DE2047145C3

DE2047145C3 - Einrichtung zur Anschaltung mehrerer FrequenzvervieHacherstufen an einen gemeinsamen Generator für die Grundfrequenz

Info

Publication number: DE2047145C3
Application number: DE2047145A
Authority: DE
Inventors: Rudolf 8190 Wolfratshausen Heise
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-09-24
Filing date: 1970-09-24
Publication date: 1975-05-15
Also published as: GB1357145A; NL156282B; DE2047145A1; BE772987A; US3711784A; FR2108440A5; AT313975B; JPS5038544B1; CA931230A; SE361991B; CH529475A; NL7113110A; AU3384771A; DE2047145B2

Description

Die Eründung bezieht sich auf eine Hinrichtung zur Anschaltung mehrerer Frequenzvervieifacherstufen mit unterschiedlicher Ausgangsfrequenz, von denen jeweils nur eine in Betrieb ist, an einen gemeinvimen Generator für die Cirundfrequcnz.

Für die Erzeugung von Sende- und Empfängeroszillalorfrequenzen für breite Frequenzbänder und in Stufen schaltbare Frequenzen ist es zweckmäßig, Frcquenzvemelfacher zu verwenden, die sich z. B. mittels Halbleiterdioden einfach aufbauen lassen. Es besieht an sich die Moglichkeil, verschiedene Generatoren für die Grundfrequenz vorzusehen; einfacher isi jedoch der Weg. an einen gemeinsamen Oszillator für diese Vet vielfacherstufen mit unterschiedlicher \'er\ieliaeh^:mgsz.ahl je nach der benötigten Au^gangsfrcquenz. anzuschalten.

Der Erfindimg liegt die Aufgabe zugrunde, für diesen Fall eine Einrichtung anzugeben, die einfach schaltbar ist und dabei dennoch hohe Anforderungen in bezug auf Nebenwellen und unerwünschte Frequenzen erfüllt.

Diese .V.ifjiabe wird bei einer Einrichtung zur Anschaltung mehrerer Frequenzvervielfacherstufen mit unterschiedlicher Ausgangsfrequenz, von denen jeweils nur eine in Betrieb ist. an einen gemeinsamen Generator für die Grundfrequenz, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die einzelnen Vervielfacher eingangsseitig über Schahdioden an den Generator oder eine diesem nachgeschaltete Trennverstärkerstule und ausgangsseitig über je ein Bandpaßfilter für die zu gewinnende Oberwelle an eine gemeinsame Ausgangsleitung angeschaltet sind, daß über die Schaltdioden im Durchschaltefall zugleich der Versorgungsstrom für den Generator bzw. die Trennverstärkerslufe zugeführt ist, daß ferner gleichzeitig mit dem Durehschaltekriterium für die in Betrieb zu setzende Vervielfacherstufe ein Spannungskriterium auf sämtliche anderen zu sperrenden Vervielfacherstufen gegeben wird, das im Sinne einer Verstimmung und Dämpfung der zugehörigen Vervielfacherkreise wirksam ist.

Zwar ist es durch die Patentschrift 40 749 des Amtes für Ernndungs- und Patentwesen in Ost-Berlin bekannt, mehrere Quarze übet Sehaltdioden an einen gemeinsamen Oszillator anzuschalten. Der Zweck dort ist der. den Strom, der für den Betrieb des Oszillators und gegebenenfalls weitere Stufen sowieso gebraucht wird, über die jeweils in Betrieb befindliche Sehaltdiode /11 schicken, um in dieser Diode den erwünschten niedrigen Durchlaßwiderstand herzustellen. Heim Anmeldungsgegenstand dreht es sich jedoch, abgesehen von einer anderen Aufgabenstellung, hauptsächlich darum, die anderen Vervielfacherstufen derart zu sperren, daß auch dann keine Harmonischen mehr erzeugt werden bzw. auf

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die gemeinsame Ausgangssammelsehiene gelangen punkt der Grundfrequenzxingänge gleichstrommäßig können, wenn noch Reste der Hochfrequenzenergie das Erdpotenlial und dir; Sperrspannung über die des Oszillators die Vervielfacherkreise aktivieren Leitung L 1 (z. B.—23 V) sperrt alle übrigen Schaltkönnten. Da diese Vervielfacherkreise erfindungs- dioden.

gemäß gleichzeitig verstimmt und gedämpft werden, 5 Um eine bessere Entkopplung zwischen den einwird dieses in mehrfacher Hinsich! erreicht. zelnen Stufen zu schallen, ist es jedoch zweckmäßig,

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind auch an die Vervielfacherdioden P 1, /) 2 selbst eine

in den Linieransprüchen beschrieben. Spannung anzulegen, die diese entweder in den völlig

Die erfindungsgemäße Einrichtung erlaubt es. aus gesperrten oder völlig leitenden Zustand versetzt,

einer einzelnen Grundfrequenz durch die stufenweise ίο wenn die betreuende Stufe lußer Betrieb gesetzt

Anschaltung jeweils eines Vervielfachers höheier werden soll.

Ausgangsfrequenz eine große Anzahl beispielsweise F i g. 2 zeigt ein Beispiel für den Fall, daß die

dekadisch abgestufter Frequenzen zu erhalten. Durch Diode in einen Arbeitspunkt versetzt wird, der weit

die Anwendung der vorstehend geschilderten Ent- iiber ihrer normalerweise durch Selbstgieichrichtung

Kopplungen sind dabei Ncben.vellen. die von jeweils 15 im Aibeitszusiand herrschenden Sperrspannung liegt,

nicht benutzten Vervielfacherstufen stammen, weit- Hierzu ist der Arbeitswiderstand R 11, R 12 der Stu-

gehend unterdrückt. fen an den Verbindungspunkt der Drosseln Pr I mit

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von den zugehörigen Widerständen Λ 1, R 2 gelegt. Im

Figuren näher erläutert. Betriebszustand der Vervielfacherstufe, wie im

Fiel zeigt ein Blockschaltbild der Einrichtung. 20 Zweig/) dargestellt, ist dieser Punkt geerdet und

bei dem die Grundwellenfrequen/ /Ί> über einen demnach kann sich über die für Gleichstrom durch-

Zwisehciiverstärker V aiii eine Reihe von eingangs- lässigen Tiefpaßglieder /. / 1. Ll 11, CT I, CTI1 an

seitig parallel geschalteten Schaltdioden SO 1 bis den Kondensatoren Γ 1. C2 und den ausgangsseiti-

.S/) 2 . . . auf einzelne Vervielfacherzweige .·!. B usw. gen Blockkondensatoren eine automatische Vorspan-

gelangt. Eiiifachheitshalhcr sind in den betretenden 25 nung det Diode /) 1 aufbauen. Hier im Beispiel be-

I iguren nur je zwei Vervielfaeheistufen gezeichnet; trägt diese Spannung etwa —!4V. Im ausgeschal-

diirch die gestrichelten Linien im jedoch angedeutet. ieter. Zustand der Vervielfacherzweige ß, C", P ...

daß viele solche Stufen parallel geschaltet sein kön- liegt dagegen über die Arbeitswiderstände R 11,

neu. Die Vervielfacherzweige bestehen im wess.r.t- RlZ die hohe Sperrspannung der Leitung L 1 (etwa

liehen aus je einem EntkopphiriLiskon.iensator C 1. 3·-· —23 V im Beispiel) in Sperriehiung an den Verviel-

C 2. einem Tiefpaß Tf \. TfI lür die Grundfre- facherdioden. Dies hat den Vorteil, daß die zugehöri-

quenz. dem eigentlichen Verv leifacher V i, Γ 2 —- gen Netzwerke durch die kleinere Kapazität der

hier mit einer Halbleiterdiode ausgestattet — aus Diode bedingt verstimmt werden,

jeweils einem Bandpaß Hf 1. Bl' 2. der auf die ge- Dadurch wird eine weitere- Verbesserung gegen

wünschte Oberwelle abgestimmt ist. Die Bandpässe jo Nehenweiien erzielt, die sonst wie folgt entstehen

liegen ausgangsseitig über ein Weichennetzweik H' könnten. Da in jeder Diode auch im gesperrten Zu-

an einer gemeinsamen Ausgangsklemme, die also stand über die Restkapazitäten der Schaltdioden alle

alle erzeugten Vielfachen der Grundfrequenz /<■ ab- möglichen Oberwellen erzeugt werden, könnte die in

zugeben vermag. Die Gleichspannungszuführung für Betrieb befindliche Stufe über die gemeinsame

die Schaltdioden erfolgt über die Drosseln Pr 1. /)/ 2. 40 Speiseleitung für die Grundfrequenz an sämtlichen

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, wird jeweils eine der anderen Stufen solche Oberwellen liefern, auf die

Dioden in Durchlaßrichtung beansprucht und führt diese Stufen abgestimmt sind. Dadurch würden viele

dann gleichzeitig den Versorgungsstrom fur die vor- Stufen, insbesondere diejenigen, die unmittelbar fre-

hergehende Transistorverstürkei stufe V oder den quenzbenachbart der arbeilenden Stufe sind, störende

Grundfrequenzoszillator selber. Dadurch wird der 45 Nebenwellen im Ein- oder Vielfachen des Grund-

sonst nötige Diodenschaltstrom nicht in einem zu- frequen/.abstands liefern. HF-Reste der Grundwelle,

sätzlichen Widerstand verbraucht, sondern dient zur die an nicht benutzte Stufen gelangen, könnten ferner

Speisung des Liefernetz.werks fär die Grund- dort Oberwellen erzeugen, die der der arbeitenden

frequenz Stufe gleich sind. Solche Anteile würden eine Art

In F i g. 2 ist der Verstärker V als Transistorstufe 50 Phasenrauschen auf der gewünschten Arbeitsfrequenz

ausgebildet, an deren Emitterleitung die Versor- erzeugen, da diese Produkte ja mit anderen Phasen

gungsspannung B (hier z.B. —24 V) anliegt. und Amplituden an den Ausgang der arbeitenden

(■her clic Leitung /. 1 gelangt normalerweise eine der Stufen gelungen. Bereits durch die geschilderten

Sperrung der einzelnen Stufen dienende neuative Schaltungsmaßnahmen gemäß Fig. 2 läßt sich eine

Spannung in etwa der Höhe von HB über jeweils die 55 Entkopplung von etwa 7OcIb für die Nebenwellen

Widerstände R 1, R 2 und die Drosseln Pr 1, Pr 2 unter den einzelnen Stillen erzielen. Maßgeblich für

an die Dioden Λ7) 1, .SV) 2. Nur wenn der mit a. h die Entkopplung ist dabei, wie bereits erwähnt, die

usw. bezeichnete Punkt bei jedem Vervielfacher Kreisverstimmung der nicht benutzten Stufen, die

durch den getrennt gezeichneten Schalters' links im im Aiisführungsbeispie! etwa 2,5 "/« betrug. Ist z.B.

Schaltbild mit dem Nullpunkt der Schaltung verbun- 6n die Smfe A in Betrieb und erzeugt aus einer Grund-

den ist, gelangt an die jeweilige Schaltdiode, hier z. B. frequenz von Io — 50 MHz die 15. Oberwelle von

.S/>1. eine Spannung, die diese in den Durchlaß 750 MH/. so entsieht an der arbeitenden Diode auch

zustand versetzt und gleichzeitig den Versorgungs- die Frequenz. 650 MHz ( 13. Oberwelle). Diese

strom über ein Entkopplungsnetzwerk für den Tran- könnte beispielsweise auf dem erwähnten Rückwärts-

sisior 7»-1 liefert. Da der Spannungsabfall an den 65 weg auf den Zweig B gelangen, dessen gewünschte

Schaltdioden vernachlässigbar klein ist, steht dann an Ausgangsfrequenz eben 650 MHz betragen soll. Da

sämtlichen anderen Stufen, also beispielsweise der die Diode D 2 dieses Zweiges jedoch durch die hohe

Stufe B bei der Diode SD 2, am Zusammenschalt- Sperrspannung die zugehörigen Kreise verstimmt, so

daß diese auf hier im Beispiel 670 MH/ zu liegen kommen, ist die Dämpfung dieser Neben well·;, die an sieh bereits durch den Tiefpaß bei der Stufe Λ schon groß ist, auf etwa 70 MH/ sleigerbar.

Weitere Verbesserungen hinsichtlich der Entkopplung lassen sich, wie in den F i μ. 3 bis 5 angegeben, erreichen.

In F i g. 3 sind die Vervielfiichcrdiodcn l> 1, Ol so geschaltet, daß die Sperrspannung an den Punkten a, b diese Dioden im Ruhezustand des jeweiligen Vervielfachers in den Diirchlaßziistand versetzt. Alle sonstigen Schaltungseinzelheiten sind gegenüber der Fig. 2 gleich geblieben, weshalb eine nähere Bezeichnung dieser Filcnicntc hier unterblieben ist.

Da einerseits bei einer derartigen Schaltung R 11 und W 1 niederohmig sein sollen, um der Diode einen mögliehst großen Strom in Durchlaßrichtung aul/uprägen, andererseits jedoch die Widerstände W I i, W 1 usw. gleichzeitig die Arhcilswideisiände für die automatische Vorspannung bilden, ist es bisweilen erforderlich, einen ungünstigen Kompromiß zu schließen. Die Arbeitswiderstände für die automatische Vorspanntingserzeugiing sollen nämlich an sich in vielen Fällen relativ hochohniig sein. Durch die Schallung nach F i g. 4 ist ein ungünstiger Kompromiß vermieden, da hier der Arbeitswiderstand Ra getrennt vorgesehen und unmittelbar mit Masse verbunden ist. Der Kreis mi! ilen früheren Widerständen WlI, W 12 usw. ist hier durch die Transistoren 7VlI, 7V12 ... und deren KollektorarbeilswiderstandWrl, Wv 2 sowie zusätzliche Hf -Drosseln DrIl, DrM ersetzt. Die Vorspannung zur Sperrung der Stufen liegt nunmehr an den Iimittern dieser Transistoren. Ihre Hasen sind jeweils über dii Widerstände Rh mit dem Schaltungsnullpunkt vcr bunden. (ielanpt nun an die Punkte«, b das I:rd potential, so ist die betreffende Transistoistufe ge sperrt und bildet einen sehr hohen Widerstant gegenüber Ra. Diese Stufe kann also unter den optimalen Bedingungen hinsichtlich ihres Arbeitswider stands Ra arbeiten. Im abgeschalteten Zustand de: Vervielfacherstlife, wie bei 2 b angenommen, ist da

ίο gegen der Ivnlkopplungstransislor durch die Vorspannung in den leitenden Zustand versetzt line präg! der Vervielfacherdiode den wünschenswerter Vorstrom auf. Der Vorstrom in Durchlaßrichtung hat nicht nur eine Verstimmung, sondern auch eine erhebliche Dämpfung der gerade nicht in Belriel· befindlichen Stufen zur Folge, wodurch eine nocl· weitergehende Hntkopplung wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 erreicht wird.

Fine weitere vorteilhafte Maßnahme zur Unterdriickung von Nebenwellen ist in Fig. 5 als Schalhmgsein/elhcit dargestellt. Dort befindet sich nacl der Schaltdiode .S7? ein Serienresonanzkreis, bestehend aus den !{lementen Ls und Cv, der auf die ii dieser Vct\ iellacherstufe gewünschte Oberwelle abgestimmt ist. Dadurch wird diese Oberwelle ein gangsseilig unterdrückt, so daß die von der Sammelschiene herkommenden von der tätigen Verviclfacherstufe erzeugten unerwünschten Nebcnwellen ir diesem Kreis zusätzlich gedämpft werden. Fernei wird die in der eigenen Verviclfachcrstufc erwünscht erzeugte Oberwelle eingangsseitig unterdrückt, se daß durch diesen Kreis eine doppelte Spcrrwirkunt erziel ι wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

2 145 Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Anschaltung mehrerer FrequenzvervielfachersUilen mit unterschiedlicher Äusijangsfrcqucnz, von denen jeweils nur eine in Betrieb ist, an einen gemeinsamen Generator für die Grundfrequenz., dadurch gekenn-I e i e h net, daß die einzelnen Vervielfacher eingangsseitig über Schaltdioden an den Generator oder eine diesem nachgesehallete Trennverstürlcrsiufe und ausgangsseilig über je ein Bandpaßfilter für die zu gewinnende Oberwelle an eine gemeinsame Ausgangsleitunt; angeschaltet sind, ti a Ii über die Schalldioden im Durchschallefall zugleich der Vcrsorgimgsstrom für den Generalor bzw. die Trennverstärkerstufe zugeführt ist tlali ferner gleichzeitig mit Jem Durchschaltekrilerium für die in Betrieb zu setzende Vervielfachersüife ein Spaniumgskriteriiim auf siimiliche «lieferet! /u sperrenden Vcrxicifuvhcrslufcn ucfehen wird, das im Sinne einer Verstimmung und ^impfung der zugehörigen Vervielfacherkreise »irksam ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch ge- ^5 kennzeichnet, daß die Vervielfacherstufen mit Halbleiterdioden, insbesondere Step-Uccovei v- |)iodcn ausgerüstet sind, deren Vorspannung in dien zu sperrenden Vcrvielfacherslufen in den Beteich hoher Spensp..nnung gegenüber dem normalen Arbeitspunkt verlegt wird.

-V Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vervielfachcrstufen mit Halbleiterdioden, insbesondere Step-Reeovei >Diodeu ausgerüstet sind, die bei den /u sperrenden Vetvielfacherstufen in Durchlaßrichtung vorgespannt werden.

4. Einnchtimg nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliihcn Vervielf. hern über Widerstände eine Sperrspannung zugeführt 4u ist. die für die jeweils anzuschaltende Vervielt'acherstufe kurzgeschlossen wird.

5 Einrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltdioden in den l.ängsyvveig so eingeschaltet sind, daß die Vorspannung für die jeweils nicht benutzten Vervielfacherstufen gleichzeitig im Sinne einer Sperrung dieser Dioden wirksam ist.

'v Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die über einen bei jeder Stufe gleichen Widerstand geführte Sperrspannung für die Vervielfacherstufen einerseits über ein HE-Entkopplungsglied an die Schaltdiode angelegt ist und andererseits über den die automatische Vorspannung für die Vervielfacherdiode mitbestimmenden Arbeitswiderstand an der Vervielfacherdiode liegt und daß tür den Arbeitszustand der betreuenden Verv ielfacherstufe die am Verbindungspimkt des gemeinsamen Widerstands mit dem Arbeitswiderstand liegende Spannung kurz- 6" geschlossen wird.

7. Einrichtung nach Anspruch (S, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitswiderstand getrennt vorgesehen ist und uleichstrommäßig parallel zu ihm Line Traitsisiortrennstufe vorgesehen ist, die cmitterseitig über den bei jeder Stufe gleichen Widerstand gespeist und so dimensioniert ist. daß sie im niehtdurchgeschalteten Zustand gegenüber dem Arbeitswiderstand einen hochohmigen Widerstand darstellt, während sie im durchgeschalteten Zustund einen genügend hohen Durchlaßstrom für die Vervielfacherdiode liefert.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Schaltdiode ein Sperrkreis für die in der zugehörigen Vervielfacherstufe zu gewinnende Oberwelle vorgesehen ist.