DE4323014A1

DE4323014A1 - Active receiving antenna having an active signal path and a passive signal path

Info

Publication number: DE4323014A1
Application number: DE19934323014
Authority: DE
Inventors: Heinz Prof Dr Ing Lindenmeier; Jochen Dr Ing Hopf; Leopold Dr Ing Reiter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-07-09
Filing date: 1993-07-09
Publication date: 1995-01-12

Abstract

An active receiving antenna contains a rectifier circuit with a regulating amplifier (control amplifier) in order to define the signal level. If a predetermined reception level is exceeded, the rectifier circuit, with the regulating amplifier, reduces the internal gain of the active receiving antenna. An active antenna part is provided which contains an electronic amplifier which has one or more electronic switches respectively at its input or at its output or at its input and output. An antenna circuit is provided which passes onwards and is connected downstream of the active antenna part, a passive antenna part is provided which is connected upstream of the active antenna part, and a passive, signal attenuating network is provided which bridges over at least the active antenna part. The internal gain of the active receiving antenna is reduced by the signal path via the electronic amplifier to its input, or to its output or to its input and output being broken by the electronic switch. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine aktive Empfangsantenne nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige aktive Empfangsantenne kann z. B. vorteilhaft eingesetzt werden zum Emp fang von terrestrisch abgestrahlten Rundfunksignalen im VHF- und UHF-Frequenzbereich in Fahrzeugen oder auf Schiffen.The invention relates to an active receiving antenna according to the preamble of claim 1. Such an active receiving antenna can e.g. B. can be used advantageously for Emp catch terrestrially broadcast radio signals in the VHF and UHF frequency range in vehicles or on ships.

Bei derartigen Empfangsantennen kann es durch die hohen elektrischen Feldstärken in Sendernähe, z. B. auch durch bordeigene Sender, durch Intermodulations- und Begren zungseffekte im elektronischen Verstärker der aktiven Empfangsantenne zu starken Empfangsstörungen kommen, da dieser im Hinblick auf hohe Empfindlichkeit und im Hin blick auf die breitbandige Einhaltung der elektrischen Eigenschaften dimensioniert ist. Die dabei angewandte Technik ist in der Regell sehr aufwendig, wobei der Aufwand mit wach sender Intermodulationsfestigkeitsanforderung stark zunimmt. Bei aktiven Empfangsanten nen, die zur Feststellung der Signalpegel eine Gleichrichterschaltung mit Regelschaltung verwenden, können jedoch kostengünstigere Verstärker eingesetzt werden, da sie in der Lage sind, bei Überschreiten eines vorgegebenen Empfangspegels die innere Verstärkung der aktiven Empfangsantenne abzusenken, um auf diese Weise Empfangsstörungen durch Intermodulations- und Begrenzungseffekte zu vermeiden.With such receiving antennas, the high electrical field strengths in Near the transmitter, e.g. B. also by on-board transmitters, by intermodulation and limitation too strong effects in the electronic amplifier of the active receiving antenna Reception disturbances come because of this with regard to high sensitivity and in the outward direction view of the broadband compliance with the electrical properties. The the technology used is usually very complex, with the effort awake transmitter intermodulation strength requirement increases sharply. With active receivers NEN, to determine the signal level a rectifier circuit with control circuit use, but cheaper amplifiers can be used because they are in the Are able to, if a predetermined reception level is exceeded, the internal amplification of the active receiving antenna to reduce reception interference Avoid intermodulation and limiting effects.

Derartige aktive Empfangsantennen sind bekannt aus der deutschen Patentschrift DE 28 08 745 C2. Die dort beschriebene aktive Empfangsantenne reduziert das Auftreten von Kreuz modulation bei Annäherung eines Kraftfahrzeugs an Sendestationen mit hoher Sendeleistung dadurch, daß die Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung an den Eingang einer Gleich richterschaltung gelegt ist, deren gleichgerichtete Ausgangsspannung über eine oberhalb ei nes bestimmten Pegels stromleitende Z-Diode einem die Verstärkung der Verstärkerschal tung beeinflussenden Organ, z. B. einem Dual-Gate-MOSFET, zugeführt ist. Dadurch soll erreicht werden, daß bei kleineren Störsignalen der Empfang unbeeinflußt bleibt.Such active receiving antennas are known from German patent DE 28 08 745 C2. The active receiving antenna described there reduces the occurrence of cross modulation when a motor vehicle is approaching transmission stations with high transmission power characterized in that the output voltage of the amplifier circuit at the input of a DC rectifier circuit is set, the rectified output voltage via a above egg nes certain level current-conducting Z-diode one the amplification of the amplifier scarf device influencing organ, z. B. a dual-gate MOSFET is supplied. This is supposed to can be achieved that the reception remains unaffected with smaller interference signals.

Eine derartige Schaltung nach Fig. 1 der genannten Patenterteilungsschrift weist jedoch den Nachteil auf, daß auch bei Absenkung der inneren Verstärkung das Empfangssignal über die nichtlineare Übertragungsstrecke des Verstärkers der aktiven Empfangsantenne, im Beispiel der Fig. 2 des Dual-Gate-MOSFETs geleitet wird. Dadurch werden die Empfangsstörungen lediglich zu etwas höheren Empfangsspannungen hin verschoben, aber nicht grundsätzlich vermieden. Zudem treten die Empfangsstörungen bei noch höheren HF-Pegeln dann umso stärker in Erscheinung, weil der Begrenzungseinsatz im Verstärker schlagartig erfolgt.However, such a circuit according to FIG. 1 of said patent publication has the disadvantage that, even when the internal gain is reduced, the received signal is routed via the non-linear transmission path of the amplifier of the active receiving antenna, in the example of FIG. 2, of the dual-gate MOSFET. As a result, the reception interference is only shifted towards somewhat higher reception voltages, but is not fundamentally avoided. In addition, the reception interference at even higher RF levels is all the more apparent because the limitation is suddenly used in the amplifier.

Bei Abstimmung der Empfangsanlage auf ein schwaches Empfangssignal wird bei Gegen wart starker Hochfrequenzpegel unerwünschter Sender, deren Signale ebenfalls am Anten nenausgang auftreten, die Verstärkung und damit die Rauschempfindlichkeit zur Vermei dung von Signalverzerrungen stark abgesenkt. Zwangsweise wird das unerwünschte Signal durch die Verstärkungsabsenkung ebenfalls stark unterdrückt.If the reception system is tuned to a weak reception signal, the counter were strong high-frequency level of unwanted transmitters whose signals are also on the antenna output occur, the gain and thus the noise sensitivity to avoid signal distortion is greatly reduced. Inevitably the unwanted signal also strongly suppressed by the gain reduction.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb bei einer aktiven Empfangsantenne nach dem Ober begriff des Anspruchs 1 in Empfangsgebieten mit nicht zu großen Empfangspegeln best mögliches Signal-/Rauschverhältnis zu erhalten und in Empfangsgebieten, in denen sehr große HF-Pegel auftreten, mit möglichst geringen technischen Mitteln kostengünstig den Empfang von schwachen Pegeln möglichst wenig zu beeinträchtigen.The object of the invention is therefore in an active receiving antenna according to the upper Concept of claim 1 best in reception areas with not too high reception levels to obtain possible signal / noise ratio and in reception areas in which very Large RF levels occur, with the least possible technical means To impair reception of weak levels as little as possible.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen aktiven Empfangsantenne durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is performed by the active receiving antenna of the generic type characterizing features of claim 1 solved.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß beim Empfang nicht zu großer HF-Signale der Signal-/Störabstand durch den elektronischen Verstärker deutlich gegenüber einer passiven Empfangsantenne verbessert ist, wobei die Optimierung der Rauschempfindlichkeit des elektronischen Verstärkers für den Kleinsignalbereich erfol gen kann und nicht unter dem die Empfindlichkeit beeinträchtigenden Gesichtspunkt der Großsignalfestigkeit dimensioniert werden muß. Die im Verstärker eingebrachte Gegen kopplung kann also hinreichend klein gestaltet werden, so daß durch sie kein Verlust an Rauschempfindlichkeit erfolgt. Bei Auftreten sehr großer HF-Empfangssignalpegel, welche im elektronischen Verstärker Intermodulationsstörungen hervorrufen würden, wird der elektronische Verstärker erfindungsgemäß über elektronischen Schalter abgetrennt.The advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that when receiving not too large RF signals the signal-to-noise ratio by the electronic amplifier is significantly improved compared to a passive receiving antenna, the optimization the noise sensitivity of the electronic amplifier for the small signal range can and not from the point of view of the Large signal strength must be dimensioned. The counter introduced in the amplifier Coupling can therefore be made sufficiently small so that there is no loss Noise sensitivity occurs. When very high RF reception signal levels occur, which would cause intermodulation interference in the electronic amplifier, the electronic amplifier according to the invention separated by electronic switches.

Bei Gegenwart sehr großer HF-Signalpegel gelangen die HF-Signale erfindungsgemäß über ein passives Netzwerk zum Empfänger, wodurch Begrenzungs- und Intermodulations störungen durch den elektronischen Verstärker vermieden werden. Die dadurch bedingte Reduktion der inneren Verstärkung kann relativ klein gehalten werden und liegt vorteilhaft bei ca. 10 bis 15 dB. Die Geringfügigkeit der Absenkung der Ausgangspegel der aktiven Empfangsantenne bei abgeschaltetem elektronischem Verstärker hat zum Ziel, das Emp fangsverhalten der Empfangsantenne möglichst wenig zu vermindern und dies insbesondere im Hinblick auf schwache zu empfangende Signale. In the presence of very high RF signal levels, the RF signals are transmitted according to the invention a passive network to the receiver, thereby limiting and intermodulation interference from the electronic amplifier can be avoided. The resulting Reduction of the internal reinforcement can be kept relatively small and is advantageous at approx. 10 to 15 dB. The insignificance of lowering the output level of the active The receiving antenna with the electronic amplifier switched off has the aim of emp to reduce the reception behavior of the receiving antenna as little as possible, and in particular with regard to weak signals to be received.

Heutzutage eingesetzte Rundfunkempfänger für Kraftfahrzeuge sind z. B. nach wie vor für den Empfang mit passiven Stabantennen ausgelegt. Insbesondere ist die Regelcharakteristik, mittels der Empfangsstörungen durch große HF-Pegel am Empfängereingang abgeregelt werden, auf gutes Empfangsverhalten mit Stabantennen optimiert. Es ist deshalb von weite rem Vorteil, daß durch die geringe Reduktion der inneren Verstärkung der aktiven Emp fangsantenne nur wenig in diese optimierte Regelcharakteristik des Empfängers eingegriffen wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß bei großen HF-Pegeln die Empfangseigen schaften des Gesamtsystems, bestehend aus aktiver Empfangsantenne und Empfänger, denen mit einer passiven Empfangsantenne, z. B. einer Stabantenne, mindestens ent sprechen.Radio receivers used for motor vehicles today are e.g. B. still for the reception is designed with passive rod antennas. In particular, the control characteristic, limited by the reception interference due to large RF levels at the receiver input are optimized for good reception behavior with rod antennas. It is therefore from a distance rem advantage that the slight reduction in the internal reinforcement of the active emp interception antenna interfered only slightly with this optimized control characteristic of the receiver becomes. In this way it is ensured that at high RF levels, the received signals properties of the overall system, consisting of an active receiving antenna and receiver, those with a passive receiving antenna, e.g. B. a rod antenna, at least ent speak.

Der Erläuterung der Erfindung dient die nachfolgende Beschreibung mehrerer Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Fig. 1 bis 3:The following description of several embodiments of the invention serves to explain the invention with reference to FIGS. 1 to 3:

Es zeigen:Show it:

Fig. 1: Erfindungsgemäße aktive Empfangsantenne mit elektronischem Verstärker, wobei der aktive Signalweg durch elektronische Schalter bei Überschreiten eines vorgegebenen HF-Pegels aufgetrennt wird und das Empfangssignal dann über ein passives Netzwerk zum Empfänger gelangt; Fig. 1: Inventive active receive antenna with electronic amplifier, the active signal is separated by electronic switch when a predetermined RF level and then passes the reception signal via a passive network to the recipient;

Fig. 2: Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen aktiven Empfangsantenne; Fig. 2: Embodiment of an active receive antenna according to the invention;

Fig. 3: Erfindungsgemäße aktive Empfangsantenne nach Fig. 1, jedoch mit Transformationsnetzwerken vor und hinter dem elektronischen Verstärker. Fig. 3: Inventive active receive antenna of Figure 1, but with transformation networks before and after the electronic amplifier..

Das Blockschaltdiagramm der Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße aktive Empfangsantenne 1 mit einem Antennenelement 8. Dieses Antennenelement 8 kann z. B. eine Antennenstruktur sein, deren Antennenleiter in die Scheibe eines Kraftfahrzeugs eingelegt oder durch Sieb druck auf die Scheibe aufgebracht wird. Die Antennenstruktur wird dabei für den Betriebs frequenzbereich mittels statistischer Meßmethoden so festgelegt, daß sich eine optimale Er regung in diesem Bereich einstellt. Als Antennenelement kann aber auch die mit gleichen Meßmethoden optimierte Heizstruktur in der Heck- oder Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs dienen. Solche Antennenelemente sind unter fahrzeugspezifischen Gesichtspunkten im Ver gleich zu Stabantennen besonders günstig, da sie vor Vandalismus geschützt sind und kei nerlei störende Fahrtwindgeräusche verursachen. Des weiteren beeinträchtigen solche na hezu unsichtbaren Antennenelemente die äußere Erscheinungsform eines Kraftfahrzeugs nicht. Es zeigt sich, daß solche Antennenstrukturen in den Kraftfahrzeugscheiben bezüglich der Erregung nahezu gleich der Erregung von konventionellen, passiven Stabantennen sind.The block circuit diagram of FIG. 1 shows the active receiving antenna 1 according to the invention with an antenna element 8 . This antenna element 8 can, for. B. be an antenna structure, the antenna conductor inserted into the window of a motor vehicle or applied by screen printing on the window. The antenna structure is determined for the operating frequency range by means of statistical measurement methods so that an optimal excitation is established in this area. However, the heating structure in the rear or front window of a motor vehicle, which is optimized with the same measuring methods, can also serve as the antenna element. Such antenna elements are particularly cheap from a vehicle-specific point of view in comparison to rod antennas, since they are protected against vandalism and do not cause any annoying wind noise. Furthermore, such almost invisible antenna elements do not impair the external appearance of a motor vehicle. It can be seen that such antenna structures in the motor vehicle windows are almost identical to the excitation of conventional passive rod antennas in terms of excitation.

Um in Schwachsignalgebieten bessere oder zumindest gleichwertige Empfangseigenschaften mit aktiven Scheibenantennen gegenüber herkömmlichen Stabantennen zu erreichen, muß ein elektronischer Verstärker 2 eingesetzt werden. In diesem Betriebszustand ist es erfor derlich, daß die im aktiven Antennenteil 7 enthaltenen elektronischen Schalter 15 geschlos sen sind und somit hochfrequenzmäßig niederohmig den Ausgang 4 des passiven Antennenelements 12 mit dem Eingang 9 des elektronischen Verstärkers 2 bzw. den Aus gang 10 des elektronischen Verstärkers mit dem Eingang 5 der weiterführenden Antennen schaltung 13 verbinden. Dieser Betriebszustand wird im folgenden als aktiver Signalweg be zeichnet.In order to achieve better or at least equivalent reception properties with active disk antennas compared to conventional rod antennas in weak signal areas, an electronic amplifier 2 must be used. In this operating state, it is neces sary that the electronic switches 15 contained in the active antenna part 7 are closed and thus high-frequency, low-impedance, the output 4 of the passive antenna element 12 with the input 9 of the electronic amplifier 2 or the output 10 of the electronic amplifier connect the input 5 of the antenna antenna circuit 13 . This operating state is referred to below as the active signal path.

Dabei wird die an den Antennenklemmen 19, 11 zu messende Antennenimpedanz mittels eines verlustarmen Transformationsnetzwerkes 14 in die optimale Quellimpedanz des nach folgenden elektronischen Verstärkers zur Erzielung des optimalen Signal-Rauschverhältnis ses transformiert. Somit wird in Empfangsgebieten mit nicht allzu großen HF-Pegeln über diesen aktiven Signalweg eine deutlich hörbare Empfindlichkeitssteigerung erreicht.The antenna impedance to be measured at the antenna terminals 19, 11 is transformed by means of a low-loss transformation network 14 into the optimal source impedance of the subsequent electronic amplifier in order to achieve the optimal signal-to-noise ratio. In reception areas with not too high RF levels, a clearly audible increase in sensitivity is achieved via this active signal path.

Eine hinsichtlich der Empfindlichkeit optimierte aktive Empfangsantenne weist in Gebieten mit großen HF-Pegeln, z. B. in Sendernähe, Einschränkungen bezüglich Intermodulations- und Kreuzmodulationsfestigkeit auf. Erfahrungsgemäß reduzieren Maßnahmen zur Li nearitätssteigerung im elektronischen Verstärker die Empfindlichkeit.An active receiving antenna optimized in terms of sensitivity points in areas with large RF levels, e.g. B. near the transmitter, restrictions regarding intermodulation and cross modulation strength. Experience has shown that measures to reduce Li increase in sensitivity in the electronic amplifier.

Zur Vermeidung solcher Empfangsstörungen wird daher bei erfindungsgemäßen aktiven Empfangsantennen vorteilhaft am Ausgang 4 des passiven Antennenteils 12 der HF-Pegel hochfrequenzmäßig hochohmig abgegriffen und einer Gleichrichterschaltung mit Regelver stärker 3 zugeführt (siehe dazu Fig. 2). Bei Überschreiten eines HF-Pegels, der einem Vergleichssignal im Regelverstärker entspricht, werden die im aktiven Antennenteil 7 enthaltenen elektronischen Schalter 15 derart angesteuert, daß sie dann eine für die Hochfrequenz hochohmige Impedanz aufweisen. Dadurch wird der aktive Signalweg über den elektronischen Verstärker 2 eingangs- oder/und ausgangsseitig unterbrochen und der elektronische Verstärker kann demzufolge keine Empfangsstörungen mehr hervorrufen.In order to avoid such reception interference, the active RF antennas are advantageously tapped at the output 4 of the passive antenna part 12 according to the high frequency and fed to a rectifier circuit with a control amplifier 3 (see FIG. 2). When an RF level, which corresponds to a comparison signal in the control amplifier, is exceeded, the electronic switches 15 contained in the active antenna part 7 are activated in such a way that they then have an impedance that is high-impedance for the high frequency. As a result, the active signal path via the electronic amplifier 2 is interrupted on the input and / or output side, and the electronic amplifier can consequently no longer cause reception interference.

Das Empfangssignal wird dann über ein passives Netzwerk 6, das den passiven Signalweg bildet, dem Empfänger zugeführt. Das passive Netzwerk 6 überbrückt dabei mindestens den aktiven Antennenteil 7. Dieses Netzwerk ist derart ausgelegt, daß es eine Signalbedämpfung zwischen 5 und 15 dB, vorzugsweise um ca. 10 dB, in Bezug auf das Ausgangssignal mit aktivem Signalweg bewirkt. Die Signalbedämpfung sollte nicht zu groß gewählt werden, da in Großsignalgebieten bei zu großer Signalbedämpfung sehr stark in das Regelverhalten des nachfolgenden Empfängers eingegriffen würde. Des weiteren hätte ein zu große Signalbe dämpfung zur Folge, daß in Großsignalgebieten der Empfang schwacher Sender unnötig stark beeinträchtigt würde bzw. unmöglich würde.The received signal is then fed to the receiver via a passive network 6 , which forms the passive signal path. The passive network 6 bridges at least the active antenna part 7 . This network is designed in such a way that it effects a signal attenuation between 5 and 15 dB, preferably around 10 dB, in relation to the output signal with an active signal path. The signal attenuation should not be chosen too large, since in large signal areas, if the signal attenuation were too great, the control behavior of the subsequent receiver would be interfered with very strongly. Furthermore, too great a signal attenuation would result in the reception of weak transmitters being unnecessarily severely impaired or becoming impossible in large signal areas.

Eine besonders vorteilhafte und mit äußerst geringem Aufwand durchführbare Ausgestal tung des passiven Netzwerks 6 erfolgt durch die Verwendung eines Serienkondensators. Die so durch Fehlanpassung bewirkte Signaldämpfung im passiven Signalweg wirkt ausgangs seitig impedanzverändernd im Vergleich zum Betrieb im aktiven Signalweg. Diese Ände rung der Ausgangsimpedanz der aktiven Empfangsantenne kann gegebenenfalls durch einen Bedämpfungswiderstand reduziert werden.A particularly advantageous embodiment of the passive network 6 which can be carried out with very little effort is achieved by using a series capacitor. The signal attenuation in the passive signal path thus caused by mismatch has an impedance-changing effect on the output side in comparison to operation in the active signal path. This change in the output impedance of the active receiving antenna can optionally be reduced by a damping resistor.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der aktiven Empfangsantenne kann dieses An passungsproblem durch die weiterführende Antennenschaltung 13 vorteilhaft gelöst werden. Enthält die weiterführende Antennenschaltung 13 einen weiteren elektronischen Verstärker, der z. B. in Kollektorschaltung betrieben wird, dann bekommt der Empfänger unabhängig vom gewählten Signalweg immer dieselbe Impedanz angeboten. Die Dimensionierung die ser Verstärkerschaltung wird im Hinblick auf gute Linearitätseigenschaften optimiert. Die Empfindlichkeit der aktiven Empfangsantenne wird bei Benutzung des aktiven Signalwegs durch diese weiterführende, aktiv ausgeführte Antennenschaltung 13 nicht wesentlich beein flußt, da der Rauschbeitrag der weiterführenden Antennenschaltung 13 reduziert um die Leistungsverstärkung des elektronischen Verstärkers 2 in die Gesamtrauschzahl eingeht.In an embodiment of the active receiving antenna according to the invention, this problem of adaptation can advantageously be solved by the antenna circuit 13 . Contains the further antenna circuit 13 a further electronic amplifier, the z. B. operated in collector circuit, then the receiver always offered the same impedance regardless of the selected signal path. The dimensioning of this amplifier circuit is optimized with regard to good linearity properties. The sensitivity of the active receive antenna is in use, the active signaling pathway not influ- much impressed by this further actively executed antenna circuit 13, since the noise contribution of the secondary antenna circuit 13 is reduced by the power gain of the electronic amplifier 2 is received in the total noise figure.

Enthält der elektronische Verstärker 2 keinen reellen Lastwiderstand, z. B. zur Erzielung ei nes guten VSWR-Verhältnisses am Ausgang der aktiven Empfangsantenne, so kann die weiterführende Antennenschaltung 13 in Form eines passiven Transformationsnetzwerks diese Anpassungsaufgabe für den aktiven Signalweg übernehmen.Does the electronic amplifier 2 contain no real load resistance, e.g. B. to achieve egg nes good VSWR ratio at the output of the active receiving antenna, the advanced antenna circuit 13 in the form of a passive transformation network can take over this adaptation task for the active signal path.

Der elektronische Verstärker 2 wird vorzugsweise mittels Bipolartransistoren oder Feldeffekttransistoren realisiert. Je nachdem, welche Transistorgrundschaltung zur Erzie lung der erforderlichen Leistungsverstärkung eingesetzt wird, kann im Interesse eines redu zierten Bauteileaufwands ein elektronischer Schalter nach Fig. 1 im aktiven Antennenteil 7 entfallen.The electronic amplifier 2 is preferably implemented by means of bipolar transistors or field effect transistors. Depending on which basic transistor circuit is used to achieve the required power amplification, an electronic switch according to FIG. 1 in the active antenna part 7 can be omitted in the interest of a reduced component expenditure.

Wird beispielsweise erfindungsgemäß eine Emitter- oder Basisschaltung im elektronischen Verstärker 2 verwendet, wobei das HF-Signal ausgangsseitig an der hochohmigen Kollektorelektrode abgegriffen wird, so wird vorteilhaft der aktive Signalweg nur durch einen am Eingang des elektronischen Verstärkers 2 befindlichen elektronischen Schalter 15 aufgetrennt. Über den passiven Signalweg gelangen dann in diesem Fall die großen HF- Pegel an das Ausgangstor des elektronischen Verstärkers 2, bewirken jedoch nur geringe Verzerrungsströme an dem hochfrequenzmäßig hochohmigen Ausgangstor des elektronischen Verstärkers 2.If, for example, an emitter or base circuit is used in the electronic amplifier 2 according to the invention, the HF signal being tapped on the output side at the high-resistance collector electrode, the active signal path is advantageously only separated by an electronic switch 15 located at the input of the electronic amplifier 2 . In this case, the large RF levels reach the output port of the electronic amplifier 2 via the passive signal path, but only cause low distortion currents at the high-frequency, high-resistance output port of the electronic amplifier 2 .

Verwendet man hingegen erfindungsgemäß eine Kollektorschaltung (Impedanzwandler), so kann in diesem Betriebsfall bei großen HF-Signalen der aktive Signalweg durch einen am Ausgang des elektronischen Verstärkers 2 vorhandenen elektronischen Schalter 15 aufgetrennt werden. Die dadurch bewirkte hochfrequenzmäßige hochohmige Gegenkopplung des elektronischen Verstärkers 2 hat zur Folge, daß dessen Linearitätseigenschaften gesteigert werden, so daß er auch bei großen HF-Signalpegeln keinen nennenswerten Verzerrungsbeitrag liefert, obwohl er eingangsseitig angesteuert wird.If, however, a collector circuit (impedance converter) is used according to the invention, the active signal path can be separated in this case of operation with large RF signals by an electronic switch 15 present at the output of the electronic amplifier 2 . The high-frequency negative feedback of the electronic amplifier 2 caused thereby has the consequence that its linearity properties are increased, so that it does not make any noteworthy distortion contribution even at high RF signal levels, although it is driven on the input side.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen aktiven Empfangsantenne. Der elektronische Verstärker 2 ist hierbei durch einen Impedanzwandler realisiert. Um In termodulationsverzerrungen des Impedanzwandlers vollständig auszuschließen, ist dem Im pedanzwandler eingangs- und ausgangsseitig ein elektronischer Schalter 15 in Form einer Diode angeschaltet. Beim Empfang nicht allzu großer HF-Signale sind die Dioden leitend, so daß die empfangenen Signale über den Impedanzwandler leistungsverstärkt zum Ausgang gelangen. Beim Empfang sehr großer HF-Signale werden die Dioden stromlos geschaltet, so daß der aktive Signalweg aufgetrennt wird und das Empfangssignal über den passiven Signalweg zum Ausgang der aktiven Antenne geführt ist. Fig. 2 shows an embodiment of an active receive antenna according to the invention. The electronic amplifier 2 is implemented by an impedance converter. In order to completely rule out distortion distortion of the impedance converter, an electronic switch 15 in the form of a diode is connected to the input and output side of the impedance converter. When RF signals that are not too large are received, the diodes are conductive, so that the received signals reach the output via the impedance converter with increased power. When very large RF signals are received, the diodes are de-energized so that the active signal path is separated and the received signal is routed via the passive signal path to the output of the active antenna.

Im Zusammenhang mit der Verwendung eines Impedanzwandlers als elektronischem Ver stärker 2 wird besonders deutlich, daß Instabilitätsprobleme in der aktiven Empfangsantenne vorteilhaft dadurch vermieden werden, daß das passive Netzwerk Punkte verbindet, die na hezu gleiche Wechselspannung führen.In connection with the use of an impedance converter as an electronic amplifier 2 , it is particularly clear that instability problems in the active receiving antenna are advantageously avoided in that the passive network connects points which carry almost the same AC voltage.

Erfindungswesentlich ist die Verwendung eines elektronischen Schalters 15 z. B. in Form einer Diode. Mechanische Schalter, z. B. in Form eines Relais, würden nämlich durch ab ruptes An- und Abschalten zu einer deutlich hörbaren Empfangsstörung führen. Mittels elektronischer Schalter kann dieser Schaltvorgang jedoch kontinuierlich erfolgen, so daß Knackstörungen vermieden werden. Vorzugsweise werden PIN-Dioden eingesetzt, da sie ein besonders günstiges Sperr-Durchlaßverhalten aufweisen.Essential to the invention is the use of an electronic switch 15 z. B. in the form of a diode. Mechanical switches, e.g. B. in the form of a relay, namely would lead to a clearly audible reception interference by rupture on and off. However, this switching operation can be carried out continuously by means of electronic switches, so that cracking disturbances are avoided. PIN diodes are preferably used because they have a particularly favorable blocking pass behavior.

Reicht die Sperrdämpfung einer einzelnen PIN-Diode nicht aus, so kann durch Hinzufügen einer weiteren PIN-Diode, z. B. in Form eines T-Halbglieds geschaltet, die Sperrdämpfung weiter verbessert werden, allerdings ist der damit verbundene Ansteuerungsaufwand für mehrere PIN-Dioden größer. If the blocking attenuation of a single PIN diode is not sufficient, you can add it another PIN diode, e.g. B. switched in the form of a T-half element, the blocking attenuation can be further improved, however, the associated control effort for several PIN diodes larger.

In Fig. 3 ist dem elektronischen Verstärker 2 ein verlustarmes Transformationsnetzwerk 17 nachgeschaltet. Ein solches verlustarmes Transformationsnetzwerk kann z. B. bei Verwen dung einer Kollektorschaltung im elektronischen Verstärker 2 ein Transformator zur Si gnalanhebung sein. Bei Verwendung einer Emitter- oder Basisschaltung kann das dem elektronischen Verstärker nachgeschaltete Transformationsnetzwerk 17 die Ausgangsanpassung im aktiven Signalweg bewirken.In Fig. 3, the electronic amplifier 2 is followed by a low-loss transformation network 17 . Such a low-loss transformation network can e.g. B. when using a collector circuit in the electronic amplifier 2, a transformer for Si signal increase. If an emitter or base circuit is used, the transformation network 17 connected downstream of the electronic amplifier can effect the output adaptation in the active signal path.

Manchmal kann es zweckmäßig sein, das passive Transformationsnetzwerk zur Erzielung günstiger Rauscheigenschaften in zwei Teilnetzwerke 16 und 18 (Fig. 3) aufzuteilen, damit mit passivem Signalweg die Ausgangsimpedanz der aktiven Empfangsantenne und der Fre quenzgang der Signalbedämpfung bei fehlender weiterführender Antennenschaltung 13 gün stigere Werte annimmt.Sometimes it can be useful to divide the passive transformation network into two sub-networks 16 and 18 ( Fig. 3) in order to achieve favorable noise characteristics, so that with a passive signal path the output impedance of the active receiving antenna and the frequency response of the signal attenuation in the absence of a further antenna circuit 13 takes on more favorable values .

Bei der Dimensionierung der Gleichrichterschaltung mit Regelverstärker 3 ist darauf zu achten, daß durch sie das Verzerrverhalten der aktiven Empfangsantenne nicht beeinflußt wird. In Fig. 2 ist beispielhaft eine Gleichrichterschaltung mit Regelverstärker gezeigt. Ein voreingestellter Gleichspannunswert am Regelverstärker gibt die Ansprechschwelle für den HF-Pegel vor, bei dessen Überschreitung die Umschaltung vom aktiven auf den passiven Signalweg erfolgt.When dimensioning the rectifier circuit with control amplifier 3 , care must be taken to ensure that it does not influence the distortion behavior of the active receiving antenna. In FIG. 2, a rectifier circuit is shown as an example with control amplifier. A preset DC voltage value on the control amplifier specifies the response threshold for the HF level, which, when exceeded, switches from the active to the passive signal path.

Der Regelverstärker arbeitet dabei nahezu als Zweipunktregler, so daß der Übergang vom aktiven zum passiven Signalweg zwar zur Vermeidung der Knackstörungen kontinuierlich erfolgt, jedoch durch die Stromänderung durch die PIN-Dioden bedingte Intermodu lationsverzerrungen klein gehalten werden.The control amplifier works almost as a two-point controller, so that the transition from active to passive signal path continuously to avoid cracking interference takes place, but due to the current change caused by the PIN diodes Intermodu tion distortions can be kept small.

Die Ankopplung der Gleichrichterschaltung mit Regelverstärker kann dabei wahlweise am Ausgang der aktiven Empfangsantenne, vorzugsweise am Eingang 5 der weiterführenden Antennenschaltung 13 oder am Ausgang 4 des passiven Antennenteils 12 erfolgen. In der Regel ist jedoch der Anschluß an den Ausgang 4 des passiven Antennenteils 12 vorzuzie hen, da dann die Schwankung des HF-Pegels durch Umschaltung zwischen aktivem und passivem Signalweg keinen großen Einfluß auf die Gleichrichterschaltung mit Regel verstärker hat.The rectifier circuit with control amplifier can be coupled optionally at the output of the active receiving antenna, preferably at the input 5 of the further antenna circuit 13 or at the output 4 of the passive antenna part 12 . In general, however, the connection to the output 4 of the passive antenna part 12 is preferred, since then the fluctuation of the RF level by switching between active and passive signal path does not have a great influence on the rectifier circuit with a control amplifier.

Claims

1. Aktive Empfangsantenne (1), die zur Feststellung der Signalpegel eine Gleichrichter schaltung mit Regelverstärker (3) enthält und bei Überschreiten eines vorgegebenen Emp fangspegels die innere Verstärkung der aktiven Empfangsantenne absenkt, dadurch gekennzeichnet, daß ein aktiver Antennenteil (7) vorhanden ist, der einen elektronischen Verstärker (2) enthält, welcher an seinem Eingang oder an seinem Ausgang oder an seinem Eingang und Ausgang einen bzw. mehrere elektronische Schalter(15) aufweist, eine weiterführende Antennen schaltung (13) vorhanden ist, die dem aktiven Antennenteil (7) nachgeschaltet ist, ein passi ver Antennenteil (12) vorhanden ist, der dem aktiven Antennenteil (7) vorgeschaltet ist, ein passives, signalbedämpfendes Netzwerk (6) vorhanden ist, das mindestens den aktiven An tennenteil (7) überbrückt, und die Absenkung der inneren Verstärkung der aktiven Empfangsantenne dadurch erfolgt, daß der Signalweg über den elektronischen Verstärker (2) an seinem Eingang, oder an seinem Ausgang oder an seinem Eingang und Ausgang durch die elektronischen Schalter (15) aufgetrennt sind.1. Active receiving antenna ( 1 ), which contains a rectifier circuit with a control amplifier ( 3 ) for determining the signal level and lowers the internal amplification of the active receiving antenna when a given receiving level is exceeded, characterized in that an active antenna part ( 7 ) is present, which contains an electronic amplifier ( 2 ), which has at its input or at its output or at its input and output one or more electronic switches ( 15 ), a further antenna circuit ( 13 ) is present, which the active antenna part ( 7 ) is connected downstream, a passi ver antenna part ( 12 ) is present, which is connected upstream of the active antenna part ( 7 ), a passive, signal-damping network ( 6 ) is present, which bridges at least the active antenna part ( 7 ), and the lowering of internal amplification of the active receiving antenna takes place in that the signal path over the electronic Amplifiers ( 2 ) are separated at its input, or at its output, or at its input and output by the electronic switches ( 15 ).

2. Aktive Empfangsantenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die elektronischen Schalter (15) durch PIN-Dioden realisiert sind.2. Active receiving antenna according to claim 1, characterized in that the one or more electronic switches ( 15 ) are realized by PIN diodes.

3. Aktive Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsverstärkung des elektronischen Verstärkers (2) nicht mehr als 6 dB beträgt.3. Active receiving antenna according to one of claims 1 to 2, characterized in that the voltage gain of the electronic amplifier ( 2 ) is not more than 6 dB.

4. Aktive Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Verstärker (2) durch einen elektronischen Impedanzwandler gebildet ist.4. Active receiving antenna according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electronic amplifier ( 2 ) is formed by an electronic impedance converter.

5. Aktive Empfangsantenne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Impedanzwandler durch eine Emitter- oder Source-Folgerschaltung gebil det ist. 5. Active receiving antenna according to claim 4, characterized in that the electronic impedance converter is formed by an emitter or source follower circuit det.

6. Aktive Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im aktiven Antennenteil (7) vor bzw. nach dem elektronischen Verstärker (2) verlustarme Transformationsnetzwerke vorhanden sind.6. Active receiving antenna according to one of claims 1 to 5, characterized in that low-loss transformation networks are present in the active antenna part ( 7 ) before or after the electronic amplifier ( 2 ).

7. Aktive Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weiterführende Antennenschaltung (13) weitere elektronische Verstärker enthält.7. Active receiving antenna according to one of claims 1 to 6, characterized in that the further antenna circuit ( 13 ) contains further electronic amplifiers.

8. Aktive Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die weiterführende Antennenschaltung (13) ein Impedanztransformationsnetzwerk enthält.8. Active receiving antenna according to one of claims 1 to 7, characterized in that the further antenna circuit ( 13 ) contains an impedance transformation network.

9. Aktive Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das passive Netzwerk (6) eine Signalbedämpfung um nicht mehr als 10 dB bewirkt.9. Active receiving antenna according to one of claims 1 to 8, characterized in that the passive network ( 6 ) causes a signal attenuation by no more than 10 dB.

10. Aktive Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalbedämpfung im passiven Netzwerk (6) durch einen Serienkondensator bewirkt wird.10. Active receiving antenna according to one of claims 1 to 9, characterized in that the signal attenuation in the passive network ( 6 ) is effected by a series capacitor.

11. Aktive Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der passive Antennenteil (12) nur durch das Empfangsantennenelement (8) gebildet ist.11. Active receiving antenna according to one of claims 1 to 10, characterized in that the passive antenna part ( 12 ) is formed only by the receiving antenna element ( 8 ).

12. Aktive Empfangsantenne nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der passive Antennenteil (12) zusätzlich ein verlustarmes Impedanztransformationsnetzwerk enthält.12. Active receiving antenna according to claim 11, characterized in that the passive antenna part ( 12 ) additionally contains a low-loss impedance transformation network.

13. Aktive Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterschaltung mit Regelverstärker (3) an den Ausgang (4) des passiven Anten nenteils (12) oder an den Eingang (5) der weiterführenden Antennenschaltung (13) schwach angekoppelt ist. 13. Active receiving antenna according to one of claims 1 to 12, characterized in that the rectifier circuit with control amplifier ( 3 ) at the output ( 4 ) of the passive antenna part ( 12 ) or at the input ( 5 ) of the further antenna circuit ( 13 ) weak is coupled.

14. Aktive Empfangsantenne nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterschaltung mit Regelverstärker (3) einen Komparator enthält, der bei Über schreiten der gleichgerichteten HF-Spannung über einen vorgegebenen Sollwert ein Aus gangssignal erzeugt, das bei den als elektronische Schalter wirkenden Dioden eine hoch ohmige Serienimpedanz erzeugt.14. Active receiving antenna according to one of claims 1 to 13, characterized in that the rectifier circuit with control amplifier ( 3 ) contains a comparator which generates an output signal when the rectified RF voltage exceeds a predetermined setpoint, which is electronic Switch-acting diodes produces a high-impedance series impedance.