DE1541689C3

DE1541689C3 -

Info

Publication number: DE1541689C3
Application number: DE19511541689
Authority: DE
Inventors: Ernst 3000 Hannover Klettke
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1951-01-28
Filing date: 1951-01-28
Publication date: 1974-12-12
Also published as: DE1541689B2; DE1541689A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für elektrische Schwingungen zur Frequenzeinstellung in mehreren Frequenzbereichen mit Kapazitätsdioden, z. B. zur Frequenzeinstellung in den Bändern I, III und/oder IV, V.

Es ist bereits bekannt, einen mit einer Kapazitätsdiode abstiminbaren Schwingkreis mit weiteren Kapazitätsdioden zu versehen, die an mehreren Abgriffspunkten der Schwingkreisinduktivität angeschlossen sind und den jeweiligen Abgriff wahlweise entweder kurzschließen oder deren durchstimmbarc Kapazitäten im gesperrten Zustand der Hauptkapazität transformiert parallel geschaltet sind (deutsche Auslegcschrift 1 196 730). Die an den verschiedenen Abgriffspunkten mittels der durchgeschalteten Kapazitätsdioden vom Hauptkreis durch Kurzschlüsse abgetrennten Teilinduktivitäten sind dabei jedoch hochfrequenzmäßig nicht exakt kurzgeschlossen. Die dadurch eventuell auftretenden parasitären Resonanzen machen häufig zusätzliche Maßnahmen zur Unterdrückung der Störstrahlung — insbesondere bei Fernsehgeräten — notwendig, bzw. sie verschlechtern die Weitabselektion.

Es ist auch eine Schwingkreisschaltung mit Kapazitätsdioden vorgeschlagen worden (deutsche Patentschrift 1 261 200), bei der einer für verschiedene Frequenzbereiche gemeinsamen Induktivität die Reihenschaltung von zwei Kapazitätsdioden parallel geschaltet ist. Dabei ist in einem Frequenzbereich die erste Diode in Sperrichtung betrieben und wirkt als Kapazitätsdiode, während die andere Diode in Flußrichtung geschaltet ist. Im anderen Frequenzbereich ist die erste Diode in Flußrichtung geschaltet, während die zweite Diode als Kapazitätsdiode in Sperrrichtung betrieben wird. Die Abstimmung auf die verschiedenen Frequenzbereiche wird dadurch erreicht, daß Dioden mit unterschiedlichen Kapazitäten verwendet werden. Um mit einer solchen Schaltung eine konstante Verstärkung über alle Frequenzbereiche zu erreichen, muß die Verstärkung der angeschlossenen Verstärkerlemente mit steigender Frequenz abfallen. Bei Verstärkerelementen mit über die Frequenzbereiche etwa gleicher Verstärkung, beispielsweise bei Verstärkern mit Feldeffekttransistoren, läßt sich mit dieser Schaltung nicht ohne weiteres eine konstante Verstärkung über alle Frequenzbereiche erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abstimmschaltung mit Kapazitätsdioden und mit elektronischer Frequenzbereichsumschaltung zu schaffen, bei der die zur Frequenzbereichsumschaltung abgeschalteten Induktivitäten keine unerwünschten parasitären Resonanzen bilden und außerdem eine über alle Frequenzbereiche etwa konstante Verstärkung erzielt wird. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Dadurch, daß die zusätzlichen Reaktanzen den zur Frequenzbereichsumschaltung dienenden Kapazitätsdioden parallel geschaltet sind, wird erreicht, daß die jeweils abgeschaltete Reaktanz kurzgeschlossen ist und keine unerwünschten Resonanzen aufweisen kann. Dadurch, daß das LC-Verhältnis in allen Frequenzbereichen etwa gleich ist, wird bei einem Verstärker mit über die Frequenzbereiche konstanter Verstärkung in erwünschter Weise eine konstante Verstärkung über alle Frequenzbereiche erzielt. Das konstante LC-Verhältnis läßt sich dadurch erreichen, daß Dioden mit gegeneinander versetzten Kapazitätsbereichen verwendet werden. Dadurch, daß alle Kapazitätsdioden in allen Frequenzbereichen eine Funktion ausüben, nämlich entweder in Sperrichtung

als Kapazitätsdiode zur Abstimmung oder in Flußrichtung als geschlossener Schalter zum Kurzschließen der Reaktanz, werden die Dioden optimal ausgenutzt, d. h., es kann mit einer geringen Zahl von Dioden auf die gewünschte Zahl von Frequenzbereichen umgeschaltet und innerhalb dieser Frequenzbereiche abgestimmt werden.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden Ausführungsbeispiele an Hand von Zeichnungen beschrieben.

Die Fig. 1 und 2 zeigen bevorzugte Prinzipschaltungen der erfindungsgemäßen Schaltung für zwei Frequenzbereiche.

Die F i g. 3 a und 3 b zeigen die elektrischen Ersatzschaltbilder für je einen Frequenzbereich der Prinzipschaltungen nach den F i g. 1 oder 2.

Die F i g. 4 zeigt das Prinzip der erfindungsgemaßen Schaltung für vier Frequenzbereiche.

Die Fig. 5a, 5b, 6 und 7 zeigen zweikreisige Bandfilter mit verschieden ausgeführten Kopplungen, wobei jeweils beide Schwingkreise nach den Prinzipschaltungen der Fig. 1 oder 2 ausgeführt sind. Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugsziffern versehen.

In F i g. 1 ist ein Schwingkreis dargestellt, der durch zwei Dioden Dl und Dl in zwei Bereichen abgestimmt wird. Die Kathoden der Dioden D\ und Dl sind zusammen mit einer Induktivität 2 und gegebenenfalls mit zwei gestrichelt gezeichneten Trimmerkapazitäten 3, 4 zu einem Sternpunkt 12 zusammengeschaltet. Die Anode der Diode D1 und das andere Ende der Trimmerkapazität 3 sind mit einer Induktivität 1 verbunden. Hochfrequenzmäßig sind die Induktivität 1 und die Anode der Diode Dl über Blockkapazitäten 5, 6 mit Masse verbunden, während die freien Enden der Induktivität 2 und der Trimmerkapazität 4 direkt an Masse liegen. Über Anschlußklemmen 7, 8 wird je nach der Stellung eines Schalters 14 jeweils eine der Dioden D I oder Dl an eine variable, sperrende Gleichspannung — U_n angeschlossen, während die andere Diode mit der positiven Betriebsspannung + U_n verbunden und in Flußrichtung geschaltet ist. Vorwiderstände 9, 10 sorgen dafür, daß der Diodenstrom nicht über einen gewünschten Wert (z. B. 50 mA) ansteigt.

Die Schaltungsanordnung der F i g. 2 ist mit der von F i g. 1 hochfrequenzmäßig identisch. Lediglich die Zufuhr der Spannungen + U₁₃ und — U₀ erfolgt jetzt für die Diode D1 über eine Hochfrequenzdrossel Dr. Außerdem sind die durch beide Dioden gehenden Gleichstromwege durch eine große Kapazität 11 getrennt, die hochfrequenzmäßig ein Kurzschluß ist. Die Gleichspannungszufuhr für die Klemmen 7, 8 ist genauso geschaltet wie in Fig. 1.

Bei den Schaltungsanordnungen der F i g. 1 und 2 sind folgende zwei Betriebsfälle einstellbar.

Beim Betrieb im unteren Frequenzbereich befindet sich der Schalter 14 in der in Fig. 1 eingezeichneten Schalterstellung a. Die jetzt durchgeschaltete Diode Dl legt den Sternpunkt 12 hochfrequenzmäßig an Masse und schließt die Induktivität 2 und die Trimmerkapazität 4 damit kurz. Die Diode 1 ist gesperrt. Ihre mittels der Sperrspannung — U₀ variable Kapazität bildet zusammen mit der Trimmerkapazität 3 und der Induktivität 1 den im unteren Frequenzbereich wirksamen Schwingkreis. Die Hochfrequenzersatzschaltung für diesen Betriebsfall im unteren Frequenzbereich zeigt die Fig. 3a. Die wirksamen Reaktanzen werden durch die Induktivität 1, die variable Sperrkapazität der Diode D 1 sowie durch die eventuell vorhandene Trimmerkapazität 3 gebildet. Die übrigen, gestrichelt gezeichneten Reaktanzcn 3, 4 sind durch die als geschlossener Schalter gezeichnete, durchgeschaltete Diode Dl gegen Masse kurzgeschlossen.

Beim Betrieb im oberen Frequenzbereich befindet sich der Schalter 14 in der Schaltsteilung b. Damit

ίο ist die Diode D 1 durchgeschaltet, die Trimmerkapazität 3 ist kurzgeschlossen, die Sternpunkte 12, 13 sind hochfrequenzmäßig direkt miteinander verbunden. Die Diode Dl ist gesperrt. Ihre mittels der Sperrspannung -- U_n ebenfalls variable Kapazität bildet jetzt zusammen mit der Trimmerkapazität 4 und den parallelgeschalteten Induktivitäten 1, 2 den im oberen Frequenzbereich wirksamen Schwingkreis. Die Hochfrequenzersatzschaltung für diesen Betriebsfall im oberen Frequenzbereich zeigt die F i g. 3 b.

Die wirksamen Reaktanzen werden durch die variable Sperrkapazität der Diode Dl und eventuell vorhandene Trimmerkapazität 4 sowie durch die parallelgeschalteten Induktivitäten I, 2 gebildet. Die letzteren sind an ihrem Hochpunkt verbunden, da die als geschlossener Schalter gezeichnete Diode D1 durchgeschaltet ist. Dadurch ist auch die Trimmerkapazität 3 unwirksam.

Die Schaltungsanordnung gemäß den F i g. 1 und 2 ist mit Dioden folgender Kapazitätswerte erprobt worden: Die Diode D1 hat bei Sperrspannungen zwischen 2 und 50 Volt eine variable Kapazität von 20 — 7 pF. Die Kapazität der Diode Dl variiert für dieselben Sperrspannungswerte zwischen 8 und 3 pF.

In der F i g. 4 ist das in den F i g. 1 und 2 für zwei Frequenzbereiche angewendete Schaltungsprinzip auf vier Frequenzbereiche erweitert, wobei alle zusätzlichen Trimmerkapazitäten aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet sind. Zwischen der Anode der Diode Dl und den Sternpunkt 12 sind zwei weitere Kapazitätsdioden D 3, D 4 in Reihe geschaltet. Von zwei Verbindungspunkten 15 und 16 aus sind außerdem weitere Induktivitäten 17, 18 nach Masse geschaltet. Die Polarität der Diodenanordnung ist prinzipiell ohne Bedeutung; es muß nur darauf geachtet werden, daß für alle Dioden getrennte Gleichstromwege bestehen. Für einen Frequenzbereich ist jeweils nur eine Kapazitätsdiode in Sperrrichtung geschaltet, während alle anderen Dioden in Flußrichtung geschaltet sind. Die Polarität der Steuerspannungen in der in F i g. 4 angegebenen Tabelle verdeutlicht, welche Kapazitätsdiode einem bestimmten Band zugeordnet ist.

In der Fig. 4 ist folgender Betriebsfall für Band IV gestrichelt eingezeichnet: Die Dioden Dl, Dl und D3 sind durchgeschaltet, die Diode DA ist gesperrt. Dadurch sind die Punkte 13, 15 und 16 direkt miteinander verbunden, der Punkt 12 liegt hochfrequenzmäßig auf Masse. Der Schwingkreis enthält also die Sperrkapazität der Diode £>4 und die Parallelschal-

tung der Induktivitäten 1, 17 und 18. Die Kapazitätsdioden und gegebenenfalls parallelgeschaltete Zusatzkapazitäten werden so gewählt, daß das LC-Verhältnis des Schwingkreises in allen Frequenzbereichen näherungsweise konstant ist.

In F i g. 5 a ist ein zweikreisiges Bandfilter dargestellt, das für zwei Frequenzbereiche, z. B. für Band I und III, bestimmt ist. Die beiden Schwingkreise und die Bezugszeichen der Bauelemente entsprechen der

Schaltungsanordnung nach Fig. 1, die Bezugszeichen des zweiten Kreises sind jedoch durch einen Strich besonders gekennzeichnet. Den Eingang des Bandfilters bildet der über eine Koppelkapazität 19 von einem Verstärkerclement T gespeiste Sternpunkt 13. Der Ausgang wird über eine Klemme 20 mit einer nachfolgenden Verstärkerstufe oder einem Mischer verbunden.

Fig. 5b zeigt einen zweckmäßigen Aufbau der Schaltungsanordnung nach Fig. 5a. Die induktive Kopplung der Bandfilterkreise wird dadurch erreicht, daß die beiden Induktivitätspaare 1/1' und 2/2' je auf gemeinsame Wickelkörper 21, 22 aufgebracht sind. Im unteren Frequenzbereich ist nur die Kopplung zwischen den Induktivitäten 1 und 1' wirksam, da die Induktivitäten 2 und 2' mittels der durchgeschalteten Dioden D2 und Ό2' kurzgeschlossen sind. Im oberen Frequenzbereich bestehen Kopplungen zwischen den Induktivitäten 1 und 1' sowie zwischen den Induktivitäten 2 und 2'. Die Induktivitäten 1/Γ und 2/2' sind durch Abgleichkerne 23, 24 abgleichbar.

Die Schaltungsanordnung der F i g. 6 entspricht bis auf die Kopplung der Kreise genau der von F i g. 5 a.

Hier ist eine Kopplung 25 zwischen Teilen der im niedersten Frequenzbereich allein wirksamen Induktivitäten 1 und Γ so bemessen, daß sich durch dieselbe Kopplung 25 in allen Frequenzbereichen näherungsweise die gleiche Durchlaßbandbreite einstellt, wenn in höheren Frequenzbereichen weitere Induktivitäten (2, 2') parallel geschaltet sind.

Die beiden Kreise des Bandfilters in der Schaltungsanordnung nach Fig. 7 entsprechen bis auf die Gleichspannungszufuhr für die Dioden Dl, DV, D2, Dl' jeweils dem Prinzip der Schaltungsanordnung nach F i g. 2. Wie in F i g. 6 sind auch hier die beiden Bandfilterkreise durch eine für beide Frequenzbereiche gemeinsame Kopplung 26 verbunden, die ähnliche Eigenschaften hat wie die Kopplung 25 in Fig. 6. Eingangsseitig wird dieses Bandfilter über den Sternpunkt 13 von einem Feldeffekttransistor 27 gespeist, dessen Source-EIektrode 29 über ein Hochpaß-.-7-Glied 28 mit anderen Schaltungseinheiten verbunden ist. An Stelle des Feldeffekttransistors 27 kann allgemein auch ein Verstärkerelement Verwendung finden, dessen Steilheit in allen Frequenzbereichen der Schaltungsanordnung näherungsweise gleich groß ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für hochfrequente elektrische Schwingungen zur Frequenzeinstellung in mehreren Frequenzbereichen, bei der eine erste Kapazitätsdiode in gesperrtem Betriebszustand als variable Kapazität mit einer Induktivität einen Schwingkreis für einen der Frequenzbereiche bildet und bei der zur Umschaltung in einen höheren Frequenzbereich diese erste Kapazitätsdiode in Durchlaßrichtung und eine zweite Kapazitätsdiode, die mit der ersten hochfrequenzmäßijz in Reihe liegt, zur Abstimmung an eine variable Sperrspannung gelegt und von Durchlaß- in Sperrichtung geschaltet wird, wodurch bei der Umschaltung im Schwingkreis zusätzliche Reaktanzen zur Einhaltung der vorgegebenen Frequenzbereiche zu- oder abgeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die zusatz- liehen Reaktanzen den Kapazitätsdioden parallel geschaltet und so gewählt sind, daß das LC-Verhältnis des Schwingkreises in allen Frequenzbereichen näherungsweise konstant ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in höheren Frequenzbereichen zu der im niedersten Frequenzbereich allein wirksamen Schwingkreisinduktivität (1) weitere Induktivitäten (2. 17, 18) mittels durchgeschalteter Kapazitätsdioden (D 1, D 3, D 4) und kleinere Kapazitäten als im niedersten Frequenzbereich parallel geschaltet sind (Fig. 1,.2 und 4).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzbestimmenden Glieder aus T- oder .-r-Halbgliedem zusammengesetzt sind, deren Querzweige Induktivitäten und deren Längszweige Kapazitätsdioden enthalten (F i g. 4).

4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie Teil eines mehrkreisigen Bandfilters ist, dessen für den niedersten Frequenzbereich bemessene Kopplung (25, 26) so ausgelegt ist, daß sich in höheren Frequenzbereichen durch dieselbe Kopplung dadurch näherungsweise die gleiche Durchlaßbandbreite einstellt, daß die im niedersten Frequenzbereich wirksamen Induktivitäten (1, 1') für den oberen Frequenzbereich durch Parallelschaltung von weiteren Induktivitäten (2, 2') verkleinert werden.

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein- oder ausgangsseitig mit einem Verstärkerelement (X), vorzugsweise einem Feldeffekttransistor (27), oder einem Transistor (T) in Basisschaltung verbunden ist, dessen Steilheit in allen Frequenzbereichen der Schaltungsanordnung näherungsweise gleich groß ist.