DE3140417A1

DE3140417A1 - "transistorisierter symmetrischer mischer"

Info

Publication number: DE3140417A1
Application number: DE19813140417
Authority: DE
Inventors: Junji Katano Suzuki; Kenzo Tanabe
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1980-10-13
Filing date: 1981-10-12
Publication date: 1982-09-30
Also published as: GB2089156B; JPS5765904A; US4461042A; GB2089156A; JPH0211042B2

Description

NACHGEREICHT I

-4-

Beschreibung

'5 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischerschaltung für Überlagerungsempfänger.

Im allgemeinen sind für derartige Empfangsmischer folgende Eigenschaften erwünscht:
10.

1. Geringes Rauschen?

2. Gute Linearität, d.h. geringe Kreuz- und Intermodulation;

3. Hohe Dämpfung für ein zwischenf requen.tes Signal am Mischereingang, um einen stabilen Empfangsbetrieb zu gewährleisten;

4. Geringer Aufwand und geringe Größe.

Schottky-Dioden-Mischer sowie transistorisierte doppeltsymmetrische Mischer sind als leistungsfähig bekannt. Ein Schottky-Dioden-Mischer benötigt im allgemeinen mehrere teure Schottky-Dioden sowie ebenfalls teure Beschaltungselemente wie beispielsweise Anpaßtransformatoren. Weiterhin ist es schwierig, Schottky-Dioden _mit billigen und sicher einsatzfähigen.Halbleiter-Integrationsverfahren zu realisieren. Die Erstellungskosten für Schottky-Dioden-Mischer sind daher sehr ■ hoch.

30

Auf dem Markt befinden sich eine große Anzahl von mit Transistoren aufgebauten integrierten doppelsymmetrischen Mischern - beispielsweise das Modell SL640C der Fa. Plessey Semiconductors. Bei derartigen Schaltungen ist es jedoch schwierig, gleichzeitig ein

nc

geringes Rauschen sowie eine gute Linearität zu erreichen, und zwar aus den folgenden beiden Gründen:

3UCU17

Zunächst ist es bereits schwierig, mit den in diesen Mischerschaltungen eingesetzten Differenzverstärkern zur Verstärkung von HF-Frequenzen sowohl ein gutes Rauscheverhalten als auch eine gute Linearität zu erreichen. Das zweite Problem ist, daß die Schalttransistoren, die das von den Differenzverstärkern gelieferte HF-Signal entsprechend der Zumischfrequenz schalten, durch Rauschquellen mit zwischenfrequenten Komponenten beeinflußt werden. Eine dieser Rauschquellen ist der Differenzverstärker, den diese Mischer im allgemeinen als Trennverstärker und als Phasenteiler für das zunächst unsymmetrisch zugeführte Zumischsignal enthalten.

Es ist ein.Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Tran-• sistor-Mischschaltung mit guter Linearität bei geringem Rauschen anzugeben, die für die Integration geeignet ist.

Es., ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, die obengenannten vier Bedingungen für Empfangsmischer durch Verwendung eines transistorisierten symmetrischen Mischers zu erfüllen, der die oben genannten beiden Probleme beseitigt.

25

Diese beiden Probleme lassen sich auf die folgende Weise beseitigen:

Zunächst läßt man aus dem transistorisierten symmetrischen Mischer den Differenzverstärker für die HF-Signale weg. Weiterhin versieht man den symmetrischen transistorisierten Mischer nach der vorliegenden Erfindung mit einem Hoehpaßfilter aus einem Widerstand und einem Kondensator, das zwischenfrequente Störkomponenten aus dem Differenzverstärker für die Zu-

^° mischfrequenz vor den Signalschalttransistoren unterdrückt, nicht aber das Zumischfrequenzsignal für die Schalttransistoren schwächt.

" ι Die Erfindung soll nun unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung ausführlich erläutert werden.

Fig. 1 · ist eine Ausführungsform der Erfindung für eine integrierte Schaltung;

Fig. 2 und 3 zeigen weitere Ausführungsfqrmen der vorliegenden Erfindung.

IQ Die Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung für eine integrierte Schaltung. Dabei sind zwei phasengeteilte (gegenphasige) Zumischfrequenzsignale über die Anschlüsse 1, 2 und die Koppelkondensatoren 9 bzw. 10 an die Basen von zwei Transistoren 13, 12 gelegt. Die Emitter der Transistoren 12, 13 sind miteinander verbunden. Das HF-Empfangssignal ist über den Anschluß 3 und den Koppelkondensator 11 an den gemeinsamen■Emitteranschluß geführt. Die Basisvorspannungsquelle setzt sich aus den Widerständen 17, 18 zusammen_r die in Reihe zwisehen dem Anschluß 6 und Masse liegen, sowie einem Entkopplungskondensator 22, der über einen Anschluß 5 an den gemeinsamen Anschluß der Widerstände 17, 18 geführt ist. Die GIeichspannungsVersorgung liefert eine Gleichspannunq V , , über dan Anschluß 6 an den anderen Anschluß des Widerstands 17. Die Basisvorspannung ist an die Basen der beiden Transistoren 12, 13 über die Basisvorwiderstände 15 bzw. 16 gelegt. Das frequenzumgesetzte Ausgangssignal wird an der Sekundärwicklung eines symmetrisch aufgebauten ZF-Transformators 19 abgenommen. Die beiden Anschlüsse des symmetrisch gewickelten ZF-Transformators 19 sind über die Anschlüsse 8, 9 an die Kollektoren der beiden Transistoren 12, 13 gelegt, der Mittelanzapf der Primärwicklung des ZF-Transformators 19 ist an die Betriebsgleichspannung gelegt. Der Widerstand 20 stellt den· Lastwiderstand dar. Der Emittervorspannungswiderstand 14 liegt zwischen dem gemeinsamen Emitteran-

3H0A17. "

nachqereichtJ

— 7—

schluß der beiden Transistoren .12, 13 und Masse. Am Anschluß 21 kann das ZF-Ausgangssignal abgenommen werden; der Anschluß 4 ist an Masse gelegt.

Die beiden Transistoren 12, 13 wirken in einer HaIb-• periode des Zumischsignals als Basisverstärker für das HF-Nutzsignal und in der anderen als Trennstufe· Dieser Schaltvorgang, d.h. das abwechselnde Ein- und Ausschalten der Transistoren 12, 13 wird vom Zumischsignal gesteuert. Man erhält also an den Kollektoren der Transistoren 12, 13 gegenphasig das frequenzumgesetzte ZF-Signal.

Die HF-Signalanteile an den Kollektoren der beiden Transistoren 12, 13 sind jedoch phasengleich, da die Transistoren 12, 13 mit dem HF-Signal an ihren Emittern gleichphasig angesteuert werden.

Diese Mischerschaltung stellt einen symmetrischen Mischer für das HF-Eingangssignal dar, dessen Eigenschaften im wesentlichen sind:

1. Er zeigt eine gute Linearität, da das Grundelement des Mischers die Basisstufe ist, die sich durch eine gute Linearität auszeichnet.

2. Er zeigt infolge seiner Symmetrie eine hohe Dämpfung für ein am Eingangssignal liegendes zwischenfrequentes Signal. ·

30

3. Wegen des Wegfalls eines Differenzverstärkers für das HF-Empfangssignal zeigt diese Anordnung ein gutes Rauschverhalten. Wie bereits erwähnt, kann ein Differenzverstärker nicht gleichzeitig schwach rauschen und linear verstärken.

1 A O U 1 7

] Es ist erwünscht, die Widerstandswerte der Basisvorwiderstände - innerhalb der anderen Arbeitsbedingungen der Schaltung - so klein wie möglich zu machen, da das in diesen Widerständen 15, 16 entstehende thermische Rauschen die Rauscheigenschaften dieser Mischer schaltung beeinträchtigt.

4. Er läßt sich leicht zu einem Halbleiter-Schaltkreis integrieren.

10

Die Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist ein Differenzverstärker vorgesehen, der die beiden gegenphasigen zumischfrequenten Signale von einem Hilfsfrequenzoszillator mit unsymmetrischem Ausgang ableitet, in der Fig.. 2 sind Teile und Anschlüsse mit den gleichen Funktionen wie in Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen; sie brauchen hier nicht erneut erläutert werden.

·

Der Differenzverstärker zur Erzeugung der beiden gegenphasigen zumischfrequenten Signale besteht aus den beiden Transistoren 24, 25", einen Emittervorwiderstand 26, den Kollektor- bzw." Lastwiderständen 27, 28, den Basisvorwiderständen 29, 30, einem Basis entkopplungswiderstand 31 und einem Koppelkondensator 32 für das Zumlschsignal. Das Ausgangssignal des Hilfsoszillators wird von dessen·unsymmetrischem Ausgang an den Anschluß 2 3 gelegt. Es liegt also eine Stör-Spannungsquelle vor, die eine zwischenfrequente Komponente erzeugt, die die Rauscheigenschaften des Mischers verschlechtert,d.h. der Differenzverstärker für die Zumischfrequenz. Es muß also die Grenzfrequenz des RC-Hochpaßfilters aus den Kollektorwiderständen 27, 28, den Basisvorwiderständen 15, 16 und den Koppelkondensatoren 9, 10 so nahe wie möglich

1 A O 4 1 7 " [ NACHGEREICHT

an die untere Grenze des Veränderbarkeitsbereiches für die Zumischfrequenz (bei Verwendung eines Hilfsoszillators veränderbarer Frequenz) gelegt werden, um den zwischenfrequenten Störanteil an den Basen der Transistoren 12, 13 zu unterdrücken.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer doppeItsymmetrischen Ausführung. In der Fig. 3 sind Schaltungsteile und An-■JO Schlüsse mit der gleichen Funktion wie in den Fig. 1 und 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen und brauchen daher hier ebenfalls nicht mehr erläutert zu werden.

Ein Symmetrietransformator 33 ist vorgesehen, um das an den Eingangsanschluß 34 gelegte HF-Signal zu zwei gegenphasigen Signalen aufzuteilen. Eine weitere Schaltungsbeschreibung kann hier entfallen, da die Funktion der Schaltung sich unmittelbar aus dem Schaltbild ergibt.

Die in den Fig. 2 und 3 gezeigten Mischer haben die gleichen Eigenschaften wie der der Fig. !.Zusätzlich zu den bereits beschriebenen Besonderheiten läßt der Mischer der Fig. 2 sich sehr leicht für Funkempfänger verwenden, während man mit der Anordnung der Fig. 3 infolge ihrer doppelten Symmetrien einen Hochleistungs mischer erhält.

Wie oben ausführlich beschrieben, erhält man nach der vorliegenden Erfindung einen transistorisierten symmetrischen Mischer mit guter Linearität und geringem Rauschen, der sich leicht als integrierter Halbleiter-Schaltkreis herstellen läßt.

35

Claims

Patentansprüche

( 1J Transistorisierter symmetrischer Mischer, gekennzeichnet durch zwei Transistoren, deren Emitter miteinander verbunden sind, einen Emitterwiderstand, der mit einem Anschluß an den gemeinsamen Emitteranschluß und mit dem anderen Anschluß an Masse gelegt ist, eine Basisvorspannungsquelle, zwei Basisvorwiderstände jeweils zwischen der Basis eines der Transistoren und der Basisvorspannungsquelle und einen symmetrischen ZF-Transformator zwischen den Kollektoren der beiden Transistoren, dessen Mittelanzapf an eine Betriebsgleichspannungseinheit gelegt ist, wobei das HF-Eingangssignal an den gemeinsamen • Emitteranschluß der beiden Transistoren, zwei gegenphasige zumischfrequente Signale jeweils an eine Basis eines der Transistoren gelegt sind und das frequenzgewandelte Ausgangssignal an einem Anschluß einer Sekundärwicklung des ZF-Transformators abgenommen werden kann.

ο
2. Transistorisierter symmetrischer Mischer nach Ananspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gegenphasigen zumischfrequenten Signale über ein Paar Koppelkondensatoren an die Basen der Transistoren gelegt sind, wobei die Grenzfrequenz des Hochpaßfilters aus den Koppelkondensatoren und der Basis von Widerständen fast gleich der unteren Grenze "^: des Zumischfrequenzbereichs (bei Verwendung eines Hilfsoszillators veränderbarer Frequenz) ist.

. ·
3. Transistorisierter symmetrischer Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gegenphasigen Zumischsignale mit einem Differenzverstärker von einem unsymmetrischen Ausgang aufweisenden Hilfsoszillator abgeleitet werden.
4. Transistorisierter symmetrischer Mischer, gekennzeichnet durch ein erstes Transistorpaar aus einem ersten und einem zweiten Transistor, deren Emitter zu einem ersten Emitteranschluß miteinander verbunden sind, ein zweites Paar aus einem dritten und einem vierten Transistor, deren Emitter zu einem zweiten gemeinsamen Emitteranschluß miteinander verbunden sind, wobei die Basen des ersten und des vierten Transistors als gemeinsamer erster Basisanschluß und die Basen des zweiten und des dritten Transistors als zweiter gemeinsamer Basisanschluß miteinander verbunden sind, durch einen ersten und einen zweiten Emittervorwiderstand, von denen der · erste zwischen dem ersten gemeinsamen Emitteranschluß und Masse und der zweite zwischen dem zweiten gemeinsamen Emitteranschluß und Masse liegen, durch eine Basisvorspannungsquelle, einen ersten Basisvorwiderstand, dessen einer Anschluß am gemeinsamen ersten Basisanschluß und dessen anderer Anschluß an der Basisvorspannungsquelle·liegen, einen zweiten Basisvorwiderstand, dessen einer Anschluß am zwei-

3Ί40417 I NACHGEREICHT I

ten gemeinsamen Basisanschluß und dessen anderer Anschluß an die Basisvorspannungsquelle gelegt sind, einen symmetrischen ZF-Transformator, bei dem der eine Anschluß der Primärwicklung mit den Kollektoren des ersten und des dritten Transistors und der andere Anschluß der Primärwicklung mit den Kollektoren des zweiten und des vierten Transistors verbunden sind, wobei der Mittelanzapf der Primärwicklung an die Betriebsgleichspannung gelegt ist und zwei gegenphasige HF-Empfangssignale an den ersten und den zweiten gemeinsamen Emitteranschluß des ersten und des zweiten Transistorpaars und zwei gegenphasige zumischfrequente Hilfssignale an ■ den ersten und den zweiten gemeinsamen Basisanschluß gelegt sind und man die frequenzgewandelten Ausgangssignale an den Anschlüssen der Sekundärwicklung des ZF-Transformators abnehmen kann.