DE3425950C2 - High frequency amplifier - Google Patents
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Abstract
Ein Hochfrequenzverstärker, bei dem die Eingangsseite gut von der Ausgangsseite getrennt ist, enthält eine HF-Verstärkerschaltung und eine gedruckte Schaltungsplatine. Die HF-Verstärkerschaltung enthält einen ersten Kondensator, der zwischen einem Eingangsanschluß und einem eingangsseitigen Masseanschluß liegt und zur Frequenzgangkompensation dient. Außerdem enthält die HF-Verstärkerschaltung einen zweiten Kondensator, der zwischen einen Ausgangsanschluß und einen ausgangsseitigen Masseanschluß geschaltet ist und eine ähnliche Funktion hat wie der erste Kondensator. Die Platine besitzt elektrisch leitende Bahnen zum Verbinden verschiedener Masseanschlüsse, und sie enthält eine elektrisch leitende Bahn, die bei hohen Frequenzen eine Induktivität bildet. Die Ersatzschaltung des Verstärkers bildet, wenn man den Eingangsanschluß vom Ausgangsanschluß her betrachtet, eine Fangschaltung in Form eines überbrückten T-Glieds.A high frequency amplifier with the input side well separated from the output side includes an RF amplifier circuit and a printed circuit board. The RF amplifier circuit contains a first capacitor which is located between an input connection and an input-side ground connection and is used for frequency response compensation. In addition, the RF amplifier circuit contains a second capacitor which is connected between an output terminal and an output-side ground terminal and has a function similar to that of the first capacitor. The board has electrically conductive tracks for connecting various ground connections, and it contains an electrically conductive track which forms an inductance at high frequencies. If the input connection is viewed from the output connection, the equivalent circuit of the amplifier forms a capture circuit in the form of a bridged T-element.
Description
Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenzverstärker, insbesondere einen solchen Hochfrequenzverstärker nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a high-frequency amplifier, in particular such a high-frequency amplifier according to the preamble of claim 1.
Zunächst soll der der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende technische Hintergrund anhand der F i g. 1 erläutert werden, die einen als Fernsehempfangseinrichtung dienenden Booster-Mischer 1 zeigt. In diesem Mischer wird das von einer Antenne 2 empfangene Videosignal über einen an die Antenne angeschlossenen Eingangsanschluß 3, ein Filter 4, einen Verstärker (Booster) 5, eine Verzweigung 6, ein Dämpfungsglied 7, einen Verstärker 8, ein Dämpfungsglied 9 und einen Verstärker 10 an einen Mischer 11 gegeben. Ein HF-Modulator 12 liefert über einen Eingangsanschluß 13 ein Signal an den Mischer 11, so daß dieses Eingangssignal mit dem von dem Verstärker 10 kommenden Videosignal gemischt wird. Das sich ergebende Ausgangssignal wird über einen Ausgangsanschluß 14 an ein Fernsehgerät 15 gegeben. Das von der Antenne 2 empfangene Videosignal gelangt außerdem aufgrund der Verzweigung 6 an ein Dämpfungsglied 16, und von diesem aus gelangt das Signal über einen Verstärker 17 und ein Dämpfungsglied 18 an einen Ausgangsanschluß 19, der für eine Bildaufzeichnung vorgesehen ist. Die Dämpfungsglieder 7 und 9 haben die Aufgabe, die an die Verstärker 8 bzw. 10 gelegten Eingangssignale auf den erforderlichen Pegeln zu halten. Folglich halten diese Dämpfungsglieder das Signal am Ausgangsanschluß 14 auf einem geeigneten Pegel.First of all, the present invention is to be based on technical background based on FIG. 1 will be explained, the one as a television receiving device serving booster mixer 1 shows. In this mixer, the video signal received by an antenna 2 is Via an input connection 3 connected to the antenna, a filter 4, an amplifier (booster) 5, a branch 6, an attenuator 7, an amplifier 8, an attenuator 9 and an amplifier 10 given to a mixer 11. An RF modulator 12 supplies a signal to the via an input terminal 13 Mixer 11, so that this input signal is mixed with the video signal coming from the amplifier 10 will. The resulting output signal is given to a television set 15 via an output terminal 14. The video signal received by antenna 2 also arrives at branch 6 on Attenuator 16, and from there the signal passes through an amplifier 17 and an attenuator 18 to an output terminal 19 which is provided for image recording. The attenuators 7 and 9 have the task of applying the input signals to the amplifiers 8 and 10, respectively, to the required level To maintain levels. Consequently, these attenuators keep the signal at the output terminal 14 at an appropriate level Level.
In dem Booster-Mischer 1 mit dem oben beschriebenen Aufbau streut ein Teil des Signals vom HF-Modulator 12 in die Antenne 2 ein, nachdem es den Mischer 11, den Verstärker 8 und das Filter 4 durchlaufen hat. Dieses Signal wird dann als Störwelle in die Luft abgestrahlt. Die Verstärker 5, 8 und 10 haben außerdem die Aufgabe, eine derartige Streu- oder Lecksignale zu unterdrücken, weil ein Verstärker oder Booster im allgemeinen ein richtungsabhängig arbeitendes Bauteil ist. Mit anderen Worten: Der Verstärker verstärkt jegliches Signal, welches von seiner Eingangsseite zu seiner Ausgangsseite fließt, er dämpft hingegen jegliches Signal, welches von der Ausgangsseite in Richtung Eingangsseile fließt. Ein Beispiel für einen herkömmlichen Verstärker nach dem Obcbegriff des Anspruchs 1 findet sich in der Zeitschrift »Elektronic Engineering«, April 1978, H. 604, S. 17.In the booster mixer 1 with the structure described above, part of the signal from the RF modulator scatters 12 into the antenna 2 after it has passed through the mixer 11, the amplifier 8 and the filter 4. This The signal is then emitted into the air as an interfering wave. The amplifiers 5, 8 and 10 also have the Task of suppressing such stray or leak signals, because an amplifier or booster in general is a direction-dependent component. In other words, the amplifier amplifies anything Signal that flows from its input side to its output side, but it attenuates any signal, which flows from the exit side towards the entrance ropes. An example of a conventional amplifier according to the preamble of claim 1 can be found in the magazine "Elektronic Engineering", April 1978, H. 604, p. 17.
In ähnlicher Weise streut dann, wenn an den Ausgangsanschluß 19 zur Bildaufzeichnung ein Videobandrekorder angeschlossen ist, das von dem in dem Rekorder befindlichen Tuner lokal erzeugte Signal in den mit der Antenne verbundenen Eingangsanscnluß 3 ein. Das Dämpfungsglied 16 und der Verstärker 17 sollen diese Signaleinstreuung unterdrücken, sie können jedoch unabhängig von der Arbeitsweise des jeweils verwendeten Tuners fortgelassen werden.Similarly, if a video tape recorder is connected to the output terminal 19 for image recording is connected, the signal generated locally by the tuner in the recorder into the with The input connector 3 connected to the antenna. The attenuator 16 and the amplifier 17 should this Suppress signal interference, but they can be used regardless of the mode of operation of the particular Tuners can be omitted.
Das Einstreuen des Signals von dem HF-Modulator 12 in den Eingaflgsanschluß 3 innerhalb des Booster-Mischers 1 soll im folgenden näher betrachtet werden. Um den Pegel des Slreusignals unterhalb des von der FTZ-odcr FCC-Norm geforderten Werts zu halten, ,nuß die Trennung des Modulator-Eingangsanschlusses 13 von dem mit der Antenne verbundenen Eingangsanschluß 3 größer als 60 dB sein.The scattering of the signal from the RF modulator 12 into the input port 3 within the booster mixer 1 will be considered in more detail below. To keep the level of the slreus signal below that of the FTZ-odcr To keep the value required by the FCC standard, the separation of the modulator input connection 13 from the input terminal 3 connected to the antenna must be greater than 60 dB.
Für gewöhnlich ist der Signalpegel an dem Ausgangsanschluß 14 für das Fernsehgerät so eingestellt, daß er den Signalpegel am Antennen-Eingangsanschluß 3 um einige Dezibel übersteigt. Folglich liegt bei dem Booster-Mischer gemäß F i g. 1 die Verstärkung pro Verstärker etwa in dem Bereich von 0 dB bis 1 dB. Die Trennung pro Verstärker bei der bekannten Schaltung ist geringfügig höher als 20 dB unter der Voraussetzung, daß in der vorausgehenden Stufe ein Dämpfungsglied eingefügt ist, damit die Verstärkung dann wieder 0 dB beträgt. Um also die Trennung zwischen dem Antennen-Eingangsanschluß und dem Modulator-Eingangsanschluß 13 größer als 6OdB zu machen, werden drei oder noch mehr Verstärker benötigt, so daß hierdurch eine Herabsetzung der Herstellungskosten des Booster-Mischers und der Schaltungsminialurisierung Grenzen geset/l sind.Usually the signal level at the output terminal 14 for the television set is adjusted to be exceeds the signal level at the antenna input terminal 3 by a few decibels. Hence lies with the Booster mixer according to FIG. 1 the gain per amplifier roughly in the range from 0 dB to 1 dB. the Separation per amplifier in the known circuit is slightly higher than 20 dB, provided that that an attenuator is inserted in the previous stage so that the gain is then 0 dB again amounts to. So about the separation between the antenna input connection and the modulator input connection To make 13 larger than 6OdB, three or more amplifiers are needed, so this does a reduction in the manufacturing cost of the booster mixer and circuit miniaturization limits are set / l.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochfrequenzverstärker der eingangs genannten AnThe invention is based on the object of providing a high-frequency amplifier of the type mentioned at the beginning
so zu schaffen, der eine ausgezeichnete Trennung zwischen Eingang und Ausgang aufweist, um die vorstehend genannten Beschränkungen zu vermeiden.so to create that has an excellent separation between input and output to meet the above Avoid restrictions.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch I angegebene Erfindung gelöst.This object is achieved by the invention specified in claim 1.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe following are exemplary embodiments of the invention explained in more detail with reference to the drawing. It shows
F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Boosier-Mischcrs mil herkömmlichen HF-Verstärkern,F i g. 1 is a block diagram of a Boosier mixer mil conventional RF amplifiers,
F i g. 2 eine Schallungsskiz/.e eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen HF-Verstärkers,F i g. 2 shows a schematic diagram of an exemplary embodiment an RF amplifier according to the invention,
F i g. 3 ein Ersatzschaltbild der Schaltung nach F i g. 2. F i g. 4 eine teilweise schematisierte Draufsicht auf eine gedruckte Schaltungsplatine, auf der die Schaltung nach F i g. 2 ausgebildet ist,F i g. 3 shows an equivalent circuit diagram of the circuit according to FIG. 2. Fig. 4 is a partially schematic plan view of a printed circuit board on which the circuit according to FIG. 2 is designed,
Fig. 5 ein Ersatzschaltbild eines HF-Verstärkers, der aus der Schaltung nach F i g. 2 und der Schaltungspkitine nach F i g. 4 besteht,Fig. 5 is an equivalent circuit diagram of an RF amplifier, the from the circuit according to FIG. 2 and the circuit package according to FIG. 4 consists,
Fig.6 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen6 shows a block diagram of an inventive
H F-Verstärker verwendenden Booster-Mischers, undBooster mixer using HF amplifiers, and
F i g. 7 eine graphische Darstellung, die Meßwerte der Trennung von Eingangs- und Ausgangsseite in dem Booster-Mischer nach Fig.6 veranschaulicht, darüber hinaus Meßwerte von Trennpegeln bei Verwendung herkömmlicher HF-Verstärker, um einen Vergleich mit der Erfindung zu ermöglichen.F i g. 7 is a graph showing the measured values of the separation of the input and output sides in the Booster mixer according to Fig.6 illustrates above in addition, measured values of separation levels when using conventional RF amplifiers to allow a comparison with to enable the invention.
Fig.2 zeigt eine Schaltungsskizze einer Hochfrequenz-Verstärkerschaltung, die in einem erfindungsgemäßen Hochfrequenzverstärker eingesetzt wird und auf ίο einer gedruckten Schaltungsplatte ausgebildet ist. Die Schaltung enthält einen Eingangsanschiuß 20, einen eingangsseiligen Masseanschluß 21, einen Ausgangsanschluß 22, einen ausgangsseitigen Masseanschluß 23, einen Versorgungssf-annungsanschluß 24, über den eine Versorgungsspannung eingespeist wird, einen Transistor 25, Vorspannwiderstände 26, 27, 28 und 29, einen Rückkopplungswiderstand 30, einen Lastwiderstand 31, Kondensatoren 32 und 33 für die Wechr^Istromentkopplung, Ableitkondensatoren 34 und 35, einen Kondensator 36, eine Spule 37 und eine Drosselspule 38. Dies sind die Grundschaltungselemente des Verstärkers, ihre Bauelementwerte sind derart gewählt, daß die Schaltung als Breitbandverstärker arbeitet. Zu dieser Hochfrequenz-Verstärkerschaltung kommt eine gedruckte Schaltungsplatine (diese wird weiter unten beschrieben) sowie Kondensatoren 39 und 40 hinzu, die beide zur Bildung einer Fangschaltung und zum Kompensieren der Frequenzgänge im Bereich hoher Frequenzen verwendet werden.Fig. 2 shows a circuit diagram of a high-frequency amplifier circuit, which is used in a high-frequency amplifier according to the invention and on ίο a printed circuit board is formed. The circuit includes an input connection 20, an input cable Ground connection 21, an output connection 22, an output-side ground connection 23, a Supply fan connection 24, via the one Supply voltage is fed, a transistor 25, bias resistors 26, 27, 28 and 29, a Feedback resistor 30, a load resistor 31, capacitors 32 and 33 for the alternating decoupling, By-pass capacitors 34 and 35, a capacitor 36, a coil 37 and a choke coil 38. These are the basic circuit elements of the amplifier, their component values are chosen such that the Circuit works as a broadband amplifier. A printed circuit is attached to this high-frequency amplifier circuit Circuit board (this will be described below) as well as capacitors 39 and 40 add the both to form a flying-start circuit and to compensate for the frequency responses in the high frequency range be used.
F i g. 3 zeigt ein Ersatzschaltbild für die in F i g. 2 gezeigte HF-Verstärkerschaltung, wobei der Grundschaltungsteil des Verstärkers durch das Bezugszeichen 41 angedeutet ist. Diese vereinfachte Schaltung besieht aus den Kondensatoren 39 und 40 für die Kompensation bei hohen Frequenzen und den Schaltungsabschnitt 41. Der Kondensator 39 befindet sich zwischen den Anschlüssen 20 und 21 auf der Eingangseite, während sich der Kondensator 40 zwischen den Anschlüssen 22 und 23 auf der Ausgangsseite befindet.F i g. 3 shows an equivalent circuit diagram for the circuit shown in FIG. 2 shown RF amplifier circuit, wherein the basic circuit part of the amplifier is indicated by the reference numeral 41. This simplified circuit is shown in FIG the capacitors 39 and 40 for compensation at high frequencies and the circuit section 41. The Capacitor 39 is located between terminals 20 and 21 on the input side, while the capacitor is 40 is located between the connections 22 and 23 on the output side.
F i g. 4 zeigt das gedruckte Leitungsmuster der Schal-Uingsplatine 42, auf der die in Fi g. 2 gezeigte HF-Verstärkerschaltung ausgebildet ist. Die auf der Platine befindlichen Bauelemente tragen die gleichen Bczugszciehen wie in Fig.2. In dem von der gestrichelten Linie umrandeten Bereich befindet sich ein Transistor 25. Die Schaltungsplatine 42 besitzt elektrisch leitende Bahnen 43 bis 51. Außerdom ist eine elektrisch leitende Bahn 52 an die Masseanschlüsse des Vorspannwiderstands 26, des zur Kompensation bei hohen Frequenzen vorgesehenen Kondensators 39, des Ableitkondensators 35, des Vorspannwiderslands 28, des zur Kompensation bei hohen Frequenzen vorgesehenen Kondensators 40 und des Lastwiderstands 31 angeschlossen. Eine weitere elektrisch leitende Bahn 53 verbinden den eingangsseitigen Masseanschluß 21, den ausgangsseitigen Masseanschluß 23 und den Masseanschluß des Kondensators 36. Die Bahn 52 ist mit der Bahn 53 über eine elektrisch leitende Bahn 54 verbunden, die derart ausgebildet ist, daß sie bei hohen Frequenzen als Induktivität wirkt.F i g. 4 shows the printed wiring pattern of the circuit board 42, on which the in Fi g. 2 RF amplifier circuit shown is trained. The components on the board have the same references as in Fig. 2. In the one from the dashed line A transistor 25 is located in the bordered area. The circuit board 42 has electrically conductive tracks 43 to 51. Outside the dome is an electrically conductive path 52 to the ground connections of the biasing resistor 26, of the capacitor 39 provided for compensation at high frequencies, the bypass capacitor 35, the Vorspannwiderslands 28, of the capacitor 40 and provided for compensation at high frequencies of the load resistor 31 connected. Another electrically conductive track 53 connect the input side Ground connection 21, the ground connection on the output side 23 and the ground connection of the capacitor 36. The track 52 is with the track 53 via an electrical connected conductive track 54, which is designed such that it acts as an inductance at high frequencies.
F i g. 5 zeigt ein Ersatzschaltbild für den aus der HF-Verstärkerschaltung nach Fig.2 bestehenden Hochfrequenzverstärker und die gedruckte Schaltungsplatine nach Fig.4. Der Haupt-Verstärkerschaltungsabschnitt 41 läßt sich als Impedanz auffassen, die von ihren Wider- cr> Standsbauelementen beherrscht wird, wenn man die Eingangsseite von der Ausgangsseite her betrachtet. Im allgemeinen ist diese Ersatzschaltung identisch mit einer in Form eines überbrückenden T-Glieds ausgebildeten Fangschaltung, die in der Video-Zwischenfrequenzverstärkerschaltung eines Fernsehgeräts verwendet wird. Der in den Fig.2 und 4 dargestellte HF-Verstärker bildet mithin eine Fangschaltung, wenn man die Eingangseeite von der Ausgangsseite her betrachtet Folglich wird der Absorbier- und Dämpfungseffekt der Fangschaltung die Trennung weiter erhöhen.F i g. 5 shows an equivalent circuit diagram for the high-frequency amplifier consisting of the RF amplifier circuit according to FIG. 2 and the printed circuit board according to FIG. The main amplifier circuit section 41 can be regarded as an impedance, which is dominated by its resistance c r> stand elements when looking at the input side of the output side. In general, this equivalent circuit is identical to an interception circuit in the form of a bridging T-element which is used in the video intermediate frequency amplifier circuit of a television set. The HF amplifier shown in FIGS. 2 and 4 thus forms a trap circuit when the input side is viewed from the output side. Consequently, the absorption and damping effect of the trap circuit will further increase the separation.
F i g. 6 zeigt einen Booster-Mischer 55 mit einem erfindungsgemäßen Hochfrequenzverstärker. Dieser Booster-Mischer enthält zwei Hochfrequenzverstärker 56 und 57 sowie weitere Bauelemente, welche die gleichen Bezugszeichen haben wie bei der Schaltung nach Fig. 1. Durch Einstellen der Kapazitäten der Kondensatoren 39 und 40 für die die HF-Kennlinien kompensierenden Verstärker 56 und 57 wird die Frequenz, bei der eine Absorption und Dämpfung stattfindet, derart eingestellt, daß sie in den Frequenzbereich des HF-Modulators 12 fällt.F i g. 6 shows a booster mixer 55 with one according to the invention High frequency amplifier. This booster mixer contains two high frequency amplifiers 56 and 57 and other components which have the same reference numerals as in the circuit according to FIG Fig. 1. By adjusting the capacities of the capacitors 39 and 40 for the amplifiers 56 and 57, which compensate for the RF characteristics, is the frequency at which an absorption and attenuation takes place, adjusted in such a way that they are in the frequency range of the RF modulator 12 falls.
Fig.7 zeigt Meßwerte für die Trennung zwischen dem Modulator-Eingangsanschluß 13 und dem Antennen-Eingangsanschluß 3 dieses Booster-Mischers 55 in Gegenüberstellung mit entsprechenden Meßwerten eines herkömmlichen HF-Verstärker enthaltener. Booster-Mischers. Die Kurve 58 veranschaulicht die Trennung in dem in F i g. 6 gezeigten Mischer 55. Die Kurve 59 vei anschaulicht die Trennung in einem herkömmlichen Booster-Mischer mit zwei Hochfrequenzverstärkern. Die Kurve 60 veranschaulicht die Trennung eines herkömmlichen Booster-Mischers mit drei Hochfrequenzverstärkern. Aus der graphischen Darstellung ist ersichtlich, daß die Trennung in dem Booster-Mischer mit den erfindungsgemäßen Hochfrequenzverstärkern in dem genutzten Frequenzbereich in der Nähe von 600 MHz abrupt ansteigt und —60 dB übersteigt und folglich die FTZ-Forderungen erfüllt. Andererseits ist die herkömmliche Booster-Schaltung mit zwei H F-Verstärkern nicht in der Lage, dieser Norm zu entsprechen, so daß drei oder noch mehr HF-Verstärker benötigt werden, um der Norm gerecht zu werden. FIG. 7 shows measured values for the separation between the modulator input connection 13 and the antenna input connection 3 of this booster mixer 55 in comparison with corresponding measured values of a conventional RF amplifier included. Booster mixer. Curve 58 illustrates the Separation in the in F i g. Mixer 55 shown in FIG. 6. Curve 59 illustrates the separation in a conventional one Booster mixer with two high frequency amplifiers. Curve 60 illustrates the separation a conventional booster mixer with three high-frequency amplifiers. From the graphic representation it can be seen that the separation in the booster mixer with the high-frequency amplifiers according to the invention in the frequency range used in the vicinity of 600 MHz rises abruptly to -60 dB exceeds and consequently meets the FTZ requirements. On the other hand is the conventional booster circuit with two HF amplifiers unable to meet this standard so that three or more RF amplifiers are required to meet the standard.
Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß der erfindungsgemäße Hochfrequenzverstärker eine verbesserte Trennung zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite schafft. Folglich erfüllen zwei erfindungsgemäße Verstärker in einem Booster-Mischer die gleiche Funktion wie drei herkömmliche Verstärker, so daß die Kosten des Booster-Mischers herabgesetzt werden können und sich die Schaltung zur Miniaturisierung eignet. Da der Mischer eine geringere Anzahl von Verstärkern benötigt, wird auch der Rauschabstand verbessert. Der erfindungsgemäße HF-Verstärker läßt sich selbstverständlich in jeder Schaltung einsetzen, in der eine starke Trennung der Eingangsseite von der Ausgangsseite gefordert wird.From the above description, it can be seen that the high frequency amplifier of the present invention is an improved one Creates a separation between the entrance side and the exit side. Accordingly, two of the invention meet Amplifiers in a booster mixer perform the same function as three conventional amplifiers, so the Cost of the booster mixer can be reduced and the circuit is suitable for miniaturization. Since the mixer requires a smaller number of amplifiers, the signal-to-noise ratio is also improved. The RF amplifier according to the invention can of course be used in any circuit in which one strong separation of the input side from the output side is required.
Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings
Claims (2)
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