DE2443533C3

DE2443533C3 - Schaltung zur elektronischen Abstimmung eines nicht selbst schwingenden Verstärkers

Info

Publication number: DE2443533C3
Application number: DE19742443533
Authority: DE
Inventors: Leo Amstelveen Schrader
Original assignee: Schrader Electronica Nv Amsterdam Nl
Current assignee: Schrader Electronica Nv Amsterdam Nl
Priority date: 1973-09-21
Filing date: 1974-09-11
Publication date: 1982-02-25
Also published as: DE2443533B2; DE2443533A1; NL161935B; NL7313091A; FR2245127B3; FR2245127A1; BE820138A; GB1464738A; NL161935C

Description

Die Erfindung bpzieht sich auf eine Schaltung zur elektronischen Abstimmung eines nicht selbst schwingenden Verstärkers mit mehreren in Kaskade verbundenen Verstärkerslufen für gleiche, sehr hohe Frequenzen, insbesondere Antennenverstärker für Fernsehsignale, in welcher sich ein mit geerdeter Basis geschalteter Transistor befindet, zwischen dessen Basis und Emitter ein Eingangssignal über einen abgestimmten •Kreis zugeführt wird, dessen Primärkreis mit einer Abstimmdiode mit variabler Kapazität absiimmbar ist. der eine Abstimmspannung zugeführt wird, wobei der Kollektor des Transistors mit einem Ausgangskreis verbunden und der Emitter über eine Kapazität an Masse geschaltet ist.

Em derartiger Verstärkerkreis ist an sich bekannt. Bei diesen bekannten Verstärkern tritt jedoch die Erschei nung tuf. daß die Verstärkung je Stufe in Abhängigkeit von der Signalfrequen/ nicht konstant ist. Das ist darauf zurückzuführen, daß die Einwirkung der unvermeidlich zwischen dem Emitter und dem Kollektor des Transistors .vorhandenen Kapazität je nach der Frequenz wechseltAüie Kollektor-Emitter-Kapazität bildet mit der Verdrahtungskapazität zwischen dem Emitter und der Masse und der dazu parallelen Emitter-Basis-Kapaziläl mit dei¹ Emittef-Basis-lmpedanz einen Spannungsteiler, über den ein Teil des Ausgangssignals zum Eingang rückgekoppelt wird_f Da der Spannungsteiler kein rein kapazitiver Spannungsteiler ist und auch wegen der notwendigen Verwendung der erwähnten zusätzlichen Bauelemente mit eigenen Kapazitäten und Verdrahtungsaktivitäten nicht sein kann, kommt es zu der Erscheinung, daß die Verstärkung je Stufe je nach der Signalfrequenz erheblich schwankt und sich mithin beispielsweise bei niedrigen Frequenzen eine ungenügende Verstärkung einstellt, wodurch für diese Frequenzen das Signal-Geräuschverhältnis schlechter wird.

ίο Es ist auch eine selbsiüchwingende Mischstufe bekannt, die im UHF-Bereich von etwa 500 bis 900 MHz auf gewünschte Schwingfrequenzen abgestimmt werden kann. Die Mischstufe enthält einen in Basisschaltung betriebenen Transistor, dessen Emitter an eine vom Topfkreis einer Vorstufe gespeiste Koppelschleife ui d an die Reihenschaltung eines Kondensators mit einer Kapazitätsdiode angeschlossen ist. Mit dem Kollektor des Transistors ist über einen Kondensator ein Parallelresonanzkreis verbunden, dessen einer Zweig einen Kondensator und dessen anderer Zweig die Reihenschaltung einer Induktivität und einer >veiteren Kapazitätsdiode enthält. Ein Rückkopp'ungskotidensator ist zwischen dem Emitter des Transistors und dem Parallelresonanzkreis angeordnet. Die Abstimmungsspannung ist an beiden Kapazitätsdioden wirksam, um die Kapazitäten beider Dioden im gleichen Sinne steuern zu können. Die Schaltungselemente sind so bemessen, daß die t.'esonanzfrequenz des Eingangskreises höher als die Oszillatorfrequanz ist. Durch die gleichsinnige Steuerung der Kapazitätsdioden bleibt dieses Verhältnis über den gesamten Abstimmberei<:h erhalten, das heißt der Eingangsleitwert ist stets induktiv. Diese Anordnung dient zur Verminderung der Frequenzverschiebung bei veränderlichen Temperatu-

ren und zur Vermeidung von Überrückkopplungseffekten (DE-AS 17 66 734).

Bei einer anderen bekannten, selbstschwingenden Mischstufe, mit der UHF-Schwingungen erzeugt werden, ist an den Kollektor eines ip Basisschaltung be-

■»0 triebenen Transistors ein mittels einer Kapazitätsdiode abstimmbarcr Oszillatorkreis angeschlossen, der über einen mit eine; /weiten Kapazitätsdiode versehenen Rückk ipplungszweig mn dem Emitter des Transistors in Verbindung steht. Die Kapazität der zweiten Kapazitätsdiode, die einen Teil eines im Rückkopplungszweig liegenden Parallelschvnngkreises ist. wird von tiner Abstimmspannung im gleichen Sinn: wie die der ersten Kapazitätsdiode gesteuert. Bei Abstimmung auf die höheren Frequenzen des t M IF- Bereichs soll der Parallelschwingkreis mittels der /weiten Kapazifats diode in etwa mit der Oszillatorfrequenz in Resonanz gebracht werden. Diese Anordnung soll einerseits Überschwingungen bei höheren Frequenzen vermeiden und andererseits den Einfluß von Temperatiiränderun

'5 gen auf die Oszillatorfrequenz vermindern (DE-AS

Bekannt ist ferner eine Oszillatorschaltung mil einem Transistor in Basisschaltung, dessen Frequenz mit Hilfe einer im Ausgangskreis angeordneten Kapazitätsdiode verändert werden kann. Die Atisgdngsspanniing wird bei dieser Schaltung auf den Eingang über eine /weite Kapazitätsdiode rückgekoppelt, die in gleicher Weise wie die Kapazitätsdiode im Ausgangskreis gesteuert wird. Dadurch wird bei niedrigeren Frequenzen ein größerer Teil der Ausgangsspannung rückgekoppelt. Es sollen hierdurch Überrückkopplungseffekte vermieden werden (DE-AS 12 54 198).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ver-

Stärkerschaltung der eingangs erläuterten Gattung derart weiterzuentwickeln, daß sie im UHF-Bereich eine gleichmäßigere, auch bei den niedrigen Frequenzen des Bereichs hohe Leistungsverstärkung aufweist und selbsterregte Schwingungen vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kapazität zwischen Emitter und Masse einen Kondensator umfaßt, der mit einer, mit dem anderen Anschluß für Hochfrequenz an Masse geschalteten Diode mit variabler Kapazität verbunden ist, der die zur Abstimmung dienende Spannung in derartigem Sinne zugeführt wird, daß die Kapazitätsänderung dieser Diode der der Abstimmdiode entspricht, und daß die Verbindung des Kondensators mit der Diode für Gleichstrom an Masse geschaltet ist Mit dieser Anordnung läßt sich ein gutes Signal/Rauschverhältnis und eine erhebliche Leistungsverstärkung erzielen, die im gesamten UHF-Abstimmbereich gleichmäßig hohe Werte aufweist. Demgegenüber ist die Leistungsverstärkung bei den bekannten selbstschwingenden Mischstufen und der bekannten Oszillatorsch^Itung im UHF-Bereich von geringerer Bedeutung. Bei den bekannten Schaltungen muß die Leistungsverstärkung nur so viel größer als eins sein, daß die von den UHF-Schwingungen in den Schaltungen erzeugten Verluste gedeckt werden. Die Kapazitätsdioden in den Riickkopplungszweigen der bekannten Oszillator- oder selbstschwingenden Mischanordnungen bzw. im Eingangsparallelschwingkreis tragen zu einem stabileren, gleichmäßige ren Schwingverhalten im Frequenzbereich bei. Bei Verbindung der vorstehend erläuterten Anordnung mit einem Verstärker der eingangs beschriebenen Gattung hat sich dagegen gezeigt, daß im UHF-Band ein gutes Signal/Rauschverhältnis und eine weitgehend gleichmäßige, hohe Verstärkung unter Vermeidung selbsterregender Schwingungen erreicht werden kann.

Vorzugsweise ist die Schaltung derart ausgeführt, daß der elektrische Verknüpfungspunkt des mit dem Emitter verbundenen Kondensators und der Diode mit variabler Kapaziiät über eine für die Signalfrequenz eine hohe Impedanz bildende Selbstinduktion geerdet ist.

Bei einem Antennenverstärker für Fernsehsignale werden insbesondere günstige Resultate erzielt, wenn dieser Verstärker mit zwei in Kaskaden angeordneten, jeweils wie oben beschrieben ausgeführten, Verstärkerkreisen ausgebildet wird.

Erfahrungsgemäß wurde festgestellt, daß durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen die Verstärkung über einen weiten Frequenrbereich den gewünschten so hohen Wert beibehält

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert. Hs zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vtrstärkerkreises,

Fig. 2 ein Schaubild mit der Verbesserung der Verstärkung, die mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen erzielt wird.

Die F i g. I ist das Schaltbild eines sich aus zwei Stufen zusammensetzenden Antennenverstärkers, bei wekhem die Erfindung beispielhaft verwendet wurde. Es handelt sich hier um einen Antennenverstärker mit elektronischer Abstimmung mittels Dioden mit variabler Kapazität, dessen Bauweise größtenteils herkömmlich ist.

Von dem mit einem Syrrimetriereingangskreis 2 versehenen Eingang 1 her gelangt das Eingangssignal über einen Kondensator 3 auf die Abzweigung 4 des Primärkreises 5 des ersten abgestimmten Kreises 6.

Die Absttmmfrequeriz dieses Kreises wird von einer festen Parallelkapazität 7 in Kombination mit einer Diode mit variabler Kapazität 8 in Reihe mit einem Einstellkondensator 9 bestimmt. Der Diode 8 wird Abstimmspannung über einen Widerstand 10 von der Leitung 11 aus zugeführt. Diese Leitung 11 liegt über einen Widerstand 12 am Punkt 13, an dem eine die Abstimmung bestimmende Spannung zugeführt wird. Die Kondensatoren 14, 15, 16 und 17 sind Entkopplungskondensatoren.

Der Sekundärkreis 20 des ersten Abstimmkreises 6 ist einerseits mit dem Emitter eines Transistors 21 verbunden und andererseits über einen Kondensator 22 für Signalfrequenzcn geerdet.

Über einen Widerstand 23 und eine Leitung 24, die über Enlkopplungskondensatoren 25 und 26 entkoppelt ist, und eine Selbstinduktion 27, die für die Signalfrequenz eine hohe Impedanz, jedoch für Gleichstrom einen niedrigen Widerstand aufweist, ist der Emitter des Transistors 21 mit eii'-m Ausgang 28 verbunden, wo, wie an sich bekannt ist, das Ausgangssignal entnommen und auch die Speisespannung zugeführt wird.

Der Arbeitspunkt des Transistors 21 wird von dem Wert des Widerstandes 23, dem Wert des mit der Basis des Transistors 21 verbundenen Serienwiderstandes 2.9 und dem Wert des Widerstandes 30 zwischen Basis und Masse bestimmt. Die Basis des Transistors 21 ist über einen Kondensator 31 für die Signalfrequenzen geerdet. Der Kollektor des Transistors 21 ist nut dem Primärkreis 33 des zweiten abgestimmten Kreises 34 verbunden. Dieser Primärkreis 33 wird von einer Diode mit variabler Kapazität 35 in Reihe mit dem Einstellkondjnsator 36 abgestimmt. Dieser Diode wird die Abstimmspannung über einen Widerstand 37 zugeführt. Der Sekundärkreis 38 ist wie der Sekundärkreis 20 an dem einen Ende Fir Sijrnalfrequenzen über den Kondensator 39 geerdet. Das andere Ende dieses Kreises ist mit dem Emitter des zweiten Transistors 40 verbunden. Dem Emitter ujrd Strom über einen Serienwiderstand 41 zugeführt. Die Basis des Transistors 40 ist über den Kondensator 42 für Signalfrequenzen geerdet. Die Einstellung des Transistors 40 wird von dem Emitterwiderstand 41 und der Kombination der Widerstände 43, 44 bestimmt. Der Kollektor des Transistors 40 ist mit einem abgestimmten Kreis 45 verbunden, der mittel-s der Kombination aus einer Diode mit variabler Kapazität 46 und einem Einstellkondensator 47 abgestimmt wird. Der Diode 46 wird über den Serienwiderstiind 48 Abstimmspannung zugeführt. Die Abzweigung 49 des Kreises 45 ist über die Kondensatoren 50, 51, die zusammen mit der Selbstinduktion 52 einen Hochpaß bi'den, mit dem Ausgang 28 verbunden.

Soweit ist die beschriebene Schaltung herkömmlich und an sich bekannt. Ein in dieser Weise ausgebildeter Verstärker zei„( eine beträchtliche Variation der Verstärkung in Abhängigkeit von der Signalfrequenz. In Fig. 2 ist durch die strichpunktiarte Linie A der Verlauf der Verstärkung in Abhängigkeit Von der Frequenz aufgetragen. Die Frequenzen sind hierbei auf der X-Achse eingetragen und mit der üblichen Nummetung der Ullrahochfrequenzkanäle bezeichnet. Es hat sich herausgestellt, daß nicht nur eine beträchtliche Versfärkungsvariation

Vorhanden ist. sondern mii-li rlsR rlio \/_Q„»:;-i -

für niedrigere Frequenzen verhältnismäßig niedrig ist, so daß für diese Frequenzen das Signal-Rauschverhältnis schlechter wird.

Erfindungsgemäß wird dieser Änderung des Vef* slärkungsfaklors und auch der niedrigen Verstärkung bei niedrigeren Frequenzen durch eine Veränderung der Emilter-Massc-Kapazität beider Transistoren 21 und 40 begegnet. Zu diesem Zweck ist der Emitter des Transistors 21 über einen Kondensator 60 mit einer Diode mit variabler Kapazität 61 verbunden, wobei die Verbindung des Kondensators 60 und der Diode 61 über eine für Signalfrequenzen eine hohe Impedanz bildende Selbstinduktion 62 geerdet lind die Diode 61 mit der AbstimmSpannUrigsIcitung 11 verbunden ist. In entsprechender Weise ist der Emitter des Transistors 40 über einen Kondensator 63 mit der Diode mit variabler Kapazität 64 verbunden, wobei die Verbindung zwischen dem Kondensator 63 und der Diode 64 über eine Selbstinduktion 65 geerdet und Hie Diode 6^ gle-ishiäUs mit der die Abstimmspannung führenden Leitung 11 verbunden ist. Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, sind die Dioden 61 Und 64 derart verbunden, daß bei einer Änderung der Abstimmspannung auf der Leitung 11 die Kapazitätsveränderung der der Abstimmdioden 8, 35 und 46 entspricht. Eine Verringerung der Kapazität der letztgenannten Dioden, die eine Erhöhung der Abstimmfiequenz der Verstärker mit sich bringt, vcrursacht auch eine Verringerung der Kapazität der Dioden 61 und 64.

Bei einer in der Praxis ausgeführten Schallung fanden für die Transistoren 21 und 40 Transistoren des Typs AF 239 S Anwendung, während die Dioden mit

ίο variabler Kapazität 8, 35, 46, 61 und 64 vom Typ DB 105 B waren, Die Serienkapazität 60 und 63 hatte einen Wert von 5,6 pF. Die Abstimmsparmüng im Punkt 13 lag zwischen 0 bis 30 V, während die Gleichstromspeisespannung im Punkt 28 einen Wert von 35 V hatte. Der Verlauf der Verstärkung in Abhängigkeit von der Frequenz war mit diesen Maßnahmen so, wie es mit der voll ausgezogenen Kurve B in Fig. 2 angedeutet ist. Dieses Diagramm zeigt nicht nur den beträchtlich gleichmäßigeren Verlauf der

?n Verstärkung in Abh2nⁿi"k£ii von dsr Frequenz¹- sorr=- dem zeigt auch, daß die Verstärkung für niedrigere Frequenzen beträchtlich verbessert ist, so daß sich ein höheres Signal-Rauschverhältnis ergibt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltung zur elektronischen Abstimmung eines nicht selbst schwingenden Verstärkers mit mehreren in Kaskade verbundenen Verstärkerstufen für gleiche, sehr hohe Frequenzen, insbesondere Antennenverstärker für Fernsehsignale, in welcher sich ein mit geerdeter Basis geschalteter Transistor befindet, zwischen dessen Basis und Emitter ein Eingangssignal über einen abgestimmten Kreis zugeführt wird, dessen Primärkreis mit einer Abstimmdiode mit variabler Kapazität abstimmbar ist der eine Abstimmsparmung zugeführt wird, wobei der Kollektor des Transistors mit einem Ausgangskreis verbunden und der Emitter über eine Kapazität an Masse geschallet istdadurchgektnnzeichnet, daß die Kapazität zwischen Emitter und Masse einen Kondensator (60, 63) umfaßt, der mit einer, mit dem anderen Anschluß für Hochfrequenz an Masse geschalteten Diode (61,64) mit variabler Kapazität verbunden ist, der die zur Abstimmung dienende Spannung in derartigem Sinne zugeführt (11) wird, daß die Kapazitätsänderung dieser Diode (61, 64) der der Abstimmdiode entspricht, und daß die Verbindung des Kondensators (60, 63) mit der Diode (61, 64) für Gleichstrom an Masse geschaltet ist

2. Schaltung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des mit dem Emitter verbundenen Kondensators (60, 63) und der Diode mit variabler Kapazität (61, 64) über eine für die Sinnalfrequcnz eine hohe Impedanz bildende Selbstinduktion (62, 65) geengt ist.

3. Verwendung der Sciialtunj, nach Anspruch 1 oder 2 in einem Antennenverstärker für Fernsehsignale in einer aus zwei Kaskac ;n bestehenden Gesamtschaltung.