DE102004054761B4

DE102004054761B4 - PIN-Dioden-Pulsmodulator

Info

Publication number: DE102004054761B4
Application number: DE200410054761
Authority: DE
Inventors: Peter Nöst
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2024-11-13
Also published as: DE102004054761A1

Abstract

PIN-Dioden-Pulsmodulator mit zwei identisch aufgebauten Modulationszweigen (I, II) mit jeweils gleicher Anzahl von PIN-Dioden (D1–D3; D4–D6), die beide von derselben Pulsquelle (P) gesteuert sind, von denen aber nur einer (I) eingangsseitig von einer Hochfrequenzquelle (HF) gespeist ist, wobei die durch die Pulsquelle (P) erzeugten Anteile der Ausgangssignale der beiden Modulationszweige (I, II) zur Kompensation des Videoübersprechens gegenphasig summiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen PIN-Dioden-Pulsmodulator, bei dem mindestens eine PIN-Diode in Queranordnung zu einer Hochfrequenzquelle angeordnet und über eine Pulsquelle gesteuert ist. Solche PIN-Dioden-Pulsmodulatoren werden beispielsweise in der Radartechnik und in entsprechenden Messgeräten eingesetzt.
Die 1. zeigt im oberen Teil einen solchen bekannten PIN-Dioden-Pulsmodulator mit im dargestellten Beispiel drei parallel gegen Masse geschalteten PIN-Dioden D1, D2, D3. Eingangsseitig wird der PIN-Dioden-Pulsmodulator aus einer Hochfrequenzquelle HF beispielsweise im MHz- bzw. GHz-Bereich über ein zwischengeschaltetes Hochpassfilter HP1 gespeist, das z. B. aus den Kondensatoren C1, C2 und einer Spule L1 besteht. Die Hochfrequenzquelle HF besitzt einen dem System-Wellenwiderstand entsprechenden z. B. 50 Ohm-Innenwiderstand. Die Anzahl der PIN-Dioden richtet sich nach der gewünschten Isolation. Die Leitungslängen und Impedanzen der Hochfrequenzleitungen zwischen den PIN-Dioden D1, D2 und D3 sind auf gute Anpassung und Isolation abgestimmt.
Die PIN-Dioden werden über einen im Vergleich zum System-Wellenwiderstand hochohmigen Widerstand R1 aus einer Pulsquelle P angesteuert. Je nach Polarität der angelegten Pulsspannung werden die PIN-Dioden D1, D2 und D3 leitend oder sperren. Auf diese Weise wird in Abhängigkeit von der Polarität der Pulsquelle P das eingangsseitig zugeführte Hochfrequenzsignal der Hochfrequenzquelle HF zum Ausgang durchgeschaltet oder unterdrückt, das Hochfrequenzsignal an der Last Z wird also je nach Polarität der Pulsquelle P ein- oder ausgeschaltet (Prinzip der Pulsmodulation).
Bei Pulsmodulatoren dieser Art entsteht über die zur Last Z gelangenden Signalanteile des Steuersignals der Pulsquelle P ein allgemein als "Videoübersprechen" bezeichnetes unerwünschtes Störsignal. Um dies zumindest einzuschränken ist es bekannt, zwischen den PIN-Dioden und der Last Z, beispielsweise einer Antenne oder einem nachfolgenden Hauptverstärker, einen weiteren Hochpass HP2 zwischenzuschalten, der z. B. aus den Kondensatoren C3 und C4 sowie einer gegen Masse geschalteten Induktivität L2 besteht. Die Praxis hat jedoch gezeigt, dass dieser zusätzliche Hochpass HP2 nicht ausreicht, um das unerwünschte Videoübersprechen ausreichend zu reduzieren. Diese Hochpässe unterdrücken nämlich nur die niederfrequenten Anteile des Videoübersprechens.
In der Druckschrift von Anritsu: „Measuring Video Feedthrough in Pulsed Signals" Application Note zu MG3690A Signal Generators, August 2003 ist auf Seite 3, 6 ein PIN-Dioden Modulator mit vier PIN-Dioden und einem Filter zur Reduzierung von Videostörungen dargestellt.
Ferner wird in der DE 40 24 800 A1 auf einen Nebenanschlussdioden-Modulator bzw. Reflexions-Nebenschlussdioden-Modulator hingewiesen. Am Eingang des Modulators ist die HF-Quelle und am Ausgang eine Last angeschlossen. Der Modulator ist unter Verwenden mehrerer PIN-Dioden aufgebaut, um die gewünschten Dämpfungen zu erreichen. Die Dioden sind zwischen der Übertragungsleitungsstruktur und einer signalmäßigen Masse geschaltet. Eine Vorspannungsstruktur ist an einen Punkt der Übertragungsleitungs/Dioden-Struktur angeschlossen. Entkopplungskondensatoren verhindern, dass der Vorstrom bis zum Eingang oder bis zum Ausgang gelangt. Ein induktives Element verhindert, dass die HF-Leistung, die entlang der Übertragungsleitungsstruktur übertragen wird, zu der Gleichstromquelle gelangt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen PIN-Dioden-Pulsmodulator zu schaffen, bei dem auch die vom Hochpassfilter nicht unterdrückten höherfrequenten spektralen Anteile des Videoübersprechens auf ein Minimum reduziert werden.
Diese Aufgabe wird durch einen PIN-Dioden-Pulsmodulator laut Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein erfindungsgemäßer PIN-Dioden-Pulsmodulator besteht aus zwei symmetrisch aufgebauten identischen Modulationszweigen, von denen aber nur einer eingangsseitig von der Hochfrequenzquelle gespeist ist, während der andere Modulationszweig nicht von der Hochfrequenzquelle gespeist wird, sondern eingangszeitig nur mit einem passiven Widerstand abgeschlossen ist. Das in diesem zweiten passiven Modulationszweig entstehende Videoübersprechen wird dann invertiert und mit dem Videoübersprechen des eigentlichen mit der Hochfrequenzquelle verbundenen Modulationszweiges addiert, so dass sich das Videoübersprechen bei gleicher Amplitude am Summationspunkt auslöscht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung am Beispiel des eingangs beschriebenen PIN-Dioden- Pulsmodulators mit drei parallel geschalteten PIN-Dioden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt die einzige
1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen PIN-Dioden-Pulsmodulators.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist neben dem eigentlichen Modulationszweig, der aus drei parallel geschalteten PIN-Dioden D1, D2 und D3 mit eingangsseitig und ausgangsseitig zwischengeschalteten Hochpässen HP1 und HP2 besteht und der aus der Hochfrequenzquelle HF gespeist ist, ein zweiter identisch und symmetrisch hierzu aufgebauter Modulationszweig II vorgesehen, der wiederum aus drei PIN-Dioden D4, D5 und D6 besteht.
Eingangsseitig vor diesen PIN-Dioden ist wiederum ein Hochpass HP3 angeordnet, der identisch aufgebaut ist, wie der Hochpass HP1 des ersten Zweiges. Ausgangsseitig ist ein Hochpass HP4 angeordnet, der identisch ist mit dem Hochpass HP2.
Dieser zweite identisch aufgebaute Modulationszweig II wird ebenfalls über die Pulsquelle P angesteuert und zwar über den hochohmigen Widerstand R2, der vorzugsweise den selben Wert besitzt wie Widerstand R1. Eingangsseitig ist dieser zweite Modulationszweig nur mit dem System-Wellenwiderstand ZO von beispielsweise 50 Ohm abgeschlossen.
Das in diesem zweiten Modulationszweig am Ausgang des Hochpasses HP4 erzeugte Übersprechsignal wird in einem invertierenden Breitband-Hochfrequenzverstärker V invertiert und gegenphasig in einem Summierer S mit dem Ausgangssignal des oberen Modulationszweiges I summiert und als Summensignal der Last Z zugeführt. Als Summierer wird vorzugsweise ein bekannter Leistungsteiler (powersplitter) benutzt, vorzugsweise ein unsymmetrischer Leistungsteiler, dessen hochohmiger Eingang mit dem invertierenden Breitbandverstärker V von hoher Verstärkung und dessen niederohmiger Eingang mit dem eigentlichen Modulatorzweig, d. h. mit dem Ausgang des Hochpasses HP2 verbunden ist.
Eine zusätzlich vorhandene Richtwirkung des Teilers oder eine Entkopplung des Hochpassfilters HP2 vom Leistungsteiler, z. B. realisiert durch einen Richtleiter (Isolator) oder einen zusätzlich eingebauten nicht invertierenden Verstärker, verhindert eine Ausbreitung des Ausgangssignals von Verstärker V im Modulationszweig II über den Leistungsteiler in Richtung PIN-Diode D3, von welcher es bei leitender PIN-Diode D3 zur Last Z reflektiert werden würde.
Im einfachsten Fall ist dieser Leistungsleiter nur ein einziger Widerstand. Für eine gute Kompensation ist in der Praxis darauf zu achten, dass die PIN-Diodenpaare D1, D2, D3 und D4, D5, D6 möglichst gleiches elektrisches Verhalten aufweisen und auch bei gleicher Temperatur betrieben werden.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebenen Ausführungsbeispiel beschränkt.

Claims

PIN-Dioden-Pulsmodulator mit zwei identisch aufgebauten Modulationszweigen (I, II) mit jeweils gleicher Anzahl von PIN-Dioden (D1–D3; D4–D6), die beide von derselben Pulsquelle (P) gesteuert sind, von denen aber nur einer (I) eingangsseitig von einer Hochfrequenzquelle (HF) gespeist ist, wobei die durch die Pulsquelle (P) erzeugten Anteile der Ausgangssignale der beiden Modulationszweige (I, II) zur Kompensation des Videoübersprechens gegenphasig summiert werden.
Pulsmodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht von der Hochfrequenzquelle (HF) gespeiste Modulationszweig (II) eingangsseitig mit dem Systemwellenwiderstand (ZO) abgeschlossen ist.
Pulsmodulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenphasigkeit der von der Pulsquelle (P) erzeugten Anteile der Ausgangssignale der beiden Modulationszweige (I, II) durch einen invertierenden Hochfrequenzverstärker (V) erzeugt wird.
Pulsmodulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Summierung der Ausgangssignale der beiden Modulationszweige (I, II) mittels eines Leistungsteilers (S) erfolgt.
Pulsmodulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dimensionierung so ausgelegt ist, dass sich die durch die Pulsquelle (P) erzeugten Anteile der Ausgangssignale der beiden Modulationszweige (I, II) am Ausgang des Leistungsteilers (S) möglichst gut kompensieren.
Pulsmodulator nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen unsymmetrischen Leistungsteiler (S), dessen hochohmiger Eingang mit dem invertierenden Hochfrequenzverstärker (V) und dessen niederohmiger Eingang mit dem Ausgang des von der Hochfrequenzquelle (HF) gespeisten Modulationszweiges (I) verbunden ist.
Pulsmodulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in beiden Modulationszweigen (I und II) ausgangsseitig hinter den PIN-Dioden (D1 bis D6) jeweils ein gleiches Hochpassfilter (HP2 bzw. HP4) angeordnet ist.
Pulsmodulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in beiden Modulationszweigen (I und II) eingangsseitig vor den PIN-Dioden jeweils ein gleiches Hochpassfilter (HP1 bzw. HP3) angeordnet ist.
Pulsmodulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Art der Summierung eine Ausbreitung des Ausgangssignales eines der Modulationszweige (II) über den Summationspunkt zu den PIN-Dioden (D1–D3) des anderen Modulationszweige (I) verhindert.