-
Die Erfindung bezieht sich auf eine
Verstärkerschaltung,
insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf eine Verstärkerschaltung,
die in Funkempfängern für eine Bandpaßverstärkung bei
Zwischenfrequenzen sorgt.
-
Verstärker werden im Stand der Technik weitgehend
verwendet, um Eingangssignale zu verstärken, die an ihnen angelegt
sind, um für
verstärkte Ausgangssignale
zu sorgen. Dies ist insbesondere für Funkempfänger wichtig, für welche
Strahlung, die von ihnen empfangen wurde, entsprechende, bei der Antenne
empfangene Signale erzeugt, die typischerweise eine Amplitude von
Mikrovolt haben. Die Funkempfänger
verwenden dabei Verstärker,
um solche empfangene Signale auf eine Amplitude in der Größenordnung
von Millivolt bis Volt zu verstärken,
um zum Beispiel einen Lautsprecher zu betreiben. Da es schwierig
ist, Verstärker,
die dafür
entworfen sind, bei Hochfrequenzen zu verstärken, an spontanen Oszillationen
zu hindern, insbesondere wenn sie Stufen aufweisen, die für eine Kaskadenverstärkung sorgen, ist
es gebräuchlich,
die empfangenen Signale auf niedrigere Zwischenfrequenzen zu überlagern,
für welche
es einfacher ist, für
einen hohen Grad der Verstärkung
zu sorgen und auch für
eine selektivere Bandpaßsignalfilterung
zu sorgen.
-
In Funkempfängern aus dem Stand der Technik
ist es deshalb gebräuchlich,
für einen
Großteil
der Signalverstärkung,
die bei Zwischenfrequenzen erforderlich ist, nämlich Frequenzen, die zwischen
den Frequenzen der empfangenen Strahlung und den Audio- oder Videofrequenzen
liegen, zu sorgen. Ein Funkempfänger
empfängt
zum Beispiel Strahlung bei einer Frequenz von 500 MHz und erzeugt
ein entsprechendes, bei der Antenne empfangenes Signal mit ebenfalls
500 MHz. Der Empfänger überlagert
das empfangene Signal, um ein Zwischenfrequenzsignal in einem Frequenzbereich
von ungefähr
10,7 MHz zu erzeugen, das dann verstärkt und gefiltert wird, und
demoduliert das verstärkte Zwischenfrequenzsignal
schließlich,
um ein entsprechendes Audioausgangssignal zu erzeugen, das Signalkomponenten
in einem Frequenzbereich von 100 Hz bis 5 kHz hat.
-
Da das Funkfrequenzspektrum zunehmend verstopft
wird, gibt es seit neuestem einen Trend, einen Ultrahochfrequenz(UHF)-Bereich für gegenwärtige Kommunikationssysteme
zu verwenden, nämlich ungefähr 500 MHz;
die Übertragung
bei Mikrowellenfrequenzen, zum Beispiel 1 GHz bis 30 GHz, wird nun
auch verwendet. Verbunden damit ist ein Trend beim Entwurf von modernen
Funkempfängern
Zwischenfrequenzverstärkung
bei einigen 10 MHz oder mehr zu verwenden; Dies wird getan, um eine
angemessene Geisterbildunterdrückung
bei der Verwendung der Überlagerungsprozesse
zu erhalten.
-
Bei modernen Mobiltelefonen wird
für die meiste
Signalverstärkung
bei Zwischenfrequenzverstärkerschaltungen,
die darin eingezogen sind, gesorgt. Diese Schaltungen weisen Übertragungssverstärker und
zugehörige
Oberflächenwellen(SAW)- oder
Keramikfilter auf, um für
eine Signalverstärkungseigenschaft
mit engem Bandpasses zu sorgen; die Schaltungen und ihre dazugehörigen Filter
werden gewöhnlich
kollektiv als „Zwischenfrequenzstreifen" bezeichnet. Solche Übertragungsverstärker verbrauchen
beim Betrieb einen bedeutenden Strom, zum Beispiel verbrauchen Zwischenfrequenzverstärkerschaltungen,
die in Mobiltelefonen eingesetzt werden, typischerweise zwischen
mehreren hundert Mikroampere und mehreren mA Strom beim Betrieb.
-
Um moderne Mobiltelefone mit ausgedehnter
Betriebszeit von ihren zugehörigen
Batterien bereitzustellen, wurden neue Batterietypen untersucht und
entwickelt, die für
eine verbesserte Ladungsspeicherung im Verhältnis zum Gewicht sorgen, zum
Beispiel wiederaufladbare Metallhydrid- und Lithium-Batterien.
-
Eher als sich darauf zu konzentrieren,
die Batterientechnologie zu verbessern, ging der Erfinder davon
aus, daß die
Verringerung des Stromverbrauchs von Zwischenfrequenzverstärkerschaltungen
in Funkempfängern
wünschenswert
ist, um für eine
ausgedehnte Betriebszeit von Batterien zu sorgen. Die Erfindung
wurde deshalb in dem Bemühen gemacht,
einen alternativen Typ von Verstärkerschaltung
zu schaffen, zum Beispiel eine Schaltung, die besonders geeignet
für die
Verwendung bei Zwischenfrequenzen in Funkempfängern ist und fähig ist,
weniger Strom zum Betrieb zu benötigen.
-
Aus dem Stand der Technik, wie in
der japanischen Patentanmeldung JP 600127806A beschrieben, ist es
bekannt, einen mehrstufigen Mikrowellenverstärker zu schaffen, der eine
Kaskadenreihe von Zwischenstufenisolatoren aufweist, die mit den
dazugehörigen
Relexionsverstärkern
und Verzögerungsschaltungen
verbunden sind. Die Zirkulatoren sind betreibbar, um das Entstehen
von spontanen Oszillationen in den Mikrowellenverstärker zu
verhindern.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird eine Verstärkerschaltung
zum Empfang eines Eingangssignals und Erzeugung eines entsprechenden
verstärkten
Ausgangssignals geschaffen, wobei die Schaltung dadurch gekennzeichnet
ist, daß sie
aufweist:
-
- (a) mehrere Reflexionsverstärker, die entlang eines Signalpfads
in Reihe geschaltet sind und betreibbar sind, um das Eingangssignal
zu verstärken,
daß sich
in einer Vorwärtsrichtung
da entlang fortpflanzt, um das Ausgangssignal zu erzeugen; und
- (b) Verbindungseinrichtungen zum Verbinden der Reflexionsverstärker, um
den Signalpfad zu bilden und um die Signalfortpflanzung in eine
entgegengesetzte Richtung da entlang zu verhindern, wodurch der
Entstehung spontaner Oszillation innerhalb der Schaltung entgegengewirkt
wird, wobei die Verbindungseinrichtungen eine Schalteinrichtung
aufweisen, um wahlweise Reflexionsverstärker so zu schalten, daß jeder
Reflexionsverstärker
betreibbar ist, um Signale zu empfangen, die sich in Vorwärtsrichtung
entlang des Pfads fortpflanzen, und um die Signale nach Verstärkung am
Signalpfad auszugeben, um sich weiter in Vorwärtsrichtung da entlang fortzupflanzen,
wobei die Reflexionsverstärker
eine Verzögerungseinrichtung
zur Verzögerung
der Signalfortpflanzung zu und von den Reflexionsverstärkern aufweisen.
-
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin,
daß der Einbau
der Verzögerungseinrichtung
die Schalteinrichtung befähigt,
das Eingangssignal in diskrete Segmente zu unterteilen, die für eine Zeitdauer
innerhalb der Verzögerungseinrichtung
gespeichert werden, wodurch die Schalteinrichtung genügend Zeit hat,
die Segmente in Vorwärtsrichtung
entlang des Signalpfads zu leiten und sie daran zu hindern, in der entgegengesetzten
Richtung entlang des Pfads zu fließen, was zur spontanen Oszillation
führen
würde.
-
Ein Fachmann würde es aufgrund von spontanen,
störenden
Oszillationen, die während
des Betriebs auftreten würden,
nicht für
praktikabel halten, mehrere Reflexionsverstärker miteinander zu verbinden
und von ihnen eine stabile Verstärkung
zu erhalten. Die Schaltung geht auf dieses Problem ein, indem sie
eine Verbindungseinrichtung einbezieht, die die beabsichtigte Signalverstärkung in
der Schaltung fördert
und der Signalverstärkung,
die zur Entstehung von spontaner Oszillation in ihr führt, entgegenwirkt.
-
Spontane Oszillation ist als selbstinduzierte Oszillation
definiert, die entlang eines Signalpfads auftritt und für eine Verstärkung als
Folge von Rückkopplung,
die bei oder innerhalb des Signalpfads auftritt, sorgt.
-
Geeigneterweise weist die Verzögerungseinrichtung
daher mehrere Verzögerungsleitungen
auf, so daß eine
Verzögerungsleitung
zwischen jedem Reflexionsverstärker
und der Schalteinrichtung liegt. Dies hat den Vorteil, daß jeder
Reflexionsverstärker durch
die Schalteinrichtung mit dem Zweck isoliert werden kann, diskrete
Signalsegmente zu schalten.
-
Vorzugsweise können die Verzögerungsleitungen
betrieben werden, um für
eine Bandpaßsignalübertragung
durch sie zu sorgen. Ein Vorteil liegt darin, daß die Verstärkerschaltung fähig ist,
für eine Bandpaßübertragungseigenschaft
zu sorgen, die für Zwischenfrequenzverstärker zur
Verwendung in Funkempfängern
und Mobiltelefonen zum Beispiel geeignet ist.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft
die Erfindung ein Verfahren zur Verstärkung eines Eingangssignals
und Erzeugung eines entsprechenden, verstärkten Ausgangssignals, wobei
das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
-
- (a) Bereitstellen mehrerer Reflexionsverstärker, die
entlang eines Signalpfads in Reihe geschaltet sind, und von Verbindungseinrichtungen
zum Verbinden der Reflexionsverstärker mit dem Signalpfad, wobei
die Verbindungseinrichtungen betreibbar sind, um die Signalfortpflanzung
in eine Vorwärtsrichtung
entlang des Pfads zu unterstützen
und der Signalfortpflanzung in einer entgegengesetzten Richtung
da entlang entgegenzuwirken, wobei die Verbindungseinrichtungen
eine Schalteinrichtung aufweisen, um wahlweise eine Vielzahl von Reflexionsverstärkern so
zu schalten, daß jeder
Verstärker
betreibbar ist, um Signale zu empfangen, die sich in Vorwärtsrichtung
entlang des Signalpfads fortpflanzen, und um die Signale nach Verstärkung am
Signalpfad auszugeben, um sich weiter in der Vorwärtsrichtung
da entlang fortzupflanzen, wobei die Reflexionsverstärker eine
Verzögerungseinrichtung
zur Verzögerung
der Signalpfadfortpflanzung zu und von den Relfexionsverstärkern aufweisen;
- (b) Empfangen des Eingangssignals auf dem Signalpfad;
- (c) Leiten des Eingangssignals über die Verbindungseinrichtung
zu einem der Reflexionsverstärker
zur Verstärkung
darin, um ein verstärktes
Signal zu erzeugen;
- (d) Leiten des verstärkten
Signals in Vorwärtsrichtung
zu einem weiteren der Reflexionsverstärker zur weiteren Verstärkung darin;
- (e) Wiederholen des Schritts (d), bis das verstärkte Signal
einen Ausgang des Signalpfads erreicht; und
- (f) Ausgeben des verstärkten
Signals als Ausgangssignal von dem Signalpfad.
-
Ein Vorteil des Verfahren ist, daß während Verstärkung das
Signal selektiv von Verstärker
zu Verstärker
in einer Vorwärtsrichtung
entlang des Signalpfads geleitet wird, wodurch entgegengewirkt wird,
daß irgendeiner
der Verstärker
das Eingangssignal wieder verstärkt,
und wodurch das Entstehen von irgendwelchen Rückkopplungsschleifen, in denen
spontan Oszillation entstehen kann, verhindert wird.
-
Ausführungsformen der Erfindung
werden nun nur beispielhaft anhand der folgenden Diagramme beschrieben,
in denen:
-
1 ein
Schaubild einer Verstärkerschaltung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist; und
-
2 ein
Schaubild einer Schaltung eines Reflexionsverstärkers zum Einbau in der Schaltung aus 1 ist.
-
In 1 ist
eine Verstärkerschaltung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, die mit 100 bezeichnet ist, gezeigt. Die
Schaltung 100 umfaßt
vier Reflexionsverstärker 110, 120, 130, 140,
vier Bandpaßfilterverzögerungselemente 150, 160, 170, 180, vier
Schalter 200, 210, 220, 230 und
zwei logische Inverter 250, 260. Die Verstärker 110, 120, 130, 140 in Verbindung
mit ihren zugehörigen
Verzögerungselementen 150, 160, 170, 180 und
ihren Schaltern 200, 210, 220, 230 sind
so verbunden, daß sie
die STUFE 1, die STUFE 2, die STUFE 3 bzw. die STUFE 4 bilden. Die
STUFEN 1-4 sind innerhalb der gestrichelten Linien 300-330 jeweils
gezeigt. Die STUFE 4 und die STUFE 4 weisen auch die Inverter 250 bzw. 270 auf.
-
Jedes Filterelement 150, 160, 170, 180 weist einen
ersten Signalanschluß T1 und
einen zweiten Signalanschluß T2 auf.
Beim Betrieb sorgt jedes der Filterelemente 150, 160, 170, 180 für Bandpaßsignalfilterung
als auch Signalspeicherung für
eine Periode τ,
wobei sie für
eine Signalfortpflanzungsverzögerung
durch sie sorgen. Die Filterelemente sind gegenseitig identisch,
sie sorgen nämlich
für eine
identische Bandpaßübertragungseigenschaft
mit gegenseitig ähnlichen
Mittenfrequenzen und jedes kann als individuelles Bauteil ausgeführt sein
oder auf einem einzelnen Substrat integriert sein.
-
Die Reflexionsverstärker 110, 120, 130, 140 sind
gegenseitig identisch und verwenden eine Schaltungsanordnung, die
in 2 gezeigt ist. Solche Reflexionsverstärker werden
auch in unserem britischen Patent Nr. GB 2 284 323B beschrieben, das
hiermit als Referenz einbezogen ist.
-
Jeder Verstärker 110, 120, 130, 140 bezieht einen
Eingangs/Ausgangsanschluß T3 ein,
an dem Signale empfangen und dann mit vergrößertem Betrag wegen eines negativen
Widerstands, der bei dem Anschluß T3 während des
Betriebs vorhanden ist, reflektiert werden.
-
Die Schalter 200, 210, 220, 230 sind
gegenseitig identisch. Jeder Schalter weist einen Schleifanschluß A,
zwei Schaltpolanschlüsse B und C und einen
Schaltsteuerungsanschluß D zum
Empfang eines binären
Schaltsignals auf, das beim Betrieb zwischen einem logischen Zustand 0 und
einem logischen Zustand 1 wechselt. Wenn das binäre Signal
in dem logischen Zustand 0 ist, ist der Anschluß A mit dem
Anschluß B verbunden.
Umgekehrt ist der Anschluß A mit
dem Anschluß C verbunden,
wenn das binäre
Signal in dem Zustand 1 ist.
-
Die Anschlüsse D der Schalter 210, 230 sind über die
Inverter 250, 260 jeweils mit einer angewandten
Steuerleitung, die durch SC dargestellt
ist, verbunden. Außerdem
sind die Anschlüsse D der Schalter 200, 220 direkt
mit der Steuerleitung SC verbunden.
Deshalb sind die Schalter 200, 220 beim Betrieb
in bezug auf die Schalter 210, 230 aufgrund der relativen
Schleifanschlußpositionen
entgegengesetzt verbunden.
-
In jeder der STUFEN 1-4 ist der Anschluß A mit
dem Anschluß T1 verbunden,
und der Anschluß T2 ist
mit dem Anschluß T3 verbunden.
Außerdem
ist der Anschluß B der
STUFE 1 verbunden, um ein Eingangssignal Sin zu
empfangen, und der Anschluß C der
STUFE 4 ist mit dem Ausgang eines Ausgangssignals Sout verbunden.
Außerdem
sind die Anschlüsse C der
STUFEN 1-3 mit den Anschlüssen D der STUFEN
2-4 jeweils verbunden.
-
Der Betrieb der Schaltung 100 wird
nun mit Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Anfangs zu einer Zeit t = 0 ist das Steuersignal SC in
dem logischen Zustand 0, so daß die Anschlüsse A der
Schalter 200, 220 mit den Anschlüssen B davon
verbunden sind und die Anschlüsse A der
Schalter 210, 230 sind mit den Anschlüssen C davon
verbunden. Das Signal Sin geht
zu dem Anschluß B des
Schalters 200 und geht über
ihn von dem Anschluß A zu
dem Anschluß T1 des
Filterelements 150 weiter. Das Signal Sin pflanzt
sich durch das Filter-element 150 fort, in welchem es gefiltert
wird, und tritt von dort zur Zeit T = τ als ein erstes verzögertes Signal
aus. Das erste Signal wird durch den Reflexionsverstärker 110 verstärkt und
wird dann zurück
in das Filterelement 150 reflektiert, durch welches es
sich fortpflanzt, um zu einer Zeit T = 2τ als ein zweites, verzögertes Signal
auszutreten.
-
Zur Zeit T = 2τ schaltet das Signal SC auf den logischen Zustand 1,
der die Anschlüsse
A der Schalter 200, 220 mit ihren Anschlüssen C verbindet,
und verbindet die Anschlüsse A der
Schalter 210, 230 mit ihren Anschlüssen B.
Das zweite Signal läuft
von dem Anschluß C der
STUFE 1 zu dem Anschluß B der
STUFE 2, von wo es sich zu dem Filterelement 160 fortpflanzt,
um von da an seinem Anschluß T2 als
ein drittes, verzögertes
Signal zu einer Zeit T = 3τ auszutreten.
Das dritte Signal wird reflektierend von dem Reflexionsverstärker 120 verstärkt und
läuft dann
zu dem Filterelement 160 zurück, um sich durch es fortzupflanzen,
um als ein viertes verzögertes
Signal zu einer Zeit t = 4τ an
dem Anschluß T1 auszutreten.
-
Zu einer Zeit t = 4τ schaltet
das Signal SC auf den logischen
Zustand 0 zurück,
was die Anschlüsse A der
Schalter 200, 220 mit ihren Anschlüssen C wieder
verbindet, und verbindet die Anschlüsse A der Schalter 200, 230 mit
ihren Anschlüssen B.
Dies isoliert die STUFEN 1 und 2 und ebenso die STUFEN 3 und 3 gegenseitig,
wodurch Signale daran gehindert werden, zu dem Anschluß B der
STUFE 1 zurückzulaufen,
wodurch spontaner Oszillation, die aufgrund der Reflexion von Strahlung
zwischen einer Stufe und ihrer vorausgehenden Stufe auftritt, entgegengewirkt
wird. Das vierte Signal pflanzt sich weiter durch die STUFEN 3 und
4 auf ähnliche
Weise wie durch die STUFEN 1 und 2 fort und wird schließlich bei
den Ausgang C der STUFE 4 zu einer Zeit t = 8τ, nämlich als
das Ausgangssignal Sout ausgegeben.
-
Der Einbau der Schalter 200, 210, 220, 230, um
die Verstärker 110, 120, 130, 140 wie
oben beschrieben periodisch zu isolieren, hat den Vorteil, daß die Bildung
von stehenden Wellen innerhalb der Schaltung 100 unterbrochen
wird, wodurch spontaner Oszillation in ihr entgegengewirkt wird.
Dies erlaubt eine höhere
Signalverstärkung,
die sich +30 dB, welche zum Beispiel für jede Stufe erreicht werden soll,
annähert.
Wenn die Schalter ausgelassen würden
und die Anschlüsse T1 der
Filterelemente miteinander verbunden wären, um einen gemeinsamen Eingangs/Ausgangs-Knoten
zu bilden, würden
mehrere Oszillationsprobleme in der Schaltung aufgrund der ununterbrochenen
Signalreflexion von Stufe zu Stufe auftreten.
-
Die Schaltung 100 sorgt
somit für
eine pseudokontinuierliche Verstärkung,
die periodisch mit Intervallen von 4τ für eine Periode 2τ unterbrochen wird.
Außerdem
erfordern die Signale eine Periode von 8τ, um sich durch die Schaltung 100 fortzupflanzen.
Wenn die Schaltung in einem Funkempfänger eingebaut wird, wird das
Ausgangssignal Sout daraufhin demoduliert
und Hochfrequenzartefakte, die dabei aufgrund der pseudokontinuierlichen
Natur des Signals Sout auftreten,
werden durch Filterung entfernt.
-
Die Schaltung 100 kann auf
verschiedene Arten verändert
werden, um nämlich
veränderte Schaltungen
zu schaffen:
-
- (a) die Filterelemente 150-180 können gegenseitig
unterschiedliche Filterungseigenschaften haben, obwohl sie alle
für eine
gegenseitig ähnliche Fortpflanzungsverzögerung τ sorgen und
in Verbindung, wenn beim Betrieb Signale darüber übertragen werden;
- (b) obwohl vier Stufen, nämlich
die STUFEN 1-4 in der Schaltung eingeschlossen sind, können zwei
oder mehr Stufen verwendet werden;
- (c) die Reflexionsverstärker 110-140 können gegenseitig
unterschiedlich sein und für
eine gegenseitig unterschiedliche Signalverstärkung sorgen, zum Beispiel
kann die STUFE 1 für
eine größere Verstärkung relativ
zur STUFE 4 sorgen; und
- (d) die Relfexionsverstärker 110, 120, 130, 140 können so
aufgebaut sein, daß ihre
Vorströme zum
Beispiel durch ein automatisches Verstärkungssteuer (AGC)-Signal gesteuert
werden, so daß die
Verstärkung,
für die
durch die Verstärkerschaltung 100 gesorgt
wird, als Antwort auf die Größe des Eingangssignal Sin dynamisch veränderlich ist.
-
Es ist charakteristisch für die Reflexionsverstärker 110- 140,
daß für eine Nennverstärkung in
ihnen sich ihre Bandbreite verringert, wenn ihr Versorgungsstrom
verringert wird. Wenn die Schaltung 100 für eine enge
Verstärkungsbandbreite
von 50 kHz bei 500 MHz und 100 dB Verstärkung sorgt, kann der Stromverbrauch
der Schaltung 100 auf ein paar zehn Mikroampere für ein Stromversorgungspotential
von 3 Volt, welches daran angelegt ist, sorgen; dies ist ein beträchtlich
geringerer Strom als der von Übertragungsverstärkerschaltung
aus dem Stand der Technik, die zum Bei spiel mehrere mA Strom verbrauchen würden, um
für eine
entsprechende Verstärkungsfunktion
zu sorgen.
-
Die Reflexionsverstärker 110-140 werden nun
weiter mit Bezugnahme auf 2 beschrieben werden.
Eine Schaltung für
jeden der Verstärker 110-140 ist
mit 400 bezeichnet. Die Schaltung 400 befindet
sich innerhalb einer gestrichelten Linie 410 und umfaßt einen
Silizium- oder Galliumarsenid (GaAs)-Transistor, der mit 420 bezeichnet
ist, einen Kondensator 430 und einen Widerstand 440,
die ein Anschlußnetzwerk
für den
Transistor 420 bilden, einen Rückkopplungskondensator 450,
einen Induktor 460 und einen Widerstand 470, die
ein Vorspannungsnetzwerk bilden, und eine Stromquelle 480. Die
Schaltung 400 weist einen Eingangs/ Ausgangsanschluß T3 auf,
der mit einer Steueranschlußelektrode 420g des
Transistors 420 und einem ersten Anschluß des Kondensators 450 verbunden
ist.
-
Die Schaltung 400 ist mit
einer Stromversorgung 500 verbunden, um die Schaltung 400 mit Strom
zu versorgen; die Versorgung 500 ist auch mit den anderen
der Reflexionsverstärker 110-140 verbunden.
Die Versorgung 500 ist mit einer Senkenelektrode 420d des
Transistor 420 verbunden und auch mit einem ersten Anschluß des Kondensators 430;
ein zweiter Anschluß des
Kondensators 430 ist geerdet. Der Kondensator 450 weist
einen zweiten Anschluß auf,
der mit einer Quellenelektrode 420s des Transistors 420,
mit dem Widerstand 440, der geerdet ist, und über den
Induktor 460 und den Widerstand 470 in Reihe mit
der Quelle 480, die geerdet ist, verbunden ist.
-
Beim Betrieb der Schaltung 400 empfängt die
Steueranschlußelektrode 420g ein
ankommendes Signal, das über
den Anschluß T3 angelegt
ist. Das ankommende Signal verursacht den F1uß eines Signalstroms, der dem
ankommenden Signal entspricht, zwischen der Quellenelektrode 420g und
der Sen kenelektrode 420d. Der Signalstrom wird durch die
Kapazitäten
zwischen Steueranschluß und
Senke und Steueranschluß und
Quelle des Transistors 420 und auch durch den Kondensator 450 gekoppelt, wodurch
ein abgehendes Signal bei der Steueranschlußelektrode 420g erzeugt
wird, das eine verstärkte
Version des ankommenden Signals ist. Das ankommende Signal wird
bei der Steueranschlußelektrode 422g reflekiert,
wo es mit dem abgehenden Signal kombiniert wird, das durch den Anschluß T3 austritt.
-
Weil die Schaltung 400 das
ankommende Signal empfängt
und das kombinierte Signal über
einen Anschluß,
nämlich
den Anschluß T3 zurückgibt,
verhält
sie sich wie ein reflektierender, negativer Widerstand.
-
Die Schaltung 400 und ihre
zugehörigen Komponenten,
die innerhalb der gestrichelten Linie 410 gezeigt sind,
sind fähig,
für eine
hohe Stromverstärkung,
die sich +30 dB annähert,
für einen
Senken/Quellenstrom durch den Transistor 420 in der Größenanordnung
von einigen zehn Mikroampere zu sorgen. Eine so hohe Stromverstärkung ist
nicht für einen
Transmissionsverstärker
erreichbar, der mit einen so niedrigen Versorgungsstrom arbeitet.
-
Wenn die Verstärkerschaltung 100,
die mehrere der Schaltungen 400 einbezieht, in ein Mobiltelefon
als Teil ihres Zwischenfrequenzstreifens eingebaut ist, ist sie
fähig,
den Stromverbrauch des Telefons, der mit der Verstärkung von
Signalen bei Zwischenfrequenzen in ihr verbunden ist, verglichen
mit dem Stand der Technik um eine Größenordnung zu verringern. Dies
ist ein beträchtlicher
Vorteil und sorgt für
eine ausgedehnte Dauer des Telefonbetriebs mit einer Stromversorgung
von beispielsweise wiederaufladbaren Batterien.
-
Die Verstärkerschaltung 100 weist
eine Kaskadenreihe von Reflexionsverstärkern auf, die verbunden sind,
um einen Signalpfad zu bilden, entlang dessen die Eingangssignalverstärkung auftritt.
Die Reflexionsverstärker
sind durch geschaltete Einrichtungen verbunden, zum Beispiel die
Schalter 200, 210, 220, 230 und
die Filterelemente 150, 160, 170, 180,
um die Signalfortpflanzung in einer Vorwärtsrichtung entlang des Pfades
zur Verstärkung
zu erleichtern und der Signalfortpflanzung in einer entgegengesetzten
Richtung entlang des Pfads, die zu spontaner Oszillation führen kann,
entgegenzuwirken. Dies ermöglicht
das Erreichen einer höheren Verstärkung für einen
niedrigeren Stromverbrauch, der niedriger ist als der, welcher für Transmissionsverstärker aus
dem Stand der Technik erforderlich ist, die eine vergleichbare Verstärkung aufweisen.
-
Fachleute werden es zu schätzen wissen, daß die Schaltung 100 verändert werden
kann, ohne aus dem Schutzumfang der Erfindung zu fallen. Somit können alternative
Schalteinrichtungen oder äquivalente
Einrichtungen für
Reflexionsverstärker verwendet
werden, vorausgesetzt, daß sie ähnliche Merkmale
wie die Schalter der Schaltung 100 aufweisen, nämlich daß sie dem
Entstehen von spontaner Oszillation entgegenwirken.
-
Die Schaltung 100 kann in
Funkempfänger, zum
Beispiel Mobiltelefone, eingebaut werden, die dann als Zwischenfrequenzstreifen
in ihnen wirken. Wenn die Schaltung außerdem mit einem Demodulator
ausgestattet ist, um Signale, die von der Schaltung 100 ausgegeben
werden, umzuwandeln, ist die Schaltung fähig, als ein Zwischenfrequenzempfänger zu
arbeiten.