DE2260072C3 - Schaltungsanordnung zur Abschwächung des Antennensignals - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Abschwächung des Antennensignals am Eingang des Tuners in Fernseh- und Rundfunkempfangsgeräten unter Verwendung eines il-Glieds, in dessen Längszweig und empfängerseitigen Querzweig je eine PIN-Diode geschaltet ist.

Zur Anpassung verschieden starker Eingangssignale z. B. von Antennensignalen an den Eingangsverstärker eines HF-Empfängers werden Abschwächer zwischen Antenne und den Eingang des Verstärkers geschaltet. Diese Abschwächer sind einstellbar und können kontinuierlich oder stufenweise in ihrem Dämpfungswert verändert werden, ohne daß die Eingangs- und Ausgangsimpedanzen verändert werden. Die Abschwächer wurden zunächst mit Widerständen in Π- oder T-Schaltung aufgebaut. Die Halbleitertechnik schuf ein neues Bauteil, die PIN-Diode. Sie stellt ein elektronisch regelbares Dämpfungsglied dar, welches bedingt durch ihren besonderen Aufbau die Eigenschaft besitzt, daß sie ihren HF-Durchlaßwiderstand in Abhängigkeit von dem sie durchfließenden Gleichstrom mit fallender Charakteristik ändert. Sie stellt also ein ideales Bauelement zur vollelektronischen Dämpfungsregelung dar.

Es ist bekannt, PIN-Dioden, ähnlich wie die entsprechenden Abschwächer mit Widerständen in Π- und auch Γ-Stellung aufzubauen (Radio-Elektronik-Schau, 1972, Heft 9, Seite 497 und Funkschau 1972, Heft 9, Seite 305). Bevorzugt sind /7-Schaltungen, um in μ erster Linie gleiche Impedanzen am Eingang sowie am Ausgang unabhängig von der Dämpfung des Gliedes zu erhalten. In der Praxis hat sich aber gezeigt, daß sich die Anpassung am Antenneneingsng bei Abregelung sehr stark ändert und damit große Reflexionen auftreten können. Es zeigt sich bei einem mit PIN-Dioden aufgebauten Abschwächer, daß durch die in den antennenseitigen Querzweig des Π-Gliedes eingebaute PIN-Diode bei Abregelung des Abschwächers die Antenne immer mehr kurzgeschlossen wird, da die in dem Querzweig geschaltete Diode leitender und die in dem Längszweig geschaltete Diode hochohmiger geregelt wird. Das hat zur Folge, daß bei zunehmender Abregelung des Abschwächers an der Antennenbuchse immer mehr in den Strombauch gefahren wird, wodurch auf dem Fernsehbild Geisterbilder auftreten.

Weiterhin ist ein steuerbares Dämpfungsglied für .hochfrequente Signale unter Verwendung von PIN-Dioden bekannt (OS 21 05 747). Dieser bekannten Anordnung liegt die Aufgabe zugrunde, Nichtlinearitäten der in diesem Fall im unteren Grenzfrequenzbereich betriebenen PIN-Dioden zu vermeiden. Die Linearität der PIN-Dioden für den genannten tiefen Frequenzbereich wird dadurch verbessert, daß zwei gegeneinander geschaltete PIN-Dioden im Querzweig parallel zu einem Lastwiderstand eingeschaltet sind, wobei der Steuerstrom über einen gemeinsamen Anschluß einer Verbindungsleitung zwischen den beiden PIN-Dioden zugeführt und über zwei der Verbindungsleitung abgekehrte außenliigende Anschlüsse der beiden PIN-Dioden abgenommen wird. Mit einer derartigen Anordnung können aber keine hohen Abschwächungswerte erreicht werden, da die in den Querzweig geschalteten Dioden mit ihren Durchlaßwiderständen in Reihe geschaltet sind, wobei sich die Abschwächung nur in einem Querzweig regeln läßt Außerdem können die an solche Schaltungen zu stellenden Anforderungen in Bezug auf Anpassung nicht erfüllt werden.

Weiterhin ist eine Schaltungsanordnung für Rundfunkempfänger bekannt (US-PS 35 71 719), bei der zur Regelung des Antenneneingangs an den ersten Selektionskreis ein von der automatischen Verstärkungsregelung geregelter Transistor mit seiner Collector-Strecke in den Fußpunkt der Antenne geschaltet ist. Diese Maßnahme hat jedoch den Nachteil, daß bei der Regelung durch den leitenden Transistor ein die Güte des Eingangskreises verschlechternder Nebenschluß entsteht und infolgedessen die Selektion des Kreises abnimmt.

Aus der DE-AS 11 63 910 ist eine Schaltungsanordnung für einen mehrstufigen Transistorverstärker bekannt, bei welchem zwischen die einzelnen Verstärkerstufen Abschwächer unter Verwendung von PIN-Dioden geschaltet sind. Bei dieser Anordnung geht es darum, daß die einzelnen zwischen die Verstärkerstufen geschalteten Dämpfungsglieder in Abhängigkeit von der Verstärkerstufe zugeführten Eingangspegel nacheinander wirksam werden. Hierzu werden Dämpfungsvierpole verwendet, die in jedem Zweig eine PIN-Diode besitzen, also auch in dem dem Antennen-Eingang zugewandten Querzweig. Insbesondere erfolgt die Steuerung der drei PIN-Dioden jeweils über getrennte Ströme. Hierbei entsteht für die Regelung des PIN-Abschwächers ein verhältnismäßig großer Schaltungsaufwand.

Wie in der DE-AS 12 83 929 beschrieben, wird anstelle der PIN-Diode im antennenseitigen Querzweig ein Widerstand eingeschaltet, jedoch wird durch die Anordnung de;> Regeltransistors im empfängerseitigen Querzweig des Dämpfungsgliedes die Anpassung an den Verstärkereingang nie optimal sein, da bei

schwachen Antennensignalen der Transistor niederohmig wird und die daraus resultierende niedrige Ausgangsimpedanz des Dämpfungsgliedes das Rauschen gerade bei schwach einfallenden Antennensignalen nachteilig vergrößert wird.

In der US-PS 3518 585 wird ein Abschwächer beschrieben, der mit drei PIN-Dioden ausgestattet ist, indem außer der Diode im Längszweig sowohl im Empfängerseitigsn als auch im antennenseitigen Querzweig je eine PIN-Diode liegt.

In der DE-AS 12 27 522 ist eine Schaltungsanordnung zur Verstärkungsregelung beschrieben, bei welcher ebenfalls PIN-Dioden im Regelnetzwerk angeordnet sind, jedoch bringt auch hier die im antennenseitigen Querzweig liegende Diode bei der Regelung eine Veränderung der Eingangsimpedanz, wodurch die Anpassung an die Antenne verändert und damit der Regelumfang verringert wird.

Ähnliche Verhältnisse liegen bei der in der DE-OS 21 24 377 beschriebenen Eingangsschaltung einer Fernschabstimrneinhcit vor, bei welcher die Diode ohne Vorwiderstand im antennenseitigen Querz\^eig die Impedanzverhältnisse ebenso nachteilig beeinflußt, so daß der Regelumfang noch geringer ist als bei der zuvor angeführten Schaltungsanordnung.

In der DE-OS 21 26136 wird eine regelbare HF-Eingangsstufe mit einem PIN-Dioden-Netzwerk beschrieben, bei welchem ebenfalls von drei PIN-Dioden Gebrauch gemacht wird, wobei die in den Querzweigen angeordneten Dioden galvanisch miteinander verbunden sind und gemeinsam von der Regelspannung beeinflußt werden. Hierdurch ergibt sich eine sehr große Regelsteilheit, was unter Umständen zu Regelschwingungen führen kann.

Dasselbe trifft auch auf die Schaltung nach der GB-PS 4 13 383 zu, bei der die Dioden galvanisch über die feste Vorspannung bzw. über die Regelspannung miteinander verkoppelt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Technik zu vermeiden und in einem breiten Frequenzbereich große Abschwächungswerte bei gleichbleibend guter Anpassung der Antenne und Selektion der Eingangskreise zu erhalten. Dabei sollte ein Kompromiss gefunden werden zwischen guter Anpassung der Antenne und dem maximalen Abschwächungsgrad des Dämpfungsgliedes bei stark einfallenden Antennensignalen.

Diese Aufgabe wird bei einem Abschwächungsglied der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den anter^ienseitigen Querzweig ein ohmscher Widerstand mit seinem einen Ende an die PIN-Diode -!m Längszweig und mit seinem anderen Ende über einen Kondensator hochfrequenzmäßig nach Masse sowie über die Emitter-Kollektor-Strecke eines an sich bekannten geregelten Transistors an positives Potential geschaltet ist, und daß die Anode der PIN-Diode im empfängerseitigen Querzweig ebenfalls auf ein positives Potential gelegt ist.

Bei größerer Abschwächung des Antennensignals erhält man so eine maximale Fehlanpassung von nur i : 4. Bei vielen Tunern wird diese maximale Fehlanpassung jedoch im normalen Betriebsfall gar nicht erreicht, so daß die angegebene Fehlanpassung nur als ungünstigster Wert anzusehen ist, wenn der Tuner ein Stehwellenverhältnis vori m= 1 aufweist.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen, nur eine PIN-Diode in den Längszweig und eine PIN-Diode in den empfängerseitigen Querzweig zu schalten, ist die Abschwächung im kritischen Frequenzbereich am oberen Ende des UHF-Bandes nur um 4 db geringer als bei einem Abschwächer, der in üblicher Technik mit drei PIN-Dioden aufgebaut ist Dieser geringe Unterschied beruht auf der Tatsache, daß leicht Saugwirkungen bei diesen hohen Frequenzen ausgenutzt werden können. So kann die Induktivität der Zuleitungen der im empfängerseitigen Querzweig liegenden Diode sowie die der Anschlußieitungen des zwischen der Anode dieser Diode und Masse geschalteten Kondensators eine »breite« Serien-Resonanz insbesondere im oberen Frequenzabschnitt des UHF-Bereichs bilden. Absolut liegt die Abschwächung bei einer Frequenz von 800MHz in der Größenordnung von >30db. Die Erfindung besitzt außer der besseren Anpassung noch

Μ den Vorteil, daß eine PIN-Diode einge.y,art wird.

Nachfolgend soll an einem Ausführan^sbeispiel die erfindungsgemäße Schaltung mit Hilfe der Figur erläutert werden.

In den Längszweig eines U-GIiedes ist eine PIN-Diode Di geschaltet. Die Querzweige des Abschwächers bilden ein Widerstand Al, sowie die zweite PIN-Diode D 2.

Für den ///-mäßigen Kurzschluß sorgen zwei Kondensatoren C2 und C3. Gleichstroramäßig ist der Fußpunkt des Widerstandes R1 über einen Transistor T an eine positive Spannung geschaltet, wobei dieser Transistor Tan seiner Basis über einen Widerstand R 2, der zum Schutz eines Regelverstärkers bei Kurzschluß des Transistors T dient, mit einer aus dem ZF-Verstärker gewonnenen Regelspannung am Punkt R gesteuert werden kann. Der Fußpunkt der PIN-Diode D2 ist gleichstrommäßig an eine feste, gegen Masse liegende positive Vorspannung an einen Spannungsteiler aur. den Widerständen R 3 und R 4 gelegt.

Die zusammengeschalteten am Empfängereingang liegenden Kathoden der beiden PIN-Dioden Di, D2 sind über einen Widerstand R 5 nach Masse geschaltet. Das Antenneneingangssignal wird am Punkt A über einen Kondensator Ci eingespeist und am Punkt fan den Empfänger weitergeleitet. Je nach eingestellter Regelspannung an der Basis des Transistors Tfließt ein entsprechender Vorstrom von Plus über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T, den Widerstand R 1, über die PIN-Diode D i und den Widerstand R5 nach Masse. Es stellt sich somit an der Kathode der PIN-Diode Di und damit auch an der Kathode der PIN-Diode D2 eine positive Vorspannung ein. Erst wenn der Strom durch den Widerstand R 5 so klein wird, daß sie unter die feste Vorspannung des Spannungsteilers R 3, R 4 kommt, wird die ^PIN-Diode D 2 geöffnet, und mit steigendem Strom wird ihr Widerstand verringert und somit die Abschwächung erhöht. Der Widerstand R i im Querzweig des Abschwächers wire* so dimensioniert, daß sich das Verhältnis des Wellenwiderstandes der angeschlossenen Antenne zu seinem Wert wie nahezu i : 4 verhält. Es sind natürlich auch alle beliebigen Verhältnisse einsteilbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Abschwächung des Antennensignals am Eingang des Tuners in Fernsehempfangsgeräten und Rundfunkgeräten unter Verwendung eines IT-Gliedes, in dessen Längszweig und empfängerseitigen Querzweig je eine PIN-Diode geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den antennenseitigen Querzweig ein ohmscher Widerstand (R 1) mit seinem einen Ende an die PIN-Diode (Di) im Längszweig und mit seinem anderen Ende über einen Kondensator (C2) hochfrequenzmäßig nach Masse sowie über die Emitter-Kollektor-Strecke eines an sich bekannten '5 geregelten Transistors (T) an ein positives Potential (+) geschaltet ist, und daß die Anode der PIN-Diode (D 2) im empfängerseitigen Querzweig des IT-GIjedes ebenfalls auf positives Potential gelegt ist

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsverhältnis von Wellenwiderstand der Antenne und ohmschen Widerstand (R 1) im antennenseitigen Querzweig des Abschwächers sich nahezu wie 1 :4 verhält

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität der Zuleitungen der in den empfängerseitigen Querzweig des TZ-GIiedcs geschalteten Diode (D 2) sowie die der Anschlußleitungen des zwischen Anode der Diode (D 2) und Masse geschalteten Kondensators (C3} in eine breite Serien-Resonanz gebracht wird, um eine ausreichende Abschwächung von 30 db auch bei den hohen UHF-Frequenzen zu erhärten.