DE102006052433A1

DE102006052433A1 - Hochfrequenz-Umschalter

Info

Publication number: DE102006052433A1
Application number: DE200610052433
Authority: DE
Inventors: Gregor Kleine
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2006-11-07
Filing date: 2006-11-07
Publication date: 2008-05-08
Also published as: DE502007001063D1; EP1921706B1; EP1921706A1

Abstract

Bei einem Hochfrequenz-Umschalter können wahlweise Hochfrequenz-Signale mit Frequenzen bis zu einer vorbestimmten Grenzfrequenz über einen Tiefpass oder Hochfrequenz-Signale von Frequenzen oberhalb dieser Grenzfrequenz über mindestens einen elektronischen Schalter zu einem Ausgang durchgeschaltet werden. Bei eingeschalteten elektronischen Schaltern wird der induktive Anteil des Tiefpasses (TP) nur noch als trennende Drossel benutzt. Vorzugsweise ist der induktive Anteil des Tiefpasses mittels eines elektronischen Schalters so umschaltbar, dass dieser in der hochfrequenten Schaltstellung nur noch als trennende Drossel (11) wirkt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-Umschalter laut Oberbegriff des Hauptanspruches.
Hochfrequenz-Umschalter dieser Art sind bekannt als sog. Frequenzweichen oder Diplexer. Sie bestehen aus einem Tiefpass-Zweig, über den Hochfrequenzsignale mit einer Frequenz bis zur Grenzfrequenz des Tiefpasses zu einem gemeinsamen Ausgang übertragbar sind, sowie einem Hochfrequenz-Zweig, über den Hochfrequenzsignale von Frequenzen oberhalb dieser Tiefpassgrenzfrequenz zum Ausgang übertragbar sind. Es sind auch sog. schaltbare Frequenzweichen bekannt, bei denen beispielsweise über PIN-Dioden die Grenzfrequenz des Hoch- bzw. Tief-Passes so umschaltbar ist, dass die Frequenzbereiche des Hoch- und Tiefpasses sich nicht mehr überlappen (z.B. nach US-Patent 6,411,176 ). Diese bekannten Frequenzweichen sind schaltungstechnisch sehr aufwändig, vor allem für Anwendungen bei sehr hohen Frequenzen im GHz-Bereich.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen im Aufbau einfacheren Hochfrequenz-Umschalter zu schaffen, der diese Nachteile vermeidet.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Hochfrequenz-Umschalter laut Hauptanspruch. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Beim erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Umschalter wird der bei Frequenzweichen übliche Hochpass vermieden, die hochfrequenten Signale oberhalb der Grenzfrequenz des Tiefpasses werden nur über elektronische Schalter, vorzugsweise PIN-Dioden, zugeführt. Zusätzliche Schaltelemente im Hochfrequenz-Zweig sind überflüssig. Nur die Zufuhr der tiefen Frequenzen bis zur Grenzfrequenz erfolgt beim erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Umschalter noch über einen Tiefpass, der vorzugsweise zusätzlich noch so umschaltbar ist, dass bei eingeschaltetem Hochfrequenz-Zweig der Tiefpass nur noch als Drossel zur Trennung von Tiefpasszweig und Hochfrequenz-Zweig wirkt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Umschalters,
2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines solchen Hochfrequenz-Umschalters.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Umschalter, mit dem wahlweise Hochfrequenz-Signale von tiefen Frequenzen bis zu einer vorbestimmten Grenzfrequenz (beispielsweise bis 3 GHz) vom Eingang E1 zum Ausgang A durchschaltbar sind und Hochfrequenz-Signale von Frequenzen oberhalb dieser Grenzfrequenz des Tiefpasses (beispielsweise über 3 GHz) vom Eingang E2 zum gemeinsamen Ausgang A. Über den Eingang E1 können so beispielsweise wahlweise HF-Signale eines Signalgenerators mit einem Frequenzbereich von tiefen Frequenzen bis zu 3 GHz oder über den Eingang E2 HF-Signale in einem Frequenzbereich von 3 bis 6 GHz zum Ausgang A durchgeschaltet werden.
Der tieffrequente Zweig zwischen Eingang E1 und Ausgang A besteht in bekannter Weise aus einem Tiefpass TP, im Ausführungsbeispiel aufgebaut aus den beiden Parallelkapazitäten 12, 13 sowie den Serien-Induktivitäten 10 und 11. Der hochfrequente Zweig zwischen Eingang E2 und Ausgang A besteht nur aus einer schaltbaren PIN-Diode 30. Die an dem zum Ausgang A führenden Knoten K anliegende Induktivität 11 des Tiefpasses wird so dimensioniert, dass sie für den hochfrequenten Weg bei eingeschalteter PIN-Diode 30 als Drossel wirkt und so den Tiefpass TP und dessen Eingang E1 vom hochfrequenten Eingang E2 trennt.
Die zum EIN- und AUS-Schalten der PIN-Diode 30 erforderlichen Steuerleitungen sind in dem Ausführungsbeispiel nicht dargestellt, sie sind in üblicher Weise ausgebildet und so dimensioniert, dass sie das direkte Durchschalten der hochfrequenten Signale vom Eingang E2 zum Ausgang A nicht weiter stören.
Die Induktivität 11 kann je nach gewünschter Grenzfrequenz des Tiefpasses einen für dessen Realisierung ungeeigneten hohen Wert annehmen. Um auch in solchen Fällen diese vorteilhafte Struktur eines Hochfrequenz-Umschalters nach 1 zu ermöglichen, wird gemäß der Weiterbildung nach 2 parallel zur Induktivität 11 eine über eine PIN-Diode 15 zu- und abschaltbare weitere Induktivität 14 angeordnet. Die PIN-Diode 15 wird zusammen mit der PIN-Diode 30 des Hochfrequenz-Zweiges so geschaltet, dass bei eingeschalteter PIN-Diode 30 und damit Zufuhr eines hochfrequenten Signales über den Eingang E2 die PIN-Diode 15 AUS-geschaltet und somit die Induktivität 14 abgeschaltet wird und nur noch die Induktivität 11 zugeschaltet bleibt. Die PIN-Diode 15 hat keinen störenden Einfluss auf den tieffrequenten Signalweg, da dieser vom Eingang E1 über die Induktivitäten 10 und 11 führt.
In einem praktischen Ausführungsbeispiel für das oben angegebene Frequenzkonzept von tieffrequentem Zweig bis 3 GHz und hochfrequentem Zweig von 3 bis 6 GHz besteht die Induktivität 11 beispielsweise aus einer Spule von relativ hoher Induktivität, beispielsweise 12 nH, und die für die Dimensionierung des Tiefpasses TP mit zu berücksichtigende Induktivität 14 aus einer sehr kleinen Induktivität von beispielsweise nur 3-4 nH, so dass bei EIN-geschalteter PIN-Diode 15 die beiden Induktivitäten 11, 14 parallel geschaltet sind und damit ein für die Dimensionierung des Tiefpasses erforderliche geringer Induktivitätswert wirksam ist, während bei AUS-geschalteter PIN-Diode 15 nur die Induktivität 11 von relativ großem Induktivitätswert als Trenndrossel zwischen den Eingängen E1 und E2 wirksam ist.
2 zeigt noch eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Umschalters. Der hochfrequente Zweig besteht in 2 nicht nur aus einem einzigen Eingang E2 mit einer zugehörigen Schalt-PIN-Diode 30, sondern kann aus mehreren parallel geschalteten Hochfrequenz-Zweigen E2 bis En mit entsprechenden PIN-Dioden 30 bis 40 aufgebaut sein. Auf diese Weise können über die Eingänge E2 bis En wahlweise eines von mehreren verschiedenen hochfrequenten Signalen dem gemeinsamen Ausgang A zugeführt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Im obigen Ausführungsbeispiel sind als elektronische Schalter 15 sowie 30 bis 40 jeweils PIN-Dioden erwähnt, es könnten jedoch auch andere elektronische Schalter wie Feldeffekttransistoren oder dergleichen benutzt werden. PIN-Dioden besitzen zwar eine untere Grenzfrequenz im MHz-Bereich, was bei ihrem Einsatz als elektronische Schalter zum Durchschalten der hochfrequenten Zweige über die Eingänge E2 bis E_n jedoch nicht weiter stört.

Claims

Hochfrequenz-Umschalter, mit dem wahlweise Hochfrequenz-Signale mit Frequenzen bis zu einer vorbestimmten Grenzfrequenz über einen Tiefpass oder Hochfrequenz-Signale von Frequenzen oberhalb dieser Grenzfrequenz über hochfrequente Zweige zu einem Ausgang durchschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochfrequenz-Signale von Frequenzen oberhalb der Grenzfrequenz über mindestens einen elektronischen Schalter (30, 40) direkt zum Ausgang durchschaltbar sind und in dieser Schaltstellung der induktive Anteil des Tiefpasses (TP) nur noch als den tieffrequenten Eingang (E1) von dem oder den hochfrequenten Eingängen (E2 bis E_n) trennende Drossel (11) wirkt.
Hochfrequenz-Umschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der induktive Anteil (10, 11, 14)) des Tiefpasses (TP) mittels eines elektronischen Schalters (15) so umschaltbar ist, dass dieser in der hochfrequenten Schaltstellung nur noch als trennende Drossel (11) wirkt.
Hochfrequenz-Umschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die letzte mit dem Ausgang (A) verbundene Induktivität (14) des Tiefpasses (TP) über den elektronischen Schalter (15) parallel zu einer größeren Induktivität (11) geschaltet ist, so dass bei eingeschaltetem elektronischen Schalter (15) die Parallelschaltung der beiden Induktivitäten (11, 14) den Tiefpass (TP) bestimmt und bei ausgeschaltetem elektronischen Schalter (15) nur noch die größere Induktivität (11) zwischen Ausgang (A) und Tiefpass (TP) wirkt.
Hochfrequenz-Umschalter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die die hochfrequenten Signale zum Ausgang (A) durchschaltenden elektronischen Schalter schaltbare PIN-Dioden (30, 40) sind.
Hochfrequenz-Umschalter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der den Tiefpass (TP) zu einer Trenndrossel umschaltende elektronische Schalter eine schaltbare PIN-Diode (15) ist.