DE2952160C2

DE2952160C2 -

Info

Publication number: DE2952160C2
Application number: DE19792952160
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr.-Ing.Habil. 7910 Neu-Ulm De Moenich
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Priority date: 1979-12-22
Filing date: 1979-12-22
Publication date: 1989-09-28
Also published as: DE2952160A1; GB2067039A; GB2067039B

Description

Die Erfindung geht aus von einer breitbandigen aktiven Antennen anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention is based on a broadband active antenna arrangement according to the preamble of the claim.

Eine derartige Antennenanordnung ist beispielsweise beschrieben in der DE-OS 27 48 076. Bei Rahmenantennen besteht ein linearer Zusammenhang des Leerlaufspannung-Feldstärkeverhältnisses mit der Frequenz. Bei sehr breitbandigem Empfangsbetrieb führt dies zu höheren Frequenzen hin zu zunehmenden Spannungen am Ausgang des Rahmens, was zu Problemen hinsichtlich der Intermodulations festigkeit des Antennenverstärkers und eventuellen breitbandigen Empfängereingängen führt. Bei der bekannten Antennenanordnung ist vorgesehen, den Rahmen auf einen vergleichsweise niederohmigen Verstärkereingang eines mehrstufigen gegengekoppelten Transistor verstärkers arbeiten zu lassen, ihm seinen frequenzkonstanten Kurzschlußstrom zu entziehen und diesen dann zu verstärken und auf diese Weise das Verhältnis von Nutzsignalstärke zu Feldstärke konstant zu halten.Such an antenna arrangement is described for example in DE-OS 27 48 076. In the case of loop antennas there is a linear one Relationship of the open circuit voltage field strength ratio with the Frequency. This leads to very broadband reception higher frequencies towards increasing voltages at the output of the Framework, causing problems regarding intermodulation strength of the antenna amplifier and possible broadband Receiver inputs leads. In the known antenna arrangement is provided the frame to a comparatively low impedance Amplifier input of a multi-stage negative feedback transistor to let the amplifier work, its frequency constant To withdraw short-circuit current and then amplify it and in this way the ratio of useful signal strength to field strength to keep constant.

Auf Grund des im Rahmen fließenden Kurzschlußstromes erzeugt diese bekannte Rahmen-Antennenanordnung ein starkes Sekundärfeld. Beim Aufstellen mehrerer solcher Antennen in enger Nachbarschaft wirkt sich dieses Sekundärfeld durch gegenseitige Desensibilisierung der einzelnen Antennen negativ auf die gesamte Anordnung aus. Außerdem ist eine solche Verstärkeranordnung infolge der Nicht linearitäten der Kennlinien der Verstärkerelemente anfällig für Signalverzerrungen.Due to the short-circuit current flowing in the frame, this produces known frame antenna arrangement a strong secondary field. At the Placing several such antennas in close proximity acts this secondary field through mutual desensitization of the individual antennas negatively affect the entire arrangement. In addition, such an amplifier arrangement is due to the non linearities of the characteristics of the amplifier elements susceptible to Signal distortion.

Aus der DE-OS 20 21 331 ist für eine Empfangsantenne mit hohem Innenwiderstand wie beispielsweise eine kurze aktive Stabantenne eine ähnliche Transistorverstärkerschaltung und darüber hinaus die weitgehende Äquivalenz von Transistoren- und Röhrenverstärker schaltungen für diese Anwendung bekannt. Im Unterschied zu einer kurzen Stabantenne müssen bei einer Rahmenantenne, bei welcher die im Rahmen induzierte Spannung mit der Frequenz steigt, zu sätzliche Maßnahmen ergriffen werden, um ein konstantes Nutz signal-Feldstärkeverhältnis zu erzielen.From DE-OS 20 21 331 is for a receiving antenna with high Internal resistance such as a short active rod antenna a similar transistor amplifier circuit and beyond that extensive equivalence of transistor and tube amplifiers circuits known for this application. Unlike one short rod antenna must be used with a loop antenna, with which the voltage induced in the frame increases with the frequency Additional measures are taken to ensure constant benefit to achieve signal field strength ratio.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aktive Rahmen antenne anzugeben, die breitbandig ein frequenzunabhängiges Verhältnis der Ausgangsspannung zur einfallenden Feldstärke bei gleichzeitig hoher Linearität der Verstärkung liefert, ohne daß hinsichtlich des Eigenrauschens des Verstärkers Einbußen hinge nommen werden müssen, und die kein störendes Sekundärfeld auf baut.The invention has for its object an active framework specify antenna that is broadband a frequency independent Ratio of the output voltage to the incident field strength at at the same time provides high linearity of the gain without loss with regard to the self-noise of the amplifier must be taken, and which no disturbing secondary field builds.

Die Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Antennenanordnung der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gegeben.The solution to this problem is the antenna arrangement type mentioned at the beginning by the in the characterizing part of the Given features given.

Die Erfindung wendet in vorteilhafter Weise die Erkenntnisse aus Verstärkern mit kaskadierten Emitterfolgern auf diese Aufgabe, ein konstantes Nutzspannungs-Feldstärkeverhältnis zu erreichen, an.The invention advantageously uses the knowledge Amplifiers with cascaded emitter followers for this task, to achieve a constant useful voltage field strength ratio, at.

Bei Anschluß eines Transistorverstärkers am Fußpunkt der Rahmenantenne arbeitet erfindungsgemäß die Emitterfolger kaskade auf den frequenzproportionalen Gegenkopplungs widerstand mit hoher Linearität. Zur Realisierung des frequenzproportionalen Gegenkopplungswiderstandes ist eine Induktivität L vorgesehen (Fig. 1). Die starke Gegen kopplung bewirkt, daß die Spannung U _L an der Induktivität nahezu gleich der Eingangsspannung U₁ des Verstärkers wird:When a transistor amplifier is connected at the base of the loop antenna, the emitter follower cascade according to the invention works on the frequency-proportional negative feedback resistor with high linearity. An inductor L is provided to implement the frequency-proportional negative feedback resistor ( FIG. 1). The strong counter coupling causes the voltage U _L at the inductance to be almost equal to the input voltage U ₁ of the amplifier:

(F Rahmenfläche, n Rahmenwindungszahl, H Magnetfeldstärke, ω Frequenz; U₁, U _L, L, I _D, U₂, R siehe Fig. 1). (F frame area, n number of frame turns, H magnetic field strength, ω frequency; U ₁, U _L , L , I _D , U ₂, R see Fig. 1).

Durch den frequenzabhängigen Gegenkopplungswiderstand ω L wird die Frequenzunabhängigkeit des Verhältnisses I _D/H und damit des Verhältnisses der Ausgangsspannung zum Feld U₂/H erzielt.Due to the frequency-dependent negative feedback resistance ω L , the frequency independence of the ratio I _D / H and thus the ratio of the output voltage to the field U ₂ / H is achieved.

Die Verwendung von Feldeffekttransistoren ist auf Grund der besonderen Rauscharmut dieser Elemente besonders vorteil haft. Der dem Emitter bei bipolaren Transistoren entsprechende Anschluß ist beim FET häufig als Source bezeichnet. Entsprechendes gilt für den Kollektor als Sammelelektrode beim Bipolar-Transistor und entsprechend Drain beim FET.The use of field effect transistors is due to the particular low noise of these elements is particularly advantageous arrested. The one corresponding to the emitter in bipolar transistors Connection is often referred to as source in the FET. The same applies to the collector as a collecting electrode with the bipolar transistor and corresponding drain with the FET.

In äquivalenter Weise kann der Verstärker aus Röhren mit den Anschlußelektroden Gitter, Anode und Kathode aufgebaut sein.In an equivalent manner, the amplifier can be made from tubes with the Connection electrodes grid, anode and cathode can be constructed.

Wichtige Nutzungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Tatsache, daß der Rahmen praktisch stromfrei ist und damit kein Sekundärfeld erzeugt.Important possible uses of the invention result from the The fact that the frame is practically current-free and therefore not Secondary field generated.

Es können deshalb mehrere Antennen beliebig eng benachbart be trieben werden, ohne daß sich eine gegenseitige Beeinflussung, vor allem eine Reduzierung der Nutzspannung ergeben kann. Dieser Umstand kann zur Formung beliebiger Richtwirkung bei sehr kleinem Antennenabstand im Empfangsbetrieb (Supergain) oder zur Ver besserung der Empfindlichkeit durch einfache ausgangsseitige Zusammenschaltung verwendet werden.It can therefore be several antennas close to each other be driven without mutual interference, Above all, a reduction in the useful voltage can result. This Circumstances can be used to form any directivity with very small Antenna distance in reception mode (supergain) or for ver Improvement of sensitivity through simple output side Interconnection can be used.

Ebenso ist es möglich, mehrere Verstärker an einem Rahmen zu betreiben, da sie nur extrem kleine Ströme aufnehmen.It is also possible to connect several amplifiers to one frame operate because they only absorb extremely small currents.

Claims

Broadband active receiving antenna arrangement consisting of a loop antenna, one connection point of which is at reference potential and the other connection point of which is directly connected to a multi-stage amplifier which is coupled against with a negative feedback resistor and is constructed from bipolar transistors or field effect transistors or tubes, characterized in that

that the amplifier is designed as a cascaded emitter follower or source follower or cathode follower,
- That between the emitter connection or source connection or cathode connection of the last amplifier stage and reference potential, an inductance is switched on as a frequency-proportional negative feedback resistor, and
- That the output voltage of the amplifier is coupled out between the collector connection or drain connection or anode connection of the last amplifier stage and reference potential.