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Mit Transistoren arbeitender Antennenverstarker Es ist bekaiint, die
von Düpfangsantenneft aufgenommenen Signale durch einen nachgeschälteten Afftenheftvergtärker
vor der übertragutig über längdte Leitungsstrecken, z. D. von Gdmeiiisehaft9-antennenanlagen,
zu verstärken. Für derartige An# Ordftttügen Werden in zunehmendem Maß alg Verglärketeleinente
Halbleiter, insbesondere Ttaüsigtoreii, verwendet.
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Da die Antennen meist gegenüber ihrer Umgebung erhöht angebracht
werden, sind sie in besonderem Maß durch Blitzeitischläge gefährdet. Bei Gemein-§thaftsäntennettänlagen
besteht deshalb die Vorgehrift, daß die leitenden Teile der Antenne mit einer
Blitzgdhüt±(3illtichtung zu versehen sind. Diese besteht je nach der Art der verwendeten
Antennen ans einer Funkenstrecke, die mit einer Erdleitung Vera bunden ist. Manche
Antennen, z. B. Yagi-Antennen mit Faltdipolen, könhen zwar unmittelbar auch an ihren
aktiven Strahlerelementen geerdet werden, wobei trotzdem infolge der Länge der Erdschleife
und der starken Belastung eine gewisse Spannung bis zum Eingang der Antennenverstärker
gelangen kann. Dies trifft äUdh für die aus der USA.-Pätentschrift 1924
115 bekannten Anordnungen zu, wo zum ZWück der Ableitung von Überspaifflüngen
an Anfähnehahlägen unmittelbar bei den aktiven Strahlerelementen Etin Ende kurzgeschlossene
Stichleitüngen äflgdsdhlösgen sind. Während sieh diese übergPatitiungen bei Röhrenverstärkeffi
kaum nachteilig att9Witken5 können sie bei Halbleiterverstärkem selbst bei kurzzeitigen
theiffiischei! Belastungen der Vetstärkereleinente zu deren Zerstörung oder zu-Inindest
zur Beeinträchtigung ihrer Eigefischaften führen, Die Erfindung, welche sich auf
einen mit Transistoren arbeitenden Antennenverstärker bezieht, dtgsen Ankopplung
an den Antennenkreis kapazitiv Vörgeilöninieii wird, begegnet den aufgezeigten Schwierigkeiten
weitgehend dadurch, daß zur Unterdrückung von überspannungert der vor dem ersten
Ttängistor liegende Eitigatigskteis als Querbeiastung diff äftl Etide kutzgeschloggenes
Leitungsstück in der Art eifiet an sich bekannten Stichleitting aufweist und daß
fil den Längszweig vor dem Transistor in Sttie ein Xöfidetigatöt mit derart kleinem
Kapäzitäts-Wort ditigeschaltet Ist, daß dadurch züsamthen mit der Eingangsimpedanz
des Halbleiters eine nicht niehrvernachlässigbäre Fehläripassung bewirkt wird, die,
durch mindestons ein weiteres Blindelemertt und/ oder durch eifi transforiniefendes
Leitungsstück kompensiert ist.
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Durch die Verwendung eines Kondensators mit kleiner Kapazität ün Längszwe'g
vor dem ersten Ttätigigtor wird dessen zeitliche Whitmebelastung klein gehalten,
während durch die Querbelastüng mittels des kurzgeschlöggenell Leitungsstückes bereits
vorn Eitigang her oitie stärke Verkleinerung der Amplitude erzielt Würdeil kann.
Durch das ZusäriltlienWirken beider Mäßiiahrtien, nämlich der Erziölutig einer kleinen
Amplitude einerseits und der kurzzeitigdti Belägtufig änd(ärörgeits, kann die Zöt-9törUfig
öder Schädigung des Transistöt9 In einfacher Weise vermieden werden. Diese 13litzschutzeinrichtuilg
Ist in Ihret Füfiktioti weitgehend von der Gütt der Erdschleife der Funkeilstreeko
unabhängig.
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Die Stichleitung kanti für dio Betriebsfrequenz A/4 lang gemacht
Werden und trägt so nichts zur Ati# passung bei, d. h. igt vom Transfoxmationsvierpol
unabhängig. Gemäß einer besonders vorteilhaften Weitetbildung der Effffidung
wird die kürzgeschlössene Stichleitüng tiiit zur Atipassung herangezogen und somit
nicht genau als 1/4-Kreis, sondern als kürzeres Elethent ausgebildet. Dies ergibt
sowohl eine Einsparung an Bauteilen als auch durch die geringere Leitungglätigd
eifie bessüte Erdungi Weitere 13inzelheitäti der Erfindung sind äfi Hand von Augitihtufiggbeispielefi
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 den Aniplitudetivetlauf einer Stoßwelle,
F i g. 2, 35 4 und 5 Schaltungsanordlitingen mit unterschiedlichen
Tränsförmationsvierpolen.
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in ]# i g. 1 ist in Abhängigkeit von der Zeit t in Mikrosekunden
der Verlauf einer angetiommenefi Stößwelle F, (t) dätgeste-Ilt. Diese Kurve
entspricht etwa der bei einem Blitzeinschlag auftretenden Belastung
mit
steilen Flankenanstieg und langsamem Abfall. Die KurveF.(t) zeigt den Verlauf der
Stoßwelle, wenn diese über eine Anpassungsschaltung und eine Serienkapazität zum
Eingang eines Transistors gelangt ist. Dabei wurde zur Vereinfachung der Darstellung
der KurveF.(t) deren Maßstab, be-
zogen auf die Ausgangsfunktion
F, (t), um den Faktor 103 vergrößert, d. h., in Wirklichkeit
ist die den Transistor erreichende Stoßwelle wesentlich kleiner. Dazu kommt noch
die zeitlich geringere thermische Belastung durch die Verkleinerung der dem Transistor
zugeführten Energie. Die Kurve F2 (t) wird in ihrem ersten Teil um so schmaler und
damit die Wärmebelastung geringer, je kleiner der Kapazitätswert des vor
dem Transistor liegenden Serienkondensators ist, so daß dieser bei der Betriebsfrequenz
einen nicht mehr vernachlässigbaren kapazitiven Widerstand darstellt.
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In F i g. 2 ist die Schaltung einer Empfangsantennenanordnung
dargestellt, bei der die über eine Antenne 1 empfangenen Signale nach Durchlaufen
eines Symmetriergliedes 2 einer koaxialen Niederführungsleitung 3 zugeführt
werden, die an die Eingangsklemme 4 eines in der Eingangssehaltung mit einem Transistor
5 arbeitenden Antennenverstärkers angeschlossen ist. In Serie zum Eingang
des in Basisschaltung betriebenen Transistors 5 ist ein Kondensator
6 eingeschaltet, dessen Kapazität die an Hand von F ig. 1 erläuterte
Verkleinerung der zeitlichen Belastung bei überspannung bewirkt. Da die Kapazität
möglichst klein zu wählen ist, muß die Fehlanpassung mit einer Anpassungsschaltung
kompensiert werden. Dies ist durch ein Leitungswerk 7
mit über einen Kurzschlußschieber
8 veränderbarer Länge sowie eine Querinduktivität 9 zu erreichen,
so daß am Eingang 4 des Antennenverstärkers für das Niederführungskabel
3 Anpassung herrscht. Die Induktivität 9 wirkt als Drossel, so daß
das durch den Kurzschlußschieber 8 abgetrennte untere Leitungsstück nicht
störend in Erscheinung tritt. In den Querzweig des Eingangskreises ist eine am Ende
kurzgeschlossene und mit dem Massepotential des Antennenverstärkers verbundene Stichleitung
10 als Querableitung eingeschaltet. Durch den veränderbaren Kurzschlußschieber
11 kann auf unterschiedliche Betriebswellenlängen abgestimmt werden. Wird
die Stichleitung 10 1/4 lang gewählt, so bleibt sie ohne Einfluß auf die
Anpassungssehaltung. Es ist jedoch zweckmäßiger, die Stichleitung so zu dimensionieren,
daß sie mit zur Transformation herangezogen wird und damit einen aktiven Bestandteil
des Anpassungsvierpols bildet. Der Aufbau dieser Stichleitung kann ebenso wie die
der Leitung 7 z. B. in gedruckter Schaltung bzw. Streifenleitertechnik oder
in Koaxialbauweise erfolgen. Durch die gleichzeitige Anwendung des Kondensators
6 und der Stichleitung 10 wird die Belastung der Transistoren so klein
gehalten, daß außer bei starken direkten Einschlägen keine Schäden zu erwarten sind.
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Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist der Anpassungsvierpol insofern
vereinfacht, als der dem Transistor 15 vorgeschaltete Kondensator
16 und die kapazitive Eingangsimpedanz des Transistors durch eine leerlaufende
Stichleitung 17, ein transformierendes Leitungsstück 18 und eine kurzgeschlossene
Stichleitung 19 so kompensiert wird, daß an der Anschlußklemme 20 des Transistorverstärkers
für das Niederführungskabel 21 Anpassung herrscht. Gegenüber der Anordnung nach
F i g. 2 hat die mit einer Stichleitung 17 arbeitende Anpaßschaltung
den Vorteil, daß hier eine Längenänderung und die damit verbundene Impedanzänderung
einfacher vorzuneh-. men ist als Längenänderungen beim Leitungsstück 18, d.
h. im Längszweig.
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F i g. 4 zeigt einen bei gedruckten Schaltungen mit Vorteil
anwendbaren Aufbau für die Stichleitung entsprechend F i g. 3. Die Stichleitung
ist in zwei Teilstücke 17a und 17b aufgeteilt, wobei 17b
schwenkbar
ausgebildet ist und so je nach Lage eine entsprechende Länge ergibt. Die
streifenförmigen Leiterbahnen sind über einer hier nicht dargestellten leitenden
Ebene angebracht und ergeben mit dieser ein Leitersystem entsprechenden Wellenwiderstandes.
Die Anpassungsschaltung wird, ausgehend von der hochfrequenzmäßig nicht vernachlässigbaren
Serienkapazität (3 bis 5pF beün FernsehbandIVM, so dünensioniert, daß bei
Heranziehung der kurzgeschlossenen Stichleitung zur Transformation diese möglichst
kurz gehalten werden kann, also eine Induktivität darstellt.
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Eine weitere Möglichkeit für die Ausgestaltung des Anpassungsvierpols
ist in F i g. 5 dargestellt. Dem Transistor 22 ist ein Kondensator
23, ein Leitungsstück 24 und eine Stichleitung 25 vorgeschaltet. Zwischen
der Anschlußklemme 26 des Antennenverstärkers und der kurzgeschlossenen Stichleitung
25 ist ein weiterer Kondensator 27 eingeschaltet. Da die Antennenanlage
im Bereich der Strahler meist zusätzlich geerdet ist, tritt hier die Kombination
von Masseverbindung und Serienkondensator praktisch zweimal auf.