DE4128140A1 - Vorspannungsnetzwerke fuer symmetrische mischer - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf symmetrische Mi­ scher, die in Fernseh- und Rundfunkempfängern zu verwenden sind, insbesondere auf Vorspannungs-Netzwerke zum Versehen der Mischvorrichtungen mit Vorspannung.

Die vorliegende Anmeldung ist verwandt mit US-Patentanmel­ dung Seriennummer 3 37 790 von Muterspaugh und Anderson, die sich auf einen "Einfach symmetrischen Mischer mit Ausgangs­ filter" bezieht, am 13. April 1989 eingereicht wurde und auf dieselbe Erwerberin übertragen wurde, wie die vorliegende Erfindung.

Ein Mischer ist ein Netzwerk mit drei Anschlüssen, das ein Eingangssignal mit einer Frequenz in eine andere Frequenz umsetzt. Um diese Umsetzung zu bewirken, wird das Eingangsi­ gnal von einer nichtlinearen Vorrichtung mit einem anderen Eingangssignal überlagert oder "vermischt". Dieser Vorgang erzeugt zwei primäre Ausgangssignale mit Frequenzen, die gleich der Summe der und der Differenz zwischen den Frequen­ zen der beiden Eingangssignale sind. Allerdings werden übli­ cherweise ebenfalls unerwünschte Mischprodukte erzeugt. In einem Tuner eines Fernseh- oder Rundfunkempfängers wird ein Hochfrequenz- (HF) Signal, welches von einer HF-Stufe Zuge­ führt wird, mit einem Empfangsoszillator- (EO) Signal, wel­ ches von einem Empfangsoszillator erzeugt wird, gemischt und erzeugt so ein Zwischen- (ZF) Signal.

Eine Beschreibung verschiedener Typen von Mischern, ihrer Arbeitsweise und ihrer relativen Vorteile und Nachteile fin­ det sich in "Introduction to Radio Frequency Design" (Einfüh­ rung in die Hochfrequenz-Konstruktion) von W.H. Hayward, ver­ öffentlicht von Prentice Hall, Copyright 1982, Seiten 232-245.

Einige Mischer verwenden eine aktive Vorrichtung, wie z. B. einen als Verstärker konfigurierten Transistor, während ande­ re eine passive Vorrichtung, wie etwa eine Diode, verwenden. Passive Mischer verfügen über einen Vorteil gegenüber akti­ ven Mischern, indem aktive Mischer dazu neigen, unerwünschte Mischprodukte zu verstärken, was es schwerer macht, sie zu entfernen. Die Mischvorrichtungen von Mischern können im "quadratischen" Modus oder in einer "Schalt-" Betriebsart betrieben werden. Schaltmodus-Mischer neigen dazu, weniger unerwünschte Mischprodukte zu erzeugen, als quadratische Mi­ scher. Unter den Schaltmodus-Mischern bieten die sogenannten "symmetrischen" Mischer ("balanced" mixers) einzigartige Vorteile, von denen einer die Eliminierung von wenigstens einem der beiden Eingangssignale an dem anderen Eingang und an dem Ausgang des Mischers ist. Dieser und andere Vorteile von symmetrischen Mischern werden später noch eingehend dis­ kutiert werden.

Die oben genannte Patentanmeldung von Muterspaugh und Anders­ on offenbart einen einfach symmetrischen Mischer. Farb­ fernsehempfänger der Marke RCA mit CTC-156 und 157 Chassis, dokumentiert in "RCA/GE Color Television Service Data - CTC 156/157", veröffentlicht 1989 von Thomson Consumer Electro­ nics, Indianapolis, Indiana, USA, verwenden Tuner der Typen TCCR und TCHR mit einem einfach symmetrischen Mischer, ähn­ lich dem in der Patentanmeldung von Muterspaugh und Anderson offenbarten. Diese einfach symmetrischen Mischer enthalten ein einzelnes Paar von Mischdioden und ein einzelnes Symme­ trierglied zum Verbinden der ED- und HF-Signale mit den Mischdioden in einer abgestimmten Impedanz-Konfiguration.

US-Patent 46 01 063 von Price offenbart einen doppelt symme­ trischen Mischer. Farbfernsehempfänger der Marke RCA mit CTC-133 Chassis, dokumentiert in "RCA/GE Color Television Basic Service Data CTC-133 Series", veröffentlicht 1985 von RCA Corporation, Indianapolis, Indiana, USA, verwenden einen doppelt symmetrischen Mischer, ähnlich dem in dem Price­ Patent offenbarten. Diese doppelt symmetrischen Mischer ent­ halten zwei Paare von Mischdioden, die in einer Brückenanord­ nung angeordnet sind, und zwei Symmetrierglieder zum Verbin­ den der EO- beziehungsweise HF-Signale mit den Mischdioden in einer abgestimmten Impedanzkonfiguration. Jedes Dioden­ paar wird von einem Stromquellen-Netzwerk mit einer Span­ nungsversorgung und einem zwischen die Spannungsversorgung und die Verbindung der beiden Dioden geschalteten Widerstand mit Vorspannung versehen.

Die vorliegende Erfindung basiert teilweise auf der Erkennt­ nis, daß, um die Vorteile von symmetrischen Mischern auf ver­ läßliche Weise zu erlangen, die Vorspannung für die Mischvor­ richtungen, z. B. Dioden, von symmetrischen Mischern genauer gesteuert werden sollten, als im Stand der Technik. Genauer gesagt, hat der Erfinder erkannt, daß anstatt die Dioden von einer Stromquelle mit Vorspannung zu versehen, die Dioden eines symmetrischen Mischers von einer Spannungsquelle mit einer relativ geringwertigen Quellenimpedanz mit Vorspannung versehen werden sollten. Die vorliegende Erfindung fußt auch teilweise auf dem Erkennen der Art, wie ein Spannungsquel­ len-Vorspannungs-Netzwerk für einen symmetrischen Mischer auf einfache und kostengünstige Weise ausgeführt werden kann. Diese und andere Aspekte der Erfindung werden nachste­ hend detailliert im Zusammenhang mit der beigefügten Zeich­ nung beschrieben.

In der beigefügten Zeichnung ist:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Tuners mit einem einfach symmetrischen Mischer, welcher gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines doppelt symmetri­ schen Mischers, welcher gemäß einem anderen Aspekt der vor­ liegenden Erfindung konstruiert ist;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Tuners mit einem anderen einfach symmetrischen Mischer, welcher gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Eigenschaften von Spannung gegenüber Strom einer Diode, die zum Verstehen der Arbeitsweise der in Fig. 1, 2 und 3 gezeigten symmetri­ schen Mischer hilfreich ist.

In den verschiedenen Figuren sind einander entsprechende Kom­ ponenten durch dieselben oder ähnliche Bezugszeichen gekenn­ zeichnet. Außerdem sind die schematischen Darstellungen von Fig. 1, 2 und 3 auf die gleiche Weise angeordnet, so daß Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen den verschiedenen Ausführungsformen leicht zu erkennen sind.

Die in Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Tuner sind sowohl in Fernseh- als auch in Rundfunkempfängern einsetzbar. Die Tu­ ner werden hier allerdings beispielhaft in bezug auf die Um­ gebung eines Fernsehers beschrieben.

Wie in Fig. 1, 2 und 3 gezeigt, wird ein von einer Anten­ ne oder einer anderen HF-Fernsehsignal-Quelle, wie etwa ei­ nem Kabelverteilersystem, geliefertes Hochfrequenz- (HF) Si­ gnal mittels einer HF-Eingangsklemme 10 einem regelbaren HF- Verstärker 12 zugeführt. Ein regelbarer Empfangsoszillator 14 erzeugt ein Empfangsoszillator- (EO) Signal. Das verstärk­ te HF-Signal und das EO-Signal werden einem symmetrischen Mi­ scher 16 zugeführt, welcher diese beiden Signal kombinert (überlagert) und so ein Zwischenfrequenz- (ZF) Signal er­ zeugt. In erwünschter Weise wird das von Mischer 16 erzeugte ZF-Signal durch einen ZF-"Vor-Filter" 18 gefiltert, bevor es dem ZF-Teil des Fernsehempfängers vermittels der ZF-Ausgangs­ klemme 20 zugeführt wird. Vor-Filter 18 ist so konstruiert, daß es stärker selektiv ist, als die im ZF-Teil von Fernse­ hern verwendeten üblichen ZF-Filter, um sowohl unerwünschte Mischer-Produkte als auch die Signale erster und zweiter angrenzender Fernsehkanäle erheblich zu dämpfen, die Störkom­ ponenten in nachfolgenden Verstärkerstufen zur Folge haben könnten. Vor-Filter 18 kann ein doppelt geregeltes Butter­ worth-Filter enthalten. Vor-Filter 18 ist der Gegenstand der gleichzeitig schwebenden oben genannten Anmeldung von Muterspaugh.

Die in Fig. 1 bzw. 3 gezeigten einfach symmetrischen Mi­ scher 16 und 16′ sind einfach symmetrische Mischer mit einem einzelnen Paar Mischdioden und einem einzelnen Impedanz- Transformations-Netzwerk zum Verbinden der HF- und EO-Signa­ le mit den Mischdioden in einer abgestimmten Impedanz-Konfi­ guration. Das in Fig. 1 gezeigte Impedanz-Transformations- Netzwerk des einfach symmetrischen Mischers 16 enthält ein Symmetrierglied 22. Symmetrierglied 22 enthält zwei Paare von bifilaren Wicklungen 221, 222 und 223, 224, die auf her­ kömmliche Weise konfiguriert sind, um die nicht-symmetrische oder einendige Impedanz-Konfiguration am Ausgang von Emp­ fangsoszillator 14 in die symmetrische oder doppelendige Kon­ figuration umzusetzen, die zum Ansteuern der Mischdioden 24 und 26 benötigt wird. Das EO-Signal ist über einen Kondensa­ tor 15 mit einer ersten Eingangsklemme 28 von Symmetrier­ glied 22 verbunden, an der Verbindung von bifilaren Wicklun­ gen 221 und 222, und eine zweite Eingangsklemme 30, an der Verbindung von bifilaren Wicklungen 223 und 224, ist mit Mas­ se verbunden. Das verstärkte HF-Signal ist durch einen Kon­ densator 13 mit einer Klemme 32 an der Verbindung von bifila­ ren Wicklungen 222 und 223 verbunden. Eine "mittlere" Klemme 32, an der Verbindung von bifilaren Wicklungen 223 und 224, ist mit Masse verbunden. Dioden 24 und 26 sind in Reihe ge­ schaltet, in gleicher Weise gepolt, zwischen einer ersten Ausgangsklemme 34, an einem Ende von Wicklung 221 und einer zweiten Ausgangsklemme 36, an einem Ende von Wicklung 224. Ein ZF-Signal wird an der Verbindung von Dioden 24 und 26 erzeugt und durch einen Kondensator 38 dem ZF-Vor-Filter 18 zugeführt.

Der bis hier in bezug auf Fig. 1 beschriebene Tuner (ohne ein Vorspannungs-Netzwerk 40, was nachstehend zu beschreiben sein wird) ist ähnlich dem in der Anmeldung von Muterspaugh und Anderson offenbarten Tuner und den Tunern der Typen TCCR und TCHR, die in Farbfernsehempfängern der Marke RCA mit CTC 156 und CTC 157 Chassis Verwendung finden, dokumentiert in "RCA/GE Color Service Data - CTC 156/157", veröffentlicht von Thomson Consumer Electronics, Inc., Indianapolis, Indi­ ana, USA.

Wie bereits angedeutet, beschäftigt sich die vorliegende Er­ findung insbesondere mit Vorspannungs-Netzwerken für symme­ trische Mischer. Das in Fig. 1 gezeigte Vorspannungs-Netz­ werk 40 für einfach symmetrische Mischer 16 umfaßt einen Wi­ derstand 42 mit einem relativ hohen Wert, der zwischen eine Quelle der Versorgungsspannung +Vc und die Anode von Diode 24 geschaltet ist, einen HF-Entkopplungskondensator 44, wel­ cher in dem hier interessanten Frequenzbereich nur eine vernachlässigbare Impedanz aufweist und der zwischen die An­ ode von Diode 24 und Klemme 34 von Symmetrierglied 22 ge­ schaltet ist, und einen Widerstand 46 mit einem relativ nied­ rigem Wert, der parallel zu Kondensator 44 geschaltet ist. Bevor allerdings die Notwendigkeit und besondere Bedeutung der Konfiguration des in dem in Fig. 1 gezeigten einfach symmetrischen Mischer 16 verwendeten Vorspannungs-Netzwerks 40 beschrieben wird, wird die grundlegende Konfiguration des in Fig. 2 gezeigten doppelt symmetrischen Mischers 16′′ be­ schrieben, da die in den beiden Mischern verwendeten Vor­ spannungs-Netzwerke ähnlich sind.

Der in Fig. 2 gezeigte doppelt symmetrische Mischer 16′′ hat zwei Paare von Mischdioden und zwei Impedanz-Transforma­ tions-Netzwerke. Bestimmte im in Fig. 2 gezeigten doppelt symmetrischen Mischer 16′′ verwendete Elemente, die sich all­ gemein auf im in Fig. 1 gezeigten einfach abgestimmten Mi­ scher 16 verwendete Elemente beziehen, sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet, weisen aber wegen der doppelt symmetrischen Konfiguration von Mischer 16′′ zusätzliche Be­ zeichnungen "a" und "b" auf.

Im einzelnen enthält der doppelt symmetrische Mischer 16′′ ein erstes Symmetrierglied 22′ mit der selben Konfiguration wie das in dem in Fig. 1 gezeigten einfach abgestimmten Mi­ scher 16 verwendete Symmetrierglied 22. Allerdings wird Sym­ metrierglied 22′ dazu benutzt, das einendige HF-Signal, an­ statt des EO-Signals, mit Paaren von Mischdioden 24a, 26a und 24b, 26b in abgestimmter Impedanz-Konfiguration zu ver­ binden. Mischer 16′′ enthält außerdem ein zweites Symmetrier­ glied 48 mit Paaren von bifilaren Wicklungen 481, 482 und 483, 484, welches benutzt wird, um das einendige EO-Signal mit Paaren von Mischdioden 24a, 26a und 24b, 26b in einer symmetrischen Impedanz-Konfiguration zu verbinden. Das EO-Si­ gnal ist mit einer ersten Eingangsklemme 50 von Symmetrier­ glied 48 verbunden, an der Verbindung von bifilaren Wicklun­ gen 481 und 482, und eine zweite Eingangsklemme 52, an der Verbindung von bifilaren Wicklungen 483 und 484, ist mit Mas­ se verbunden. Eine erste Ausgangsklemme 54 ist durch einen Gleichstrom-Sperrkondensator 56b, welcher in dem hier inter­ essierenden Frequenzbereich von Mischer 16′′ nur eine vernachlässigbare Impedanz besitzt, mit der Verbindung von Dioden 24b und 26b verbunden, und eine zweite Ausgangsklemme 58 ist mit der Verbindung von Dioden 24a und 26a durch einen Gleichstrom-Sperrkondensator 56a verbunden. Ein ZF-Signal wird an einer "mittleren" Klemme 60, an der Verbindung von bifilaren Wicklungen 482 und 483, erzeugt und wird Vor-Fil­ ter 18 zugeführt. Aufgrund der Anwesenheit von Gleichstrom- Sperrkondensatoren 56a und 56b, kann Kondensator 38, wenn gewünscht, entfallen.

Mit Ausnahme von Vorspannungs-Netzwerken 40a und 40b, die unten zu diskutieren sein werden, ähnelt die grundlegende Konfiguration des in Fig. 2 gezeigten doppelt symmetrischen Mischers 16′′ dem in Fig. 1 des Price-Patents gezeigten dop­ pelt symmetrischen Mischer und dem Mischer, der in Tunern vom Typ MTT007 verwendet wird, die in den Farbfernsehempfän­ gern der Marke RCA mit CTC 113 Chassis, dokumentiert in "RCA Color Television Basic Service Data CTC-113 Series", veröf­ fentlicht von RCA Corporation, Indianapolis, Indiana, USA, Verwendung finden.

Eine kurze Beschreibung der Arbeitsweise und der Vorteile von symmetrischen Mischern wird das Verständnis der Gründe für die Notwendigkeit und die bestimmte Konfiguration von Vorspannungs-Netzwerken 40 und 40′ von den in Fig. 1 und 3 gezeigten einfach symmetrischen Mischern 16 bzw. 16′ und von den Vorspannungs-Netzwerken 40a und 40b des in Fig. 2 gezeigten doppelt symmetrischen Mischers erleichtern.

Eine herausragende Eigenschaft eines einfach symmetrischen Mischers ist die praktisch völlige Eliminierung von Beiträ­ gen vom ED-Signal an der ZF-Ausgangsklemme und der HF-Ein­ gangsklemme, aufgrund der Aufhebung der beiden über den abge­ stimmten Hälften der Ausgangsseite des Impedanz-Transformati­ ons-Netzwerkes erzeugten Empfangsoszillator-Signalkomponen­ ten. In einem doppelt symmetrischen Mischer werden Beiträge von sowohl dem ED- als auch dem HF-Signal an der ZF-Ausgangs­ klemme praktisch eliminiert. Außerdem werden Beiträge von dem ED-Signal an der HF-Eingangsklemme praktisch eliminiert, und Beiträge von dem HF-Signal an der ED-Eingangsklemme wer­ den praktisch eliminiert. Allerdings sind die Kosten eines doppelt symmetrischen höher als die eines einfach symmetri­ schen Mischers, wegen der relativ größeren Anzahl an Teilen.

Typischerweise werden die Dioden von symmetrischen Mischern als Schalter betrieben, deren Leitungszustände als Reaktion auf das ED-Signal gesteuert werden. In der beispielhaften, in Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Ausführungsform sind die Mischdioden in erwünschter Weise Schottky-Dioden, wie etwa die HSM 885 erhältlich bei Hitachi Corporation in Japan, die einen viel abrupteren Übergang zwischen einem relativen "nicht-leitenden" Bereich und einem relativen "leitenden" Bereich aufweisen als eine Diode mit "quadratischer" Charak­ teristik. Die Eigenschaften hinsichtlich Spannung gegenüber Stromdurchfluß der Diode HSM 885 sind in Fig. 4 dargestellt.

Ein quadratischer Mischer ist abhängig von den quadratischen Charakteristiken der Mischvorrichtungen (d. h. entweder Di­ oden oder Transistoren), um die beiden Eingangssignale mit­ einander zu multiplizieren. Man kann sich symmetrische Mi­ scher gewissermaßen als eine Art synchronen Demodulator vor­ stellen, in dem die Dioden als Reaktion auf das ED-Signal zwischen einem relativen nicht-leitenden Zustand und einem relativen leitenden Zustand hin- und hergeschaltet werden, um der Ausgangsklemme des Mischers das HF-Signal in gleichge­ richteter Form zuzuleiten. Gewisse Terme höherer Ordnung der Fourier-Reihe, die das Ausgangssignal eines Mischers vom Schalt-Typ darstellen, werden wesentlich in ihrer Amplitude reduziert, wenn nicht sogar eliminiert, im Vergleich zu den selben Termen der Fourier-Reihe, die das Ausgangssignal ei­ nes quadratischen Mischers darstellen. Als Folge davon nei­ gen Mischer vom Schalt-Typ dazu, weniger ungewollte Produkte zu haben und führen zu einer geringeren Verzerrung als qua­ dratische Mischer.

Bei quadratischen Mischern, so hat sich gezeigt, ist es wün­ schenswert, beides zu haben: 1) ein ED-Signal mit relativ konstanter Amplitude; und 2) eine Quelle stabiler Vorspan­ nung für die Mischdioden, um eine relativ große Amplitude für das gewünschte Produkt des Ausgangssignals entsprechend relativ niedrigen Amplituden für ungewollte Produkte sicher­ zustellen. Bei symmetrischen Mischern, da die Dioden typis­ cherweise als Schaltvorrichungen betrieben werden, könnte man meinen, daß die Amplitude des ED-Signals nicht wesent­ lich sei und daß eine Vorspannung für die Dioden nicht erfor­ derlich sei, so lange die Amplitude des ED-Signals hoch ge­ nug sei zu bewirken, daß die Dioden in verläßlicher Weise zwischen dem nicht-leitenden und dem leitenden Zustand hin- und herschalten. Allerdings ist es möglicherweise unmöglich, die Amplitude des ED-Signals ohne weiteres über einen rela­ tiv großen Frequenzbereich hinweg, wie etwa den der VHF- und UHF-Bänder, auf einem hinreichend hohen Pegel zu halten. In diesem Fall hat es sich als wünschenswert herausgestellt, die Dioden mit Vorspannung an oder nahe dem Übergangspunkt zwischen den nicht-leitenden und leitenden Bereichen der Ei­ genschaften hinsichtlich Strom Spannungscharakteristik für die Dioden zu versehen, um die Dioden verläßlicher zu veran­ lassen, zwischen den beiden Zuständen umzuschalten.

In der Price-Anordnung ist ein Vorspannungsstrom für jedes Paar gleichgepolter Dioden vorgesehen, indem ein entsprechen­ der Widerstand (13 KOhm im Fall des CTC 133 Chassis) zwi­ schen eine Quelle von Versorgungsspannung (+18 Volt im Fal­ le des CTC 133 Chassis) und die Anode der ersten Diode des Paares gleichgepolter Dioden geschaltet wird. Zwei Gleich­ strom-Trennkondensatoren, welche in dem für den Mischer in­ teressanten Frequenzbereich nur eine vernachlässigbare Impe­ danz besitzen, werden verwendet, um die beiden Vorspannungs- Stromwege zu trennen. Die Rückführungen auf Masse für die Vorspannungsströme sind vorgesehen durch Wicklungen des HF- Eingangs-Symmetrierglieds. Die Widerstände mit relativ hohen Werten liefern nicht nur die Vorspannungsströme, sondern hin­ dern auch die HF- und ED-Signale daran gedämpft zu werden. Zum Vergleich sei festgestellt, daß die mit der Quelle von Versorgungsspannung +Vc verbundenen Widerstände 42a und 42b und die zugehörigen Kondensatoren 44a und 44b, in Fig. 2 der vorliegenden Anmeldung gezeigt, topologisch in derselben Weise angeordnet sind, wie entsprechende, in Fig. 1 des Price-Patents gezeigte Komponenten. Andere Aspekte der Vor- Spannungs-Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung aller­ dings sind wesentlich anders und richten sich auf einen Nach­ teil des Stromquellen-Vorspannungs-Netzwerkes von Price, wie nachstehend erläutert wird.

Die vorliegende Erfindung gründet sich teilweise auf die Er­ kenntnis, daß während die Price-Mischer-Anordnung ordnungsge­ mäß arbeitet, wenn die Amplitude des ED-Signals innerhalb eines vorgegebenen Bereichs gehalten werden kann, die Strom­ quellen-Vorspannungs-Anordnung jedoch nicht optimal für die Situationen geeignet ist, in denen die Amplitude des ED-Si­ gnals sich über den hier interessierenden Frequenzbereich signifikant ändern kann, insbesondere in den VHF- und UHF- Bändern und von Tuner zu Tuner. Genauer gesagt, gründet sich die vorliegende Erfindung teilweise auf die Erkenntnis, daß anstelle eines Stromquellen-Vorspannungs-Netzwerkes eine Spannungsquellen-Vorspannungs-Anordnung verwendet werden sollte. Die vorliegende Erfindung basiert auch teilweise auf der Art und Weise, in der eine Spannungsquellen-Vorspan­ nungs-Anordnung auf extrem einfache Weise vorgesehen werden kann, wobei lediglich ein zusätzlicher Widerstand erforder­ lich ist.

In der Price-Anordnung kann für jedes Paar von Mischdioden (24a, 26b und 24b, 26a), eine Spannung aufgrund der Gleich­ richtung des ED-Signals durch die Dioden über einem entspre­ chenden Gleichstrom-Trennkondensator (44a bzw. 44b) erzeugt werden, insbesondere bei hohen Amplituden des ED-Signals. Dies ist deshalb so, weil die an der Verbindung des Wider­ stands und des Gleichstrom-Trennkondensators vorliegende Gleichstromimpedanz relativ hoch ist. Die gleichgerichtete Spannung ändert sich mit den Änderungen des ED-Signals. Die Änderung kann über den interessanten Frequenzbereich hinweg und von Tuner zu Tuner sehr wesentlich sein. Als Folge davon kann sich der Vorspannungspunkt für die Dioden wesentlich ändern und im Zusammenhang mit der Änderung der Amplitude des ED-Signals selbst, zu unzuverlässigen Diodenschaltvorgän­ gen und einer sub-optimalen Mischerleistung führen.

Im Vergleich zu der Quellenimpedanz einer Stromquelle bietet eine Spannungsquelle eine relativ geringe Impedanz. Dement­ sprechend haben Laständerungen keinen wesentlichen Einfluß auf die von der Spannungsquelle gelieferte Spannung. Wenn allerdings einfach eine Spannungsquelle als Ersatz für die Stromquelle der Price-Mischer-Anordnung verwendet wird, wird das HF-Signal durch die relativ geringe Quellenimpedanz der Spannungsquelle auf Masse "kurgeschlossen", wodurch die abge­ stimmte Impedanz-Konfiguration des Mischers durcheinanderge­ bracht und dessen Leistung erheblich beeinträchtigt wird. Außerdem sind Spannungsquellen, die in der Lage sind, die zum Versehen der Mischerdioden mit Vorspannung zum optimalen Mischerbetrieb benötigte relativ geringe Spannung zu lie­ fern, gewöhnlich nicht in Fernseh- oder Rundfunkempfängern zu finden.

In dem in Fig. 1 gezeigten, einfach symmetrischen Mischer konvertiert die Verbindung von Widerstand 46 mit relativ ge­ ringem Wert über Kondensator 44 ein relativ hoch-impedantes Stromquellen-Vorspannungs-Netzwerk, wie in dem Price-Patent offenbart, zu einem Spannungsquellen-Vorspannungs-Netzwerk mit relativ niedriger Impedanz. Insbesondere umfassen der relativ hochwertige Widerstand 42 und der relativ niedrigwer­ tige Widerstand 46 einen Spannungsteiler, der die relativ niedrige Vorspannung für Dioden 24 und 26 aus der relativ hohen Versorgungsspannung +Vc erzeugt. Der Gleichstrom-Rück­ flußweg nach Masse für den Spannungsteiler verläuft durch Wicklungen 221, 222 und 223 von Symmetrierglied 22. In dem in Fig. 1 gezeigten einfach symmetrischen Mischer wird Kon­ densator 44 benutzt, Widerstand 46 zu umgehen. Zum Ver­ gleich, der topologisch entsprechende Kondensator des Price- Vorspannungs-Netzwerkes wird zur Gleichstrom-Isolierung ver­ wendet. Entsprechende Komponenten von Vorspannungs-Netzwer­ ken 40a und 40b des in Fig. 2 gezeigten doppelt symmetri­ schen Mischers sind in ähnlichen Spannungsteiler-Konfigura­ tionen angeordnet. In erwünschter Weise ist das Spannungstei­ ler-Verhältnis so gewählt, daß eine Vorspannung für jede Di­ ode entsteht, die ein wenig unter der Leitungs-Spannung liegt. Bei den Transfereigenschaften der in Fig. 4 gezeig­ ten Hitachi HSM 885 Schottky-Diode beispielsweise, ist das Spannungsteiler-Verhältnis so gewählt, daß eine Gesamt-Vor­ spannung von 0,445 Volt entsteht, oder 0,225 Volt pro Diode, was ein wenig geringer als die Leitungs-Spannung von 0,3 Volt ist.

Die Thevenin-äquivalente Schaltung des Spannungsteiler-Vor­ spannung-Netzwerkes der in Fig. 1 und 2 gezeigten Mischer ist eine Spannungsquelle (die sogenannte Thevenin-Spannungs­ quelle), die eine Spannung liefert, die bestimmt wird durch das Spannungsteiler-Verhältnis in Reihe mit einem Widerstand (dem sogenannten Thevenin-Quellenwiderstand), der durch die parallele Kombination zweier Widerstände bestimmt wird. Da Widerstände 46, 46a und 46b der in Fig. 1 und 2 gezeigten Spannungsquellen-Vorspannungs-Netzwerke 40, 40 bzw. 40 einen relativ niedrigen Wert haben, haben die Thevenin Quellenwi­ derstände einen relativ niedrigen Wert. Als Folge davon wird die infolge der Diodengleichrichtung des ED-Signals über Kon­ densatoren 44, 44a und 44b erzeugte Spannung während eines jeden Zyklus des ED-Signals rasch entladen, und die Dioden­ vorspannung wird nicht wesentlich beeinflußt. Weil aller­ dings die Geichstrom-Rücklaufwege nach Masse für die Span­ nungsteiler durch bifilare Wicklungen von Symmetriergliedern laufen, liegt in bezug auf die HF- und ED-Signale eine rela­ tiv hohe Impedanz nach Masse vor. Als Folge davon wird die von den Symmetriergliedern gebildete abgestimmte Impedanz- Konfiguration nicht gestört. Es ist wichtig festzustellen, daß für die Masse-Isolier-Impedanz kein zusätzliches Trenn­ element, wie etwa ein Induktor, benötigt wird. Ein zusätzli­ cher Induktor verursacht nicht nur weitere Kosten sondern kann auch Störreaktionen verursachen.

Spannungs-Vorspannungsquelle 40 des in Fig. 1 gezeigten ein­ fach symmetrischen Mischers 16 kann die ansonsten abgestimm­ te Impedanz-Konfiguration zwischen Ausgangsklemmen 34 und 36 von Symmetrierglied 22 ein wenig aus dem Gleichgewicht brin­ gen. Das Schalten eines Widerstandes 62 mit einem im wesent­ lichen gleichen Wert wie Widerstand 42 zwischen Ausgangsklem­ me 36 und Masse wird tendenziell die abgestimmte Impedanz- Konfiguration wiederherstellen. Die spezifischen Widerstands­ werte von Widerständen 42 und 62 können auch so gewählt wer­ den, daß sie ein wenig ungleich sind, um geringe Ungleichge­ wichtigkeiten von Symmetrierglied 22 selbst zu kompensieren.

Die folgenden Tabelle zeigt beispielhaft Werte für Komponen­ ten, die für Spannungsquellen-Vorspannungs-Netzwerk 40 geeig­ net sind, wenn es in den einfach symmetrischen Mischer des TCCR-Tuners verwendet wird, der in Farbfernsehempfängern der Marke RCA mit dem oben angegebenen CTC 156 Chassis verwendet wird.

Komponente
Wert
Vc
17 Volt
R42	1500 Ohm
R46	56 Ohm
R62	1200 Ohm
C44	1000 picoFarad

Tests haben gezeigt, daß das Hinzufügen des Spannungsquel­ len-Vorspannungs-Netzwerkes 40 die Leistung des TCCR-Tuners in mehreren Aspekten wesentlich verbessert. In bezug auf das VHF-Band erlaubte das Spannungsquellen-Vorspannungs-Netzwer­ kes 40 eine Reduktion der Empfangsoszillator-Steuerspannung in der Größenordnung von 7 bis 10 db. Dies vermindert in vor­ teilhafter Weise die Leistungsaufnahme des Empfangsoszilla­ tors und ermöglicht deshalb einen weniger aufwendigen und teuren Empfangsoszillator. Es verringert auch die Ableitung des Empfangsoszillatorsignals auf den HF-Eingang und damit das Störungspotential. Als Folge davon kann der ansonsten zu diesem Zweck benötigte komplexe und kostenintensive Schal­ tungsaufwand entfallen. Die Verbesserung der Leistung ist über einen relativ weiten Empfangsoszillator-Amplitudenbe­ reich in der Größenordnung von -3 bis +7 dbm beständig. Dies verringert weiterhin Beschränkungen hinsichtlich des Emp­ fangsoszillators und erlaubt damit eine weitere Verminderung seiner Komplexität und Kosten. Ähnliche Vorteile sind in be­ zug auf den UHF-Oszillator zu erwarten.

Der in Fig. 3 gezeigte einfach symmetrische Mischer 16′ hat ein Spannungsquellen-Vorspannungs-Netzwerk 40′, das etwas den in Fig. 1 und 2 gezeigten Spannungsquel­ len-Vorspannungs-Netzwerken 40, 40a und 40b ähnelt, aber an­ ders ist in der Weise, in der der Gleichstrom-Rückfluß nach Masse vorgesehen ist, wegen des zur Zuführung der ED- und HF-Signale an Mischdioden 24 und 26 verwendeten Impedanz- Transformators. Im Vergleich mit dem in Fig. 1 gezeigten einfach symmetrischen Mischer 16 verwendet der einfach symme­ trische Mischer 16′ einen HF-Transformator 64 anstelle eines Symmetriergliedes. Im einzelnen wird das von Empfangsoszilla­ tor 14 erzeugte ED-Signal über eine Primärwicklung 641 von Transformator 64 mittels der Verbindung des Ausgangs von Emp­ fangsoszillator 14 mit einer ersten Eingangsklemme 66 und der Verbindung einer zweiten Eingangsklemme 68 mit Masse ver­ bunden. Das von HF-Verstärker 12 erzeugte verstärkte HF-Si­ gnal wird mit einer mittleren Abgriffsklemme 74 einer Sekun­ därwicklung 642 von Transformator 64 verbunden. Mischdioden 24 und 26 sind in Reihe geschaltet über die Sekundärwicklung 64b durch Ausgangsklemmen 70 und 72.

Wie bereits erklärt, ist in dem in Fig. 1 gezeigten Mischer 16 ein Gleichstromrückfluß nach Masse für Spannungs-Vorspan­ nungs-Quelle 40, entsprechend einer abgestimmten Impedanz- Konfiguration für die HF- und ED-Signale, in vorteilhafter Weise durch den Anschluß der Wicklungen 221, 222 und 223 von Symmetrierglied 22 nach Masse durch Klemme 30 vorgesehen. Im Vergleich dazu wird die symmetrische Impedanz-Konfiguration von Sekundärwicklung 642 von Transformator 64 des in Fig. 2 gezeigten Mischers 16′ gestört, wenn Sekundärwicklung 642 direkt an Masse angeschlossen ist, um einen Gleichstromrück­ flußweg für Spannungs-Vorspannungs-Quelle 40′ vorzusehen.

Um einen Gleichstromrückflußweg für Spannungsquellen-Vor­ spannungs-Netzwerk 40′ bei gleichzeitigem Erhalt einer symme­ trischen Konfiguration vorzusehen, wird ein einzelner Wider­ stand mit relativ hohem Wert (entsprechend dem in in Fig. 1 gezeigten Spannungsquellen-Vorspannungs-Netzwerk 40 verwende­ ten Widerstand 42) durch zwei Widerstände 76 und 78 mit rela­ tiv hohen Werten und zwar ungefähr dem gleichen Wert er­ setzt. Widerstand 76 ist an den selben Ort in der Schaltung geschaltet wie Widerstand 42 des in Fig. 1 gezeigten Vor­ spannungs-Netzwerkes 40, und Widerstand 78 ist in einem ab­ stimmenden Verhältnis zu Widerstand 76 zwischen Klemme 72 und Masse geschaltet. Widerstand 46 und Kondensator 44 sind auf dieselbe Weise wie in dem in Fig. 1 gezeigten Spannungs­ teiler 40 geschaltet. Widerstände 76, 46 und 78 bilden mit­ hilfe der durch Sekundärwicklung 64b vorgesehenen Gleich­ stromverbindung zwischen Widerständen 46 und 78 einen Span­ nungsteiler. Die Vorspannung für Dioden 24 und 26 wird über Widerstand 46 entwickelt.

Bezogen auf die Dioden 24 und 26 ist die äquivalente Schal­ tung des Spannungsteilers eine Spannungsquelle mit einer Thevenin-Spannungsquelle, die eine Spannung liefert, welche durch die Spannungsteilung zwischen Widerstand 46 und der Reihenkombination von Widerständen 76 und 78 bestimmt wird, und einem Thevenin-Quellenwiderstand, welcher durch die Par­ allelkombination von Widerstand 46 und die Reihenkombination von Widerständen 76 und 78 bestimmt wird. Die Spannungsquel­ le ist vermittels des Widerstandes 78 in bezug auf die HF­ und ED-Signale in einer abgestimmten Impedanz-Konfiguration von Masse isoliert.

Um zu erreichen, daß Vorspannungs-Netzwerk 40 des in Fig. 1 gezeigten einfach symmetrischen Mischers 16 dieselbe Vorspan­ nung liefert, wobei angenommen sei, daß Widerstände 42 von Vorspannungsnetzwerken 40 und 40′ gleiche Widerstandswerte aufweisen, sollten Widerstände 76 und 78 jeweils einen Wider­ standswert aufweisen, der im wesentlichen gleich der Hälfte des Widerstandswertes von Widerstand 42 ist. Wenn Sekundär­ wicklung 64b in bezug auf mittlere Abgreifklemme 74 abge­ stimmt ist, sollten Widerstände 76 und 78 beide denselben Widerstandsnennwert aufweisen, um die abgestimmte Impedanz- Konfiguration zu erhalten. Wenn Sekundärwicklung 64b etwas aus dem Gleichgewicht verschoben ist, können die Widerstands­ werte von Widerständen 42 und 62 so gewählt werden, daß sie etwas ungleich sind, um das Ungleichgewicht von Sekundärwick­ lung 64b auszugleichen.

Die Spannungsquelle bietet eine relativ niedrigwertige Vor­ spannung und durch den Quellenwiderstand 46 mit einem rela­ tiv niedrigen Wert, einen relativ niedrigwertigen Quellenwi­ derstand. Die relativ niedrigwertige Vorspannung ist geeig­ net, Dioden 24 und 26 mit Vorspannung ein wenig unterhalb der Leitungsspannung zu versehen. Der relativ niedrigwertige Quellenwiderstand stellt sicher, daß die über Entkopplungs­ kondensator 46 anfallende Vorspannung nicht wesentlich durch die Gleichrichtung des EO-Signals durch Dioden 24 und 26 ver­ ändert wird. Wie bereits früher erwähnt, ist allerdings die Spannungsquelle in bezug auf die HF- und ED-Signale mittels Widerstand 78 in einer abgestimmten Impedanz-Konfiguration von Masse isoliert.

Claims (9)

1. Tuner mit Mitteln zum Liefern eines Hochfrequenz- (HF) Signals (10, 12) und Mitteln zum Liefern eines Empfangsos­ zillator- (ED) Signals (14), einem Mischer zum Kombinieren der HF- und ED-Signale zum Erzeugen eines Zwischenfrequenz­ (ZF) Signals mit:
zumindest einem ersten Paar unidirektionaler Leitungsvorrich­ tungen (24, 24a, 24b, 26, 26a, 26b), die in Reihe geschaltet und in gleicher Richtung gepolt sind;
einem Kapazitätselement (44, 44a, 44b) mit einer vernach­ lässigbaren Impedanz im Frequenzbereich der HF- und ED-Signa­ le, welches in Reihe mit der Reihenschaltung der unidirektio­ nalen Leitungsvorrichtungen geschaltet ist;
Impedanz-Transformations-Mitteln (22, 48, 641, 642), welche mindestens erste und zweite Wicklungen zum Schalten minde­ stens eines der HF- und ED-Signale über die Reihenschaltung der unidirektionalen Leitungsvorrichtungen und des Kapazi­ tätselements (44, 44a, 44b) in einer abgestimmten Impedanz- Konfiguration enthalten;
einer Quelle von Versorgungsspannung (+VC);
einem ersten Widerstandselement (42, 42a, 76), welches zwi­ schen die Quelle von Versorgungsspannung (+VC) und die Ver­ bindung zwischen der Reihenschaltung der unidirektionalen Leitungsvorrichtungen und dem Kapazitätselement (44, 44a, 44b) geschaltet ist; gekennzeichnet durch
ein zweites Widerstandselement (46, 46a), welches über das Kapazitätselement (44, 44a, 44b) geschaltet ist;
einen Referenzpotential-Punkt; und
Verbindungsmittel (30, 30′, 32′, 52, 72) zum Verbinden des Referenzpotential-Punktes mit dem zweiten Widerstandselement (46, 46a) durch mindestens eine der Wicklungen, so daß die ersten und zweiten Widerstände (42, 42a, 76, 46, 46a) einen Spannungsteiler zwischen der Quelle von Versorgungsspannung (+VC) und dem Referenzpotential bilden, um eine Vorspannung für die ersten und zweiten unidirektionalen Leitungsvorrich­ tungen (24, 24a, 24b, 26, 26a, 26b) eine Vorspannung zu er­ zeugen, wobei die Thevenin-äquivalente Schaltung des Span­ nungsteilers eine Spannungsquelle mit einer relativ niedri­ gen Quellenimpedanz ist.

2. Tuner gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz-Transformations-Mittel (22, 48) ein Symmetrierglied umfassen, in welchem die ersten und zweiten Wicklungen (22, 222, 223, 224, 22′1, 22′2, 22′3, 22′4, 481, 482, 483, 484) auf bifilare Weise gewunden sind, und weiterhin dritte und vierte Wicklungen (22, 222, 223, 224, 22′1, 22′2, 22′3, 22′4, 481, 482, 483, 484) enthalten, die in bifilarer Weise gewunden sind, wobei die ersten, zweiten, dritten und vier­ ten Wicklungen (22, 222, 223, 224, 22′1, 22′2, 22′3, 22′4, 481, 482, 483, 484) in Reihe geschaltet sind;
die Reihenschaltung der unidirektionalen Leitungsvorrichtun­ gen (24, 26, 24a, 24b, 26a, 26b) und des Kapazitätselements (44, 44a, 44b) über die Reihenschaltung der Reihenschaltung der ersten, zweiten, dritten und vierten Wicklungen (22, 222, 223, 224, 22′1, 22′2, 22′3, 22′4, 481, 482, 483, 484) des Symmetriergliedes geschaltet ist; und
die Verbindungsmittel eine Verbindung zwischen einer Verbin­ dung zwischen zwei der Wicklungen (22, 222, 223, 224, 22′1, 22′2, 22′3, 22′4, 481, 482, 483, 484) des Symmetriergliedes und des Referenzpotential-Punktes umfassen.

3. Tuner gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer ein einfach symmetrischer Mischer ist;
das Kapazitätselement (44) mit der ersten Wicklung verbunden ist; und
ein drittes Widerstandselement (62) mit einem Wert, der dem Wert des ersten Widerstandselementes (42) zumindest nahe­ kommt, zwischen die Verbindung der Reihenschaltung der unidi­ rektionalen Leitungsvorrichtungen (24, 26) und der vierten Wicklung und den Referenzpotential-Punkt geschaltet ist.

4. Tuner gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ED-Signal dem Symmetrierglied zugeführt wird.

5. Tuner gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das HF-Signal dem Symmetrierglied zugeführt wird.

6. Tuner gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Wicklungen die Primär- und Sekundärwick­ lungen eines Transformators enthalten und die Reihenschaltung der unidirektionalen Leitungsvorrichtun­ gen (24, 24a, 24b, 26, 26a, 26b) und des Kapazitätselements (44, 44a, 44b) über die Sekundärwicklung des Transformators geschaltet ist.

7. Tuner gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer ein einfach symmetrischer Mischer ist;
das Kapazitätselement (44) mit einem Ende der Sekundärwick­ lung verbunden ist; und
ein drittes Widerstandselement (78) mit einem dem Wert des ersten Widerstandselements (76) zumindest nahekommenden Wert zwischen das andere Ende der Sekundärwicklung und den Refe­ renzpotential-Punkt geschaltet ist.

8. Tuner gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das ED-Signal der Primärwicklung zugeführt wird.

9. Tuner mit Mitteln zum Liefern eines Hochfrequenz- (HF) Signals (12) und Mitteln zum Liefern eines Empfangsoszilla­ tor- (ED) Signals (14), einem Mischer zum Kombinieren der HF- und ED-Signale zum Erzeugen eines Zwischenfrequenz- (ZF) Signals mit:
zumindest einem ersten Paar unidirektionaler Leitungsvorrich­ tungen (24, 24a, 24b, 26, 26a, 26b), die in Reihe geschaltet und in gleicher Richtung gepolt sind;
Impedanz-Transformations-Mitteln (22, 48, 64, 642), um minde­ stens eines der HF- und ED-Signale über die Reihenschaltung der unidirektionalen Leitungsvorrichtungen (24, 24a, 24b, 26, 26a, 26b) in einer abgestimmten Impedanz-Konfiguration zu schalten;
einer Quelle von Versorgungsspannung (+VC);
einem ersten Widerstandselement (42, 42a, 76), welches zwi­ schen die Quelle von Versorgungsspannung (+VC) und die Ver­ bindung zwischen der Reihenschaltung der unidirektionalen Leitungsvorrichtungen (24, 24a, 24b, 26, 26a, 26b) und dem Kapazitätselement (44, 44a) geschaltet ist;
einem zweiten Widerstandselement (46, 46a), welches über das Kapazitätselement (44, 44a) geschaltet ist;
einen Referenzpotential-Punkt; und
Mittel zum Verbinden (30, 30′, 32′, 52, 72) des Referenzpo­ tential-Punktes mit dem zweiten Widerstandselement (46, 46a) durch mindestens einen Teil des Impedanz-Transformations- Netzwerkes (22, 48, 64, 642), so daß die ersten und zweiten Widerstände (42, 42a, 76, 46, 46a) einen Spannungsteiler zwi­ schen der Quelle von Versorgungsspannung (+VC) und dem Refe­ renzpotential bilden, um für die ersten und zweiten unidirek­ tionalen Leitungsvorrichtungen (24, 24a, 24b, 26, 26a, 26b) eine Vorspannung zu erzeugen, wobei die Thevenin-äquivalente Schaltung des Spannungsteilers eine Spannungsquelle mit ei­ ner relativ niedrigen Quellenimpedanz ist.