DE1033275B - Pendelrueckkopplungs-Empfangsschaltung mit einer rueckgekoppelten Empfangsstufe und einem besonderen Pendelfrequenzoszillator - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Pendelrückkopplungs- oder Superregenerativempfangsschaltungen und bezieht sich auf Schaltungen, in denen Halbleiter an Stelle von Röhren benutzt werden.

Pendelrückkopplungsschaltungen sind in Hochfrequenzempfängern weit verbreitet, wiel sie eine große Hochfrequenzverstärkung bei Frequenzen erlauben, die sich mit üblichen Mitteln nur schwer verstärken lassen. Diese Schaltungen sind besonders einfach und machen in vielen Fällen Hochfrequenz- und Zwischenfrequenzverstärkerstufen entbehrlich. Die einfachen Schaltungen ergeben einen leichten, kleinen und wirkungsvollen Empfänger.

Der Pendelrückkopplungsdetektor wird von einem Pendelfrequenzoszillator abwechselnd in einen schwingenden und nicht schwingenden Zustand im Takt einer Pendelfrequenz versetzt, die höher als die zu empfangenden Modulationsfrequenzen ist. Im Pendelfrequenzoszillator wird eine Doppelbasisdiode und in der Hochfrequenzempfangsstufe (Detektor) ein Flächentransistor benutzt. Ziel der Erfindung ist es, eine besonders zweckmäßige Schaltung zur Verbindung des Pendelfrequenzoszillators mit der Hochfrequenzempfangsstufe zu schaffen. Es wird damit angestrebt, die Pendelfrequenzschwingungen der Hochfrequenzempfangsstufe aufzudrücken und dabei die Zeitdauer wirkungsvoll zu steuern, während der die Hochfrequenzempfangsstufe in den Zustand einer Überrückkopplung gerät.

Gemäß der Erfindung werden in der Empfangsstufe ein Transistor und im Pendelfrequenzoszillator eine Doppelbasisdiode verwendet, und es ist eine im Kreis des Pendelfrequenzoszillators vorhandene Induktivität in den Basiskreis des Transistors als Koppelglied eingeschaltet.

Die Erfindung wird im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 ist ein Schaltplan gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 stellt die Arbeitscharakteristik der Schaltung nach Fig. 1 dar.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Pendelrückkopplungsdetektors, der einen Transistor in der rückgekoppelten Empfangsstufe benutzt.

Die Hochfrequenzempfangsstufe der Schaltung nach Fig. 1 enthält einen auf die Empfangsfrequenz abgestimmten Resonanzkreis 35 und einen P-N-P-Transistor 11, der über den Resonanzkreis 35 rückgekoppelt ist. Der Kollektor 20 des Transistors 11 ist mit dem einen Ende des Resonanzkreises 35 verbunden. Eine in der Mitte der Schwingungskreisinduktivität 24 liegende Anzapfung des Resonanzkreises 35 ist mit dem Emitter 18 des Transistors 11 über einen Koppelkondensator 23 verbunden und bildet den Rückkopplungsweg. Der positive Pol einer Spannungsquelle 30

Pendelrückkopplungs-Empfangsschaltung mit einer rückgekoppelten Empfangsstufe

und einem besonderen

Pendelfrequenzoszillator

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N. J. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M.-Eschersheim, Lichtenbergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 31. Januar 1955

Jerome Joseph Suran und Woo Foung Chow,

Syracuse, N. Y. (V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden

ist über eine Induktivität 21 mit dem Emitter 18 des Transistors 11 verbunden. Die niederfrequenten Ausgangsschwingungen werden am Ausgangstransformator 28 abgenommen. Ein veränderlicher Widerstand 26 kann parallel zu dem Resonanzkreis 35 gelegt sein. Durch die Hinzufügung des veränderbaren Widerstandes 26 wird der Resonanzkreis 35 belastet, so daß der kritische Wert der Abstimmung der Hochfrequenzempfangsstufe durch Steuerung des Gütefaktors Q des Resonanzkreises wirksam verringert wird. Die Kapazität 29, die zwischen dem Fußpunkt des Resonanzkreises 35 und der Basis 19 des Transistors 11 liegt, wird dazu benutzt, um für die Hochfrequenz einen Nebenschluß zu bilden. Der Kondensator 27, der die Primärwicklung des Transformators 28 überbrückt, bildet einen Nebenschluß für die Pendelfrequenzschwingungen. Ein veränderbarer Widerstand 22 ist zwischen der Basis 19 und der Spannungsquelle 30 eingeschaltet, um die Amplitude der dem Transistor zugeführten Pendelfrequenzschwingungen zu steuern.

Der Pendelfrequenzoszillator der Schaltung nach Fig. 1 enthält eine N-P-Doppelbasisdiode 10, die als Kippschwingungserzeuger geschaltet ist. Die einzige Bedingung, die hierbei erfüllt werden muß, ist, daß

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die Doppelbasisdiode 10 in der Schaltung als Oszillator arbeitet. Die positiven und negativen Klemmen der Spannungsquelle 30 sind mit den Außenanschlüssen 16 und 17 der Doppelbasisdiode 10 verbunden. Ein veränderlicher Widerstand 12 ist zwischen dem Außenanschluß 16 und dem Mittelanschluß 15 der Doppelbasisdiode 10 eingeschaltet und wird dazu benutzt, die Pendelfrequenz zu steuern. Der Übergang 15 der Doppelbasisdiode 10 ist auch über einen Kondensator 13, der in Reihe mit einer Induktivität 14 liegt, an den Außenanschluß 17 angeschlossen. Bei dieser Schaltung wird der Kondensator 13 über den Übergang 15 und den Widerstand 12 aufgeladen. Die Spannung an dem Kondensator 13 wächst, bis das N-Gebiet des Übergangs 15 negativ gegenüber dem P-Gebiet wird. In diesem Zeitpunkt entlädt sich der Kondensator 13 über den Übergang 15 und die Induktivität 14. Die Induktivität 14 formt den Verlauf der Schwingung der Doppelbasisdiode so um, daß sie angenähert eine Sinusschwingung wird. Da die Doppelbasisdiode eine negative Widerstandscharakteristik aufweist und ein Arbeitspunkt in diesem negativen Widerstandsbereich gewählt wird, setzt die Schaltung ihre Schwingung fort, so daß sie als Kippschwinger arbeitet. Die Ausgangsspannung dieses Oszillators wird an der Induktivität 14 abgegriffen, um eine direkte Belastung des Pendelfrequenzoszillators zu vermeiden.

Der Pendelrückkopplungsdetektor der Fig. 1 arbeitet, indem die Hochfrequenzempfangsstufe abwechselnd in und aus dem selbsterregten Zustand gebracht wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die Pendelfrequenzschwingungen, die an der Induktivität 14 auftreten, direkt in den Kreis der Basis 19 des Transistors 11 eingeführt werden. Parallel zu der Induktivität 14 liegt der veränderbare Widerstand 22. Auch ohne den veränderbaren Widerstand 22 würde ein Betrieb möglich sein, weil ein Gleichstromweg niedriger Impedanz von der Spannungsquelle 30 über die Induktivität 14 zur Basis 19 des N-P-Transistors 11 führt. Der Widerstand 22 schafft jedoch ein Mittel zur Steuerung der Amplitude der Pendelfrequenzschwingungen.

Wenn die Pendelspannung nach Fig. 2 b in der Zeit T₁ negativ wird, dann ist die Basis 19 des P-N-Transistors 11 so· vorgespannt, das der Transistor aktiv ist. In diesem Zustand bewirkt eine Rauschspannung den Schwingungseinsatz. Die Schwingung wird immer stärker, bis die Pendelspannung während der Zeit T₂ positiv und der Transistor 11 gesperrt wird. Wenn die Schwingung in der Zeit T₁ einen Wert erreicht, bei dem der Transistor nicht mehr linear arbeitet, dann hat der Kollektorstrom eine logarithmische Abhängigkeit von dem Empfangssigna!. Diese Art des Betriebes ist in der oberen Kurve α der Fig. 2 dargestellt. Wenn jedoch die Erregungszeit T₁ nicht lang genug ist, um eine Sättigung der Schwingung des Transistors 11 herbeizuführen, hat der Kollektorstrom eine lineare Beziehung zu dem Signal. Diese Art des Betriebes ist in der unteren Kurve c der Fig. 2 dargestellt. Durch Einfügung des veränderbaren Widerstandes 22 in die Basisleitung 19 und Zuführung der Pendelspannung über den veränderbaren Widerstand 22 kann die Betriebsweise des Detektors gesteuert werden.

Die Hochfrequenz-Empfangssignale können dem Resonanzkreis 35 durch induktive Kopplung mit der Induktivität 24 zugeführt werden, oder die Induktivität 24 kann direkt als Aufnahmespule benutzt werden. Wenn die Pendelfrequenzschwingungen der Basis 19 des Transistors 11 zugeführt werden, beginnt die Anregungsperiode der Schaltung. Das hochfrequente Signal erhöht den Emitterstrom des Transistors 11, der ebenfalls den Kollektorstrom erhöht. Die Amplitude der Schwingungen hängt von der Einhüllenden der Hochfrequenzspannung ab, die von dem Pendelfrequenzoszillator erzeugt wird. Die Änderung des Emitterstromes erscheint auch als Änderung des Kollektorstromes, und zwar entweder in logarithmischer oder in linearer Abhängigkeit, je nach der benutzten Arbeitsweise. Fig. 2 zeigt die Wirkung eines Empfangssignals (schraffiert) auf die Amplitude der Schwingung der Hochfrequenzempfangsstufe. Die Änderung des Kollektorstromes liefert ein Ausgangssignal, das den Empfangssignalen entspricht. Der Transformator 28 wird dazu benutzt, das Niederfrequenzausgangssignal abzugreifen und kann mit einem Niederfrequenzverstärker und einem nicht dargestellten Lautsprecher gekoppelt sein, um den Empfänger zu vervollständigen. Bei manchen Anwendungszwecken kann der Transformator 28 durch einen (nicht dargestellten) Kopfhörer ersetzt werden, so daß die angegebene Schaltung den vollständigen Empfänger wiedergibt.

Unabhängig davon, ob die Betriebsweise linear oder logarithmisch ist, muß die Abklingzeit T₂ nach Fig. 2 genügend lang sein, um sicherzustellen, daß die Amplitude der Schwingungen auf einen Wert abnimmt, der kleiner als die Stör- bzw. Signalspannung ist. Wenn dies nicht der Fall ist, dann gibt die Einhüllende der Schwingungen nicht die Form des Empfangssignals wieder. Es sei ferner bemerkt, daß die beschriebene Schaltung auch in Abwesenheit eines Empfangssignals schwingt. Dies geschieht infolge der in der Schaltung auftretenden Rauschspannungen. Wenn die Signalspannung größer als die anregende Rauschspannung ist, dann werden die Schwingungen entsprechend der Amplitude der Empfangsspannung und nicht in Übereinstimmung mit der Amplitude der kleineren Rauschspannung zunehmen.

Um eine Spannungsquelle verwenden zu können, wird eine N-P-Doppelbasisdiode in Verbindung mit einem P-N-P-Flächentransistor benutzt. Es ist klar,_:, daß auch eine P-N-Doppelbasisdiode in Verbindung mit einem N-P-N-Flächentransistor in der gleichen Schaltung verwendet werden kann, vorausgesetzt, daß die Polaritäten der Spannungsquelle umgekehrt werden.

Wie Versuchsergebnisse zeigen, ergibt die beschriebene Schaltung einen hohen Verstärkungsgrad in der Größenordnung von 50 bis 60 Dezibel bei einer Frequenz, bei der ein gewöhnlicher Verstärker nur eine Verstärkung von 20 bis 30 Dezibel liefert. Bei einer Versuchsausführung gemäß der Erfindung wurde eine Gesamtverstärkung von 53 Dezibel bei Verwendung der folgenden Werte erhalten:

a) Spannungsquelle 3 Volt;

b) Pendelsignal: 100 Millivolt, 15 kHz Sinusschwingung an einer Impedanz von etwa 300 Ohm;

c) Schwingungskreisimpedanz: 80000 0hm;

d) HF-Signal: 10 Mikrovolt, 1,2-MHZ-Signal moduliert mit 1000 Hz bei 60% Modulation;

e) Ausgangs widerstand: 11000 Ohm;

f) Ausgangssignal: 1000Hz, 2 Millivolt.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Pendelrückkopplungs-Empfangsschaltung mit einer rückgekoppelten Empfangsstufe und einem besonderen Pendelfrequenzoszillator, die über Induktivitäten bzw. Widerstände miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der

Empfangsstufe ein Transistor und im Pendelfrequenzoszillator eine Doppelbasisdiode verwendet werden und daß eine im Kreis des Pendelfrequenzoszillators vorhandene Induktivität (14) in den Basiskreis des Transistors als Koppelglied eingeschaltet ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Kopplungsinduktivität (14) ein ohmscher Widerstand (22) geschaltet ist, welcher zwecks Einstellung der Amplitude der Pendelfrequenzschwingungen veränderbar ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Transistor und die Doppelbasisdiode ein und dieselbe Betriebsspannungsquelle (30) verwendet wird und daß dabei in die Zuleitung zum Emitter (18) des Transistors (11) eine Induktivität (21) eingeschaltet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 807 822;
Radiotechnik, 1954, Heft 12, S. 431 bis 434.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen