DE3526175A1 - Eingangsumschalter fuer eine satellitenempfangsschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Eingangsumschalter für eine Satellitenempfangsschaltung, mit einem Umschalter zum Durchschalten je eines Empfangssignals aus zwei Signalzuführungen.

Beim Satelliten-Fernsehen werden von einer Parabol­ antenne bekanntlich sowohl Signale mit Rechtspolarisation als auch mit Linkspolarisation empfangen. Daher führen von einer an die Parabolantenne angeschlossenen Pola­ risationsweiche mit zwei Umsetzern für eine erste Zwischenfrequenz zwei getrennte Leitungen - nämlich eine für die Signale aus Rechtspolarisation und eine andere für die Signale aus Linkspolarisation - zu einem Konverter, in welchem die Empfangssignale verarbeitet und aufbereitet werden, so daß an den Ausgang des Kon­ verters ein Fernsehgerät angeschlossen werden kann. Die Empfangsbaugruppe, welche den Eingangsumschalter enthält, kann auch in einem Fernsehgerät integriert sein.

Der Benutzer einer Satellitenempfangsanlage kann zwischen den Signalen aus Rechts- oder Linkspolarisation wählen, und zu diesem Zweck ist dem Konverter ein entsprechender Umschalter zugeordnet. In der einen Stellung des Um­ schalters wird der Eingang für Rechtspolarisation, und in der anderen Stellung der Eingang für Linkspolarisation durchgeschaltet und mit den nachfolgenden Schaltungs­ teilen verbunden.

Bisher hat man den Eingangsumschalter mit PIN-Dioden aufgebaut, wobei in einem Netzwerk vier PIN-Dioden für jede Leitung benötigt werden. Da die PIN-Diode ein hochwertiges Bauteil darstellt, ist diese Lösung sehr kostenintensiv, wenn man berücksichtigt, daß neben den insgesamt acht PIN-Dioden noch jeweils ein Hilfsnetzwerk mit NF-Transistoren benötigt wird, um die PIN-Dioden bestimmungsgemäß betreiben zu können.

Ein weiterer Nachteil des mit PIN-Dioden realisierten Eingangsumschalters besteht darin, daß diese im durch­ geschalteten Zustand eine nicht zu vernachlässigende Dämpfung bewirken, die die Empfindlichkeit der Eingangsschaltung verschlechtert. Anderer­ seits ist es erforderlich, zur Erzielung einer hohen Sperrdämpfung im nicht durchgeschalteten Zustand der PIN-Dioden einen beachtlichen Schaltungsaufwand zu betreiben.

Hier greift die Erfindung ein, der zur Beseitigung der geschilderten Nachteile die Aufgabe zugrunde liegt, einen einfachen und kostengünstigen Eingangs­ umschalter für eine Satellitenempfangsschaltung zu schaffen, welcher eine negative Durchlaßdämpfung (Verstärkung!) sowie eine hohe Sperrdämpfung bei ge­ ringem Bauelementeaufwand besitzt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei dem im Oberbe­ griff des Anspruchs 1 genannten Eingangsumschalter dadurch, daß der Umschalter durch zwei ein- und aus­ schaltbare HF-Transistoren gebildet ist, von denen sich jeweils nur einer im durchgeschalteten aktiven Zustand befindet, und daß die Betriebsströme der HF- Transistoren über Hilfsdioden geführt sind.

Der überraschende Schritt, bei einer Satellitenemp­ fangsschaltung in neuartiger Weise für den Eingangs­ umschalter HF-Transistoren zu verwenden, von denen sich auf Grund einer speziellen Beschaltung alter­ nativ nur jeweils einer im durchgeschalteten Zustand befinden kann, führt zu einer Reihe von bedeutsamen Vorteilen.

Jeder HF-Transistor wirkt nämlich nicht nur als Schalter, sondern daneben auch noch als eine Breitbandverstärker­ stufe, so daß das Problem der Durchlaßdämpfung nicht auftritt.

Im nicht durchgeschalteten Zustand besitzt der be­ treffende HF-Transitor eine sehr hohe Sperrdämpfung, weil der gesperrte HF-Transistor einerseits ohne Strom betrieben wird, und weil andererseits die im Collektor­ kreis befindlichen Hilfsdioden stromlos sind, wo­ durch die Dämpfung zusätzlich erhöht wird.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von je­ weils zwei über eine Streifenleitung in Reihe ge­ schaltete Hilfsdioden, wobei die Streifenleitung die Sperrdämpfung zusätzlich stark erhöht. Die Streifenleitungen lassen sich nämlich zweckmäßig so dimensionieren, daß sich an ihren den collektor­ seitigen Hilfsdioden abgewandten Enden Spannungsknoten von stehenden Wellen im oberen Bereich der Betriebs­ frequenzen bilden (wo sonst die Sperrdämpfung ein Minimum wäre).

Die HF-Transistoren sowie auch die für ihren Betrieb vorgesehenen NF-Transistoren stellen preiswerte Bau­ teile dar, und für die Hilfsdioden müssen nicht un­ bedingt PIN-Dioden verwendet werden, so daß der neue Eingangsumschalter kostengünstig herzustelllen ist.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können für die Hilfsdioden aber auch PIN-Dioden verwendet werden. Dies ist kostenmäßig immer noch zu vertreten, wenn man berücksichtigt, daß insgesamt nur vier statt acht Dioden nötig sind.

Der Einsatz von PIN-Dioden bringt den entscheidenden Vorteil, daß sie als Regelglieder einer Regelstufe für eine automatische Verstärkungsregelung mit be­ nutzt werden können.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht nämlich erstmals für den Eingangsumschalter eine automatische Verstärkungsregelung vor, während die bekannten Eingangsumschalter ohne Regelung be­ trieben wurden. Dies führte zu dem Nachteil, daß bei starken Pegelschwankungen der Empfangssignale die nachfolgenden Schaltungsteile relativ "ungeschützt" gewesen sind und schädliche Übersteuerungen auftreten konnten.

Bei der Erfindung wird diesem Nachteil dadurch ent­ gegengetreten, daß die gemeinsame Stromzuführung der beiden als Umschalter wirkenden HF-Transistoren mit einer separaten Regelstufe verbunden ist, und daß die PIN-Dioden in der Stromzuführung als Regelglieder der Regelstufe wirken.

Zu diesem Zweck ist jeder Collektor der HF-Transistoren über eine zusätzliche separate Stromzuführung mit der Betriebsspannungsquelle verbunden, wobei über diese Stromzuführungen der Hauptteil des Betriebsstromes zugeführt wird. Über die jedem HF-Transistor zuge­ ordneten PIN-Dioden wird dann nur jener Teil des Betriebsstromes zugeführt, der gerade nötig ist, um die Dämpfung der PIN-Dioden gering zu halten.

Dieser letztere Teil des Betriebsstromes läßt sich durch die Regelstufe in Abhängigkeit einer Regel­ spannung zum Zwecke einer automatischen Verstärkungs­ regelung beeinflussen.

Andere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbil­ dungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu ent­ nehmen und in der Zeichnung dargestellt.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzip-Blockschaltbild einer Satellitenempfangsschaltung mit einem Konverter, der einen Ein­ gangsumschalter umfaßt,

Fig. 2 ein mehr detalliertes Blockschalt­ bild eines Konverters mit einem Eingangsumschalter, und

Fig. 3 ein Schaltbild eines Eingangs­ umschalters mit einer Regelstufe.

Die in Fig. 1 nur schematisch dargestellte Satelliten­ empfangsschaltung besitzt eine Parabolantenne 4, an deren Erreger 6 eine Polarisationsweiche 8 angeschlossen ist. An den Ausgängen der Polarisationsweiche wird je ein Umsetzer 10, 12 angeschlossen, die über zwei Lei­ tungen 14 und 16 mit einem Konverter 18 verbunden sind.

Die Umsetzer 10, 12 erzeugen eine erste Zwischenfrequenz mit welcher die Empfangssignale aus Rechtspolarisation über die Leitung 14 und aus Linkspolarisation über die Leitung 16 zu den Eingängen R und L des Konverters 18 bzw. des Eingangsumschalters 24 (vgl. Fig. 2) ge­ langen.

Nach der Signalverarbeitung durch den Konverter 18 stehen an einer Ausgangsklemme 20 Video-Signale zur Verfügung, die einem Fernsehgerät 22 zugeführt werden.

Der grundsätzliche Aufbau des Konverters 18 ist in dem Blockschaltbild gemäß Fig. 2 gezeigt. Wesentlicher Bestandteil ist der Eingangsumschalter 24 mit den beiden Eingängen R (für Rechtspolarisation) und L (für Linkspolarisation). Der Eingangsumschalter 24 besitzt einen Schalteingang 36, welchem eine Schalt­ spannung U _S zugeführt wird, um den Umschalter 26 nach Wunsch zu betätigen, so daß entweder die Empfangs­ signale aus Rechtspolarisation oder aus Linkspola­ risation weiter verarbeitet werden.

Von dem Eingangsumschalter 24 gelangt das jeweils durchgeschaltete Signal zu einem Breitbandverstärker 28, an welchen sich ein von einem Oszillator 32 ge­ speister Mischer 30 zur Erzeugung einer zweiten Zwischenfrequenz anschließt.

Der Oszillator 32 besitzt einen Kanalwahleingang 38, um mittels einer Abstimmspannung U _AS einen gewünschten Kanal einstellen zu können. Ferner ist der Oszillator 32 mit einem Frequenzteiler 34 verbunden, dessen Be­ dienanschluß 40 zu einem hier nicht näher dargestellten Bedienteil führt.

Auf den Mischer 30 folgt ein Bandfilter 42, dem ein ZF-Verstärker 44 nachgeschaltet ist, und dessen Ver­ stärkung durch eine einer Regelschaltung 52 ent­ stammenden Regelspannung beeinflußt werden kann.

Dem ZF-Verstärker 44 schließen sich ein weiteres Band­ filter 46 sowie eine Verstärkerstufe 48 an, welche mit einem Verteiler 50 verbunden ist. Hier werden die anstehenden Signale zum einen der Regelschaltung 52 und zum anderen einem Demodulator 54 zuge­ führt.

An den genannten Demodulator 51 schließt sich eine Video­ anpaßschaltung mit Tondemodulator 56 an, dessen Ausgangs­ buchse 20 mit einem Fernsehgerät 22 gemäß Fig. 1 verbindbar ist. Schließlich wird die Regelspannung der Regelschaltung 52 nicht nur dem ZF-Verstärker 44, sondern auch - wie nachfolgend an Hand von Fig. 3 noch näher erläutert - dem Eingangsumschalter 24 zu­ geführt.

Das Schaltbild des Eingangumschalters in Fig. 3 zeigt zwei HF-Transistoren 66 und 68, welche als Schalter betrieben werden und mit den Eingängen R und L ver­ bunden sind. Die beiden HF-Transistoren 66 und 68 bilden dabei in aktiver Form den Umschalter 26, d.h. es befindet sich alternativ nur jeweils ein HF-Tran­ sistor 66, 68 im durchgeschalteten Zustand.

Für die Arbeitspunkteinstellung der beiden HF-Tran­ sistoren 66, 68 sind zwei Versorgungstransistoren 62 und 64 vorgesehen, für welche NF-Transistoren verwendet werden können.

Der Versorgungstransistor 62 ist mit einem Steuertran­ sistor 58 und der Versorgungstransistor 64 mit einem Steuertransistor 60 verbunden. Für die Betätigung des Um­ schalters 26 bzw. zum Durchschalten jeweils eines HF- Transistors 66, 68 wird dem Schalteingang 36 eine Schalt­ spannung U _S zugeführt, die einen Wert entsprechend den logischen Zuständen "1" oder "0" besitzt. Wenn der Steuertransistor 58 sich im leitenden Zustand befindet, ist der andere Steuertransistor 60 gesperrt und umge­ kehrt. Entsprechend werden die Versorgungstransistoren 62 und 64 angesteuert, so daß alternativ nur jeweils ein HF-Transistor 66, 68 im durchgeschalteten Zustand ist.

Die gemeinsame Stromzuführung der beiden HF-Tran­ sistoren 66 und 68 erfolgt über einen an die Be­ triebsspannungsquelle +U _B angeschlossenen Wider­ stand 86, der zu einem gemeinsamen Abzweigpunkt B führt. Somit erfolgt die Stromzufuhr für den HF- Transistor 66 über die Reihenschaltung einer Hilfs­ diode 72, einer Streifenleitung 78 und einer weiteren Hilfsdiode 70. Analog befindet sich in der Collektor­ leitung des anderen HF-Transistors eine Hilfsdiode 76, eine Streifenleitung 82 sowie eine weitere Hilfs­ diode 74. Die Kondensatoren 80 und 84 dienen einer eventuellen Frequenzgangskorrektur.

Die Hilfsdioden 70-76 können durch normale preis­ werte kapazitätsarme Dioden gebildet sein, über welche die Betriebsströme für die HF-Transistoren 66 und 68 geführt werden. Die Einstellung der Betriebsströme erfolgt durch die Versorgungstransistoren 62 und 64 Der jeweils gesperrte HF-Transistor 66 oder 68 be­ sitzt eine sehr hohe Dämpfung, weil er ohne Strom betrieben wird, und weil die zugehörigen Hilfs­ dioden 70, 72 bzw. 74, 76 stromlos sind, wodurch die Dämpfung zusätzlich stark erhöht wird. Dieser Effekt wird weiter durch die Streifenleitungen 78 bzw. 82 unterstützt, welche so dimensioniert sind, sich an deren Enden (zu der Hilfsdiode 72 bzw. 76 hin) Spannungsknoten von stehenden Wellen im oberen Bereich der Betriebsfrequenzen bilden (wo sonst die Sperr­ dämpfung ein Minimum wäre).

Mit der beschriebenen Schaltungsanordnung sind sehr hohe Sperrdämpfungen von über 50 dB bei z. B. 1,7 GHz erreichbar, so daß preiswerte und kostengünstige Bau­ elemente in Form von kapazitätsarmen Dioden an Stelle teurer PIN-Dioden verwendet werden können.

Mit besonderem Vorteil lassen sich für die Hilfs­ dioden 70-76 aber auch PIN-Dioden einsetzen, die dann als Regelglieder für eine automatische Ver­ stärkungsregelung mittels einer Regelstufe 92 inner­ halb des Eingangsumschalters verwendet werden können.

Zu diesem Zweck wird in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung der Hauptteil des Betriebsstromes der HF- Transistoren 66, 68 über Widerstände 88 bzw. 90 zu­ geführt, und über die PIN-Dioden 70-76 wird nur jener Teil geführt, der gerade nötig ist, um die Dämpfung der PIN-Dioden 70, 72 bzw. 74, 76 gering zu halten.

Dieser letztere Teil des Betriebsstromes kann durch die Regelstufe 92 in dem Sinne beeinflußt werden, daß der durch die PIN-Dioden 70, 72 bzw. 74, 76 fließende Teil des Betriebsstromes verringert oder erhöht wird, und zwar nach Maßgabe der Regelspannung U _AGC , welche dem Hilfstransistor 94 zugeführt wird. Wenn z.B. der rechte Kanal R geöffnet ist, erfolgt die Stromversorgung im wesentlichen über den Wider­ stand 88 und zu einem geringen Teil über den Wider­ stand 86. Wird die Verstärkung durch die Regelstufe 92 erniedrigt, so daß die PIN-Dioden 70 und 72 strom­ los werden, reicht die Stromzuführung über den Wider­ stand 88 für den HF-Transistor 66 immer noch aus.

In der zu dem gemeinsamen Abzweigpunkt B führenden Emitterleitung sind eine Diode 98 und ein Wider­ stand 96 in Reihe geschaltet. Diese Reihenschaltung stellt für eine auf den Ausgang A folgende Schaltung (vgl. den Verstärker 28 und den Mischer 30 in Fig. 2) einen definierten Abschlußwiderstand dar und kann außerdem eine Erhöhung des Regelhubes bewirken.

Wenn beispielsweise die PIN-Dioden 70 und 72 strom­ los sind, ändert sich die Ausgangsimpedanz am Aus­ gang A, was vor allem dann von Nachteil ist, wenn auf den Ausgang A ein Filter folgt.

Durch eine entsprechende Dimensionierung läßt sich nun erreichen, daß die Diode 98 in der Emitterleitung des Hilfstransistors 94 durchlässig geschaltet ist,

bevor die PIN-Dioden 70 und 72 stromlos werden. Der Widerstand 96 bildet dann einen Abschlußwiderstand, wodurch der oben erwähnte Nachteil beseitigt wird.

Die Regelstufe 92 mit dem Hilfstransistor 94 umfaßt noch einen von dem Collektor nach Masse führenden Widerstand 100. Mit diesem Widerstand 100 sowie mit den Widerständen 36, 38, 90 und 96 läßt sich der Regel­ einsatzpunkt und der Regelhub festlegen.

Wie das Blockschaltbild in Fig. 2 zeigt, ist bereits für den Konverter in an sich bekannter Weise eine Regelschaltung 52 vorgesehen. Die neue Regelstufe 92 in Fig. 3 ermöglicht demgegenüber eine zusätzliche Regelung im Eingangsteil, um nachfolgende Schaltungen vor zu hohen Eingangspannungen zu schützen.

Claims (10)

1. Eingangsumschalter für eine Satellitenemp­ fangsschaltung mit einem Umschalter zum Durchschalten je eines Empfangssignals aus zwei Zuführungen, da­ durch gekennzeichnet, daß der Umschalter (26) durch zwei ein- und ausschaltbare HF-Transistoren (66, 68) gebildet ist, von denen sich jeweils nur einer im durchgeschalteten aktiven Zustand befindet, und daß die Betriebsströme der HF-Transistoren (66, 68) über Hilfsdioden (70,72;74,76) geführt sind.

2. Eingangsumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitspunkteinstellung für die HF-Transistoren (66, 68) durch je einen zugeordneten Versorgungstransistor (62, 64) erfolgt.

3. Eingangsumschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Versorgungstransistor (62, 64) durch einen zugeordneten Steuertransistor (58, 60) angesteuert wird, von denen jeweils nur einer im durch­ geschalteten aktiven Zustand ist, und daß dem einen Steuertransistor (58) eine Schaltspannung (U _S ) für den Umschalter (26) bzw. für die HF-Transistoren (66, 68) zugeführt ist.

4. Eingangsumschalter nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Stromzuführung jedes HF-Transistors (66, 68) in dessen Collektorleitung zwei über eine Streifen­ leitung (78 bzw. 82) in Reihe geschaltete Hilfsdioden (70, 72 bzw. 74, 76) vorgesehen sind.

5. Eingangsumschalter nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsdioden (70-76) durch PIN-Dioden ge­ bildet sind.

6. Eingangsumschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die PIN-Dioden (70-76) als Regel­ glieder einer Regelstufe (92) für eine automatische Verstärkungsregelung verwendet werden.

7. Eingangsumschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelstufe (92) an die ge­ meinsame Stromzuführung (86) für die HF-Transistoren (66, 68) angeschlossen ist.

8. Eingangsumschalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Collektor der HF- Transistoren (66, 68) eine weitere zusätzliche Strom­ zuführung (88 bzw. 90) vorgesehen ist.

9. Eingangsumschalter nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelstufe einen mit einer Regelspannung (U _AGC ) beaufschlagten Hilfstransistor (94) besitzt.

10. Eingangsumschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter des Hilfstransistors (94) über eine Diode (98) und einen Widerstand (96) mit der gemeinsamen Stromzuführung (86) für die HF- Transistoren (66, 68) verbunden ist.