DE2624133A1

DE2624133A1 - Selbstschwingender mischer

Info

Publication number: DE2624133A1
Application number: DE19762624133
Authority: DE
Inventors: Eisaku Akutsu; Takeshi Saitoh; Mitsuhisa Shinagawa
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-05-30
Filing date: 1976-05-28
Publication date: 1976-12-23
Also published as: JPS5513655B2; JPS51140421A; JPS51140420A; JPS5513654B2; DE2624133B2; US4056787A; AU1445576A; DE2624133C3

Description

Patentanwälte Dipl.-lng. R. B E ETZ sen. Dipl.-lng. K. LAMPRECHT Dr.-Ing. R. B E E T Z Jr.

8000 München 22

Steinsdorfstraße 1O

Tel. (089)227201/227244/295910

Telegr. Allpatent München Telex 522O48

81-25.647P

28. 5. 1970

HITACHI , LTD., Tokio (Japan)

Selbstschwingender Mischer

Die Erfindung betrifft einen selbstschwingenden Mischer, der als selbstschwingende Mischstufe einerseits und als Zwischenfrequenzverstärker andererseits betrieben werden kann.

Der erfindungsgemäße selbstschwingende Mischer kann beispielsweise im Kanalwähler bzw. Tuner eines Fernsehempfängers eingesetzt werden.

8l-(Al666-02)-DWSl

609852/0653

In einem Fernsehempfänger-Kanalwähler wird der zur Frequenzumsetzung dienende Mischer oft lediglich als Verstärker verwendet. Beispielsweise wird der VHF-Mischer beim UHF-Empfang als Zwischenfrequenzverstärker benutzt. Wenn der Mischer als Zwischenfrequenzverstärker arbeiten soll, muß der Überlagerungsoszillator angehalten werden, um den Mischbetrieb zu verhindern.

Bei einem bereits entwickelten Mischer mit getrenntem Oszillator kann die Überlagerungsschwingung in einfacher Weise dadurch unterbrochen werden, daß die Stromversorgung zur Ansteuerung der aktiven Bauelemente des Überlagerungsoszillators abgeschaltet wird. Im selbstschwingenden Mischer werden dagegen dieselben aktiven Bauelemente sowohl zum Mischen als auch zur Schwingungserzeugung verwendet. Wenn die Überlagerungsschwingung auf diese herkömmliche Weise unterbrochen wird, geht auch die Verstärkungseigenschaft des Mischers verloren, so daß dieser nicht als Zwischenfrequenzverstärker arbeiten kann. Ferner muß bei einem bereits entwickelten selbstschwingenden Mischer die Überlagerungsschwingung dadurch unterbrochen werden, daß eine Steuer-Stromversorgung an die aktiven Bauelemente des Mischers angelegt wird. Aus diesem Grund wird ein zusätzlicher Zwischenfrequenzverstärker benötigt, ohne daß der selbstschwingende Mischer selbst als Zwischenfrequenzverstärker verwendet werden kann. Dies führt zu einem erhöhten Schaltungsaufwand, zu geringerer Stückzahl und zu einer Erhöhung der Kosten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen selbstschwingenden Mischer anzugeben, der sowohl als Zwischenfrequenzverstärker als auch als selbstschwingende Mischstufe betrieben werden kann und bei geringem Schaltungsaufwand einen stabilen Selbstschwing-Mischbetrieb gestattet.

609852/06S3

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen selbstschwingenden Mischer, der in einer typisehen Ausführungsform eine oder zwei Schaltdioden zur Einstellung eines optimalen Betriebszustandes verwendet. Beim VHF-Empfang arbeitet der Mischer bei optimalem Arbeitspunkt im Selbstschwing-Mischbetrieb, während er beim UHF-Empfang den zur Zwischenfrequenzverstarkung günstigsten Arbeitspunkt einnimmt, wobei gleichzeitig seine Uberlagerungsschwingung unterbrochen wird.

Der erfindungsgemäße Mischer zeichnet sich weiterhin aus durch eine für die entsprechenden Empfangsfrequenzbänder gemeinsame Rückkopplungsschaltung zur Schwingungserzeugung, und durch die Einstellung des Gleichstrom-Arbeitspunktes des Transistors mit Hilfe eines einzelnen Widerstands oder einer Kombination aus einem Widerstand und einer Schaltdiode derart, daß der Arbeitspunkt für die entsprechenden Empfangsfrequenzbänder optimal ist.

Durch die Erfindung wird also ein selbstschwingender Mischer für Fernsehempfänger angegeben, wobei im typischen Fall eine oder zwei Schaltdioden verwendet werden. Beim VHF-Empfang arbeitet der Mischer bei optimalem Arbeitspunkt bzw. Betriebszustand im Selbstschwing-Mischbetrieb, während sein Arbeitspunkt beim UHF-Empfang den zur Zwischenfrequenzverstarkung günstigsten Wert einnimmt, wobei dann seine Uberlagerungsschwingung unterbrochen wird.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Schaltung eines ersten Ausführungsbeispiels eines selbstschwingenden Mischers gemäß der Erfindung;

609852/0653

Fig. 2 die Schaltung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 3 die Schaltung eines dritten selbstschwingenden Mischers zur Stabilisierung des selbstschwingenden Mischbetriebs;

Fig. 4 den Verlauf eines Steuerstroms Ig des

Transistors abhängig von einer Stromversorgungsspannung +B, die in der Schaltung nach Fig. 3 eine Schwingung erzeugt;

Fig. 5 den Verlauf der Mischverstärkung P abhängig vom Steuerstrom I_E;

Fig. 6 die Schaltung eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen selbstschwingenden Mischers, der in einem VHF-Kanalwähler für hohe und tiefe Frequenzen verwendet wird. Ein in Basisschaltung betriebener Transistor 10 ist ein aktives Bauelement und dient zum selbstschwingenden Mischbetrieb einerseits und zur Zwischenfrequenzverstärkung andererseits. Eine Spule bzw. Wicklung 16 für die hohen Frequenzen, eine Spule 17 für tiefe Frequenzen, eine Nachstimmdiode und ein Kondensator 11 bilden zusammen einen Resonanzkreis. An einen Eingang 28 wird eine positive oder negative Spannung angelegt, die eine Schaltdiode I^ ein- oder ausschaltet. Abhängig vom Ein/Aus-Zustand der Schaltdiode ist der Resonanzkreis in Resonanz mit den Hochfrequenz- oder Niederfrequenzkomponenten des Uberlagerungs-Frequenzbandes. Die Oszillatorfrequenz wird durch Änderung der an einem Eingang 27 angelegten

609852/0653

positiven Spannung eingestellt, wobei diese Spannung die Sperrschichtkapazität der Nachstimmdiode 12 verändert. Der Resonanzkreis ist über einen Kondensator 14 an den Kollektor des Transistors 10 angeschlossen. Das Hochfrequenzsignal wird am Eingang 15 eingespeist und über einen Kondensator 1 in eine Zwischen-Abstimmschaltung eingekoppelt. Kondensatoren 2 und 8 bilden eine Rückkopplungsschaltung für den Oszillator. Ein Kondensator 3 und eine Spule 4 stellen einen Zwischenfrequenz-Sperrkreis zur Dämpfung der Zwischenfrequenz dar. Eine Diode 6 wird über Widerstände 5 und 7 in den Leit- oder Sperrzustand versetzt, in_wdem eine positive oder negative Spannung an einen Eingang 25 angelegt wird, oder indem der Eingang 25 unbeschaltet bleibt. Die bei UHF-Empfang zu verstärkende Zwischenfrequenz wird über einen Eingang 19 eingespeist. Das !Frequenzumgesetzte oder verstärkte Zwischenfrequenzsignal gelangt über den Kollektor des Transistors 10 und eine Zwischenfrequenz-Abstimmschaltung an einen Ausgang Diese Zwischenfrequenz-Abstimmschaltung weist auf: eine veränderliche Spule 20, einen Kondensator 21 sowie ein Tiefpaßfilter aus einer Spule 22, einem Kondensator 9 und einem Kondensator 24. Eine Spule 23 dient als Drosselspule zur Abblockung der Zwischenfrequenz. Eine ständig an einem Eingang 26 anliegende positive Spannung wird zur Ansteuerung des Transistors 10 über die Spule 23, die Spule 22 und die veränderliche Spule 20 einerseits an den Kollektor des Transistors 10 und über Widerstände 29 und 30 an die Basis des Transistors 10 andererseits angelegt.

Beim VHF-Empfang wird an den Eingang 25 eine positive Spannung angelegt, wodurch die Schaltdiode 6 leitend wird.

609852/0653

Wenn die Diode 6 leitet, sind die Rückkopplungsschaltung und der Zwischenfrequenz-Sperrkreis mit dem Emitter des Transistors 10 verbunden, so daß der Transistor 10 im Schwing- und Mischbetrieb arbeiten kann. In diesem Augenblick arbeitet also die Schaltung als selbstschwingender Mischer.

Beim UHF-Empfang wird an den Eingang 25 eine negative Spannung bzw. keine Spannung angelegt, wodurch die Schaltdiode 6 gesperrt wird. Wenn der Transistor 10 dadurch abgetrennt wird, besteht keine Verbindung mehr zwischen seinem Emitter und der Oszillator-Rückkopplungsschaltung sowie dem Zwischenfrequenz-Sperrkreis. Dann wird das Zwischenfrequenzsignal des UHF-Kanalwählers am Eingang 19 für das Zwischenfrequenzsignal eingespeist. Somit wird also nun ein Zwischenfrequenzverstärker gebildet.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die zur Einstellung der Basisspannung für den Transistor 10 nach Fig. 1 dienenden Widerstände durch anders geschaltete Widerstände 7j 30 und 29 ersetzt sind. Die Schaltung nach Fig. 2 weist ferner eine Schaltdiode 31 und eine Spule 32 auf, die beide an den Eingang 19 angeschlossen sind, ferner ist ein Anschluß 33 für die Stromversorgungsquelle vorhanden. Beim VHF-Empfang liegt am Eingang 33 der Stromversorgungsquelle eine negative Spannung oder keine Spannung an, dagegen ist diese Spannung beim UHF-Empfang positiv.

Beim VHF-Empfang liegt am Eingang 25 eine positive Spannung an, während der Eingang 33 unbeschaltet ist oder eine negative Spannung aufweist. Dadurch ist der Weg für das Zwischenfrequenzsignal des UHF-Kanalwählers geöffnet und die Basisspannung des Transistors 10 wird

609852/0653

bestimmt durch Spannungen, die in die Eingänge 25 und 26 eingespeist werden, ferner durch die Spannungsabfälle am Widerstand 5* ^ar* der Schaltdiode 6 sowie an den Widerständen 7, 29 und 3O· Die betrachtete Schaltung ist somit für den selbstschwingenden Mischbetrieb eingestellt.

Beim UHF-Empfang wird an den Eingang 25 eine negative Spannung angelegt, so daß die Oszillator-Rückkopplungsschaltung und der Zwischenfrequenz-Sperrkreis elektrisch abgetrennt sind. Eine an den Eingang 33 angelegte positive Spannung bewirkt, daß die Schaltdiode,. 31 leitet. Die Basisspannung des Transistors 10 wird nun durch die an die Eingänge 26 und 33 angelegten Spannungen bestimmt, ferner durch Spannungsabfälle an der Schaltdiode 31 und an den Widerständen ¹J, 29 und 30. Somit eignet sich die betrachtete Schaltung zur Zwischenfrequenzverstärkung.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Schaltdiode 31* die Spule 32 und der Stromversorgungsanschluß 33* die an den Zwischenfrequenz-Signaleingang 19 angeschlossen sind, nicht unentbehrlich sind, und daß die gleichstrommäßige Vorspannung des Transistors auch ohne diese Bauelemente umgeschaltet werden kann.

Aus dem bisher gesagten geht hervor, daß die Verwendung einer einzigen Schaltdiode oder zweier Schaltdioden in dem erfindungsgemäßen33lbstschwingenden Mischer gestattet, daß der selbstschwingende Mischbetrieb beim VHP-Empfang mit optimalem Arbeitspunkt bzw. Betriebszustand ausgeführt werden kann, während die Schaltung beim UHF-Empfang mit optimaler Arbeitspunkteinstellung

609852/0653

für den Zwischenfrequenz-Verstärkungsbetrieb arbeitet, wobei dann keine Überlagerungsschwingung erzeugt wird.

Fig. 3 zeigt die Schaltung eines selbstschwingenden Mischers für den VHF-Kanalwähler mit hochfrequenten und niederfrequenten Frequenzkomponenten, wobei der Oszillator-Rückkopplungsweg für die entsprechenden Empfangsfrequenzbänder gemeinsam ist und die Arbeitspunkteinstellung für das aktive Bauelement in jedem Frequenzband derart vorgenommen wird, daß jeweils optimale Bedingungen vorliegen, um einen stabilen Selbstschwing-Mischbetrieb sicherzustellen. In der Schaltung nach Fig. 3 wird ein Resonanzkreis durch eine Hochfrequenzspule 35j eine Niederfrequenzspule 36, eine Nachstimmdiode 37 und einen Kondensator 38 gebildet. In einen Eingang 39 wird eine positive oder negative Spannung eingespeist. Jetaachdem, ob die Spannung positiv oder negativ ist, wird eine Schaltdiode 40 in den Leit- oder Sperrzustand geschaltet. Abhängig vom Ein/Aus-Zustand der Schaltdiode ist die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises auf die niederfrequenten oder hochfrequenten Frequenzkomponenten des Überlagerungs-Frequenzbandes eingestellt. Die Frequenz des Überlagerungsoszillators wird durch Änderung der an einen Eingang 4l angelegten positiven Spannung gesteuert, wodurch die Sperrschichtkapazitat der Nachstimmdiode 37 verändert werden kann. Der Resonanzkreis ist über einen Kondensator 42 an den Kollektor eines Transistors 3^ angeschlossen. Ein Eingang 43 dient als Hochfrequenzeingang und ein Kondensator 44 ist ein Koppelkondensator zu einer Zwischen-Abstimmschaltung. Kondensatoren 45, 46 stellen Rückkopplungsgrößen des Oszillators dar. Zur Dämpfung der Zwischen-

609852/0653

frequenz dient eine Zwischenfrequenz-Sperrschaltung aus einem Kondensator 47 und einer Spule 48. Das frequenzumgesetzte oder verstärkte Zwischenfrequenzsignal wird an einem Zwischenfrequenz-Ausgang 54 abgegeben, und zwar über den Kollektor des Transistors 34, eine Zwischenfrequenz-Abstimmschaltung, eine Spule 51, einen Gleichstrom-Abblockkondensator 52 und ein Tiefpaßfilter, das aus einem Kondensator 53 besteht. Eine Spule 55 wirkt als Drosselspule zum Abblocken der Zwischenfrequenz. Die Stromversorgung des Kollektors erfolgt über eine positive Spannung, die ständig am Eingang 56 anliegt und an den Kollektor des Transistors 34 über die Drosselspule 55j die Spule 51 und eine veränderliche Spule 49 gelangt. Diese Spannung wird außerdem über Widerstände 57 und 58 an die Basis des Transistors angelegt. Diese Spannung trägt zum Aufbau der gleichstrommäßigen Vorspannung bei, zusammen mit der Frequenzband-Schaltspannung am Eingang 39* letztere über eine Schaltdiode 59 und einen Widerstand 60. Die Schaltdiode 59 ist unnötig, wenn am Stromversorgungseingang 39 eine negative Spannung anliegt, oder wenn der Eingang 39 beim Empfang eines Niederfrequenzbandes unbeschaltet ist.

Fig. 4 erläutert den Zusammenhang zwischen dem Gleichstrom-Steuerstrom I„ des Transistors 34 und der an den Stromversorgungsanschluß 56 nach Fig. 3 angelegten Schwingungsanregungsspannung +B. Wie die Kurve nach Fig. 4 zeigt, liegt die niedrigste Schwingungsanregung sspannung +B, bei der die besten Schwingbedingungen vorherrschen, bei einem Strom Lg = 1 mA für das Niederfrequenzband (A) und bei Ig = 1,5 mA für das Hochfrequenzband (B). Fig. 5 zeigt den Verlauf

609852/0653

des Gleichstrom-Steuerstroms I^ abhängig von der Mischverstärkung P . Wie ersichtlich, wird die maximale Mischverstärkung bei einem Strom L = 1 mA für das Niederfrequenzband (A) und Ig = 1,5 - 2 mA für das Hochfrequenzband (B) erhalten. Die Kennlinien nach Fig. h und 5 zeigen, daß der Steuerstrom in jedem Frequenzband geändert werden muß, damit in den entsprechenden Empfangs-Frequenzbändern ein stabiler Selbstschwing-Mischbetrieb möglich ist.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der Stromversorgungsansehluß 39 beim Niederfrequenzband-Empfang unbeschaltet oder mit einer negativen Spannung derart beschältet, daß die Schaltdiode 59 sperrt. Die gleichstrommäßige Vorspannung der Basis des Transistors 3^ hängt von der Spannung am Stromversorgungsansehluß 56 und den Widerständen 57 und 58 ab; sie ist derart eingestellt, daß im Niederfrequenzband ein stabiler Selbstschwing-Mischbetrieb möglich ist. Beim Hochfrequenzband-Empfang wird an den Stromversorgungsansehluß 39 eine positive Spannung angelegt, so daß nun die Schaltdiode 59 leitet. Die Vorspannung der Basis des Transistors hängt ab von der Spannung am Stromversorgungsansehluß 56, der Spannung am Stromversorgungsansehluß 39j den Widerständen 57* 58 und 60, sowie dem Spannungsabfall an der Schaltdiode 59. Zu diesem Zeitpunkt ist die Vorspannung derart, daß ein stabiler Selbstschwing-Mischbetrieb möglich M;. Gleichzeitig ist die gleichstrommäßige Vorspannung der Basis höher als beim Niederfrequenzempfang, so daß auch der Steuerstrom des Transistors 3²I- größer ist.

Wie bereits anhand der Schaltung nach Fig. 3 erläutert wurde, wird ohne Verwendung einer aufwendigen

609852/0653

Schaltungsanordnung mit Oszillator-Rückkopplungswegen für die entsprechenden Empfangsfrequenzbänder ein einziger Rückkopplungsweg verwendet, der für die verschiedenen Empfangs-Frequenzbänder gemeinsam ist, ferner wird die gleichstrommäßige Vorspannung des aktiven Bauelementes über einen einzigen Widerstand und eine Kombination aus einem Widerstand und einem Schalt-Bauelement derart geschaltet, daß diese Vorspannung für die verschiedenen Empfangs-Frequenzbänder optimal ist, wodurch ein selbstschwingender Mischer mit stabilem Betriebszustand gebildet wird.

Fig. β stellt eine Abänderung der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 dar, indem die Basis des Transistors 10 über einen Widerstand 62 und eine Schaltdiode 6j> an den Stromversorgungsanschluß 28 angeschlossen ist.

Mit diesem Ausführungsbeispiel läßt sich ein Selbstschwing-Mischbetrieb, ein Zwischenfrequenz-Verstärkungsbetrieb und der selbstschwingende Mischbetrieb für Hoch- und Niederfrequenzband-Spulen stabil einstellen.

609852/0653

Claims

A ns Dr Uc hi

262A133

. Selbstschwingender Kiscaer mit einem selbstschwingenden wischtransistor und mit einer Rückkopplungsschaltung, die den Emitter und den Kollektor des Transistors über eine an den Kollektor angeschlossene Abstimmschaltung verbindet, gekennzeichnet durch ein an den Emitter angeschlossenes Zwischenfrequenz-Dämpfungsglied (3* *0 und einean den Emitter angeschlossene Eingangsschaltung (19);

wenigstens eine Schaltdiode (6) zwischen der Eingangsschaltung (19) und der Rückkopplungsschaltung (2, 8),

wobei die Umschaltung vom Selbstschwing-Mischbetrieb zum Zwischenfrequenz-Verstärkungsbetrieb und umgekehrt durch Ein- und Ausschalten der Schaltdiode (6) erfolgt (Fig. 1).
2. Selbstschwingender Mischer mit einem selbstschwingenden Mischtrans is tor,

gekennzeichnet durch einen Resonanzkreis mit Hoch- und Niederfrequenzband-Spulen (35* 36) am Kollektor des Transistors (3*0 und einer ersten Schaltdiode (*+0) zwischen dem Verbindungspunkt der Frequenzband-Spulen (35 * 36) und Erdej

eine zweite Schaltdiode (59) zwischen der Basis des Transistors (3*0 ^und einem ersten Stromversorgungsanschluß (39)J

einen zweiten Stromversorgungsanschluß (56) zwischen der zweiten Schaltdiode (59) ^und dem Transistor (3*0*

wobei die zweite Schaltdiode (59) durch Änderung der Spannung am ersten Stromversorgungsanschluß (39) durchschaltbar oder

609852/0653

sperrbar ist, und wobei die Basisspannung des Transistors 04) abhängig vom Leit- oder Sperrzustand der zweiten Schaltdiode (59) für das Niederfrequenz- oder Hochfrequenzband derart umschaltbar ist, daß ein stabiler Selbstschwing-Mischbetrieb durchführbar ist (Fig. 3)·

3· Selbstschwingender Mischer· mit einem selbstschwingenden Mischtransistor und mit einer Rückkopplungsschaltung, die den Emitter und den Kollektor des Transistors über eine an den Kollektor angeschlossene Abstimmschaltung verbindet, gekennzeichnet durch ein an den Emitter des selbstschwingenden Mischtransistors (10) angeschlossenes Zwischenfrequenz-Dämpfungsglied (3, 4) und eine an den Emitter angeschlossene Eingangsschaltung (19, 31 - 33)i

wenigstens eine an den Transistor (10) angeschlossene Schaltdiode (6) zwischen der Rückkopplungssehaltung (2, 8) und der Eingangsschaltung (19* 31 - 33), wobei die Umschaltung vom Selbstschwing-Mischbetrieb zum Zwischenfrequenz-Verstärkungsbetrieb und umgekehrt durch Ein- und Ausschalten der Schaltdiode (6) erfolgt;

einen Resonanzkreis mit Hoch- und Niederfrequenzband-Spulen (16, 17) am Kollektor des Transistors (10) und einer ersten Schaltdiode (13) zwischen dem Verbindungspunkt der Frequenzband-Spulen (16, 17) und Erde;

eine zweite Schaltdiode (63) zitfisehen der Basis des Transistors (10) und einem ersten Stromversorgungsanschluß (28);

einen zweiten Stromverr^orgungsanschluß (26) zwischen der zweiten Schaltdiode (63) und dem Transistor (10),

609852/0653

wobei die zweite Schaltdiode (6j5) durch Änderung der Spannung am ersten Stromversorgungsanschluß (28) durchschaltbar oder sperrbar ist, und wobei die Basisspannung des Transistors (10) abhängig vom Leit- oder Sperrzustand der zweiten Schaltdiode (6j5) für das Nieder- oder Hochfrequenzband derart umschaltbar ist, daß ein stabiler Selbstschwing-Mischbetrieb durchführbar ist (Fig. 6).

609852/0653

Leerseite