DE2624133B2

DE2624133B2 - Mischeranordnung

Info

Publication number: DE2624133B2
Application number: DE2624133A
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: 1979-09-13
Also published as: JPS51140420A; AU1445576A; JPS5513654B2; JPS5513655B2; DE2624133C3; US4056787A; DE2624133A1; JPS51140421A

Description

Stand der Technik Es ist eine getrennt schwingende bzw. fremderregte

Mischeranordnung bekannt (DE-OS 18 14523), bei der ein Misch-Transistor emitterseitig durch Durchschalten einer Diode während des Empfangs von VHF-Signalen geerdet ist, wobei die VHF-Signale dem Transistor über einen Verstärker und einen Zwischenstufen-Abstimmkreis zugeführt werden, wobei simultan das Schwingungssignal eines Oszillators der Basis des Transistors zugeführt wird und wobei dann die beiden Signale im Transistor gemischt werden. Während des Empfangs von UHF-Signalen ist die Diode gesperrt, wodurch der

■^;s Betrieb von Verstärker und Oszillator unterbrochen sind, weshalb dann der Transistor als Zwischenfrequenz-Verstärker in Basisschaltung arbeitet, um so das Zwischenfrequenzsignal der UHF-Signale zu verstärken. Während des Empfangs von UHF-Signalen ist es

ίο erforderlich, daß die Diode gesperrt und der Betrieb des Oszillators und des Verstärkers unterbrochen werden, weshalb diese Mischeranordnung kompliziert aufgebaut ist.

4^ Aufgabe

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Mischeranordnung, die bei Empfang von VHF-Signalen als Mischer und bei Empfang von UHF-Signalen durch Umschaltung einer ^;" Schaltdiode als Zwischenfrequenz-Verstärker arbeitet, wozu ein mit der Schaltdiode verbundener Transistor betrieben wird, einen stabilen eigenerregten Mischbetrieb bei geringem Schaltungsaufwand zu erreichen.

_Yl Vorteile

Mit der Schaltung nach der Erfindung wird eine selbstschwingendc bzw. eigenerregte Mischeranordnung erreicht, bei der ein Misch-Transistor während des Empfangs von VHF-Signalen als eigenerregter Mischer

^W1 arbeitet und während des Empfangs von UHF-Signalen als Zwischenfrequenz·Verstärker durch Unterbrechung der Eigenschwingung arbeitet. Dabei wird eine Schaltdiode so gesperrt, daß die Schwingungs-Rückkopplung für die Eigenschwingung des eigenerregten Mischers

^h'> und ein Zwischenfrequenz-Trap von dem eigenerregten Mischer abgstrennt werden.

Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.

Da die erfindungsgemäß eigenerregte Mischeranordnung auch eis Zwischenfrequenz-Verstärker verwendet wird, wird während des Empfangs von VHF-Signalen der Zwischenfrequenz-Trap durch Durchschalten der Schaltdiode ausgenutzt, während er während des Empfangs von UHF-Signalen durch Sperren der Schaltdiode nicht verwendet wird. Die an der Basis des Misch-Transistors anliegende Vorspannung kann, um den optimalen Empfangs-Betrieb des Misch-Transistors während des Empfangs von sowohl niederfrequenzbandigen als auch hochfrequenzbandigen VHF-Signalen aufrechtzuerhalten, geändert werden. Während des Empfangs von UHF-Signalen sind sowohl die Schwingungs-Rückkopplung für die Eigenschwingung, die zwischen Eingang und Ausgang des eigenerregten Mischers geschaltet ist, als auch der Zwischenfrequenz-Trap, der mit dem Eingang zur Erhöhung des Mischverstärkungsfaktors verbunden ist, vom eigenerregten Mischer durch Sperren der Schaltdiode getrennt zum Unterbrechen der Eigenschwingung und zum gleichzeitigen Verhindern einer Dämpfung des Zwischenfrequenzsignals der UHF-Signale. Dabei kann der optimale Arbeitspunkt durch Einstellung des Gleichstrom-Arbeitspunktes des Misch-Transistors mit Hilfe eines einzelnen Widerstandes oder einer Kombination aus einem Widerstand und einer Schaltdiode erreicht werden.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 die Schaltung eines ersten Ausführungsbeispiels einer eigenerregten Mischeranordnung gemäß der Erfindung; «

F i g. 2 die Schaltung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig.3 die Schaltung einer dritten eigenerregten Mischeranordnung zur Stabilisierung des eigenerregten Mischbetriebs;

Fig.4 den Verlauf eines Steuerstroms Ie des Transistors abhängig von einer Stromversorgungsspannung + B, die in der Schaltung nach F i g. 3 eine Schwingung erzeugt;

F i g. 5 den Verlauf der Mischverstärkung P_c abhängig vom Steuerstrom /ß

Fig.6 die Schaltung eines vierten Ausführungsbei spiels der Erfindung.

F i g. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß eigenerregten Mischeranordnung, die 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 Zwiscfienfrequenzverstärkung andererseits. Eine Spule bzw. Wicklung 16 für die hohen Frequerrzen, eine Spule 17 für tiefe Frequenzen, eine Nachstimmdiode 12 und ein Kondensator 11 bilden zusammen einen Resonanzkreis. An einen Eingang 28 wird eine positive oder negative Spannung angelegt, die eine Schaltdiode f>o 13 ein· oder ausschaltet Abhängig vom Ein/Aus=Zu* stand der Schaltdiode ist der Resonanzkreis in Resonanz mit den Hochfrequenz- oder Niederfrequenzkomponenten des Überlagerungs-Frequenzbandes. Die Oszillatorfrequenz wird durch Änderung der an einem Eingang 27 angelegten 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 Schaltdiode 6 wird über Widerstände 5 und 7 in den Leit- oder Sperrzustand versetzt, indem 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 18. Diese Zwischenfrequenz-Abstimmschaltung weist auf: eine veränderliche Spule 20, einen Kondensator 21 sowie ein Tiefpaßfilter aus einer Spule 22, einem Kondensator 9 und ei^.m Kondensator 24. Eine Spule 23 dient als Drosselspule zu; Abblockung der Zwischenfrequenz. Eine ständig an einem Eingang 26 anliegende positive Spannung wird zur Ansteuerung des Transistors 10 Ober 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.

Wenn die Schaltdiode 6 leitet, sind die Rückkopplungsschaltung und der Zwischenfrequenz-Sperrkreis mit dem Emitter des Transistors 10 so verbunden, daß der Transistor 10 im Schwing- und Mischbetrieb arbeiten kann. In diesem Augenblick arbeitet also die Schaltung als eigenerregter 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 Schwingungs-Rückkopplung 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 F i g. 1 dienenden Widerstände durch anders geschaltete Widerstände 7, 30 und 29 ersetzt sind. Die Schaltung nach F i g. 2 weist ferner ?ine (zweite) Schaltdiode 31 und eine Spule 32 auf, die beide an Jen 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 bestimmt durch Spannungen, die in die Eingänge 25 und 26 eingespeist werden, ferner durch die Spannungsabfälle am Widerstand 5, an der Schaltdiode 6 sowie an den Widerständen 7. 29 und 30.

Die betrachtete Schaltung ist somit für den Mischbetrieb eingestellt.

Beim UHF-Empfang wird an den Eingang 25 eine negative -Spannung so angelegt, daß die Schwingungs-Rückkopplung 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 7, 29 und 30. Somit eignet sich die betrachtete Schaltung zur Zwischenfrequenzverstärkung.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Schaltdiode 31, die Spule 32 und der StromversorgungsanschluB 33, die an den Zwischenfrequenz-Signaleingang 19 angeschlossen sind, nicht unentbehrlich sind, und daß die gleichstrommäßige Vorspannung des Transistors 10 auch ohne

Aus dem bisher Gesagten geht hervor, daß es die Verwendung einer einzigen Schaltdiode oder zweier Schaltdioden in der erfindungsgemäß eigenerregten Mischeranordnung gestattet, daß der eigenerregte Mischbetrieb beim VHF-Empfang mit optimalem Arbeitsprodukt bzw. Betriebszustand ausgeführt werden kann, während die Schaltung beim UHF-Empfang mit optimaler Arbeitspunkteinstellung für den Zwischenfrequenz-Verstärkungsbetrieb arbeitet, wobei dann keine Überlagerungsschwingung erzeugt wird.

F i g. 3 zeigt die Schaltung einer eigenerregten Mischeranordnung für den VHF-Kanalwähler mit hochfrequenten und niederfrequenten Frequenzkomponenten, wobei der Schwingungs-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 eigenerregten Mischbetrieb sicherzustellen. In der Schaltung nach Fig. 3 wird ein Resonanzkreis durch eine Hochfrequenzspule 35, eine Niederfrequenzspule 36, eine Nachstimmdiode 37 und einen Kondensator 38 gebildet. In einen Eingang 39 wird eine positive oder negative Spannung eingespeist. Je nach dem, ob die Spannung positiv oder negativ ist, wird eine Schaltdiode 40 in den Leit- oder Sperrzustand geschaltet. Abhängig vom Ein/Aus-Zustand der Schaltdiode 40 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 41 angelegten positiven Spannung gesteuert wodurch die Sperrschichtkapazität der Nachstimmdiode 37 verändert werden kann. Der Resonanzkreis ist über einen Kondensator 42 an den Kollektor eines Transistors 34 angeschlossen. Ein Eingang 43 dient als Hochfrequenzeingang und ein Kondensator 44 ist ein Koppelkondensator zu einer Zwischen-Abstimmschaltung. Kondensatoren 45, 46 stellen Rückkopplungselemente des Oszillators dar. Zur Dämpfung der Zwischenfrequenz 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 .inliegt und an den Kollektor des Transistors ■' 34 über die Drosselspule 55, die Spule 51 und eine veränderliche Spule 49 gelangt Diese Spannung wird außerdem über Widerstände 57 und 58 an die Basis des Transistors 34 angelegt. Diese Spannung trägt zum Aufbau der gleichstrommäßigen Vorspannung bei,

in 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

ι ί Niederfrequenzbandes unbeschaltet ist.

F i g. 4 erläutert den Zusammenhang zwischen dem Gleichstrom-S.euerstrom Ie des Transistors 34 und der an den Stromversorgungsanschluß 56 nach F i g. 3

-¹I" die Kurve nach F i g. 4 zeigt, liegt die niedrigste Schwingungsanregungsspannung + B, bei der die besten Schwingbedingungen vorherrschen, bei einem Strom Ie = 1 mA für das Niederfrequenzband (A) und bei Ie — 1.5 mA für das Hochfrequenzband (B). F i g. 5 zeigt

-'"> den Verlauf des Gleichstrom-Steuerstroms Ie abhängig von der Mischverstärkung P_c. Wie ersichtlich, wird die maximale Mischverstärkung bei einem Strom Ie = 1 mA für das Niederfrequenzband (A) und Ie = 1,5—2 mA für das Hochfrequenzband ^erhalten.

i" Die Kennlinien nach Fig.4 und 5 zeigen, daß der Steuerstrom in jedem Frequenzband geändert werden muß, damit in den entsprechenden Enipfangs-Frequenzbändern ein stabiler eigenerregter Mischbetrieb möglich ist.

)"' Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist der Stromversorgungsanschluß 39 beim Niederfrequenzband-Empfang unbeschaltet oder mit einer negativen Spannung derart beschaltet, daß die Schaltdiode 59 sperrt. Die gleichstrommäßige Vorspannung der Basis

·»" des Transistors 34 hängt von der Spannung am Stromversorgungsanschluß 56 und den Widerständen 57 und 58 ab; sie ist derart eingestellt, daß im Niederfrequenzband ein stabiler eigenerregter Mischbetrieb möglich ist. Beim Hochfrequenzband-Empfang

ⁱ⁼< wird an den Stromversorgungsanschluß 39 eine positive Spannung angelegt, so daß nun die Schaltdiode 59 leitet. Die Vorspannung der Basis des Transistors 34 hängt ab von der Spannung am Stromversorgungsanschluß 56, der Spannung am Stromversorgungsanschluß 39, den

μ Widerständen 57,58 und 60, sowie dem Spannungsabfall an der Schaltdiode 59. Zu diesem Zeitpunkt ist nie Vorspannung derart, daß ein stabiler eigenerregter Mischbetrieb möglich ist Gleichzeitig ist die gleichstrommäßige Vorspannung der Basis höher als beim Niederfrequenzempfang, so daß auch der Steuerstrom des Transistors 34 größer ist

Wie bereits anhand der Schaltung nach Fig.3 erläutert wurde, wird ohne Verwendung einer aufwendigen Schaltungsanordnung mit Schwingungs-Rückkopp-

&o lungen 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 eigener-

regter Mischer mit stabilem Betriebszustand gebildet wird.

Fig.6 stellt eine Abänderung der Schaltungsanordnung nach Fi g. 2 dar, bei der die Basis des Transistors IO über einen Widerstand 62 und eine Schaltdiode 63 an den Stromversorgungsanschluß 28 angeschlossen ist.

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

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mischeranordnung, die bei Empfang von VHF-Signalen als Mischer und bei Empfang von UHF-Signalen durch Umschaltung einer Schaltdiode als Zwischenfrequenz-Verstärker arbeitet, wozu ein mit der Schaltidiode verbundener Transistor betrieben wird, dadurch gekennzeichnet,
daß dei Schaltdiode (6) am einen Ende mit dem VHF-Signaleingang (15) und am anderen Ende mit einerseits dem UHF-Signaleingang (19) und andererseits dem Emitter des eigenerregten Transistors (10) verbunden ist, dessen Basis über einen Widerstand (29) geerdet ist,

daß eine Schwingungs-Rückkopplung (2, 8) zwischen dem einen Ende der Schaltdiode (6) und dem Kollektor des Transistors (10) geschaltet ist,
daß ein Zwischenfrequenz-Sperrkreis (3,4) zwischen dem VHF-Signaleingang (15) und Erde geschal tet ist, daß an dem einen Ende der Schaltdiode (6) eine: erste Vorspanmragsquelle (25) zum entweder Sperren oder Durchschalten der Schaltdiode (6) angeschlossen ist,

daß die Schaltdiode (6) durch Anlegen einer Spannung von der ersten Vorspannungsquelle (25) an sie durchgeschaltet wird zum Unterbrechen von UHF-Signalen vom UHF-Signaleingang (19) und zum Erreichen eines eigenerregten Mischbetriebs für VHF-Signale durch den Transistor (10) und
daß durch Spannungswechsel der von der ersten Vorspannungsquelle (25) anliegenden Spannung die Schaltdiode (S) gesperrt wird und die Schwing;ungs-Rückkopplung (2, 8£ und rhr Zwischenfrequenz-Sperrkreis (3, 4) vom Emitter des Transistors (10) abgetrennt werden, damit der Transistor (10) eine Zwischenfrequenz-Verstärkung für UHF-Siignale durchführt (F ig. 1).

2. Mischeranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

eine zweite Schaltdiode (31) zwischen dem UHF-Signaleingang (19) und dem anderen Ende der ersten Schaltdiode (6),

eine zweite Vorspannungsquelle (33) zum Sperren oder Durchschalten der zweiten Schaltdiode (31), und

eine mit der Basis des Transistors (10) verbundene dritte Vorspannungsquelle (26), und gekennzeichnet dadurch,

daß an der Basis des Transistors (10) bei durchgeschalteter erster Schaltdiode (6) Spannungen von der ersten Vorspannungsquelle (25) über einen Widerstand (5) und von der dritten Vorspannungsquelle (26) über einen Widerstand (30) und bei gesperrter erster Schaltdiode (6) Spannungen, von der zweiten Vorspannungsquelle (33) über eine Impedanz (32) und von der dritten Vorspannungsquelle über deren Widerstand (30) so anliegen, daß die an der Basis des Transistors (10) anliegende Vorspannung zu dessen eigenerregten Mischbeitrieb bzw, dessen Zwischenfrequenz-Verstärkungsbetrieb veränderbar bzw. umschaltbar ist (F i g. 2).

3. Mischeranordnung nach Anspruch I, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zum Umschalten der Basisupannung des Transistors (10) zwischen dessen eig'snerregten Mischbetrieb und dessen Zwischenfrequenz-Verstärkerbetrieb, und
eine Einrichtung zum Umschalten der Basisspan-

nung des Transistors (10) zwischen Hochband- und Tiefband-Empfang.

4. Mischeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Schaltkreis mit einer dritten Schaltdiode (59; 63) und einem dazu reihengeschalteten Widerstand (60; 62) zwischen einer vierten Vorspannungsquelle (39) zur Frequenzbandumschaltung und der Basis des Transistors (10) geschaltet ist,
daß an der Basis des Transistors (10) während eines Hochband-Empfangs Spannungen von der dritten Vorspannungsquelle (56) über deren Widerstand (57) und der vierten Vorspannungsquelle (39) und während eines Tiefband-Empfangs eine Spannung von der dritten Vorspannungsquelle (56) über deren Widerstand (57) so anliegen, daß die Basisspannung des Transistors (10) bei Hochband-Empfang und bei Tiefband-Empfang verschieden ist (F i g. 3; 6).