimmsystem mit Uberlastungs kompensation - Google Patents

Description

Antönnenabstimrasysteia mit Überlastungskompensation

Die Erfindung betrifft sin Antennenabstimmsystea für Signalempfänger, das einen abstimobaren Koppelkreis umfasst, der ein· Antenne mit einem HP-Verstärker verbindet, wobei die Abstimmung mit Hilfe eines spannungsabhängig veränderlichen ReaktanB-elementes durch das Anlegen eines veränderlichen Vorspannungapotentials erfolgt.

Die Vervrendung von spannungsabhängig veränderlichen Halbleiter« Kapazitätsdiodon zum elektronischen Abstimmen von HP-Empfängern bietet eine vielseitige Möglichkeit für den Schaltungsaufbau der Empfänger. Biese Möglichkeiten sind besonders günstig für in Fahrzeugen angeordnete HF-Eiapfanger, für welche es wünschens wert lot, dass die Abstimmung von einer oder mehreren entfernt

gelegenen 109810/1392-

§ M1O5P-369

gelegenen Stellen innerhalb des Fahrzeuges aus erfolgt· Die Verwendung von spannungsabhängigen Kapazitätsdioden zum Abstimmen von Schaltkreisen ist Jedoch mit einigen Nachteilen verbunden, insbesondere wenn HF-Signale mit hohem Signalpegel empfangen werden. Ba die Kapazitätsdiode spannungsgesteuert ist, spricht sie auf den Signalpegel des angelegten Signales an, wobei bei varhältnismässig hohen Signalpegeln eine teilweise Gleichrichtung des angelegten Signals durch die Kapazitätsdiode erfolgen kann. Dadurch ändert sich die Sleichvorepannung an der Diode, was zu einer Verschlechterung der Wirkungsweise aufgrund der geänderten Kapazitätswerte der in Sperrichtung vorgespannten Kapazitätsdiode führen und eine Verstimmung des Schaltkreises bewirken kann«

Dieser Nachteil wirkt sich besondere ungünstig in Antennenstufen aus, so dass es wünschenswert ist, eine Lösung zu finden,um das Einwirken hoher Signalpegel auf die spannungsabhängig veränderliche Abstimmkapazität in der Koppelschaltung zwischen der Antenne und dem Eingang des Empfängers zu verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antennenabstimmsystem für Signalempfänger zu schaffen, bei dem eine Überlastung des abstimmbaren Koppelkreises zwischen der Antenne und dem elngangsseitigen HF-Verstärker kompensiert werden kann, um zu verhindern, dass grosse Signalpegel an der der Abstimmung dienenden spannungsabhängig veränderlichen Kapazitätsdiode zumindest teilweise gleichgerichtet werden und die Wirkungsweise der Schaltung ungünstig beeinflussen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem eingangs erwähnten Antennenabstlmmsystem erflndungsgemäss dadurch gelöst, dass zwiichen das spannungsabhängig veränderliche Reaktanzelement und

- 2 - die

10 9 8 10/1392

3 H1O5P-369

die Antenne einerseits und den HF-Verstärker andererseits ArkcppeielsüBöato geschaltet sind_t dass das Ausgangssignal des HF-Verstärker3 zur Ansteuerung von Regeleinrichtungen dient, die die Verstärkung des HF~Vefstärkers steuern, dass die Regeleinrichtungen mit dem HF-Verstärker verbunden sind, und dass άε.3 sa den HF-Verstärker von den Hegeleinrichtungen angelegte Sijpial dessen Singangsimpeaanz in Abhängigkeit von dem Signalpegel derart verändert, dass sie einer Vergrösserung des sas Keaktaxizeleisent sich ausbildenden Signalpegele entgegen-= wirkt.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand von Unteran-Sprüchen«

Ein die Herkaale der Erfindung in vorteilhafter Weise verwendendes Antexmenabstimmsystem umfasst ein spannungsabhängig veränderliches Heaktanzelement in Form einer Varaktordiode, die in Serie zwischen die Antenne und den Eingang der nachfolgenden HF-Verstärker ö oil e geschaltet ist· Die überlastungskompensation der Varaktordiode wird durch eine Regelspannung bewirkt, die in Abhängigkeit von dem empfangenen Signalpegel an den HF-Verstärker angelegt wird, um dessen Eingangsimpedanz derart zu ändern,, dass der an der Varaktordiode wirksame Signalpegel unterhalb eines kritischen Wertes gehalten wird.

Weitere Vorteile und Herkiaale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfükrungsbeispiele in Verbindung ait den Ansprüchen und der aus einer Figur bestehenden Zeichnung hervor, in welcher die Erfindung anhand eines Schaltbildes dargestellt ist.

Gemäss der Zeichnung empfängt ein HF-Eapfänger für amplitudenmodulierte Signale die HF-Signale über eine Antenne 9, die zum

" -* " besseren

109810/1392

BAD ORIGINAL

U M1Ö5P--569

Verständnis eier Schaltung als Spannungsgenerator mit en Kapazitäten dargestellt ist«. Diese Antenne ist über einen serlenabgestiminten LC~Kr©is 10 mit dem Eingang eines HF»Yerstärkers 11 verbunden,, der einen PNP-Transistor 12 in

mg umfasste Die Signale vom LC-Kreis 10 werden an Basis-Emitterstrecke des Transistors 12 angelegt, der kollektor se it ig mit einem abgestimmten Kreis 13 verbunden ist* Dieser abgestimmte !reis 13 besteht aus einer mit einer An·=» aapfung versehonen Spule 14, einem Trennkondensator 15 und einem spannungsabhängig, veränderlichen Abstimmkondensator 16". Die beiden Kondensatoren liegen parallel zur Spule 14. Der AbstiEHakonäens&tor 16 und die Spul© 14 bilden für den HF-Ver·= stärker einen ßesonenzscb-Vfingkreis^ der über einen bestimmten Frequenzbereich durchstimmbar ist«

Der spannungsabhängig veränderliche Abstimmkondensator 16 ist als Halbleiteranordnung mit einem PN-Übergang und zwei Anschluß aklemmen ausgebildet und ändert seine Kapazität propor·== tional der angelegten GIe ishHSperr spannung <> Abstimmkondensatoren dieser Art„ welche mit zunehmender Sperrspannung die Kapazität verringern und demit den kapazitiven Widerstand vergrössernj sind bekannt« Eine Verringerung der Sperrspannung wirkt sich in entgegengesetzter Weise aus, d.fcu die Kapazität nimiat zu und damit der kapazitive Wideretand ab. Vorzugsweise w erden für derartige Abstisuakondensatoren Varaktordioden benutzt,die eine besonders grosae Kapazitätsänderung in Abhängigkeit von der Sperrspannung aufweisen und daher eine Abstimmung über einen grossen Frequenzbereich zulassen»

Die Sperrvorspannung bzw. "die Abstimmspanx¹ mg wird dem Abstimmkondensator 16 vom Schleifer eines Potentiometers 20 aus über einen Entkoppolwiderstand 21 zugeführt und an den

- 4

^i o/

BAD ORIGINAL

M1O5B-369

Verbijadungspunkt zwischen dem Abstimmkondensator 16 und dem Trennkondensator 15 angelegte Das Potentiometer 20 kann in Empfänger oder auch in einer vom Empfänger entfernt gelegenen Lokalität vorgesehen sein ninö. liefert Gleichspannungen unterseaiadlicher Grosse für die Abstimmung. .

Das von? Reaonanzschwingkreis 13 über den Abgriff der Spule 14 gelieferte ausgewählte HP-Signal wird an den Eingang einer I'liöchstufe 25 angelegt_s deren zweiter Eingang mit den Signalen eines ÜberlagerungsoszÜlators 26 beaufschlagt ist« Dieser Überlagerungsoszillator kann ebenfalls mit Hilfe von spannüngs- | abhängig -veränderlichen Kondensatoren abstimmbar sein. Dabei kann die Frequenzeinstellung ebenfalls mit Hilfe eines von Potentiometer 20 über einen Entkoppelwiderstand 27 angelegtes Vorspamiungspotential erfolgen. Durch die Überlagerung der an. die Mischstufe 25 angelegten Signale wird ein ZF-Signäl erfe,;.. ·<. zeugt, das in einem anschließsenden ZP-Verstärker 28 verstärkt und in einer Detektorstufe 29 demoduliert wird. Die Ausgangssignal ο der Detektorstufe 29 werden einem NP-Verstärker 30-[Mr geführt und anschliessond für die Ansteuerung eines LautEtpretchers 31 verwendet. Ein Signal zur automatischen Verstärkungsregelung (AVH) wird vom Detektor 29 über eine Leitung 33 an eine AVR-Stufe geliefert, deren Ausgang mit der Basis des Tran- ' oistore 12 im HF-Verstärker 11 zur automatischen Verstärkungsregelung verbunden ist·

Neben den spannungsabhängig veränderlichen Abstimmkondensatoren in dem Resonanzschwingkreis 13 und im Überlagerungsoszillator 26 ist ein weiterer spannungsabhängig veränderlicher Abstimmkondensator 41 in dem LG-Kreis 10 vorgesehen, der die hohe kapazitive Impedanz der Antenne 9 an die verhältnismässig niedere Impedanz der Basis-Emitterstrecke des !Transistors 12 anpasst. Dieser LC-Kreis umfasst ferner eine Induktivität 40 als

1 0 9 8 1 0 /1 i 9"2 wesentlichen

BADORrGiNAL

M1O5P-569

wesentlichen Bestandteil. An den Verbindungepunkt dee Abstimmkondensators 41 ait einem Trennkondensator 44 wird über einen weiteren Entkoppelwiderstand 42 die Auegangsspannung vom Potentiometer 20 angelegt. Die Kapazität des Trennkondensators 44 ist derart auegewählt, dass sie wesentlich grosser ist als die Kapazität der übrigen Kondensatoren der Schaltung, so dass sie nur einen geringen Einfluss auf die Wechselstromslgnale aufweist, während sie die Gleichstromsignale vom Potentiometer 20 abtrennt.

Wenn ein derartiger HP-Empfänger vorzugsweise als Autoradio Verwendung findet, ist die Antenne 9 als kapazitive Peitschenantenne auegeführt und wird im Ersatzschaltbild als Spannungsgenerator mit einer durch den Kondensator 46 symbolisierten Kapazität dargestellt, welche in Serie zur Kapazität des Trennkondensators 44 und des Abstimmkondensators 41 liegt.Zusätzlich sind weitere Kapazitäten nach Hasse vorhanden, die primär als Streukapazitäten im Kabel auftreten, welches die Peitschenantenne mit dem HF-Empfänger verbindet· Biese Kapazitäten sind mit dem Ableitkondensator 49 erfasst, welcher zwischen dem Verbindungepunkt der Kondensatoren 44 und 48 und Masse liegt. Um den HF-Empfänger derart abzustimmen, dass er das normalerweise empfangene AK-Band erfasst, kann ein weiterer Ableitkondensator 50 parallel zum Antennenausgang vorgesehen sein, der ebenfalls zwischen dem Verbindungspunkt der Kondensatoren 44 und 48 und Hasse liegt. Der Kapazitätswert des Ableitkondensators 50 sollte so ausgewählt werden, dass das für die Durchstimmung des AM-Bandes erforderliche Kapazitätsverhältnis in Zusammenwirkung mit den parallel liegenden Kondensatoren 48 und 49 und dem in Serie zu der Parallelschaltung liegenden Kondensator 44 gewährleistet ist.

10981Q/f3~92

202389Λ

M1O5P-369

Um einen Gieiehetrroraweg für den dem Abstimmkondensator 41 zur Abstimmung >vuf_:;e£ührten Stroia zu schaffen, ist ein Widerstand 52 mit hohem Widerstandswert vorgesehen, welcher für die Wechselstromsignsle axe Wirkung eines offenen Schaltkreises hat. Ub zu verhindern^ dass die an den Abstircmkondensator 41 zur Ab·= stimiaung angelegte veränderliche Spannung den Arbeitepunkt des Transistor» 12 ungünstig beeinflusst₆ ist ein zweiter Trennkondensator 5ü zwischen der Induktivität 40 und dem Emitter des Tranaistors 1?. vorgesehene Entsprechend dem Trennkondensator wird auch dieser Trennkondensator 55 rait einer so grossen Kapa~ zität vorgesehen,, dass sie im wesentlichen weit über den übri·= | gen Kopaaitäten der Schaltung liegt und somit keinen wesentlichem EinfluBß auf die Wechselstromsignale ausübt.

Der Gleichstroaiarbe it spunkt für den Transistor 12 wird in her«· kÖjEalicher Weise mit fiilfe eines Widerstandes 55 eingestellt, der zwischen einer positiven Potentialquelle und dem Emitter des Transistors liegt. Ferner ist ein Widerstand 57 für diesen 2weck zwischen die Basis des Transistors 12 und Ilasse gelegt.

Mit der beschriebenen Schaltung ist es möglich,, den LC-Kreis, der im wesentlichen aus der Induktivität 40 und dem Abstimm«= kondensator 41 besteht, über einen verhältnismässig grossen ^ Resonanzfrequanabereich abzustimmen, wobei die Signale über den gesamten Bandbereich im wesentlichen konstant bleiben und mit ira wesentlichen konstanter Leistung dem Transistor 12 zuge-

,dass, führt werden. Es wurde festgestellt/ wenn für den Abstimmkondensator 41 eine Diode mit übersteilem Anstieg verwendet wird_f ein Frequenzbereich von 435 IcHz bis 1620 kHz mit einer konstanten 10 kHa Bandbreite über den gesamten Bereich durchgestimmt werden kann.

- 7 - . Wenn

109810/1392

BAD

M1O5P-369

Wenn an den aus einer Diode bestehenden Abstimmkondensator 41 ein Wechselstromsignal mit grossem Signalwert angelegt wird, besteht eine Tendenz, dass diese Wechselstromsignale durch die Diode teilweise gleichgerichtet werden. Eine solche Gleichrichtung der Wechselstromsignale verursacht eine Verschlechterung der Wirkungsweise der Schaltung, in welcher spannungsabhängig veränderliche Kapazitätsdioden Verwendung finden, aufgrund der Verstimmung des Abstimmkondensators durch den gleich-. gerichteten Signalanteil, der sich der normalen GIeiohvorspannung überlagert.

Um die Wechseiströmüberlastung aufgrund starker Antennensignale zu kompensieren, ist die Basis-Emitterstrecke des Transistors 12 in Serie zum Antennenabstimmschaltkreis geschaltet„ der den Abstimmköndensator 41 umfasst. Ferner wird zu diesem Zweck die Spannung zur automatischen Verstärkungsregelung von der AVR-Stufe 34 an den Verbindungspunkt der Basis des Transistors 12 mit dem Widerstand 57 angelegt<> Zusätzlich zur automatischen Verstärkungsregelung bewirkt diese Spannung eine Änderung der.. Eingangsimpedanz des Transistors 12 für die HF-Signale, indem

»in die Irapedenz der Basis-Emitterstreeke^diefSerie zu dem abstimmbaren LC-Ereis 10 liegt, geändert wird«

Wenn die Spannung zur automatischen Verstärkungsregelung in Abhängigkeit von einem ansteigenden Signalpegel grosser wird, ändart sich die Vorspannung an der Basis des Transistors 12 derart, dass der Transistor weniger leitet. Dies äussert sich als Vergrösserung der wirksamen Eingangsimpedanz der Basis-Emitterstrecko bezüglich der Ausgangsimpedanz des LC-Kreises. Damit ergibt sich ein grösserer HF-Spannungsabfall an der Emitterstrecke des Transistors 12, so dass die ii^-Spannung am Abstimmkondensator 41 sich mit ansteigenden /ntennensignalen

'* ⁸ " nicht

109810/1392

9 M1O5B-369

nicht vergrössorto Die am Abstimmkondensator 41 wirksame HF-Spannung ist somit auf einen Wert begrenzt, der unterhalb demjenigen Vert liegt, bei welchem die als Trennkondensator 41 verwendete Diode das Vechselstromsignal zumindest teilweise gleichrichten würde_o

Biueljdas anschalten der von dem serienabgestimmten LG-Kreis gelieferten HF-Eingangssignale an die Basis°Emitterstrecke des Transistors 12 iio HF-Verstärker 11 ist es möglich, die Spannung zur automatischen Verstärkungsregelung für eine zweifache Funktion in der Schaltung zu verwenden, nämlich einmal, zur / Verstärkungsregelung des HF-Verstärkers und zum andern ζτύτ Vergrösserung der Serienimpedanz für das HF-Signal bei ansteigendem Signalpegel. Als Ergebnis werden die an den aus. einer Diode bestehenden Abstimmkondensator 41 von der Antenne 9 angelegten HF-Signale unter einem Fegelwert gehalten, bei welchem die Diode die Signale gleichrichten würde.

- 9 - Fat ent ansprüche

109810/1392

Claims (1)

1. M1O5P-369

   Patentansprüche

   Antennenabstimmsystem für Signalempfänger, das einen abstimmbaren Koppelkreis umfasst, der eine Antenne mit einem HF-Verstärker verbindet, wobei die Abstimmung mit Hilfe eines spannungsabhängig veränderlichen Reaktanzelementes durch das Anlegen eines veränderlichen Vorspannungspotent ials erfolgt, dadurch g e k e η η -ζ e i c h η e t, dass zwischen das spannungsabhängig veränderliche Reaktanzelesent (41) und die Antenne (9, 48) einerseits und den HF-Verstärker (H₁ 12) andererseits Ankoppelelemente (44, 40, 53) geschaltet sind, dass das Ausgangssignal des HF-Verstärkers zur Ansteuerung von Regeleinrichtungen (34) dient, die die Verstärkung dee HF-Verstärkers steuern, dass die Regeleinrichtungen mit dem HF-Verstärker verbunden sind, und dass das an den HF-Verstärker von den Regeleinrichtungen angelegte Signal dessen Eingangsimpedanz in Abhängigkeit von dem Signalpegel derart verändert, dass sie einer Vergrosserung des am Reaktanzelemsnt sich ausbildenden Signalpegels entgegenwirkt.

   109810/1392

   M H1O5P-369

   2» Antennen ab st inan syst eia nach Anspruch l_t dadurch g e «- kennzeichnet, dass d>ar HF-Verstärker (11) einen Transistor (12) in Basisschaltung umfasst, dass der Emitter des Transistors in Serie zu dem spannungsabhängig veränderlichen Heöktanaelement und der Antenn : liegt, und dass die von den Regeleinrichtungen gelieferte Steuerspannung an die Basis des Transistors zur Änderung dar Impedanz der Emitter-Basisstrecke angelegt ist.

   3« Antennenabsfcimmsystem nach Anspruch 1 oder 2_t dadurch gekennzeichnet, dass das spannungsabhängig veränderliche Reaktanselement eine spannungsabhängig ver- I

   änderliciie Kapazität ist.

   A-. Antennenabstinimsyßtein nach einem oder mehreren der An= Spruche 1 bis 3« dadurch gekennzeichnet., dass die Regeleinrichtungen als automatische Verstärkungsregelung ausgebildet sind, die eine Spannung zur automatischen Verstärkungsregelung an die Basis des Transistors (12) liefern und dadurch die in Durchlassrichtung wirkende Vorspannung des Transistors verringern, um die Eingangsimpe&enz der Emitter-Basisstrecke derart zu vergrössern_r. dass der Spannungsabfall an dem spannungsab- . _Λ

   hängig veränderlichen Kondensator durch einen vergrösser= ™

   ten Spannungsabfall an der Eingangsimpedans des Transistors begrenzt wird.

   5o* Antennenab stimm sy st esa nach Anspruch 4_t dadurch gekennzeichnet, dass der spannungsabhängig veränderliche Kondensator aus einer Varaktordiode besteht» die in dem serienabgestimmten Koppelkreis in Serie zwi·= sehen die Antenne und den Emitter des Transistors des HF-Vorstärkerβ geschaltet ist.

   109810/1392

   BAD ORIGINAL