DE102012208529A1 - Elektronischer Schalter mit Kompensation nichtlinearer Verzerrungen - Google Patents

Elektronischer Schalter mit Kompensation nichtlinearer Verzerrungen Download PDF

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Abstract

Ein elektronischer Schalter beinhaltet einen Eingangsanschluss (30), einen Ausgangsanschluss (41) und zumindest ein erstes Schaltelement (34), welches eine spannungsabhängige Kennlinie aufweist. Das erste Schaltelement (34) verbindet dabei selektiv den Eingangsanschluss (30) mit dem Ausgangsanschluss (41). Der elektronische Schalter verfügt weiterhin über ein Kompensationselement (45), welches eine spannungsabhängige Kennlinie aufweist. Das Kompensationselement (45) ist dabei derart angeordnet, dass es die frequenzabhängige Kennlinie des ersten Schaltelements (34) zumindest teilweise kompensiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektronischen Schalter, vorzugsweise einen Hochfrequenzschalter, welcher nur sehr geringe nichtlineare Verzerrungen verursacht.
  • Zum Schalten von Hochfrequenz-Signalzweigen werden üblicherweise PIN-Dioden-Schalter eingesetzt. Üblicherweise werden die Schalter der Signalzweige durch eine Kombination von Längs-Schaltelementen und Quer-Schaltelementen realisiert. Im einfachsten Fall besteht ein solcher Signalzweig aus einem Längs-Schaltelement und einem Quer-Schaltelement. Die Querelemente werden üblicherweise direkt oder über einen Block-Kondensator nach Masse geschaltet. Die Signalübertragung im Übertragungsfrequenzbereich soll durch die Schaltelemente möglichst wenig beeinträchtigt werden. Lineare Beeinträchtigungen sind z. B. die Durchgangsdämpfung und die Fehlanpassung solcher Schalter im durchgeschalteten Pfad und die endliche Isolationen im gesperrten Pfad. Nichtlineare Beeinträchtigungen sind pegelabhängige Signalverzerrungen, z. B. durch Intermodulationen 2. und 3. Ordnung.
  • Die Minoritätsträgerlebensdauer einer leitenden PIN-Diode und der Strom durch die leitende PIN-Diode bestimmen die untere Hochfrequenz-Frequenzgrenze für den Einsatz eines solchen Schaltelements. Werden statt PIN-Dioden Feldeffekttransistoren als Schaltelemente eingesetzt, wird der Hochfrequenz-Widerstand durch eine anliegende Hochfrequenz-Spannung moduliert. Eine Variation der Sperrkapazität einer gesperrten PIN-Diode durch die der Sperrspannung überlagerten Hochfrequenz-Spannung verursacht nichtlineare Signalverzerrungen. Werden wiederum Feldeffekttransistoren als Schaltelemente eingesetzt, wirkt sich auch hier die Variation der Sperrkapazität gesperrter Quer-Feldeffekttransistoren durch die der Sperrspannung überlagerten Hochfrequenzspannung in Form nicht-linearer Signalverzerrungen aus.
  • So zeigt beispielsweise die DE 30 47 869 C1 einen PIN-Dioden-Schalter, welcher die oben genannten Nachteile aufweist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen elektronischen Schalter, insbesondere für Hochfrequenz-Signale, zu schaffen, welcher nur sehr geringe nicht-lineare Verzerrungen verursacht.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der hierauf rückbezogenen Unteransprüche.
  • Ein erfindungsgemäßer elektronischer Schalter beinhaltet einen Eingangsanschluss, einen Ausgangsanschluss und zumindest ein erstes Schaltelement, welches eine spannungsabhängige Übertragungskennlinie aufweist. Das erste Schaltelement verbindet dabei selektiv den Eingangsanschluss mit dem Ausgangsanschluss. Der elektronische Schalter verfügt weiterhin über ein Kompensationselement, welches eine spannungsabhängige Übertragungskennlinie aufweist. Das Kompensationselement ist dabei derart angeordnet, dass es die spannungsabhängige Übertragungskennlinie des ersten Schaltelements zumindest teilweise kompensiert. So ist eine Reduktion der Verzerrungen durch den Schalter möglich.
  • Vorzugsweise ist das erste Schaltelement ein Querelement gegen Masse ausgehend von einer Verbindung zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss. Das erste Schaltelement ist dann vorzugsweise von einem Steueranschluss steuerbar. So kann der elektronische Schalter mit wenigen Bauelementen realisiert werden.
  • Der elektronische Schalter verfügt bevorzugt über ein zweites Schaltelement, welches ein Serienelement zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss ist. Das zweite Schaltelement ist dabei bevorzugt ebenfalls von dem Steueranschluss steuerbar. So kann ein günstiges Schaltverhalten mit wenigen Bauelementen realisiert werden.
  • Das Kompensationselement ist bevorzugt ein Querelement gegen Masse ausgehend von einer Verbindung zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss. Das Kompensationselement ist dann vorzugsweise von einem Kompensationsanschluss mit einer Kompensationsspannung versorgt. So können Verzerrungen, insbesondere nichtlineare Verzerrungen, mit geringem Aufwand kompensiert werden.
  • Der Eingangsanschluss wird vorzugsweise von einem Gleichspannungsanschluss mit einer Gleichspannung versorgt. So kann mit einfachen Mitteln eine Vorspannung des Eingangsanschlusses realisiert werden.
  • Bevorzugt ist das erste Schaltelement ein Halbleiterbauelement, bevorzugt eine PIN-Diode, oder ein Transistor, bevorzugt ein Feldeffekttransistor, oder ein mikromechanischer Schalter. So kann das erste Schaltelement mit einfach erhältlichen Standardkomponenten realisiert werden.
  • Bevorzugt ist das zweite Schaltelement ein Halbleiterbauelement, bevorzugt eine PIN-Diode oder ein Transistor, bevorzugt ein Feldeffekttransistor, oder ein mikromechanischer Schalter. So kann das zweite Schaltelement mit einfach erhältlichen Standardkomponenten realisiert werden.
  • Bevorzugt ist das Kompensationselement ein Halbleiterbauelement, bevorzugt eine PIN-Diode oder ein Transistor, bevorzugt ein Feldeffekttransistor, oder ein mikromechanischer Schalter. So kann das Kompensationselement mit einfach erhältlichen Standardkomponenten realisiert werden.
  • Das erste Schaltelement und das Kompensationselement gehören bevorzugt derselben Bauteilklasse an. Besonders bevorzugt sind das erste Schaltelement und das Kompensationselement von identischem Aufbau. So kann eine optimale Kompensation der Verzerrungen erreicht werden.
  • Bevorzugt ist das Kompensationselement des ersten Schaltelements am gleichen Ort längs des Signalpfads des RF-Signals wie das erste Schaltelement angebracht, um so für alle RF-Frequenzen eine phasenrichtige Kompensation der nicht-linearen Verzerrungen zu erreichen.
  • Um bei einer bestimmten Frequenz eine gute Kompensation zu erreichen, ist es vorteilhaft, das Kompensationselement des ersten Schaltelements im Abstand eines Vielfachen einer halben Wellenlänge vom Ort des ersten Schaltelements anzuordnen.
  • Ein elektronischer Umschalter verfügt über einen ersten und einen zweiten zuvor dargestellten elektronischen Schalter und einen gemeinsamen Eingangsanschluss, welcher mit den Eingangsanschlüssen der elektronischen Schalter verbunden ist. So kann mit einfachen Mitteln ein Umschalten zwischen zwei Ausgängen realisiert werden.
  • Bevorzugt ist der elektronische Umschalter derart ausgebildet, dass ein an dem gemeinsamen Eingangsanschluss eingespeistes Hochfrequenzsignal wahlweise an einem Ausgangsanschluss des ersten elektronischen Schalters oder an einem Ausgangsanschluss des zweiten elektronischen Schalters anliegt. So ist eine sichere Trennung der zwei Ausgangsanschlüsse gewährleistet.
  • Das erste Schaltelement des ersten elektronischen Schalters und das erste Schaltelement des zweiten elektronischen Schalters gehören bevorzugt derselben Bauteilklasse an und sind besonders bevorzugt von identischem Aufbau. So kann eine besonders symmetrische Funktion des Umschalters erreicht werden.
  • Bevorzugt gehören das Kompensationselement des ersten elektronischen Schalters und das das Kompensationselement des zweiten elektronischen Schalters derselben Bauteilklasse an. Besonders bevorzugt sind sie von identischem Aufbau. So kann eine besonders gute Kompensation erreicht werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung, in der vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, beispielhaft beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 einen exemplarischen elektronischen Schalter;
  • 2 eine Kennlinie eines exemplarischen elektronischen Schalters;
  • 3 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektronischen Schalters;
  • 4 mehrere Kennlinien des ersten Ausführungsbeispiels des elektronischen Schalters, und
  • 5 ein zweites Ausführungsbeispiel des elektronischen Schalters.
  • Zunächst wird anhand der 1 und 2 auf den Aufbau und die Funktionsweise eines exemplarischen elektronischen Schalters ohne Kompensation nichtlinearer Verzerrungen eingegangen. Mittels 3 und 4 wird anschließend der Aufbau und die Funktionsweise eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen elektronischen Schalters veranschaulicht. Abschließend wird anhand von 5 der Aufbau und die Funktionsweise eines elektronischen Umschalters, welcher durch Kombination zweier erfindungsgemäßer elektronischer Schalter aufgebaut ist, gezeigt. Identische Elemente wurden in ähnlichen Abbildungen zum Teil nicht wiederholt dargestellt und beschrieben.
  • 1 zeigt einen exemplarischen elektronischen Schalter. Dieser weist einen Eingangsanschluss 10 und einen Ausgangsanschluss 21 auf. Mit dem Eingangsanschluss 10 verbunden ist ein Block-Kondensator 11. Mit dem dem Eingangsanschluss 10 abgewandten Anschluss des Block-Kondensators 11 ist eine PIN-Diode 13 verbunden, welche an ihrem zweiten Ende erneut über einen Block-Kondensator 20 mit dem Ausgangsanschluss 21 verbunden ist. Bei der PIN-Diode 13 handelt es sich somit um ein Längs-Schaltelement. Mit dem, dem Ausgangsanschluss 21 zugewandten Ende der PIN-Diode 13 ist eine weitere PIN-Diode 14 verbunden. Diese PIN-Diode 14 ist an ihrem abgewandten Ende mit einem Masseanschluss 15 verbunden. Mit dem, dem Ausgangsanschluss 21 zugewandten Ende der PIN-Diode 13 ist zudem eine Induktivität 18 verbunden, welche mit einem Steueranschluss 19 verbunden ist. Das dem Eingangsanschluss 10 zugewandte Ende der PIN-Diode 13 ist zudem über eine Induktivität 16 mit einem Gleichspannungsanschluss 17 verbunden.
  • Bei der PIN-Diode 14 handelt es sich um ein erstes Schaltelement. Bei der PIN-Diode 13 handelt es sich um ein zweites Schaltelement. Die PIN-Diode 13 ist dabei vom Eingangsanschluss 10 zum Ausgangsanschluss 21 in Flussrichtung gepolt. Die PIN-Diode 14 ist dabei in Richtung des Masseanschlusses 15 in Flussrichtung gepolt. Beide Dioden 13, 14 können dabei alternativ auch umgekehrt gepolt sein.
  • Werden alternativ sämtliche Dioden invertiert (Anode und Kathode vertauscht), so ergibt sich die gleiche Funktion wie beschreiben.
  • An dem Gleichspannungsanschluss 17 liegt dauerhaft eine negative Gleichspannung an. Alternativ kann der Anschluss dauerhaft auf Masse liegen. Die Induktivität 16 lässt das Gleichspannungssignal des Gleichspannungsanschlusses 17 ungehindert passieren, verhindert jedoch einen Abfluss des Hochfrequenzsignals in den Gleichspannungsanschluss 17. Ebenso verhindert der Blockkondensator 11 ein Abfließen der Gleichspannung in den Eingangsanschluss 10, hindert jedoch ein Eintreten des Hochfrequenz-Signals in den elektronischen Schalter nicht.
  • Ist an dem Steueranschluss 19 eine negativere Spannung als an dem Gleichspannungsanschluss 17 angelegt, so ist die PIN-Diode 13 leitend. Ein am Eingangsanschluss 10 eingespeistes Hochfrequenzsignal überwindet die PIN-Diode 13 somit und steht am Ausgangsanschluss 21 zur Verfügung. Die PIN-Diode 14 ist dabei gesperrt, da über den Steueranschluss 19 eine negative Steuerspannung dem Massesignal am Masseanschluss 15 gegenübersteht. Somit fließt das Hochfrequenzsignal nicht über den Masseanschluss 15 ab. Über den Steueranschluss 19 kann es ebenfalls nicht abfließen, da es die Induktivität 18 nicht passiert.
  • Ist dagegen an dem Steueranschluss 19 ein positiveres Gleichspannungssignal als am Gleichspannungsanschluss 17 angelegt, so ist die PIN-Diode 13 gesperrt, während die PIN-Diode 14 durchgeschaltet ist. Ein nun am Eingangsanschluss 10 angelegtes Hochfrequenzsignal kann die PIN-Diode 13 nicht passieren und wird durch die Diode 13 zusätzlich nach Masse kurzgeschlossen.
  • Die eingesetzten PIN-Dioden, insbesondere das Quer-Schaltelement, die PIN-Diode 14, weisen dabei jedoch eine spannungsabhängige Kapazität auf. 2 zeigt die Kapazität der PIN-Diode 14 aufgetragen über der angelegten Sperrspannung als Kennlinie 29. Deutlich ersichtlich ist hier, dass bei kleiner Sperrspannung eine große Kapazität besteht und bei hoher Sperrspannung eine geringe Kapazität. Dies führt zu nichtlinearen Verzerrungen des von dem Schalter geschalteten Hochfrequenzsignals.
  • 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektronischen Schalters in einem Schaltbild. Die Darstellung entspricht weitgehend der Darstellung aus 1. Der elektronische Schalter verfügt über einen Eingangsanschluss 30 und einen Ausgangsanschluss 41. Der Eingangsanschluss 30 ist über einen Block-Kondensator 31 mit einer PIN-Diode 33 verbunden. Die PIN-Diode 33 ist über einen weiteren Block-Kondensator 40 mit dem Ausgangsanschluss 41 verbunden. Dabei ist die PIN-Diode 33 vom Blockkondensator 31 zum Blockkondensator 40 in Flussrichtung gepolt.
  • Der eingangsseitige Anschluss der PIN-Diode 33 ist zusätzlich über eine Induktivität 36 mit einem Gleichspannungsanschluss 37 verbunden. Der ausgangsseitige Anschluss der PIN-Diode 33 ist weiterhin über eine Induktivität 38 mit einem Steueranschluss 39 verbunden. Der ausgangsseitige Anschluss der PIN-Diode 33 ist darüber hinaus mittels einer weiteren PIN-Diode 34 mit einem Masseanschluss 35 verbunden. Die PIN-Diode 34 ist dabei in Flussrichtung zum Masseanschluss 35 hin gepolt. Die bislang erläuterten Bauelemente entsprechen den in 1 dargestellten Bauelementen. Auch die Funktion der Bauelemente ist identisch.
  • Zusätzlich beinhaltet der erfindungsgemäße Schalter in diesem Ausführungsbeispiel ein Kompensationselement, hier eine PIN-Diode 45, welche ebenfalls mit dem ausgangsseitigen Anschluss der PIN-Diode 33 verbunden ist. Ihr abgewandtes Ende ist mit einem Kompensationsanschluss 42 verbunden. Von diesem Kompensationsanschluss 42 aus gesehen hat die Diode 45 die gleiche Polarität wie die Diode 34. Weiterhin ist ihr abgewandtes Ende über einen Block-Kondensator 44 mit einem Masseanschluss 43 verbunden.
  • Über den Kompensationsanschluss 42 wird dauerhaft ein negatives Gleichspannungssignal bereitgestellt, welches in seiner Größe ungefähr zunächst dem doppelten der Spannung am Steueranschluss 39 entspricht. An dem Gleichspannungsanschluss 37 liegt auch hier dauerhaft eine negative Gleichspannung an. Alternativ liegt der Anschluss 37 auf Masse.
  • Wird somit an dem Steueranschluss 39 eine negativere Spannung als an dem Anschluss 37 angelegt, so fließt ein Strom von dem Anschluss 37 zu dem Steueranschluss 39. D.h. die PIN-Diode 33 ist durchgeschaltet. Ein Hochfrequenzsignal kann somit vom Eingangsanschluss 30 zum Ausgangsanschluss 41 fließen. Da die PIN-Diode 34 über Anschluss 39 eine negative Spannung erhält, ist sie gesperrt. Das Hochfrequenzsignal kann somit nicht zum Masseanschluss 35 abfließen. Zum Steueranschluss 39 kann das Hochfrequenzsignal ebenfalls nicht abfließen, da es von der Induktivität 38 hieran gehindert wird.
  • Der Blockkondensator 44 liegt über den Anschluss 42 zunächst auf etwa der doppelten negativen Gleichspannung wie der Anschluss 39. Für das Hochfrequenzsignal wird der Anschluss 42 über den Blockkondensator 44 nach Masse kurzgeschlossen.
  • Das Kompensationselement, die PIN-Diode 45, kompensiert dabei die nichtlineare Kennlinie der PIN-Diode 34. Hierauf wird anhand von 4 näher eingegangen.
  • Wird dagegen am Steueranschluss 39 eine positive Gleichspannung angeschlossen, so liegt am ausgangsseitigen Anschluss der PIN-Diode 33 diese positive Gleichspannung an, um die PIN-Diode 33 zu sperren. Gleichzeitig ist die PIN-Diode 34 durchgeschaltet. D.h. das Hochfrequenzsignal kann vom Eingangsanschluss 30 nicht zum Ausgangsanschluss 41 fließen und wird die Diode 34 zusätzlich nach Masse kurzgeschlossen.
  • An dem Steueranschluss 39 aus 3 soll beispielsweise eine Gleichspannung von –50V, im Folgenden „Sperrspannung“ genannt anliegen. Am Steueranschluss 37 soll –49V anliegen. Somit ist die PIN-Diode 33 leitend. Am Steueranschluss 42 soll –100V anliegen. Somit sind sowohl die Diode 34 als auch die Diode 45 jeweils mit der Sperrspannung gesperrt.
  • Die RF-Augenblicksspannung, die sowohl an der PIN-Diode 34 als auch an der PIN-Diode 45 anliegt, wirkt auf die beiden Dioden in unterschiedlicher Weise. Beispielsweise vergrößert eine positive RF-Amplitude den Betrag der augenblicklichen Sperrspannung an der PIN-Diode 45, und verkleinert ihn an den PIN-Diode 34. Auf Grund dieser unterschiedlichen Wirkung werden die nicht-linearen Verzerrungen kompensiert.
  • In 4 sind die nichtlinearen Kennlinien der PIN-Dioden 34 und 45 aus 3 dargestellt. Dabei entspricht die Kennlinie 49 der PIN-Diode 34 und die Kennlinie 48 der PIN-Diode 45. Die Kennlinien 48 und 49 summieren sich zu einer gemeinsamen Kennlinie 47, welche zur Sperrspannung symmetrisch ist. Darüber hinaus ist sie über einen weiten Bereich nahezu unabhängig von der Sperrspannung. Dies führt zu einer weitgehenden Reduzierung nichtlinearen Verzerrungen.
  • Zum Ausgleich von Bauteil-Toleranzen kann die „doppelte Sperrspannung“ am Anschluss 42 aus 3 so abgeglichen werden, dass die Verzerrungen optimal unterdrückt werden. Die Spannung kann je nach Frequenz und Pegel des RF-Signals unterschiedlich sein.
  • Anstelle von PIN-Dioden können auch Feldeffekttransistoren oder mikromechanische Schalter oder beliebige andere Schaltelemente, welche eine nichtlineare Kennlinie aufweisen, eingesetzt werden. Vorzugsweise weist das erste Schaltelement, hier die PIN-Diode 34, einen identischen Bauteiltyp auf, wie das Kompensationselement, hier die PIN-Diode 45. Alternativ können jedoch auch unterschiedliche Bauelementtypen eingesetzt werden. Auch ein Einsatz mehrerer Bauelemente als Kompensationselement ist denkbar. So können z.B. zwei, drei oder mehrere Bauelemente als Kompensationselement eingesetzt werden.
  • Abschließend wird anhand von 5 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektronischen Schalters gezeigt. Hier sind zwei elektronische Schalter, wie in 3 dargestellt, zu einem elektronischen Umschalter kombiniert. Sie weisen dabei einen gemeinsamen Eingangsanschluss 50 auf. Dieser ist mit einem gemeinsamen Block-Kondensator 51 verbunden. Das ausgangsseitige Ende des Block-Kondensators 51 ist darüber hinaus mit mittels einer gemeinsamen Induktivität 56 mit einem Gleichspannungsanschluss 57 verbunden. Die bislang geschilderten Bauteile entsprechen den in 1 und 3 dargestellten Bauteilen.
  • Ein erster Schalter 70a weist dabei einen Kompensationsanschluss 62a, einen Steueranschluss 59a und einen Ausgangsanschluss 61a auf. Mit dem ausgangsseitigen Anschluss des gemeinsamen Blockkondensators 51 ist als Teil des ersten Schalters 70a eine PIN-Diode 53a in Flussrichtung verbunden. Der ausgangsseitige Anschluss der PIN-Diode 53a ist mit einer PIN-Diode 54a geschaltet gegen einen Masseanschluss 55a verbunden. Auch diese PIN-Diode 54a ist in Flussrichtung gepolt. Darüber hinaus ist der ausgangsseitige Anschluss der PIN-Diode 53a mit einer PIN-Diode 65a verbunden, welche umgekehrte Polarität aufweist. Der abgewandte Anschluss dieser PIN-Diode 65a ist mit dem Kompensationsanschluss 62a und einem Block-Kondensator 64a, welcher gegen einen Masseanschluss 63a geschaltet ist, verbunden. Darüber hinaus ist der ausgangsseitige Anschluss der PIN-Diode 53a mittels einer Induktivität 58a mit dem Steueranschluss 59a verbunden. Weiterhin ist der ausgangsseitige Anschluss der PIN-Diode 53a mittels eines Block-Kondensators 60a mit dem Ausgangsanschluss 61a des ersten Schalters 70a verbunden. Die Funktion des ersten Schalters 70a entspricht der Funktion des in 3 dargestellten elektronischen Schalters.
  • Darüber hinaus ist mit dem ausgangsseitigen Anschluss des Block-Kondensators 71 eine PIN-Diode 53b, welche Teil des zweiten Schalters 70b ist, verbunden. Mit dem ausgangsseitigen Anschluss dieser PIN-Diode 53b, welche in Flussrichtung angeschlossen ist, ist eine weitere PIN-Diode 54b verbunden, welche ebenfalls in Flussrichtung geschaltet und mit einem Masseanschluss 55b verbunden ist. Darüber hinaus ist mit dem ausgangsseitigen Anschluss der PIN-Diode 53b eine in Sperrrichtung gepolte PIN-Diode 65b verbunden. Diese ist an ihrem abgewandten Ende mit einem Kompensationsanschluss 62b und über einen Blockkondensator 64b mit einem Masseanschluss 63b verbunden. Darüber hinaus ist der ausgangsseitige Anschluss der PIN-Diode 53b über einen Block-Kondensator 60b mit einem Ausgangsanschluss 61b des zweiten Schalters 70b verbunden. Darüber hinaus ist der ausgangsseitige Anschluss der PIN-Diode 53b über eine Induktivität 58b mit einem Steueranschluss 59b des zweiten Schalters 70b verbunden. Die Funktion des zweiten Schalters 70b entspricht ebenfalls der Funktion des in 3 dargestellten elektronischen Schalters.
  • Beim Betrieb des elektronischen Umschalters nach 5 werden die Steueranschlüsse 59a und 59b dabei vorzugsweise wechselweise geschaltet. D.h. es ist gleichzeitig lediglich der erste Schalter 70a oder der zweite Schalter 70b durchgeschaltet bzw. gesperrt. Somit besteht gleichzeitig lediglich eine Verbindung von dem gemeinsamen Eingangsanschluss 50 zu dem Ausgangsanschluss 61a oder zu dem Ausgangsanschluss 61b. Der jeweils andere Ausgangsanschluss 61a, 61b ist gleichzeitig gegen Masse geschaltet.
  • Durch die Kompensation der nichtlinearen Verzerrungen mittels der Kompensationselemente, hier der PIN-Dioden 65a, 65b wird das eingespeiste Hochfrequenz-Signal durch den elektronischen Umschalter nur minimal verzerrt.
  • Die gegenwärtige Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Wie bereits erwähnt, können unterschiedliche Schaltelemente eingesetzt werden. So ist insbesondere die Verwendung von Transistoren, insbesondere Feldeffekttransistoren oder mikromechanischen Schaltern denkbar. Diese Elemente können auch für die Kompensationselemente genutzt werden. Es ist jedoch auch denkbar, unterschiedliche Bauteiltypen für die Schaltelemente und die Kompensationselemente einzusetzen. Alle vorstehend beschriebenen Merkmale oder in den Figuren gezeigten Merkmale sind im Rahmen der Erfindung beliebig vorteilhaft miteinander kombinierbar.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 3047869 C1 [0004]

Claims (15)

  1. Elektronischer Schalter mit einem Eingangsanschluss (30, 50), einem Ausgangsanschluss (41, 61a, 61b) und zumindest einem ersten Schaltelement (34, 53a, 53b), welches eine spannungsabhängige Kennlinie aufweist, wobei das erste Schaltelement (34, 53a, 53b) selektiv den Eingangsanschluss (30, 50) mit dem Ausgangsanschluss (41, 61a, 61b) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Schalter weiterhin ein Kompensationselement (45, 65a, 65b) aufweist, welches eine spannungsabhängige Kennlinie aufweist, und dass das Kompensationselement (45, 65a, 65b) derart angeordnet ist, dass es die spannungsabhängige Kennlinie des ersten Schaltelements (34, 53a, 53b) zumindest teilweise kompensiert.
  2. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (34, 54a, 54b) ein Querelement gegen Masse ausgehend von einer Verbindung zwischen dem Eingangsanschluss (30, 50) und dem Ausgangsanschluss (41, 61a, 61b) ist, und dass das erste Schaltelement (34, 54a, 54b) von einem Steueranschluss steuerbar ist.
  3. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Schalter ein zweites Schaltelement (33, 53a, 53b) beinhaltet, welches ein Serienelement zwischen dem Eingangsanschluss (30, 50) und dem Ausgangsanschluss (41, 61a, 61b) ist, und dass das zweite Schaltelement (33, 53a, 53b) von dem Steueranschluss steuerbar ist.
  4. Elektronischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (45, 65a, 65b) ein Querelement gegen Masse ausgehend von einer Verbindung zwischen dem Eingangsanschluss (30, 50) und dem Ausgangsanschluss (41, 61a, 61b) ist, und dass das Kompensationselement (45, 65a, 65b) von einem Kompensationsanschluss (42, 62a, 62b) mit einer Kompensationsspannung versorgt ist.
  5. Elektronischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsanschluss (30, 50) von einem Gleichspannungsanschluss (37, 57) mit einer Gleichspannung versorgt ist.
  6. Elektronischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (34, 54a, 54b) ein Halbleiterbauelement, bevorzugt eine PIN-Diode oder ein Transistor, bevorzugt ein Feldeffekttransistor, oder ein mikromechanischer Schalter ist.
  7. Elektronischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (33, 53a, 53b) ein Halbleiterbauelement, bevorzugt eine PIN-Diode oder ein Transistor, bevorzugt ein Feldeffekttransistor, oder ein mikromechanischer Schalter ist.
  8. Elektronischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (45, 65a, 65b) ein Halbleiterbauelement, bevorzugt eine PIN-Diode oder ein Transistor, bevorzugt ein Feldeffekttransistor, oder ein mikromechanischer Schalter ist.
  9. Elektronischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (34, 54a, 54b) und das Kompensationselement (45, 65a, 65b) derselben Bauteilklasse angehören.
  10. Elektronischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (34, 54a, 54b) und das Kompensationselement (45, 65a, 65b) einen identischem Aufbau haben.
  11. Elektronischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, das erste Schaltelement (34, 54a, 54b) und das Kompensationselement (45, 65a, 65b) zumindest mit jeweils einem Anschluss an einem gemeinsamen Ort bezogen auf einen Signalfluss zwischen dem Eingangsanschluss (30, 50) und dem Ausgangsanschluss (41, 61a, 61b) angeschlossen sind.
  12. Elektronischer Umschalter mit einem ersten elektronischen Schalter (70a) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und einem zweiten elektronischen Schalter (70b) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und einem gemeinsamen Eingangsanschluss (50), welcher mit den Eingangsanschlüssen der elektronischen Schalter (70a, 70b) verbunden ist.
  13. Elektronischer Umschalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Umschalter derart ausgebildet ist, dass ein an dem gemeinsamen Eingangsanschluss (50) eingespeistes Hochfrequenzsignal wahlweise an einem Ausgangsanschluss (61a) des ersten elektronischen Schalters (70a) oder an einem Ausgangsanschluss (61b) des zweiten elektronischen Schalters (70b) anliegt.
  14. Elektronischer Umschalter nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (54a) des ersten elektronischen Schalters (70a) und das erste Schaltelement (54b) des zweiten elektronischen Schalters (70b) derselben Bauteilklasse angehören, und bevorzugt einen identischen Aufbau haben.
  15. Elektronischer Umschalter nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement (65a) des ersten elektronischen Schalters (70a) und das Kompensationselement (65b) des zweiten elektronischen Schalters (70b) derselben Bauteilklasse angehören, und bevorzugt einen identischen Aufbau haben.
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