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Einrichtung zur selbsttätigen Regelung des Verstärkungsgrades eines
mit mindestens einem Transistor bestückten Hochfrequenzverstärkers Bekanntlich sind
die Eingangsfeldstärken der verschiedenen von einem Hochfrequenzempfänger zu empfangenen
Sender außerordentlich unterschiedlich. Zum Ausgleich dieser Unterschiede sind die
bekannten Empfänger mit einer selbsttätigen Lautstärkeregelungseinrichtung (nachstehend
als AGC-Schaltung bezeichnet) versehen. Zu diesem Zweck wird im Demodulator eine
negative Regelspannung erzeugt, die der Eingangsspannung proportional ist. Diese
Regelspannung wird entweder den Steuerelektroden der `*erstärkungselemente zwecks
Reduzierung des Verstärkungsgrades zugeführt, oder sie beeinflußt einen nichtlinearen
Widerstand derart, daß hierdurch mit zunehmender Eingangsfeldstärke eine zunehmende
Dämpfung des Übertragungsweges bewirkt wird.
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Zur Vermeidung einer Übersteuerung der ersten Verstärkerstufe kommt
es darauf an, daß die Regelung auf diese Stufe besonders intensiv einwirkt.
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Während sich nun der Verstärkungsgrad von Elektronenröhren durch Änderung
der Vorspannung der Steuerelektrode ohne Nachteile in weiten Grenzen variieren läßt,
ist dies bei Transistoren bekanntlich nicht der Fall, da sich diese nicht leistungslos
steuern lassen und das insbesondere mit der Änderung der V orspannung eine wesentliche
Änderung der Eingangsimpedanz und damit eine Änderung des Verhaltens des Vorkreises
bewirkt wird.
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Man hat deswegen vielfach bei Transistorempfängern der anderen genannten
Art der Regelung, nämlich mit Hilfe eines regelbaren Widerstandes, den Vorzug gegeben,
jedoch läßt sich hierdurch meist keine hinreichend steile Regelcharakteristik erzielen.
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Diese Mängel zu beseitigen ist Aufgabe der Erfindung.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur selbsttätigen
Regelung des Verstärkungsgrades eines mit mindestens einem Transistor bestückten
Hochfrequenzverstärkers, bei dem ein Transistor mittels einer durch Gleichrichtung
der Signalspannung gewonnenen und der Steuerelektrode zugeführten Regelspannung
geregelt wird. Die kennzeichnende Besonderheit der Erfindung besteht in der Kombination
einer solchen Einrichtung mit einer zusätzlichen Regelung in der Weise, daß parallel
zum Eingangskreis des Hochfrequenzverstärkers in an sich bekannter Weise ein nichtlinearer
Widerstand (Richtleiter) geschaltet ist, der unter der Einwirkung einer Vorspannung
steht, die von einem im Ausgangskreis des geregelten Transistors liegenden Widerstand
abgenommen wird.
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Der nichtlineare Widerstand (Richtleiter) kann eine Diode sein. Er
kann nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung auch eine p-n-Flächenhalbleiterdiode
sein. Durch die gemäß der Erfindung vorgesehene Korn bination zweier AGC-Systeme
wird auch, wie später erläutert wird, die mit zunehmender Eingangsamplitude sich
einstellende Einschnürung der Bandbreite kompensiert, die für Transistorempfänger
charakteristisch ist.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus dem Schaltbild eines HF-Empfängers,
bei dem die selbsttätige Verstärkungsregelschaltung gemäß der Erfindung angewendet
wird; Fig. 2 ist eine Vorwärtsstromkurve einer typischen p-n-Flächenhalbleiterdiode,
aufgetragen als Funktion der Spannung, so daß die nichtlineare Widerstandscharakteristik
ersichtlich ist.
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In Fig. 1 ist nur der Teil eines HF-Empfängers dargestellt, der notwendig
ist, um den Gegenstand der Erfindung zu erläutern. Die an die Transistoren angelegten
Spannungen werden nachstehend so bezeichnet, wie sie für n-p-n-Transistoren erforderlich
sind. Es können jedoch auch p-n-p-Transistoren an Stelle von n-p-n-Transistoren
verwendet werden, sofern die
Gleichstrompolaritäten der erwähnten
Spannungen umgekehrt werden.
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Die HF-Signale werden von einer Antenne 10 aufgenommen, die beispielsweise
als Antennenspule 10 a mit Ferritkern 10 b dargestellt ist. Parallel zur Antenne
10 liegen eine veränderliche Kapazität 11 und eine feste Kapazität 12, so daß ein
abstimmbarer Parallelkreis gebildet wird.
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Auf den Ferritkern -10 b ist eine zweite an die Spule 1Ga gekoppelte
Spule 13 gewickelt, deren eines Ende mit Masse verbunden ist, während das andere
über einen Blockkondensator 14 zur Basis b des Transistors 15 geleitet ist. Die
Spule 13 hat eine kleinere Anzahl von Windungen als die Spule 10a, um eine Impedanzanpassung
zwischen der hohen Impedanz des auf Resonanz abgestimmten Parallelkreises und der
niedrigeren Eingangsimpedanz der Basis des Transistors 15 zu bewirken. Der Transistor
15 dient als HF-Verstärker und als Mischstufe. Seinem Emitter e wird über eine Leitung
16a die Schwingung eines überlagerungsoszillators (nicht dargestellt) zugeführt.
Das zweikreisige Bandfilter 16 ist auf die Zwischenfrequenz von beispielsweise 455
kHz abgestimmt. Über die Primärwicklung dieses Bandfilters wird dem Kollektor c
des Transistors 15 die positive Spannung der Spannungsquelle B+ zugeführt.
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Die Zwischenfrequenzsignale aus dem Transistor 15 ,werden über das
Bandfilter 16 an die Basis des Transistors 17 geführt, welcher die erste Zwischenfrequenzv
erstärkerstufe des Empfängers darstellt. Der Transistor 17 hat, ebenso wie. der
Transistor 15, eine niedrigere Eingangsimpedanz. Die Eingangsleitung zu seiner Basis
b ist daher zwecks Impedanzanpassung mit einem entsprechenden Abgriff der Sekundärspule
des Transformators 16 verbunden. Der n-p-n-Transistor 17 ist so vorgespannt, daß
die Emitterspannung des Transistors 17 negativ, die Spannung des Kollektors dagegegen
positiv in bezug auf die Basis ist. Die weiteren nicht dargestellten Stufen des
Empfängers sind in üblicher Weise ausgebildet. Sie enthalten unter anderem einen
Detektor, der neben den Hörfrequenzsignalen eine negative Gleichspannung erzeugt,
die dem empfangenen Signalpegel proportional ist. Diese Spanung wird als Regelspannung
über die Leitung 18 und die damit in Reihe liegende Sekundärspule des Bandfilters
16 an die Basis des Transistors 17 angelegt. Der Nebenschlußkondensator 19 dient
zur Glättung der Regelspannung.
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Um gemäß der Erfindung den zweiten AGC-Kreis zu bilden, wird eine
p-n-Flächenhalbleiterdiode 22 im Nebenschluß zu der Antenne 10 und somit im Nebenschluß
zu dem abgestimmten Parallelkreis angeordnet, der durch die Spule 10a und die Kondensatoren
11 und 12 gebildet wird. Eine feste Bezugsspannung E2 wird von dem zwischen B-I-
und Erde liegenden Spannungsteiler aus den Widerständen 24 und 25 abgenommen und
über die Leitung 26 und die Spule 10 a zur Diode 22 geführt. Eine zweite Spannung
Ei für die Diode22 entsteht an dem Widerstand20, der zwischen dem Emitter e des
Transistors 17 und Erde liegt. Diese Spannung Ei, die durch den Emitterstrom über
den Widerstand 20 hervorgerufen wird, wird über die Leitung 27 und den Widerstand
21 an die andere Seite der Diode 22 geführt. Der Parallelkondensator 23 bewirkt
eine Glättung der Spannung Ei.
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Die Vorspannungen Ei und E2 für die Diode 22 können natürlich auch
auf andere Weise erzeugt werden. Voraussetzung ist jedoch, daß Ei an einem Belastungswiderstand
eines geregelten Transistors abgegriffen wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil,
daß in dem Transistor eine Verstärkung der normalen AGC-Regelspannung erzielt wird,
so daß eine steilere Regelung der Diode 22 erfolgt.
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Die Schaltung arbeitet in folgender Weise: Bei niedrigen Eingangssignalpegeln
an der Antenne wird eine kleine AGC-Spannung erzeugt. Der Emitter des Transistors
17 bleibt dabei im Vergleich zur Basis negativ. Hierbei beträgt normalerweise der
Emitterstrom etwa 0,5 bis 1,5 mA. Der Widerstand 20 hat einen Wert, der zwischen
470 und 2200 Ohm liegt. Die Spannung E2 wird durch entsprechende Wahl des Spannungsteilerverhältnisses
der Widerstände 24 und 25 auf einen etwas niedrigeren Wert als El festgelegt, wobei
der genaue Betrag dieses Wertes nicht kritisch ist. Die p-n-Flächendiode 22 ist
so geschaltet, daß sie bei E>E2 sperrt und damit praktisch keinen Einfluß auf die
Antennenspule ausübt.
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Wenn dann der Signalpegel im Empfängereingang größer wird, so verkleinert
sich auf Grund der Regelung der Emitterstrom des Transistors 17 und damit auch die
Spannung Ei. Bei einer bestimmten Amplitude des Eingangssignalpegels sinkt die Spannung
Ei unter den Wert der festen Spannung E2 ab. Die Diode 22 ist dann in der Vorwärtsrichtung
vorgespannt. Je nach der Stärke des Signals und dem Betrag der Spannung E2 wird
die Diode 22 mehr oder weniger leitend. Wie aus der in Fig. 2 dargestellten Stromspannungskurve
der Diode 22 zu ersehen ist, ist der Strom keine lineare Funktion der Spannung.
Die Diode22 hat also, wenn sie nur etwas in der Vorwärtsrichtung vorgespannt ist,
noch einen relativ hohen Widerstand. Wenn dagegen der Signalpegel zunimmt und der
Arbeitspunkt der Diode 22 an eine höhere Stelle der Kurve verschoben wird, so wird
ihr Widerstand niedriger und bewirkt somit eine größere Dämpfung des Schwingkreises
10a, 11, 12.
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Durch diesen von der Diode 22 gebildeten veränderlichen Parallelwiderstand
wird nicht nur die Amplitude der stärkeren Signalschwingungen reduziert, sondern
auch eine wesentliche Vergrößerung der Bandbreite des Eingangskreises in Abhängigkeit
von der Amplitude des empfangenen Signals erzielt. Die letztgenannte Wirkung erweist
sich bei einem Transistorverstärker mit Vorspannungsregelung als besonders vorteilhaft.
Bei einem derartigen Verstärker tritt nämlich mit steigender Eingangsamplitude in
unerwünschter Weise eine Einschnürung der Bandbreite des Vorkreises auf, da die
Eingangsimpedanz eines Transistorverstärkers angehoben wird, wenn die Verstärkung
durch die Wirkung der Regelspannung reduziert wird. Diese unerwünschte Wirkung wird
aber bei dem Gegenstand der Erfindung durch Einwirkung der Diode 22 in der beschriebenen
Weise kompensiert.