DE1221312B

DE1221312B - Pre-amplifier arrangement

Info

Publication number: DE1221312B
Application number: DET20670A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Heinrich Dipl-Phys; Dipl-Ing Klaus Bomhardt
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1961-08-30
Filing date: 1961-08-30
Publication date: 1966-07-21

Description

Vorverstärkeranordnung Die Erfindung befaßt sich mit einer reziproken Vorverstärkeranordnung für sehr kurze elektromagnetische Wellen mit Leistungsanpassung am Ein- und Ausgang. Die Anordnung ist nach Art eines überbrückten T-Gliedes aufgebaut, bei welchem im Querzweig und im Überbrückungszweig ein negativer Widerstand (Verstärker) vorgesehen ist.Preamplifier Arrangement The invention is concerned with a reciprocal Preamplifier arrangement for very short electromagnetic waves with power adjustment at the entrance and exit. The arrangement is designed like a bridged T-link, in which there is a negative resistance (amplifier) in the shunt branch and in the bridging branch is provided.

Um bei Verstärkern mit negativen Widerständen am Ein- und Ausgang Leistungsanpassung zu erzielen, sind im Mikrowellen- und UHF-Gebiet neben nichtreziproken Elementen wie Zirkulatoren und Isolatoren verschiedene Brückenschaltungen bekannt. Diesen Brückenschaltungen liegt als Prinzip das sogenannte »Überbrückte T-Glied« zugrunde (F i g. 1). In order to achieve power matching in amplifiers with negative resistances at the input and output, various bridge circuits are known in the microwave and UHF area in addition to non-reciprocal elements such as circulators and isolators. The principle behind these bridge circuits is the so-called "bridged T-link" ( FIG. 1).

In F i g. 1 sind die beiden negativen Widerstände mit 1 und 2 bezeichnet. 3 stellt einen idealen Autotrafo, dar. Mit 4 und 5 sind der Generatorleitwert Gs bzw. der Lastleitwert GL bezeichnet, welche übereinstimmen. Es läßt sich zeigen, daß am Ein- und Ausgang der Schaltung Leistungsanpassung herrscht, wenn die Bedingung erfüllt wird.In Fig. 1 are the two negative resistances denoted by 1 and 2. 3 represents an ideal autotransformer. 4 and 5 denote the generator conductance Gs and the load conductance GL, which match. It can be shown that there is power matching at the input and output of the circuit if the condition is fulfilled.

Ziel der Erfindung ist es, die eingangs erwähnte reziproke Vorverstärkeranordnung so aufzubauen, daß auf einfachste Weise eine Anordnung entsteht, die ein stabiles Verhalten aufweist und nicht zu unerwünschten Schwingungen neigt.The aim of the invention is to provide the reciprocal preamplifier arrangement mentioned at the outset to be set up in such a way that an arrangement is created in the simplest way, which is a stable one Has behavior and does not tend to undesirable vibrations.

Ausgehend von einer reziproken Vorverstärkeranordnung für sehr kurze elektromagnetische Wellen mit Leistungsanpassung am Ein- und Ausgang, die nach Art eines überbrückten T-Gliedes aufgebaut ist, bei dem im Quer- und Überbrückungszweig je ein negativer Widerstand (Verstärker) vorhanden ist, wird deshalb erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Anordnung aus einem erdsymmetrischen und einem erdunsymmetrischen Tunneldiodenverstärker besteht, daß der erdsymmetrische Verstärker über eine symmetrische Viertelwellenlängen-Transformationsleitung, die einen bestimmten Wellenwiderstand besitzt, mit den beiden Endpunkten einer Drossel verbunden ist, die mit dem Eingang und Ausgang der Anordnung über je eine erdunsymmetrische Leitung mit dem gleichen Wellenwiderstand in Verbindung steht, daß der Mittelabgriff der Drossel an den erdunsymmetrischen Verstärker angeschlossen ist und daß ferner der Eingangsleitwert und der Lastleitwert gleich dem reziproken Wert des genannten Wellenwiderstandes sind.Based on a reciprocal preamplifier arrangement for very short electromagnetic waves with power adjustment at the input and output, which is constructed in the manner of a bridged T-element, in which a negative resistance (amplifier) is present in each of the cross and bridging branches, the invention therefore proposes That the arrangement consists of a balanced-to-ground and unbalanced tunnel diode amplifier, that the balanced-to-ground amplifier is connected to the two endpoints of a choke via a symmetrical quarter-wave transformation line which has a certain characteristic impedance, which is connected to the input and output of the arrangement via one each Unbalanced line with the same characteristic impedance is connected, that the center tap of the choke is connected to the unbalanced amplifier and that furthermore the input conductance and the load conductance are equal to the reciprocal value of said characteristic impedance.

Bei speziellen Anwendungen eines Vorverstärkers, beispielsweise als Kabelverstärker, ist neben der Leistungsanpassung ein reziprokes Verhalten erwünscht. Dies läßt sich unter Verwendung von zwei negativen Widerständen, beispielsweise mit Hilfe von Zirkulatoren und Weichen, erreichen. Eine wesentlich weniger aufwendige Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich durch die Anwendung einer Brückenschaltung nach dem Prinzip des -überbrückten T-Gliedes. Die praktische Ausführung eines solchen überbrückten T-Gliedes mit konventionellen negativen Widerständen, beispielsweise in Gestalt von rückgekoppelten Röhren, ist auf Grund des Vierpolcharakters dieser aktiven Elemente äußerst schwierig, insbesondere bezüglich der Stabilität solcher Verstärkeranordnungen. Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe, eine reziproke Vorverstärkeranordnung mit Leistungsanpassung und stabilem Arbeitsverhalten aufzuzeigen, dadurch gelöst, daß der eine der beiden Verstärker ein Verstärker vom Serienkreistyp ist, welcher mit Hilfe der anschließenden Transformationsleitung als Verstärker vom Parallelkreistyp wirkt.In special applications of a preamplifier, for example as Cable amplifier, a reciprocal behavior is desirable in addition to the power adjustment. This can be done using two negative resistors, for example with the help of circulators and switches. A much less complex one The solution to the problem arises through the use of a bridge circuit according to the principle of the bridged T-link. The practical execution of such a bridged T-link with conventional negative resistances, for example in the form of feedback tubes, this is due to the quadrupole character active elements extremely difficult, especially with regard to the stability of such Amplifier arrangements. According to the invention, the problem posed is a reciprocal one Show preamplifier arrangement with power adjustment and stable working behavior, solved in that one of the two amplifiers is an amplifier of the series circuit type is, which with the help of the subsequent transformation line as an amplifier of the parallel circuit type acts.

In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Die beiden Tunneldiodenverstärker 1 und 2 werden durch A/-Kurzschlußleitungen gebildet, die von den Tunneldioden TD, bzw. TD2 kapazitiv verkürzt werden. (Beide Verstärker müssen durch die Trimmer Tr, und Trp abstimmbar sein, damit sie auf die gemeinsame Betriebswellenlänge A eingestellt werden können.) An den Eingang des erdsymmetrischen Verstärkers 1 schließt sich die ebenfalls erdsymmetrische A/4-Transformationsleitung vom Wellenwiderstand Z, an. An die andere Seite der #/4-Transformationsleitung ist die Hochfrequenzdrossel Dr angeschlossen, welche für den Verstärker 2, bestehend aus einem unsymmetrischen .Z/4-Topfkreis mit Tunneldiode, eine Mittelanzapfung besitzt. Die getrennte Gleichstromversorgung der beiden Tunneldioden TD, -und TD, wird durch die hochfrequenten Kurzschlußkapazitäten CK, CK, CK, Cir4 und CK" ermöglicht. Bei CK4 und Cy, wird die Gleichspannung auf den Innenleiter der A/4-Kreise eingespeist, während CKI und CK, zur Trennung der Gleichspannung untereinander dienen. CK3 verhindert das Abfließen des Gleichstromes nach Masse. Die Kapazitäten Cx" und CK, dienen zur Stabilisierung der Batteriekreise beider Tunneldioden.In Fig. An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in FIG. The two tunnel diode amplifiers 1 and 2 are formed by A / short-circuit lines which are capacitively shortened by the tunnel diodes TD and TD2. (Both amplifier must be tunable by the trimmer Tr, and Trp, so that they can be adjusted to the common operating wavelength. A) to the input of the balanced amplifier 1 closes which also balanced to ground A / 4 transformation line from the impedance Z at. On the other side of the # / 4 transformation line, the high-frequency choke Dr is connected, which has a center tap for the amplifier 2, consisting of an asymmetrical .Z / 4 cup circle with a tunnel diode. The separate direct current supply of the two tunnel diodes TD, -and TD is made possible by the high-frequency short-circuit capacitances CK, CK, CK, Cir4 and CK ". With CK4 and Cy, the direct voltage is fed to the inner conductor of the A / 4-circles, while CKI and CK, serve to separate the direct voltage from one another. CK3 prevents the direct current from flowing away to ground. The capacitances Cx " and CK serve to stabilize the battery circuits of both tunnel diodes.

Der Generatorleitwert und der Lastleitwert werden über erdunsyrnmetrische Leitungen vom Wellenwiderstand Z, mit der Drossel Dr verbunden. Die Leistungsanpassungsbedingung wird von der Schaltung wie folgt erfüllt: Der Eingangsleitwert -2 IG,1 des erdunsymmetrischen Verstärkers 2 beträgt -2 IG21 = - IGN21, wobei - IGy,l den negativen Leitwert der Tunneldiode TD2- bedeutet. Der über die erdsymmetrische A/4-Leitung transformierte Eingangsleitwert - des Verstärkers 1 beträgt hingegen wobei - IGNII den negativen Leitwert der Tunneldiode TD:, darstellt. Für das Produkt beider Eingangsleitwerte ergibt sich mithin also unter der Voraussetzung IGNII = JGIY21 die Bedingung für die Leistungsanpassung.The generator conductance and the load conductance are connected to the throttle Dr via earth-symmetrical lines from the characteristic impedance Z,. The power matching condition is satisfied by the circuit as follows: The input admittance -2 IG, 1 erdunsymmetrischen of the amplifier 2 is -2 IG21 = - IGN21, wherein - IgY, l the negative conductance of the tunnel diode TD2- means. The input conductance transformed via the balanced A / 4 line - of the amplifier 1 is, however where - IGNII represents the negative conductance of the tunnel diode TD :,. The result for the product of the two input conductance values is therefore so under the condition IGNII = JGIY21 the condition for the power adjustment.

Claims

Claims: 1. Reciprocal amplifier arrangement for very short electromagnetic waves with power adjustment at the input and output, which is constructed in the manner of a bridged T-element, in which a negative resistor (amplifier) is present in each of the cross and bridging branches, characterized in that, that the arrangement consists of a balanced-to-earth and a unbalanced tunnel diode amplifier, that the balanced-to-earth amplifier is connected to the two end points of a choke connected to the input and output of the arrangement via a balanced quarter-wave transformation line which has a certain characteristic impedance (Z,) is each via this an unbalanced line having the same characteristic impedance in connection that the center tap of the inductor is connected to the amplifier erdunsymmetrischen and further that the input conductance and the Lastleitwert are equal to the reciprocal value of said characteristic impedance.

2. Amplifier arrangement according to claim 1, characterized in that the direct voltage supply of the two tunnel diodes (TD "TDD) takes place separately via the inner conductor of the unbalanced amplifier (2) and one of the two inner conductors of the balanced amplifier (1) , these conductors being provided by capacitances ( CK "CKG) are separated from ground.