DE102011075333B4

DE102011075333B4 - Verstärker mit Mehrzweckhochfrequenzleitung

Info

Publication number: DE102011075333B4
Application number: DE102011075333.8A
Authority: DE
Inventors: Lothar Schenk
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2011-05-05
Filing date: 2011-05-05
Publication date: 2019-02-21
Anticipated expiration: 2031-05-06
Also published as: DE102011075333A1

Abstract

Verstärker mit einer ersten Verstärkerschaltung (23), zumindest einer zweiten Verstärkerschaltung (24), einer Hybridkopplerschaltung (25) und einem Abschluss (1),wobei die Hybridkopplerschaltung (25) über einen Ausgangsanschluss (27) und einen Isolationsanschluss (26) verfügt,wobei der Abschluss (1) mit dem Isolationsanschluss (26) der Hybridkopplerschaltung (25) verbunden ist, undwobei der Abschluss (1) eine Leitung (11, 31, 41) aufweist,dadurch gekennzeichnet, dass der Abschluss (1) einen Kontakt (14, 34, 44) aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, die Leitung (11, 31, 41) an einer vorgegebenen Position elektrisch zu kontaktieren, undwobei der Kontakt (14, 34, 44) mit einem Masseanschluss (13) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verstärker und eine Mehrzweckhochfrequenzleitung. Zur Verstärkung von Hochfrequenzsignalen werden teilweise Doherty-Verstärker eingesetzt, sofern eine hohe Ausgangsleistung bei hohem Wirkungsgrad und hoher Linearität erforderlich sind.
So zeigt die EP 1 609 239 B1 einen Doherty-Verstärker, welcher einen 3 dB-Koppler gleichzeitig als Impedanztransformator für den Hauptverstärker und als Leistungskombinierer für Haupt- und Hilfsverstärker verwendet, indem das normalerweise mit dem Systemwellenwiderstand abgeschlossene entkoppelte Tor des 3 dB-Kopplers mit einer kurzgeschlossenen oder leerlaufenden Leitung bestimmter Länge abgeschlossen ist. Nachteilhaft an dieser Anordnung ist, dass sie auf einen einzigen Frequenzbereich festgelegt ist. Darüber hinaus eignet sich diese Anordnung lediglich für den Betrieb mit einem Doherty-Verstärker.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen flexibel einsetzbaren Verstärker und eine Mehrzweckhochfrequenzleitung zum Abschluss eines Verstärkers zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß für den Verstärker durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 und für die Mehrzweckhochfrequenzleitung durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der hierauf rückbezogenen Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßer Verstärker verfügt über eine erste Verstärkerschaltung, eine zweite Verstärkerschaltung, eine Hybridkopplerschaltung und einem Abschluss. Die Hybridkopplerschaltung verfügt über einen Ausgangsanschluss und einen Isolationsanschluss.
Der Abschluss weist weiterhin einen Kontakt auf, welcher dazu ausgebildet ist, die Länge Leitung an einer vorgegebenen Position elektrisch zu kontaktieren. Der Kontakt ist weiterhin mit einem Masseanschluss verbunden.
Der Verstärker kann so sehr einfach und kostengünstig von einem klassischen Breitband-Linearverstärker mit der Summenleistung aus Haupt- und Hilfsverstärker in einen Doherty-Verstärker gleicher Leistungsfähigkeit umgeschaltet werden. Vorzugsweise werden auch die Arbeitspunkte der Verstärker entsprechend umgeschaltet.
Die Benutzung einer kurzgeschlossenen Leitung hat dabei zusätzlich den Vorteil, dass die Leitung immer optimal kurz ausgeführt ist. Damit ist jeweils optimale Bandbreite des Dohertysystems sichergestellt. Eine leerlaufende Phasenschieberleitung mit schaltbarem Abschlusswiderstand als Alternative zur erfindungsgemäßen Anordnung hat demgegenüber eine Mindestlänge, welche sich negativ auf die Bandbreite des Dohertysystems auswirkt.
Die vorgesehene Position ist vorzugsweise einstellbar und der Kontakt ist vorzugsweise abschaltbar.
Die erste Verstärkerschaltung und die zweite Verstärkerschaltung sind vorzugsweise derart mit der Hybridkopplerschaltung verbunden, dass diese deren Ausgangssignale an ihrem Ausgangsanschluss konstruktiv phasenrichtig kombiniert. Der Abschluss ist mit dem Isolationsanschluss der Hybridkopplerschaltung verbunden. Der Abschluss weist eine Leitung auf.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung, in der vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, beispielhaft beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verstärkers;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Mehrzweckhochfrequenzleitung,
3 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Mehrzweckhochfrequenzleitung in einer ersten Ansicht;
4 das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Mehrzweckhochfrequenzleitung in einer zweiten Ansicht;
5 das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Mehrzweckhochfrequenzleitung in einer dritten Ansicht, und
6 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Mehrzweckhochfrequenzleitung.

Zunächst wird anhand der 1 der Aufbau und die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Verstärkers gezeigt. Anschließend werden anhand der 2 - 6 verschiedene Formen der erfindungsgemäßen Mehrzweckhochfrequenzleitung gezeigt. Identische Elemente wurden in ähnlichen Abbildungen zum Teil nicht wiederholt dargestellt und beschrieben.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verstärkers. Ein Leistungsteiler 22 verfügt über einen Signaleingang 28, an welchem ein zu verstärkendes Signal anzulegen ist. Darüber hinaus verfügt der Signalteiler 22 über einen mittels eines ohmschen Widerstands 21 und eines Masseanschlusses 20 abgeschlossenen weiteren Anschluss. Mit dem Signalteiler 22 ist eine erste Verstärkerschaltung 23 und eine zweite Verstärkerschaltung 24 verbunden. Ausgänge dieser Verstärkerschaltungen 23, 24 sind mit einem Hybridkoppler 25 verbunden. Der Hybridkoppler 25 verfügt über einen Isolationsanschluss 26 und einen Ausgangsanschluss 27. An Letzterem ist das verstärkte Signal entnehmbar. Der Isolationsanschluss 26 ist mit einer Mehrzweckhochfrequenzleitung abgeschlossen. Bzgl. des Aufbaus dieses Abschlusses 1 wird auf die Ausführungen zu 2 verwiesen.
Der Leistungsteiler 22 teilt ein am Eingangseinschluss 28 eingespeistes Signal auf die Verstärkerschaltungen 23 und 24 auf. Diese verstärken das Signal gemäß dem Doherty-Prinzip und führen die verstärkten Teilsignale dem Hybridkoppler 25 zu. Der Hybridkoppler 25 kombiniert die Signale und stellt sie an dem Ausgangsanschluss 27 zur Verfügung. Der Hybridkoppler 25 arbeitet dabei im Doherty-Betrieb lediglich bei einer einzelnen Frequenz optimal. Diese Frequenz ist mittels der Mehrzweckhochfrequenzleitung an dem Isolationsanschluss 26 einstellbar. Alternativ kann der Verstärker als herkömmlicher Hochfrequenzverstärker eingesetzt werden. Hierzu werden die Verstärkerschaltungen 23, 24 nicht im Doherty-Betrieb eingesetzt, sondern als gleichberechtigte Verstärkerschaltungen betrieben. Die Arbeitspunkte der Verstärkerschaltungen 23, 24 müssen hierfür entsprechend angepasst werden. Darüber hinaus wird dieser Betrieb mittels der Mehrzweckhochfrequenzleitung am Isolationsanschluss 26 eingestellt.
Im Folgenden wird auf die Funktionsweise des Abschlusses 1 aus 1 eingegangen. Der Abschluss 1 ist eine Mehrzweckhochfrequenzleitung. 2 zeigt eine Detailansicht dieser Mehrzweckhochfrequenzleitung. Ein Anschluss 10, welcher dem Anschluss 26 aus 1 entspricht, ist mit einer Leitung 11 verbunden. Das abgewandte Ende der Leitung 11 ist mit einem ohmschen Widerstand 12 in Höhe des Wellenwiderstands verbunden. Der ohmsche Widerstand 12 wiederum ist mit einem Masseanschluss 13 verbunden. In dieser Konfiguration kann die Mehrzweckhochfrequenzleitung zum Abschluss eines herkömmlichen Hochfrequenzverstärkers mit mehreren identisch betriebenen Verstärkerschaltungen eingesetzt werden. Zusätzlich verfügt die Mehrzweckhochfrequenzleitung jedoch über einen Kontakt 14, welcher an beliebiger Position entlang der Leitung 11 diese kontaktieren kann. Der Kontakt 14 ist über einen Schalter 15 mit einem Masseanschluss 13 verbunden. D.h. die Länge Leitung 11 kann an einer beliebigen Position entlang ihrer Länge gegen Masse kurzgeschlossen werden.
Wird der Schalter 15 geschlossen, also die Leitung 11 gegen Masse kurzgeschlossen, so wirkt die Mehrzweckhochfrequenzleitung als Abschluss des Hybridkopplers im Doherty-Betrieb. Über die Position des Kurzschlusses ist die Frequenz, bei welcher der Hybridkoppler optimal arbeitet einstellbar.
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Mehrzweckhochfrequenzleitung in einer ersten Ansicht. Ein Anschluss 30, welcher dem Anschluss 26 aus 1 entspricht, ist mit einer Leitung 31 verbunden. Die Leitung 31 ist dabei in einem Gehäuse 39 angeordnet. Das Gehäuse 39 besteht aus einem leitfähigen Material und befindet sich auf Massepotenzial. Das Ende der Leitung 31 ist mit einem ohmschen Widerstand 32 gegen einen Masseanschluss 33 geschaltet. Ein Kontakt 34 ist entlang der Länge der Leitung 31 verschiebbar. Der Kontakt 34 kontaktiert dabei die Leitung 31 und verbindet sie an der Kontaktposition mit dem Gehäuse 39, d.h. mit Massepotenzial. Der Kontakt 34 ist dabei über die Leitung 31 hinaus verschiebbar. Ist der Kontakt 34 über die Länge Leitung 31 hinaus verschoben, kontaktiert er die Länge Leitung 31 nicht länger. Ein Kurzschluss der Länge Leitung 31 zu dem Gehäusepotenzial liegt dann nicht länger vor. Diese Position entspricht der linken dargestellten Position des Kontakts 34.
4 zeigt eine zweite Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Mehrzweckhochfrequenzleitung. Diese Ansicht entspricht einem Schnitt entlang der Schnittlinie A aus 3. Hier ist deutlich erkennbar, dass der Kontakt 34 über Kontaktfedern 35 verfügt, welche die Länge Leitung 31 mit dem Gehäuse 39 verbinden. Die Kontaktfedern 35 befinden sich dabei bevorzugt beidseitig der Länge Leitung 31.
5 zeigt eine dritte Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels. Diese Ansicht entspricht einem Schnitt entlang der Schnittlinie B aus 3.
In 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Mehrzweckhochfrequenzleitung zu sehen. Der Aufbau entspricht dabei weitgehend dem anhand von 3 - 5 gezeigten Aufbau. Die Länge Leitung 41 ist hier jedoch nicht linear angeordnet, sondern beschreibt eine Kreissegmentform. Der Kontakt 44, welcher dem Kontakt 34 aus 3 - 5 entspricht, wird mittels eines Drehschalters 48 entlang der Länge Leitung 41 verschoben. Wie auch in dem zuvor dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kontakt 44 derart ausgebildet, dass er über die Leitung 41 hinaus verschoben werden kann. Dies entspricht der linken Position des Kontakts 44. Befindet sich der Kontakt 44 in dieser Position, ist der Anschluss 40 über die gesamte Länge Leitung 41 mit dem Abschlusswiderstand 42 und darüber mit dem Masseanschluss 43 verbunden. Wird jedoch der Kontakt 44 entlang der Leitung 41 verschoben, z.B. in die rechte Position des Kontakts 44, so schließt der Kontakt 44 die Länge Leitung 41 an der eingestellten Position zu Masse kurz.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Mehrzweckhochfrequenzleitung kann in einer Vielzahl von Schaltungen eingesetzt werden. Auch können beliebig viele Verstärkerschaltungen in dem erfindungsgemäßen Verstärker eingesetzt werden. Alle vorstehend beschriebenen Merkmale oder in den Figuren gezeigten Merkmale sind im Rahmen der Erfindung beliebig vorteilhaft miteinander kombinierbar.

Claims

Verstärker mit einer ersten Verstärkerschaltung (23), zumindest einer zweiten Verstärkerschaltung (24), einer Hybridkopplerschaltung (25) und einem Abschluss (1), wobei die Hybridkopplerschaltung (25) über einen Ausgangsanschluss (27) und einen Isolationsanschluss (26) verfügt, wobei der Abschluss (1) mit dem Isolationsanschluss (26) der Hybridkopplerschaltung (25) verbunden ist, und wobei der Abschluss (1) eine Leitung (11, 31, 41) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschluss (1) einen Kontakt (14, 34, 44) aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, die Leitung (11, 31, 41) an einer vorgegebenen Position elektrisch zu kontaktieren, und wobei der Kontakt (14, 34, 44) mit einem Masseanschluss (13) verbunden ist.
Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt (14, 34, 44) entlang der Länge der Leitung (11, 31, 41) verschiebbar ist und somit die Position des Kontakts einstellbar ist.
Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (11, 31, 41) mit einem ohmschen Widerstand (12, 32, 42) verbunden ist, und dass der ohmsche Widerstand (12, 32, 42) mit einem Masseanschluss (13, 33, 43) verbunden ist.
Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschluss (1) eine Mehrzweckhochfrequenzleitung nach einem der Ansprüche 7 bis 13 ist.
Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt abschaltbar ist.
Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verstärkerschaltung (23) und die zweite Verstärkerschaltung (24) derart mit der Hybridkopplerschaltung (25) verbunden sind, dass diese deren Ausgangssignale an ihrem konstruktiven Ausgangsanschluss (27) kombiniert.
Mehrzweckhochfrequenzleitung mit einer Leitung (11, 31, 41), einem Kontakt (14, 34, 44) und einem Masseanschluss (13, 33, 43), wobei der Kontakt (14, 34, 44) dazu ausgebildet ist, die Leitung (11, 31, 41) an einer einstellbaren Position schaltbar elektrisch zu kontaktieren, und wobei der Kontakt (14, 34, 44) weiterhin mit dem Masseanschluss (13, 33, 43) verbunden ist.
Mehrzweckhochfrequenzleitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt (14, 34, 44) entlang weitgehend der gesamten Länge der Leitung (11, 31, 41) verschiebbar ist, und dass die Position durch Verschieben des Kontakts (14, 34, 44) einstellbar ist.
Mehrzweckhochfrequenzleitung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzweckhochfrequenzleitung weiterhin einen ohmschen Widerstand (12, 32, 42) beinhaltet, dass die Leitung (11, 31, 41) an ihrem Ende mit dem ohmschen Widerstand (12, 32, 42) verbunden ist, und dass der ohmsche Widerstand (12, 32, 42) mit einem Masseanschluss (13, 33, 43) verbunden ist.
Mehrzweckhochfrequenzleitung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (11, 31) weitgehend linear und/oder abgewinkelt und/oder kreissegmentförmig angeordnet ist.
Mehrzweckhochfrequenzleitung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt (34, 44) über die Länge der Leitung (31, 41) hinaus verschiebbar ist, dass der Kontakt (34, 44) die Leitung (31, 41) nicht mit dem Masseanschluss (33, 43) verbindet, wenn der Kontakt (34, 44) über die Länge der Leitung (31, 41) hinaus verschoben ist.
Mehrzweckhochfrequenzleitung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt (34) Kontaktfedern (35) aufweist, welche die Länge Leitung (31) mit dem Masseanschluss (33) verbinden.
Mehrzweckhochfrequenzleitung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfedern (35) die Leitung (31) beidseitig kontaktieren.