DE2259675C2

DE2259675C2 - Hochfrequenzverstärker

Info

Publication number: DE2259675C2
Application number: DE19722259675
Authority: DE
Inventors: Manfred 1000 Berlin Franke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-12-06
Filing date: 1972-12-06
Publication date: 1982-03-04
Also published as: DE2259675A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenzverstärker mit innerhalb einer bestimmten Bandbreite wenigstens annähernd gleichmäßiger Verstärkung und mit einem

H Verstärkerteil, der mit einer Einrichtung zur automatischen Begrenzung der Ausgangsspannung des Verstäricerteils verbunden ist.

In der Sprechfunktechnik werden häufig selektive Verstärker angewendet, die eine relativ große Bandbreite zur Erzielung einer bestimmten Schaltbandbreite aufweisen müssen. Unter Schaltbandbreite versteht man diejenige Bandbreite, die sich aus der Summe der Bandbreiten aller an einem Sprechfunkgerät einstellbaren Hochfrequenzkanäle ergibt. Bisher erreicht man die

r> geforderte Bandbreite des Verstärkers durch die Anwendung überkritisch gekoppelter Bandfilter (vgl. Frequenzkennlinie gemäß Fig. la), die eine Resonanzkurve mit einer Einsattelung und zwei Höckern haben. Ein für die Praxis schwerwiegender Nachteil überkritisch gekoppelter Bandfilter in Hochfrequenzverstärkern ist die Tatsache, daß der Abgleich dieser Filter nur mit einem Spezialmeßgerät. das ist vorzugsweise ein Oszillograf mit Wobbeieinrichtung, durchgeführt werden kann und daß dazu verhältnismäßig viel Zeit

}5 benötigt wird.

Muß beispielsweise ein Sprechfunkgerät im Falle einer Reparatur neu abgeglichen werden, so ist das in einfachen Werkstätten, wie zum Beispiel Kundendienststellen, überhaupt nicht möglich.

4π Es ist ein FM/ZF-Hochfrequenzvyi.tärker bekannt (Siemens. »Halbleiter-Schaltbeispiel«. 1971/72. Seiten 75 bis 77), bei dem eine automatische Verstärkungsregelung und eine kombinierte Begrenzer- und Demo dulatorstufe angewendet werden. Zu dem bekannten

■κ. Verstärker gehört ein fünfkreisiges ZF-Filter, dessen einzelne Kreise getrennt abgestimmt werden müssen.

Der Erfindung hegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu finden, wie man bei einem Hochfrequenz verstärker mittels eir.es einfachen Bandfilter-Abgleichs.

w der mit in jeder Werkstatt vorhandenen Meßgeräten durchführbar ist. (Me oben erwähnte Frequenzkennhnie erzielen kann

Lrfindtingsgemäß wird diese Aufgabe bei dem eingangs genannten Hochfrequenzverstärker durch

■>5 Anwendung der in dem Kennzeichnungstell des Hauptanspruihs angegebenen Merkmale erreicht. Durch den Einsät/ mindestens eines unterkritisch gekoppelten Bandfilters (Frequenzkennlinie gemäß Fig. Ib) im Verstärkerweg is» ein nachträglicher

fio Abgleich mit üblichen Meßgeräten, wie zum Beispiel einem Hochirequenz-Vielfachmeßgerät und einem Gleichspannungsmeßgerät, möglich. Im übrigen kommt man bei dem Unterkritisch gekoppelte Bandfilter aufweisenden Hochfrequenzverstärker mit den üblichen

Bauelementen aus, so daß sich auch in dieser Hinsicht keine Nachteile ergeben, Die automatische Amplitudenbegrenzung sorgt dafür, daß die Ausgangsspannung des Hochfrequenzverstärkers auf einem bestimmten Wert

annähernd konstant gehalten wird, wodurch eine Selektionscharakteristik entsteht, die weitgehend einem überkritisch gekoppelten Bandfilter entspricht (vgl. Frequenzkennlinie gemäß F i g. Ic).

Falls die durch die Amplitudenbegrenzung erhaltene , Ausgangsspannung des Hochfrequenzverstärkers infolge nicht vermeidbarer Verzerrungen für einige Anwendungszwecke unbrauchbar ist, kann vorteilhafterweise von einer automatischen Amplitudenregelung Gebrauch gemacht werden.

Das Prinzip sowie nähere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen und Frequenzkennlinien von Verstärkern erläutert In der Zeichnung bedeutet

Fig. 1 je eine Frequenzkennlinie eines Hochfrequenzverstärkers mit überkritisch gekoppeltem Bandfilter (a), mit unterkritisch gekoppeltem Bandfilter (b) und mit unterkritisch gekoppeltem Bandfilter sowie automatischer Amplitudenbegrenzung bzw. -regelung,

Fig.2 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen m Hochfrequenzverstärkers mit einer Einrichtung zur automatischen Begrenzung der Ausgangsspannung und

F i g. 3 ein vereinfachtes Schaltbild eines Sender-Vorverstärkers mit unterkritisch gekoppelten Bandfiltern und einer Einrichtung nach F i g. 2. r.

Durch die Verwendung eines überkritisch gekoppelten Bandfilters zwischen zwei aufeinanderfolgenden Verstärkerstufen eines Hochfrequenzverstärkers entsteht beispielsweise die aus Fig. la ersichtliche Frequenzkenniinie. Damit man auf das meßtechnisch etwas kompliziertere Abgleichen des überkritisch gekoppelten Bandfilters verzichten kann, wird nach der Erfindung eine unterkritische Bandfilterkopplung vorgesehen, wodurch ein Hochfrequenzverstärker mit einer Frequenzkennlinie gemäß Fig. Ib entsteht. Um is nun innerhalb einer bestimmten, verhältnismäßig großen Bandbreite eine annähernd gleichmäßige Verstärkung (V]), das heißt eine Frequenzkenniinie zu erhalten, die weitgehend der Kennlinie gemäß Fig. la entspricht, ist dem Hochfrequenzverstärker eine Begrenzereinricntung oder besser eine Einrichtung zur automatischen Begrenzung zugeordnet, die die Ausgangsspannimg des Verstärkers mit der Kennlinie gemäß Fig. Ib so weit begrenzt.daß eine der Kennlinie gemäß Fig. la (Verstärker mit überkritisch gekoppel- 4=> tem Bandfilter)ähnliche Kennlinie lceitsteht.

Als Einrichtung zur automatischen Begrenzung 1 dient beispielsweise der in Fig 2 durch strichpunktierte Linien umrahmte Schaltungsteil, der mit einem mindestens eine Verstärkerstufe umfassenden Verstärkeneil 2 ,0 des Hochfrequenzverstärkers verbunden ist. Der Verstärkerteil 2 hat die in Fig. Ib gezeigte Frequenzkennliniu, die durch die Verwendung von unterkritisch gekoppelten Bandfiltern im Zuge der Verstärkerstufen zustande kommt. Der Eingang des Verstärkerteils 2 ist mit 3 und ein Ausgang mit 4 bezeichnet. Ein erster Anschluß 5 des Ve'stärkerteils ist mit Masse verbunden, und ein zweiter Anschluß 6 dient /um Zuführen der Speisespannung für den Verstärkerteil 2 fjn ,inderer Ausgang 7 des Verstärkerteils gibt eint der Spannung am Ausgang 4 entsprechende Spannung ab, aus der mittels einer Gleichrichterschaltung 8 eine Regelgleichspannung Ur gebildet wird. Die Gleichrichterschaltüng 8 sieht mit einem Regelspannungsanschluß 9 der Einrichtung zur automatischen Begrenzung 1 in Verbindung, zu der ein Differenzverstärker mit zwei Transistoren 10 und 11 und ein durch den Differenzverstärker angesteuerter Transistor 12 zur Steuerung der Speisespannung Uv für den Verstärkerteil 2 gehören.

Die Einrichtung zur automatischen Begrenzung der Ausgangsspannung arbeitet derart, daß, wenn keine Regelgleichspannung Ur an dem Regelspannungsanschluß 9 liegt, ein Kollektorstrom in der Kollektorleitung des Transistors 10 fließt, dessen Größe durch den Spannungsteiler aus zwei Widerständen 13 und 14 und den gemeinsamen Emitterwiderstand der Transistoren 10 und 11 bestimmt wird. Der Transistor 12 wird dadurch voll durchgesteuert, und der Verstärkerteil 2 erhält als Speisespannung Uv fast die volle Betriebsspannung Ub-

Überschreitet die Regelgleichspannung Ur den mit dem Spannungsteiler aus den Widerständen 13 und 14 eingestellten Wert der Basisvorspannung für den Transistor 10, so wird die Impedanz der Emitter-Kollektorstrecke des Transistors 11 zunehmend geringer. Durch die Emitterkopplung der Transistoren 10 und 11 nimmt dann die Impedanz der Emitter-Kollektorstrekken der Transistoren 10 und 12 zu, wodurch sich die Speisespannung Uv für den Verstärl· 1 teil 2 verringert und die gesamte Verstärkung in dem MaPs zurückgeht, daß die Verstärkung auf dem Wert V_x (Fig. Ic) annähernd konstant gehalten wird.

Die in Fig. 3 gezeigte Schaltung stellt ein Ausführungsbe'-piel der Erfindung in Form eines Sender-Vorverstärkers für ein Sprechfunkgerät dar.

Der Sender-Vorverstärker hat zwei zu einer Mischstufe 15 gehörende Eingänge 16 und 17. An die Mischstufe 15 chließt sich eine Reihenschaltung aus einem ersten unterkritisch gekoppelten Bandfilter 18. einer regelbaren Verstärkereinheit 19, einem zweiten unterkritisch gekoppelten Bandfilter 20, einer Vorverstärker-Endstufe 21, einem ,T-Filter 22, einem Längswiderstand 23 und einem Verstärkerausgang 24 an. Vor dem Längswiderstand 23 «vird ein Teil der verstärkten Hochfrequenzspannung einer Gleichrichterschaltung 25 zum Ableiten einer Regelgleichspannung Up zugeführt, die über eine Regelspannungsleitung 26 an ^inern Eingang 27 einer eine Einrichtung 1 umfassenden Verstärkerstufe 19 des Verstärkerteils 2 liegt. Im Zuge der Kegelleitung befinden sich außer einem Widerstand 28 zwei Buchsen 29, die durch einen Kurzschlußstecker 30 überbrückt sind. An dem ersten Eingang 16 des Sender-Vorverstärkers liegt eine konstante Frequenz ft von zum Beispiel 10.7 MHz. die ein Oszillator liefert und die mit den /u übertragenden .Sprachfrequenzen moduliert ist Dem /weiten Eingang 17 wird entsprechend dem jeweils gerade eingestellten Sendekana' eine der Frequenzen /1 ... fu, (zehn Kanäle) von zum Beispiel 95.775 . . 98.1 55 MH' /ugefiihrt. Beide Frequenzen, also die Frequenz /j und artgenommenerweise die Frequenz /ι. werden in der Mischstufe 15 miteinander gemischt

Nu: dis Differenzfrequenz f< ... /Ό — /*. das heißt in dem angenommenen Beispiel Λ — Λ = 9^ς77.5 — 10.7 = 85.075 MHz. soll im Anschluß an einj weitere Selektion und Verstärkung das auszusendende Nutzsi gnal bilden AIIt anderen von der Mischsiufe 15 gelieferten I rtquenzen. wie /Ί f_y + /Ί, /Ί ± /*. f< i ift usw. sollen um mindestens 8OdB gegenüber dem Nutzsignal gedampft sein. Weiterhin soll innerhalb der Nutzbandbreite (87,455 - 85,705 =* 2,380 MHz/ eine Pegelschwankung von ± 1 dB nicht überschritten werden.

Wie bereits gesagt soll nur die von der Mischstufe 15 gelieferte Differenzfrequenz /J — /* verstärkt werden. Zu diesem Zweck wird sie dem unterkritisch gekoppelten Bandfilter 18 zugeführt, dessen Resonanzkurve der

Frequenzkennlinie gemäß Fig. Ib entspricht. Die Verstärkung des Differenzfrequenzsignals erfolgt dann im wesentlichen in der Verstärkereinheit 19, das ist vorzugsweise ein regelbarer monolithisch integrierter Breitbandverstärker mit symmetrischem Eingang und Ausgang (z. B. vom Typ TBA 400). Im Anschluß an die Verstärkung in der Verstärkereinheit 19 passiert das Differenzffequenzsighal das zweite unterkritisch gekoppelte Bandfilter 20 und wird dann in der Vorverstärker-Endstufe 21 weiter verstärkt. Über das im Ausgangskreis der Vorverstärker-Endstufe 21 liegende Jr-* Filter 22 und den Widerstand 23 gelangt das Vorverstärkte Differenzfrequenzsignal an den Ausgang 24 des Sender-Vorverstärkers. Das fr-Filter 22 dient zur Leistungsanpassüng an den ausgangsseitigen Verbraucher und als Oberwellenfilter,

Die von dem vorverstärkten Differenzfrequenzsignal mittels der Einrichtung 25 abgeleitete Regelgleichspannune wirkt auf die Verstärkereinheit 19 in dem weiter oben erläuterten Sinne ein.

Der KurzschluDstecker 30 ist für den Abgleich der Filterkreise nötig, und zwar wird er vor dem Abgleich entfernt. Dann werden alle Kreise so abgestimmt, daß die Ausgangsspannung des Sender-Vorverstärkers ein Maximum wird. Die Bandbreite des Verstärkers beträgt dann beispielsweise nur 0,86 MHz. Erst durch das Einfügen des Kurzschlußsteckers 30 in die Buchsen 29 wird der Regelkreis wieder geschlossen, wodurch sich die geforderte Bandbreite von 2,38 MHz einstellt.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.3 gehört zu der als integrierter Baustein ausgebildeten Verstärkereinheit 19 ein als Einrichtung zur automatischen Begrenzung der Ausgartgsspannung dienender Schaltungsteil, der dem in Fig.2 mit 1 bezeichneten Schaltungsteil entspricht. Die Einrichtung hat einen Anschluß 27 zum Zuführen der Regelgleichspannung Ur, die über den Anschluß 27 an die Basis eines Transistors der Einrichtung 1 gelangt.

Das Ausfühfungsbeispiel einer Einrichtung zürn automatischen Begrenzen der Ausgangsspannung gemäß Fig.2 hat gegenüber derjenigen Einrichtung, die zusammen mit der Verstärkereinheit 19 eine integrierte Baueinheit bildet, den Vorteil, daß der Abgleich in einfacher Weise durch Messung der Speisespannung, Uv, das ist eine Gleichspannung, vorgenommen werden kann. Ein Auftrennen der Regelspannungsleitung ist dafür nicht erforderlich. Die Bandfilter 18, 20 brauchen lediglich so abgeglichen zu werden, daß die Speisespannung Uv(P i g- 2) ein Minimum wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hochfrequenzverstärker mit innerhalb einer bestimmten Bandbreite wenigstens annähernd gleichmäßiger Verstärkung und mit einem Verstärkerteil, der mit einer Einrichtung zur automatischen Begrenzung der Ausgangsspannung des Versiärkerteils verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung des Verstärkerteils (2) in Abhängigkeit von der Frequenz einen der Resonanzkurve eines Resonanzkreises oder eines unterkritisch gekoppelten Banafilters (18, 20) entsprechenden Verlauf (Fig. Ib) hat und daß die Einrichtung zur automatischen Begrenzung die Ausgangsspannung (Ua) des Verstärkerteils zwischen zwei der gewünschten Bandbreite entsprechenden Frequenzen auf einen solchen, annähernd konstanten Spannungswert begrenzt, daß die Frequenzkennlinie des Verstärkers weitgehend mit der Form der Resonanzkurve eines überkritisch gekoppelten Bandfilters übereinstimmt.

2. Hochfrequenzverstärker nach Anspruch 1 mit einem regelbaren Verstärkerteil, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum automatischen Begrenzen der Ausgangsspannung des Verstärkerteils eine Regeleinrichtung (1, 25) ist, die durch eine von dem Verstärkerteil (2) abguieitete Regelgleichspannung (Un) steuerbar ist.

3. Hochfrequenzverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verstärkerteil (2) als Selektionsmittel mindestens ein unterkritisch gekoppe.^es Bandfilter (z. B. 18) vorgesehen ist.

4. Hochfrequenzverstärker π ;h Anspruch 1 oder

2, dadurch gekennzeichne', daß die Regeleinrichtung (1, 25) durch eine von der Ausp ngsspannung des Verstärkerteils (2) abgeleitete Regelgleichspannung (Ur) steuerbar ist.

5. Hochfrequenzverstärker nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung

(1) einen Differenzverstärker und einen von diesem ansteuerbaren Transistor (12) umfaßt, dessen Emitter-Kollektorstrecke im Zuge der Speisespannungsleitung für das Ver? tärkerteil (2) liegt.

6. Hochfrequenzverstärker nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker zwei einen gemeinsamen Emitterwiderstand aufweisende Transistoren (10,11) enthält, von denen die Basis des einen Transistors (11) den Eingang und der Kollektor des anderen Transistors (10) den Ausgang des Differenzverstärkers bildet, und daß die Basis des anderen Transistors (10) derart vorgespannt ist, daß erst beim Überschreiten eines bestimmten Wertes der Regelgleichspannung (l!_R) das Herunterregeln der Verstärkung des Hochfrequenzverstärkers einsetzt

7. Hochfrequenzverstärker nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ausgang der Regeleinrichtung (1) vorhandene Speisespannung (Uv) für den Verstärkertcil (2) zum Abgleich der unterkritisch gekoppelten Bandfilter (18, 20) dient. wobei der Minimalwert der Speisespannung (Uv) dem Maximalwert (Vt) der Verstärkung des Verstäfkerteils (2) und damit dem richtigen Abgleich entspricht,

8. Hochfrequenzverstärker nach Anspruch 1 oder

3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verslärkerteil

(2) und die Regeleinrichtung durch einen regelbaren integrierten Breitbandverstärker (19) gebildet sind.

9. Hochfrequenzverstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abgleich der unterkritisch gekoppelten Bandfilter (18,20) eine die Regelgleichspannung (Ur) heranführende Leitung (26) auftrennbar ist und der Abgleich auf den Maximalwert der Verstärkung (Vz) des Verstärkerteils (2) erfolgt