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Mehrstufiger Hochfrequenzverstärker für wenigstens zwei getrennte
Frequenzbänder Für bestimmte Zwecke werden in der Hochfrequenztechnik, insbesondere
im Bereich der ultrakurzen Wellen, Verstärker benötigt, die zwei oder mehr voneinander
getrennte Frequenzbänder verstärken. Ein wichtiges Anwendungsbeispiel ist ein Antennenverstärker
für das Fernsehband I (4o bis 68 MHz) - und das UKW-Rundfunkband (87,5 bis ioo MHz).
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Es gibt viele Fernsehantennen, die zugleich alle Rundfunkbänder (Ultrakurz-,
Kurz-_Mittel- und Langwellen) aufnehmen. Um den Rundfunkempfang mit einer solchen
Antenne durch den Antennenverstärker nicht zu unterbinden, werden die Rundfunkfrequenzen
vielfach über .eine Weiche an dem Antennenverstärker vorbeigeleitet. Eine solche
Weiche, die das UKW-Rundfunkband (87,5 bis ioo MHz) an einem Antennenverstärker
für das Fernsehband I (4o bis 68 MHz) vorbeileiten soll, würde sehr teuer sein,
weil es nicht einfach ist und einen großen Aufwand erfordert, eine ausreichende
Sperrdämpfung, eine kleine Durchlaßdämpfung und einen genügend steilen Übergang
zwischen Durchlaß- und- Sperrbereich herzustellen, so daß Selbsterregung des Verstärkers
und Verluste vermieden werden. Es ist deshalb erwünscht, daß der Antennenverstärker
für das Band I auch das UKW-Rundfunkband wenigstens ungeschwächt durchläßt, oder
noch besser, es ebenfalls verstärkt.
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Bei Breitbandverstärkern für hohe Frequenzen (Ultrakurzwellen) ist
das Produkt aus dem Verstärkungsfaktor je Stufe und der Breite des verstärkten Frequenzbandes
durch die Eigenschaften der Verstärkerröhre (Steilheit, Eingangs- und Ausgangskapazität)
gegeben. Für den gleichen Verstärkungsgrad
müßte also ein Verstärker
für das Frequenzband von q.o bis ioo MHz mehr Stufen haben als ein Verstärker für
das Frequenzband von 40 bis 68 MHz. Dieser zusätzliche Aufwand würde aber den Fernsehantennenverstärker
zu sehr verteuern. Der erfindungsgemäße Verstärker verstärkt dagegen das Fernsehband
I und das UKW-Rundfunkband, und zwar das Fernsehband I annähernd mit dem gleichen
Verstärkungsgrad wie ein Verstärker gleicher Art, der für dieses Band allein ausgelegt
ist und das UKW-Rundfunkband mit einem erheblich geringeren Verstärkungsgrad.
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Das wird in einem zweistufigen Ausführungsbeispiel dadurch erreicht,
daß nur eine Stufe des Verstärkers so ausgelegt ist, daß sie den ganzen Frequenzbereich
von 4.o bis ioo MHz umfaßt und für diesen ganzen Bereich einen Leistungsverstärkungsfaktor
größer als i hat, während die zweite Stufe nur den Bereich von q.o bis 68 MHz verstärkt
und ihr Leistungsverstärkungsgrad im UKW-Rundfunkband bereits kleiner als i ist.
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Die Verstärkung der Stufe für den ganzen Frequenzbereich wird nun
durch selektive Rückkopplungseinrichtungen für das UKW-Rundfunkband so weit als
möglich angehoben. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt als Rückkopplungszweig
ein gedämpfter Serienresonanzkreis zwischen dem Anodenkreis und dem Gitter der Verstärkerröhre.
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Diese Rückkopplungsanordnung wird erfindungsgemäß derart bemessen,
daß sich im Frequenzband zwischen dem Fernsehband I und dem UKW-Rundfunkband eine
Gegenkopplung und erst im UKW-Rundfunkband selbst wieder eine Mitkopplung ergibt.
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Es ist an sich bereits bekannt, bei einem Verstärker für zwei getrennte
Nutzbereiche die Verstärkung in dem zwischen diesem liegenden, nicht benötigten
Frequenzbereich durch eine selektive Gegenkopplung herabzusetzen. Im Gegensatz zu
dieser bekannten Anordnung wird jedoch bei dem erfindungsgemäßen Verstärker außerdem
einer der beiden Nutzbereiche (z. B. das UKW-Rundfunkband) durch eine Mitkopplung
angehoben, wobei die Gegen- und die Mitkopplung mit einem einzigen Rückkopplungszweig
erzeugt werden. Dazu wird im Rückkopplungszweig der bereits erwähnte, gedämpfte
Serienresonanzkreis oder auch eine. Kombination mehrerer Resonanzkreise so ausgelegt,
daß sich die Phasenlage der Rückkopplungsspannung an der Grenze zwischen diem zu
unterdrückenden Zwischenbereich und dem anzuhebenden Nutzbereich rasch ändert.
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Weil der Verstärkungsgrad der ersten Stufe, die nur das Fernsehband
I verstärkt, im UKW-Rundfunkband bereits unter i abgesunken ist, muß der Gesamtverstärkungsgrad
in diesem Band bedeutend kleiner sein als im Fernsehband T Der erfindungsgemäße
Verstärker verstärkt also mit hohem Verstärkungsgrad nur das Fernsehband I.
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Bei der Anwendung der" Regel, daß bei gleichartigen Verstärkern das
Produkt aus Verstärkungsgrad und Bandbreite konstant ist, unterscheidet sich der
erfindungsgemäße Verstärker deshalb nur unwesentlich von einem Verstärker, der nur
für das Fernsehband I ausgelegt ist. Bei ausgeführten Beispielen dieser beiden Verstärkerarten
hat sich auch wirklich fast der gleiche Verstärkungsgrad ergeben.
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Ohne die erfindungsgemäße Maßnahme kann aber selbst eine geringe Verstärkung
im UKW-Rundfunkband nur erzielt werden, wenn der ganze unbenötigte Zwischenbereich
- mit allmählichem Abfall zum UKW-Rundfunkband hin - mitverstärkt wird. .
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Dabei ergibt sich aber nach der erwähnten Regel eine wesentlich kleinere
Verstärkung im Fernsehband I, was ebenfalls durch experimentelle Ergebnisse bestätigt
worden ist.
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Der erfindungsgemäße Verstärker hat außerdem den großen Vorteil, daß
er sich verhältnismäßig leicht abgleichen läßt, weil der Rückkopplungszweig nur
die Verstärkung des UKW-Rundfunkbandes erhöht, die Verstärkung . des Fernsehbandes
I dagegen nur unwesentlich beeinflußt.
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Selbstverständlich läßt sich der erfindungsgemäße Grundgedanke auch
auf Verstärker für andere Frequenzbereiche und andere Anwendungsgebiete übertragen.
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Fig. i zeigt ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Verstärkers
und Fig. 2 ein Prinzipschaltbild mit den wichtigsten Schaltelementen.
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In Fig. i wird in Punkt i die Antenne und in Punkt 2 die Zuleitung
zum Empfänger angeschlossen. Die erste Verstärkerstufe 3 verstärkt nur das Fernsehbänd
I, läßt aber auch das UKW-Rundfunkband passieren.
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Die zweite Verstärkerstufe d. würde ohne den Rückkopplungszweig 5
den gesamten Frequenzbereich von 40 bis ioo MHz gleichmäßig verstärken. Durch den
Rückkopplungszweig 5 wird die Verstärkung für das UKW-Rundfunkband angehoben und
für den Bereich zwischen dem Fernsehband I und dem UKW-Rundfunkband herabgesetzt.
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In Fig. 2 wird die Antenne an die Eingangsklemmen 6 und 7 angeschlossen,
an denen das Eingangsbandfilter des Verstärkers liegt. Es besteht aus den Drosseln
8 und 9, dem Schwingkreiskondensator io und dem Koppelkondensator i i. Die zweite
Schwingkreiskapazität ist die Eingangskapazität der ersten Röhre i2. Das Eingangsbandfilter
ist durch den Widerstand 13 bedämpft. Das Zwischenfilter zwischen der Anode
der ersten Verstärkerröhre 12 und dem Steuergitter der zweiten Verstärkerröhre 1q.
besteht aus den beiden Drosseln 15 und 16 und dem Koppelkondensator 17.
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Die Schwingkreiskapazitäten sind die Ausgangskapazität der ersten
Röhre 12 und die Eingangskapazität der zweiten Röhre 1q.. Zur Dämpfung des Zwischenfilters
dienen die Widerstände 30 und 18.
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An die Anode der zweiten Röhre 14 ist das Ausgangsbandfilter angeschlossen.
Es besteht aus den beiden Drosseln ig und 2o, der Schwingkreiskapazität
2
r und der Koppelkapazität 22. Die zweite Schwingkreiskapazität ist die Ausgangskapazität
der Röhre 1q.. An das Ausgangsbandfilter sind die Ausgangsklemmen 23 und 2¢ zum
Anschluß der Zuleitung zum Empfänger angeschlossen. Das Ausgangsbandflter ist durch
den Widerstand 25 bedampft.
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Mit der Drossel r9 ist die Wicklung 26 gekoppelt, an die der zum Steuergitter
der Röhre 14 führende Rückkopplungszweig angeschlossen ist. Er besteht noch aus
dem Kondensator 27, der Drossel 28 und dem Widerstand 29.