DE2023894C - Eingangsschaltung fur einen Empfänger fur hochfrequente elektri sehe Schwingungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Eingangsschaltung für einen Empfänger für hochfrequente elektrische Schwingungen mit selbsttätiger Verstärkungsregelung und mit einem elektronisch abstimmbaren Schwingkreis zur Kopplung der Antenne auf cYk Eingangselektrode eines Transistors.

Bei derartigen Eingangsschaltungen empfiehlt es sich, für die elektronische Abstimmung des Schwingkreises zwischen der Antenne und der ersten Stufe des HF-Verstärkers eine spannungsabhängig veränderliche Kapazität in Form einer Kapazitätsdiode zu verwenden, wodurch sich vielseitige Möglichkeiten für den Schaltungsaufbau des Empfängers ergeben. Diese Möglichkeiten sind besonders günstig für in Fahrzeugen angeordnete HF-Empfänger, für welche es wünschenswert ist, daß die Abstimmung von einer 5 oder mehreren entfernt gelegenen Stellen innerhalb des Fahrzeuges aus erfolgt. Die Verwendung von spannungsabhängigen Kapazitätsdioden zum Abstimmen von Schaltkreisen ist jedoch mit einigen Nachteilen verbunden, insbesondere wenn HF-Signale mit

ίο hohem Signalpegel empfangen werden. Da die Kapazitätsdiode spannungsgesteuert ist, spricht sie auf den Signalpegel des angelegten Signals an, wobei bei verhältnismäßig hohen Signalpegeln eine teilweise Gleichrichtung des angelegten Signals durch die Ka-

pazitätsdiode erfolgen kann. Dadurch ändert sich die Gleichvorspannung an der Diode, was zu einer Verschlechterung der Wirkungsweise auf Grund der geänderten Kapazitätswerte der in Sperrichtung vorgespannten Kapazitätsdiode führen, und eine Verstimmung des S 'laltkreises bewirken kann.

Dieser Nachteil wirkt sich besonders ungünstig in Antennenstufen aus, so daß es wünschenswert ist, eine Lösung zu finden, um das Einwirken hoher Signalpegel auf die spannungsabhängig veränderliche Ab-

Stimmkapazität in der Koppelschaltung zwischen der Antenne und dem Eingang des Empfängers zu verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antennenabstimmsystem für Signalempfänger zu schaf-

fen, bei dem eine Überlastung des abstimmbaren Koppelkreises zwischen der Antenne und dem eingangsseitigen HF-Verstärker kompensiert werden kann, um zu verhindern, daß große Signalpegel an der der Abstimmung dienenden spannungsabhängig veränderlichen Kapazitätsdiode zurr^rndest teilweise gleichgerichtet werden und die Wirkungsweise der Schaltung ungünstig beeinflussen.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von der erwähnten Eingangsschaltung, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schwingkreis als ein durch eine spannungsabhängig veränderliche Kapazität abstimmbarer Serienresonanzschwingkreis ausgebildet und zwischen die Antenne und die Eingangselektrode des Transistors geschaltet ist, und daß die Verstärkungsregelspannung derart an eine weitere Elektrode des Transistors angeschaltet ist, daß der Eingan^widerstand des Transistors der Amplitude der Vertärkungsregelspannung folgt und damit die Amplitude der an der spannungsabhängig veränderlichen Kapazität auftretenden Hochfrequenzspannung unterhalb des Schwellwertes für eine Gleichrichtung bleibt.

Eine nach den Merkmalen der Erfindung aufgebaute Eingangsschaltung bietet den Vorteil, daß dadurch die in Durchlaßrichtung wirkende Vorspannung des Transistors verringert und die Eingangsimpedanz derart vergrößert wird, daß der ansteigende Spannungsabfall an der spannungsabhängig veränderlichen Kapazität durch einen vergrößerten Spannungsabfall an der Eingangsimpedanz des Transistors kompensiert bzw. begrenzt wird. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Transistor des HF-Verstärkers in Basisschaltung betrieben ist, wobei der Emitter des Transistors an den Serienresonanzwiderstand angeschlossen ist, und daß die Verstärkungsregelspannung an die Basis des Transistors angelegt ist. Dabei ist es zweckmäßig, für die spannungsabhängig veränderliche Kapazität eine Kapzitätsdiode zu verwenden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen und der aus einer Figur bestehenden Zeichnung hervor, in welcher die Erfindung an Hand eines Schaltbildes dargestellt ist.

Gemäß der Zeichnung empfangt ein HF-Empfänger für ampliiudenmodulierte Signale die HF-Signale über eine Antenne 9, die zum besseren Verständnis der Schaltung als Spannungsgenerator mit zugehörigen Kapazitäten dargestellt ist. Diese Antenne ist über einen serienabgestimmten LC-Kreis 10 mit dem Eingang eines HF-Verstärkers 11 verbunden, der einen PNP-Transistor 12 in Basisschaltung umfaßt. Die Signale vom LC-Kreis 10 werden an die Basis-Emitteistrecke des Transistors 12 angelegt, der kollektorseitig mit einem abgestimmten Kreis 13 verbunden ist. Dieser abgestimmte Kreis 13 besteht aus einer mit einer Anzapfung versehenen Spule 14. einem Trennkondensator 15 und einem sr annut.gsabhangig'veränderlichen Abstimmkondensator 16. Die beiden Kondensatoren liegen parallel zur Spule 14. Der Abstimmkondensator 16 und die Spule 14 bilder, für den HF-Verstärker einen Resonanzschwingkreis, der über einen bestimmten Frequenzbereich durchstimmbar ist.

Der sp; nnungsabhängig veränderliche Abstimmkondensator 16 ist als Halbleiteranordnung mit einem PN-Übergang und zwei Anschlußklemmen ausgebildet und ändert se^;ne Kapazität proportional der angelegten Gleicn-Sperrsr-annung. Abstimmkondensatoren dieser Art, welche mit zunehmender Sperrspannung die Kapazität verringern und damit den kapazitiven Widerstand vergrößern, sind bekannt. Eine Verringerung der Sperrspannung wirkt sich in entgegengesetzter Weise aus, d. h. die Kapazität nimm* zu und damit der kapazitive Widerstand ab. Vorzugsweise werden für derartige Abstimmkondensatoren Varaktordioden benutzt, die eine besonders große Kapazitätsänderurg in Abhängigkeit von der Sperrspannung aufweisen und daher eine Abstimmung über einen großen Frequenzbereich zulassen.

Die Sperrvorspannung bzw. die Abstimmspannung wird dem Abstimmkondensator 16 vom Schleifer eines Potentiometers 20 aus über einen Entkoppelwiderstand 21 zugeführt und an den Verbindungspunkt zwischen dei«~ Abstimmkondensator 16 und dem Trennkondensator 15 angelegt. Das Potentiometer 20 kann im Empfänger oder auch in einer vom Empfänger entfernt gelegenen Lokalität vorgesehen sein und liefert Gleichspannungen unterschiedlicher Größe für die Abstimmung.

Das vom Resonanzschwingkreis 13 über den Abgriff der Spule 14 gelieferte ausgewählte HF-Signal wird an den Eingang einer Mischstufe 25 angelegt, deren zweiter Eingang mit den Signalen eines Überlagerungsoszillators 26 beaufschlagt ist. Dieser Überlagerungsoszillator kann ebenfalls mit Hilfe von spannungsabhängig veränderlichen Kondensatoren abstimmbar sein. Dabei kann die Frequenzeinstellung ebenfalls mit Hilfe eines vom Potentiometer 20 über einen EntkoppcSwiderstand 27 angelegtes Vorspannungspotentiai erfolgen. Durch die Überlagerung der an die Mischstufe 25 angelegten Signale wird ein ZF-Signal erzeugt, das in einem anschließenden ZF-Verstärker 28 »'erstärkt und in einer Detektorstufe 29 demoduliert wi.d. Die Ausgangssignale der Detektorstufe 29 werden einem NF-Verstärker 30 zugeführt und anschließend für die Ansteuerung eines Lautsprechers 31 verwendet. Ein Signal zur automatischen Verstärkungsregelung (AVR) wird vom Detektor 29 über eine Leitung 33 an eine AVR-Stufe geliefert, deren Ausgang mit der Basis des Transistors 12 im HF-Verstärker 11 zur automatischen Verstärkungsregelung verbunden ist.

Neben den spannungsabhängig veränderlichen Ab_r stimmkondensatoren in dem Resonanzscbwingkr.eis

ίο 13 und im Überlagerungsoszillator 26 ist ein weiterer spannungsabhängig veränderlicher Abstimmkondensator 41 in dem LC-Kreis 10 vorgesehen, der die hohe kapazitive Impedanz der Antenne 9 an die verhältnismäßig niedere Impedanz der Basis-Emitter-

strecke des Transistors 12 anpaßt. Dieser LC-Kreis umfaßt ferner eine Induktivität 40 als wesentlichen Bestandteil. An den Verbindungspunkt des Abstimmkonden^ators 41 mit einem Trennkondensator 44 wird über einen weiteren Entkr pelwiderstand 42 die

ao Ausgangsspannung vom Potentiometer 20 angelegt. Die Kapazität des Trennkondensators 44 ist derart ausgewählt, daß sie wesentlich größer ist als die Kapazität der übrigen Kondensatoren der Schaltung, so daß sie nur einen geringen Einfluß auf die Wechsel-

J5 stromsignale aufweist, während sie die Gleichstromsignale vom Potentiometer 20 abtrennt.

Wenn ein derartiger HF-Empfänger vorzugsweise als Autoradio Verwendung findet, ist die Antenne 9 als kapazitive Peitschenantenne ausgeführt und wird im Ersatzschaltbild als Spannungsgenerator mit einer durch den Kondensator 48 symbolisierten Kapazität dargestellt, welche in Serie zur Kapazität des Trennkondensators 44 und des Abstimmkondensators 41 liegt. Zusätzlich sind weitere Kapazitäten nach Masse vorhanden, die primär als Streukapazitäten im Kabel auftreten, welches die Peitschenantenne mit dem HF-Empfänger verbindet. Diese Kapazitäten sind mit dem Ableitkondensator 49 erfaßt, welcher zwischen dem Verbindungspunkt der Kondensatoren 44 und 48 und Masse liegt. Um den HF-Empfänger derart abzustimmen, daß er das normalerweise empfangene AM-Band erfaßt, kann ein weiterer Ableitkondensator 50 parallel zum Antennenausgang vorgesehen sein, der ebenfalls zwischen dem Verbindungspunkt der Kondensatoren 44 und 48 und Masse liegt. Der Kapazitätswert des Ableitkondensators 50 sollte so ausgewählt werden, daß das für die Durchstimmung des AM-Bandss erforderliche Kapazitätsverhältnis in Zusammenwirken mit den parallelliegenden Kondensatoren 48 und 49 und dem in Serie zu der Parallelschaltung liegenden Kondensator 44 gewährleistet ist.

Um einen üleichstromweg für den dem Abstimmkondensator 41 zur Abstimmung zugeführten Strom zu schaffen, ist ein Widerstand 52 mit hohem Widerstandswert "orgesehen, welcher für die Wechselstromsignale die Wirkung eines offenen Schaltkreises hat. Um zu verhindern, daß die an den Abstimmkondensator 41 zur Abstimmung angelegte veränderliche Spannung den Arbeitspunkt des Transistors 12 ungünstig beeinflußt, ist ein zweiter Trennkondensator 53 zwischen der Induktivität 40 und dem Emitter des Transistors 12 vorgesehen. Entsprechend dem Trennkondensator 44 wird auch dieser Trennkondensator 53 mit einer so großen Kapazität vorgesehen, daß sie im wesentlichen weit über den übrigen Kapazitäten der Schaltung liegt und somit keinen wesentlichen Einfluß auf die Wechselstromsignale ausübt.

Der GIcichstromarbcitspunkt für den Transistor 12 wird in herkömmlicher Weise mit Hilfe eines Widerstandes 55 eingestellt, der zwischen einer positiven Potcntialqucllc und dem Emitter des Transistors liegt. Ferner ist ein Widerstand 57 für diesen Zweck zwischen die Basis des Transistors 12 und Masse gelegt.

Mit der beschriebenen Schaltung ist es möglich, den LC-Krcis, der im wesentlichen aus der Induktivität 40 und dem Abstimmkondensator 41 besteht, über einen verhältnismäßig großen Rcsonanzfrct|iicnzbcrcich abzustimmen, wobei die Signale über den gesamten Bandbereich im wesentlichen konstant bleiben und mit im wesentlichen konstanter Leistung dem Transistor 12 zugeführt werden. Hs wurde festgestellt, daß, wenn für den Abstimmkondensator 41 eine Diode mit übersteuern Anstieg verwendet wird, ein Frequenzbereich von 435 bis 1620 kHz mit einer konstanten 1OkHz Bandbreite über den gesamten Bereich durchgcstimml werden kann.

Wenn an den aus einer Diode bestehenden Abstimmkondensator 41 ein Wcchsclstromsignal mit großem Signalwcrt angelegt wird, besieht eine Tendenz, daß diese Wechselstromsignalc durch die Diode teilweise gleichgerichtet werden. Eine solche Gleichrichtung der Wechselstromsignalc verursacht eine Verschlechterung der Wirkungsweise der Schaltung, in welcher spannungsabhängig veränderliche Kapazitätsdioden Verwendung finden, auf Grund der Verstimmung des Abstimmkondensators durch den gleichgerichteten Signalanteil, der sich der normalen Gleichvorspannung überlagert.

LJm die Wcchsclstromübcrlastung auf Grund starker Antcnnensignale zu kompensieren, ist die Basis-Emilterstrccke des Transistors 12 in Serie zum Antcnnenabstimmschaltkreis geschaltet, der den Abstimmkondensator 41 umfaßt. Ferner wird zu diesem Zweck die Spannung zur automatischen Verstärkungsregelung von der AVR-Stufe 34 an den Verbindungspunkt der Basis des Transistors 12 mit dem Widerstand 57 angelegt. Zusätzlich zur automatischen Verstärkungsregelung bewirkt diese Spannung eine Änderung der Eingansimpedanz des Transistors 12 für die HF-Signale, in dem die Impedanz der Basis Emitterslreckc, die in Serie zu dem abstimmbaren LC-Krcis 10 liegt, geändert wird.

Wenn die Spannung zur automatischen Verstärkungsregelung in Abhängigkeit von einem ansteigenden Signalpegcl größer wird, ändert sich die Vorspannung an der Basis des Transistors 12 derart, daß der Transistor weniger leitet. Dies äußert sich als Vergrößerung der wirksamen Eingangsimpedanz der Basis-Emitterstreckc bezüglich der Ausgangsimpedan/, des LC-Kreiscs. Damit ergibt sich ein größerer HF-Spannungsabfall an der Emitterstrecke des Transistors 12, so daß die HF-Spannung am Abstimmkondensator 41 sich mit ansteigenden Antcnncnsignalen nicht vergrößert. Die am Abstimmkondensator 41

ao wirksame HF-Spannung ist somit auf einen Wert begrenzt, der unterhalb demjenigen Wert liegt, bei welchem die als Trennkondensator 41 verwendete Diode des Wechsclstromsignal zumindest teilweise gleichrichten würde.

Durch das Anschalten der von dem serienabgestimmte!. LC-Kreis 10 gelieferten HF-Eingangssignale an die Basis-Emitterstrccke des Transistors 12 im HF-Verstärker 1 ist es möglich, die Spannung zur automatischen Verstärkungsregelung für eine zwcifache Funktion in der Schaltung zu verwenden, nämlich eiiiiiicil /au Vuisiärkungsregeiung des HF-Verstärkers und zum andern zur Vergrößerung der Scrienimpedanz für das HF-Signal bei ansteigendem Signalpegcl. Als Ergebnis werden die an den aus einer Diode bestehenden Abstimmkondensator 41 von der Antenne 9 angelegten HF-Signale unter einem Pegelwert gehalten, bei welchem die Diode die Signale gleichrichten würde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Eingangsschaltung für einen Empfänger für hochfrequente elektrische Schwingungen mit selbsttätiger Verstärkungsregelung und mit einem elektronisch abstimmbaren Schwingkreis zur Kopplung der Antenne auf die Eingangselektrode eines Transistors, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis als ein durch eine spannungsabhängig veränderliche Kapazität (41) abstimmbarer Serienresonanzschwingkreis (10) ausgebildet und zwischen die Antenne und die Eingangselektrode des Transistors geschaltet ist, und daß die Verstärkungsregelspannung derart an eine weitere Elektrode des Transistors angeschaltet ist. daß der Eingangsvviderstand des Transistors der Amplitude der Verstärkungsregelspannung folgt und damit die Amplitude der an der spannungsabhängig veränderlichen Kapazität auftretenden Hochfrequenzspannung unterhalb des Schwellwertes für eine Gleichrichtung bleibt.

2. Eingangsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (12) des HF-Verstärkers (11) in Basisschaltung betrieben ist. wobei der Emitter des Transistors an den SerienresonanzwHerstand angeschlossen ist, und daß die Verstärkungsregelspannung an die Basis des Transistors (12) angelegt ist.

3. Eingangsschaltung nacn Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungsabhängig veränderliche Kapazität eine Kapazitätsdiode ist.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtungen als automatische Verstärkungsregelung ausgebildet sind, die eine Spannung zur automatischen Verstärkungsregelung an die Basis des Transistors (12) liefern und dadurch die in Durchlaßrichtung wirkende Vorspannt ng des Transistors verringern, um die Eingangsimpedanz der Emitter-Basisstrecke derart zu vergrößern, daß der Spannungsabfall an dem spanrungsabhängig veränderlichen Kondensator durch einen vergrößerten Spannungsabfall an der Einj'.angsimpedanz des Transistors begrenzt wird.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der spannungsabhängig veränderliche Kondensator aus einer Varaktordiode besteht, die in dem serienabgestimmten Koppelkreis in Serie zwischen die Antenne und den Emitter des Transistors des HF-Verstärkers geschaltet ist.