DE102016114676A1 - Vorrichtung zur Transformation einer elektrischen Leistung einer elektromagnetischen Welle in ein elektrisches Gleichspannungssignal - Google Patents

Vorrichtung zur Transformation einer elektrischen Leistung einer elektromagnetischen Welle in ein elektrisches Gleichspannungssignal Download PDF

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Abstract

Gemäß einer Ausführungsform wird eine Vorrichtung zur Transformation der elektrischen Leistung einer elektromagnetischen Welle in ein elektrisches Gleichspannungssignal offenbart, wobei die Vorrichtung einen Signaleingangsbereich zur Aufnahme der elektromagnetischen Welle, einen Signalausgangsbereich zur Bereitstellung des elektrischen Gleichspannungssignals und eine erste Transformationseinrichtung umfasst, und wobei die erste Transformationseinrichtung zumindest ein erstes Feldeffekttransistorelement und ein zweites Feldeffekttransistorelement, welches mit dem Signalausgangsbereich elektrisch gekoppelt ist, umfasst, wobei das zweite Feldeffekttransistorelement zur seriellen Kopplung mit dem ersten Feldeffekttransistorelement eingerichtet ist. Gemäß dieser Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner mindestens ein erstes kapazitives Element auf, welches mit dem Signaleingangsbereich elektrisch gekoppelt ist, wobei die erste Transformationseinrichtung dazu eingerichtet ist, mindestens eine Oberwelle der elektromagnetischen Welle zu vermeiden.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Anmeldung betrifft allgemein Vorrichtungen, welche zur Transformation elektrischer Leistung einer elektromagnetischen Welle in ein elektrisches Gleichspannungssignal geeignet sind. In manchen Ausführungsformen bezieht sich die Anmeldung auf eine zur Leistungsdetektion elektromagnetischer Wellen im Hochfrequenzbereich eingerichtete Vorrichtung.
  • Hintergrund
  • Antennenbasierte Anwendungen benötigen Leistungsdirektoren, welche möglichst auf Basis von CMOS-Technologie implementiert sein sollten. Für diese Leistungsdetektoren ist erforderlich, dass sie die von einer elektromagnetischen Welle übertragene Hochfrequenzleistung aufnehmen und eine elektrische Gleichspannung ausgeben, welche in einem festen Proportionalitätsverhältnis zu der aufgenommenen Hochfrequenzleistung steht. Verschiedene Aspekte dieser Detektoren sind für die Ausgestaltung wesentlich und umfassen deren CMOS-Kompatibilität, eine hohe Sensitivität des Detektors, einen möglichst geringen Leistungsverbrauch, ein möglichst geringes Rauschen in einem bereitgestellten Gleichspannungssignal sowie möglichst geringe Oberwellen der Hochfrequenz.
  • Verschiedene Ansätze sind derzeit geläufig, um den Anforderungen an einen entsprechenden Leistungsdetektor möglichst gerecht zu werden. In einem ersten Ansatz werden passive, pn-diodenbasierte beziehungsweise schottkydiodenbasierte Leistungsdetektoren verwendet. Für diese ergeben sich jedoch insbesondere die Probleme hoher Oberwellen zu einer Basis-Hochfrequenz sowie eine fehlende CMOS-Kompatibilität zahlreiche schottkydiodenbasierter Leistungsdetektoren. In einem zweiten Ansatz werden aktive Leistungsdetektoren verwendet, welche auf kaskadischen oder logarithmischen Verstärkern basieren. Für diese ergibt sich jedoch das Problem eines besonders hohen Leistungsverbrauchs. In einem dritten Ansatz werden thermische Leistungsdetektoren verwendet. Diese weisen jedoch eine sehr geringe Sensitivität auf.
  • Es ist daher eine Aufgabe, eine Vorrichtung zur Transformation der elektrischen Leistung einer elektromagnetischen Welle in ein elektrisches Gleichspannungssignal mit verbesserten Eigenschaften bereitzustellen.
  • Kurzdarstellung
  • Es wird eine Vorrichtung zur Transformation der elektrischen Leistung einer elektromagnetischen Welle in ein elektrisches Gleichspannungssignal nach Anspruch 1 bereitgestellt. Die Unteransprüche 2 bis 18 definieren weitere Ausführungsformen. Es wird ferner ein Mobilfunkgerät nach Anspruch 19 bereitgestellt, welches die Vorrichtung zur Transformation der elektrischen Leistung einer elektrischen Welle in ein elektrisches Gleichspannungssignal umfasst, und welches auf einem LTE-Standard basiert.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zur Transformation der elektrischen Leistung einer elektromagnetischen Welle in ein elektrisches Gleichspannungssignal einen Signaleingangsbereich zur Aufnahme der elektromagnetischen Welle sowie einen Signalausgangsbereich zur Bereitstellung des elektrischen Gleichspannungssignals. Die Vorrichtung umfasst ferner eine erste Transformationseinrichtung, wobei die erste Transformationseinrichtung zumindest ein erstes Feldeffekttransistorelement und ein zweites Feldeffekttransistorelement umfasst, und wobei letzteres mit dem Signalausgangsbereich elektrisch gekoppelt ist und zur seriellen Kopplung mit dem ersten Feldeffekttransistorelement eingerichtet ist. Die erste Transformationseinrichtung umfasst ferner mindestens ein erstes kapazitives Element, welches mit dem Signaleingangsbereich elektrisch gekoppelt ist, und ist dazu eingerichtet, mindestens eine Oberwelle der elektromagnetischen Welle zu vermeiden.
  • Unter einer Transformation kann ein Vorgang verstanden werden, welcher auf Basis eines ersten wahrgenommenen physikalischen Parameters eines Objekts einen zweiten physikalischen Parameter dieses Objekts generiert, wobei der erste physikalische Parameter des Objekts und der zweite physikalische Parameter des Objekts in einem Verhältnis, insbesondere ein Proportionalitätsverhältnis, stehen. Dabei kann das Objekt eine elektromagnetische Welle sein. Das Objekt kann eine hochfrequente elektromagnetische Welle sein. Der erste Parameter kann eine elektrische Leistung sein und/oder der zweite Parameter kann eine elektrische Gleichspannung sein. Das Objekt kann im Rahmen der Transformation bereitgestellt werden. Für das Durchführen einer solchen Transformation kann eine Transformationseinrichtung vorgesehen sein.
  • Unter dem Vermeiden einer Oberwelle kann ein Verhindern der Entstehung dieser Oberwelle verstanden werden. Dabei können zu diesem Vermeiden Mittel vorgesehen sein, welche das Entstehen einer solchen Oberwelle unterdrücken. Diese Mittel können sich auf die Ausgestaltung und/oder die Anordnung elektrische Komponenten beziehen. Basis für eine potentiell erzeugbare Oberwelle, deren Entstehen vermieden werden kann, kann eine elektromagnetische Welle sein.
  • Unter einem Hochfrequenzbereich kann ein Bereich verstanden werden, welcher Frequenzen f > 3 MHz umfasst. Dabei kann der Hochfrequenzbereich im Bereich von 3 MHz < f < 300 GHz liegen. Der Hochfrequenzbereich kann die Frequenzbänder HF (high frequency), VHF (very high frequency), UHF (ultra high frequency), SHF (super high frequency) und EHF (extremely high frequency) umfassen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Für ein umfassenderes Verständnis verschiedener Ausführungsformen und für mit manchen Ausführungsformen verbundenen Vorteile wird nun auf die folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichen Bezug genommen, in welchen:
  • 1 eine Ausführungsform schematisch darstellt, welche ein erstes und zweites Linearisierungselement umfasst.
  • 2, die 2a und 2b enthält, Ausführungsformen eines Linearisierungselements gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Transformation der elektrischen Leistung einer elektromagnetischen Welle in ein elektrisches Gleichspannungssignal schematisch darstellt.
  • 3 eine Ausführungsform eines Feldeffekttransistorelements gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Transformation der elektrischen Leistung einer elektromagnetischen Welle in ein elektrisches Gleichspannungssignal schematisch darstellt.
  • 4 eine alternative Ausführungsform schematisch darstellt, welche mit einer elektrischen Last verbunden ist, wobei diese Ausführungsform eine erste und zweite Impedanztransformationseinheit sowie eine zusätzliche Spannungsquelle zur Bereitstellung einer elektrischen Vorspannung umfasst.
  • 5, die 5a und 5b enthält, Ausführungsformen einer Impedanztransformationseinheit gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Transformation der elektrischen Leistung einer elektromagnetischen Welle in ein elektrisches Gleichspannungssignal schematisch darstellt.
  • 6, die 6a und 6b enthält, Ausführungsformen einer Impedanztransformationseinheit in der Ausgestaltung als RC-Glieder gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Transformation der elektrischen Leistung einer elektromagnetischen Welle in ein elektrisches Gleichspannungssignal schematisch darstellt.
  • 7 eine alternative Ausführungsform schematisch darstellt, in welcher die erste Transformationseinrichtung mit einer zusätzlichen Spannungsquelle zur Bereitstellung einer elektrischen Vorspannung elektrisch gekoppelt ist.
  • 8 eine alternative Ausführungsform schematisch darstellt, welche mit einer elektrischen Last verbunden ist, wobei diese Ausführungsform eine erste und zweite Impedanztransformationseinheit, eine zusätzliche Spannungsquelle zur Bereitstellung einer elektrischen Vorspannung sowie ein erstes und zweites Linearisierungselement umfasst.
  • 9 in Diagrammform Strom-Spannungskennlinien darstellt, welche unterschiedlichen Ausführungsformen zuzuordnen sind.
  • 10 eine alternative Ausführungsform schematisch darstellt, welche sich auf die zusätzliche vorgeschaltete Bereitstellung eines Baluns bezieht, wobei diese Ausführungsform ein erstes, zweites und drittes Linearisierungselement sowie ein erstes und zweites kapazitives Element umfasst.
  • 11, die 11a und 11b enthält, zwei weitere alternative Ausführungsformen in Verbindung mit weiteren Komponenten schematisch darstellt. Gemäß der in 11a dargestellten, alternativen Ausführungsform ist diese in Verbindung mit einer Antenne, einem Antennenschaltmodul und einem Leistungsverstärker dargestellt und weist ferner ein Richtkopplerelement auf. Gemäß der in 11b dargestellten, alternativen Ausführungsform weist diese ferner ein mit der ersten Transformationseinrichtung elektrisch gekoppeltes Shunt-Hochfrequenzschalter auf.
  • Ausführliche Beschreibung von veranschaulichten Ausführungsformen
  • 1 stellt eine Ausführungsform schematisch dar, welche ein erstes und zweites Linearisierungselement 12, 13 umfasst.
  • Die Ausführungsform gemäß 1 basiert grundsätzlich auf dem sogenannten Greinacher-Schaltkreis. Gegenüber diesem wurden Dioden, welche in herkömmlichen Greinacher-Schaltkreisen verwendet werden, durch Feldeffekttransistorelemente 7, 8 ersetzt oder ergänzt. Die Ausführungsform ist dazu eingerichtet, mindestens eine Oberwelle der elektromagnetischen Welle 2 zu vermeiden. Hierfür kann gemäß der Ausführungsform aus 1 die spezifische Ausgestaltung des ersten Feldeffekttransistorelements 7 und/oder des zweiten Feldeffekttransistorelements 8 dienen. So kann für dieses erste Feldeffekttransistorelement 7 und/oder für dieses zweite Feldeffekttransistorelement 8 ein hochohmiger Substratwiderstand beziehungsweise ein Substratwiderstand von R ≥ 500 Ω × cm vorgesehen sein. Eine solche Ausgestaltung kann zur vollständigen Vermeidung der ersten Oberwelle oder jeder ungeradzahligen Oberwelle geeignet sein.
  • Zur Vermeidung mindestens eine Oberwelle der elektromagnetischen Welle 2 kann gemäß der Ausführungsform nach 1 auch ein erstes Linearisierungselement 12, welches mit dem ersten Feldeffekttransistorelement 7 elektrisch gekoppelt ist, und ein zweites Linearisierungselement 13, welches mit dem zweiten Feldeffekttransistorelement 8 elektrisch gekoppelt ist, eingerichtet sein. Eine solche Ausgestaltung kann zur Vermeidung der zweiten Oberwelle oder jeder geradzahligen Oberwelle geeignet sein.
  • Die zur Umwandlung eines oszillierenden Leistungssignals einer elektromagnetischen Welle 2 in ein elektrisches Gleichspannungssignal 3 eingerichtete Vorrichtung 1 kann zur Verwendung als Leistungsdetektor eines Hochfrequenzsignals geeignet sein oder zu einer entsprechenden Einrichtung ergänzt werden.
  • Gemäß der Ausführungsform aus 1 weist eine Vorrichtung 1 einen Signaleingangsbereich 4, eine erste Transformationseinrichtung 6 und einen Signalausgangsbereich 5 auf. Der Signaleingangsbereich 4 kann zur Aufnahme einer eine elektrisch oszillierenden Leistung umfassenden elektromagnetischen Welle 2 für deren nachfolgende Transformation dienen. Der Signalausgangsbereich 5 kann ferner zur Bereitstellung eines auf der elektrischen Leistung der aufgenommenen elektromagnetischen Welle 2 basierenden elektrischen Gleichspannungssignals 3 dienen. Der Wert dieses elektrischen Gleichspannungssignals 3 und der Wert der Leistung der aufgenommenen elektromagnetischen Welle 2 können dabei in einem Proportionalitätsverhältnis zueinander stehen. Der Signaleingangsbereich 4 und der Signalausgangsbereich 5 können über die elektrische Verschaltung der ersten Transformationseinrichtung 6 elektrisch gekoppelt sein. Die Vorrichtung gemäß der Ausführungsform aus 1 kann ferner auch eine zusätzliche Spannungsquelle 21 umfassen, welche der ersten Transformationseinrichtung 6 eine Vorspannung beziehungsweise Biasspannung bereitstellen kann. Bei manchen Ausführungsformen kann auf die zusätzliche Spannungsquelle 21 auch verzichtet werden. Über die Möglichkeiten zur spezifischen Ausgestaltung einer solchen zusätzlichen Spannungsquelle wird in den nachfolgenden Figuren Bezug genommen.
  • Die erste Transformationseinrichtung 6 ist zur Transformation der elektrischen Leistung der aufgenommenen elektromagnetischen Welle 2 in ein elektrisches Gleichspannungssignal 3 eingerichtet. Die erste Transformationseinrichtung 6 weist eine elektrische Schaltung auf, welche mit dem Signaleingangsbereich 4 und dem Signalausgangsbereich 5 elektrisch verbunden ist. Die erste Transformationseinrichtung 6 weist zumindest ein erstes kapazitives Element 9, das erste Feldeffekttransistorelement 7 und das zweite Feldeffekttransistor 8 auf. Der Schaltkreis der ersten Transformationseinrichtung 6 kann im Wesentlichen entsprechend eines so genannten Greinacher-Schaltkreises eingerichtet sein, wobei das erste Feldeffekttransistorelement 7 und das zweite Feldeffekttransistorelement 8 die Dioden im herkömmlichen Greinacher-Schaltkreis ersetzen können oder mit diesen Dioden elektrisch gekoppelt werden können. Gemäß der Ausführungsform aus 1 kann das erste kapazitive Element 9 eine Vielzahl seriell angeordneter Kondensatoren umfassen. Das erste kapazitive Element 9 kann ferner unmittelbar am Signaleingangsbereich 4 angeordnet sein und/oder dem Signaleingangsbereich 4 unmittelbar nachgeschaltet sein.
  • Das erste Feldeffekttransistorelement 7 und das zweite Feldeffekttransistorelement 8 der ersten Transformationseinrichtung 6 können jeweils einen Gate-Anschluss 19a, 19b, einen Bulk-Anschluss 27a, 27b, einen Source-Anschluss 26a, 26b und einen Drain-Anschluss 20a, 20b umfassen. Das erste Feldeffekttransistorelement 7 kann identisch oder unterschiedlich zu dem zweiten Feldeffekttransistorelement 8 ausgestaltet sein. Bei der Ausführungsform aus 1 können das erste Feldeffekttransistorelement 7 und das zweite Feldeffekttransistorelement 8 jeweils als Feldeffekttransistor des Typs Silicon-on-Insulator (SOI) ausgestaltet sein. Das zweite Feldeffekttransistorelement 8 kann unmittelbar am Signalausgangsbereich 5 angeordnet ist und/oder dem Signalausgangsbereich 5 unmittelbar elektrisch vorgeschaltet sein. Eine elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Feldeffekttransistorelement 8 und dem Signalausgangsbereich 5 kann über einen Source-Anschluss 26b oder einen Drain-Anschluss 20b des zweiten Feldeffekttransistorelements 8 vorgesehen sein. Bei der Ausführungsform aus 1 können ferner Bulk-Anschlüsse 27a, 27b und Source-Anschlüsse 26a, 26b des jeweils ersten Feldeffekttransistorelements 7 beziehungsweise des jeweils zweiten Feldeffekttransistorelements 8 miteinander kurzgeschlossen sein. Auf diese Weise kann eine höhere Symmetrie in der Ausgestaltung der ersten Transformationseinrichtung 6 erlangt werden, was einen positiven Effekt auf die Vermeidung mindestens einer Oberwelle der elektromagnetischen Welle 2 haben kann.
  • Zur Vermeidung der mindestens einen Oberwelle der elektromagnetischen Welle 2 kann ferner ein Kopplungselement 10 zwischen einem ersten kapazitiven Element 9, einem ersten Feldeffekttransistorelement 7 und einem zweiten Feldeffekttransistorelement 8 eingerichtet sein. Das Kopplungselement 10 kann als gemeinsamer Knotenpunkt 11 von dem ersten kapazitiven Element 9, dem ersten Feldeffekttransistorelement 7 und dem zweiten Feldeffekttransistorelement 8 eingerichtet sein. Der gemeinsame Knotenpunkt 11 kann als Hochfrequenz-Eingangsknotenpunkt eingerichtet sein. Ein solcher gemeinsamer Knotenpunkt kann eine serielle Kopplung eines ersten Feldeffekttransistorelements 7 und eines zweiten Feldeffekttransistorelements 8 ermöglichen. Eine solche Einrichtung kann in einer Ausführungsform eine höhere Symmetrie in der strukturellen Anordnung der ersten Transformationseinrichtung 6 herbeiführen, was sich positiv auf die Vermeidung mindestens eine Oberwelle der elektromagnetischen Welle 2 auswirken kann.
  • Gemäß der Ausführungsform aus 1 kann ferner ein erstes Linearisierungselement 12 und ein zweites Linearisierungselement 13 bereitgestellt sein. Das erste Linearisierungselement 12 kann zwischen dem Gate-Anschluss 19a und dem Drain-Anschluss 20a elektrisch eingekoppelt sein. Das zweite Linearisierungselement 13 kann zwischen dem Gate-Anschluss 19b und dem Drain-Anschluss 20b elektrisch eingekoppelt sein. Durch eine solche elektrische Einkopplung und Linearisierung kann eine verbesserte Symmetrie in der strukturellen Anordnung der ersten Transformationseinrichtung 6 erlangt werden. Dies kann sich positiv auf die Vermeidung der zweiten Oberwelle oder auf die Vermeidung aller geradzahligen Oberwellen der elektromagnetischen Welle 2 auswirken.
  • Gemäß der Ausführungsform aus 1 kann die erste Transformationseinrichtung 6 symmetrisch ausgestaltet sein. Hierunter kann unter Bezug auf 1 verstanden werden, dass der auf der linken Seite des Knotenpunkts 11 abgebildete Bereich der ersten Transformationseinrichtung 6 mit dem auf der rechten Seite des Knotenpunkts abgebildete Bereich der ersten Transformationseinrichtung 6 identisch oder zumindest nominell identisch (d.h. abgesehen von Prozesstoleranzen und dergleichen) ist. In einem solchen Fall wäre in einem Gedankenexperiment der linke Bereich der ersten Transformationseinrichtung 6 durch eine Horizontalverschiebung in den rechten Bereich der ersten Transformationseinrichtung 6 überführbar.
  • 2, die 2a und 2b enthält, stellt Ausführungsformen eines Linearisierungselements 12, 13 gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung 1 zur Transformation der elektrischen Leistung einer elektromagnetischen Welle 2 in ein elektrisches Gleichspannungssignal 3 schematisch dar.
  • Gemäß 2a kann das erste Linearisierungselement 12 und/oder das zweite Linearisierungselement 13 als ohmscher Widerstand 14a ausgestaltet sein. Gemäß 2b kann das erste Linearisierungselement 12 und/oder das zweite Linearisierungselement 13 als Hochfrequenzschalter 15 ausgestaltet sein. Die in 2 aufgeführten Ausgestaltungen des ersten Linearisierungselements 12 und/oder des zweiten Linearisierungselements 13 sind jedoch nicht abschließend. Vielmehr sind auch andere Ausgestaltungen des ersten Linearisierungselements 12 und/oder des zweiten Linearisierungselements 13 möglich.
  • Hochfrequenzschalter 15 gemäß der Ausführungsform aus 2b weist eine beliebige Vielzahl seriell angeordneter Feldeffekttransistorelemente 28 auf. Die Feldeffekttransistorelemente 28 des Hochfrequenzschalters können identisch ausgestaltet oder unterschiedlich zueinander ausgestaltet sein. Mindestens eines der Feldeffekttransistorelemente 28 kann Eigenschaften aufweisen, welche zu den entsprechenden Eigenschaften des ersten Feldeffekttransistorelements 7 und/oder des zweiten Feldeffekttransistorelements 8 nominell identisch (d.h. bis auf Prozesstoleranzen und dergleichen) ausgestaltet sind, wobei sich derartige Eigenschaften auf den Transistortyp, die Transistorgeometrie, die Transistorbreite und/oder die Transistorlänge beziehen können. Die Feldeffekttransistoren 28 weisen jeweils ein Gate 29 auf, dessen elektrisches Potential über jeweils einen ohmschen Widerstand durch eine Steuereinheit 10 steuerbar ist. Gemäß der Ausführungsform aus 3b ist vorgesehen, dass die Feldeffekttransistorelemente als normally-off Komponenten ausgestaltet sind (d.h. z.B. ohne angelegte Gate-Spannung nichtleitend sind).
  • 3 stellt eine Ausführungsform eines Feldeffekttransistorelements 7, 8 gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung 1 zur Transformation der elektrischen Leistung einer elektromagnetischen Welle 2 in ein elektrisches Gleichspannungssignal 3 schematisch dar.
  • Gemäß der Ausführungsform aus 3 kann das erste Feldeffekttransistorelement 7 und/oder das zweite Feldeffekttransistorelement 8 einen Gate-Anschluss 19a, 19b, einen Bulk-Anschluss 27a, 27b, einen Source-Anschluss 26a, 26b, einen Drain-Anschluss 20a, 20b, ein das Bauteil schützendes Schutzoxid 31, ein Source-Anschlussmaterial 26d, ein Drain-Anschlussmaterial 20d, ein Bulk-Anschlussmaterial 27d und ein Gate-Anschlussmaterial 19d umfassen, wobei für die genannten Anschlussmaterialien Metalle bereitgestellt sein können. Ein Gateoxid 32 kann ein Gate-Anschlussmaterial 19d von einem steuerbaren Gatekanal 33 isolieren. Eine Source-Dotierung 26e und eine Drain-Dotierung 20e weisen jeweils eine erste Dotierung, also eine n-Dotierung oder eine p-Dotierung, und ein Substrat 52 weist eine hierzu entgegengesetzte zweite Dotierung auf. Das Substrat 52 kann einen vergleichsweise hochohmigen Widerstand im Bereich von 500 Ω × cm bis 5000 Ω × cm aufweisen. Ein solcher hochohmiger Substratwiderstand kann durch eine geeignete Dotierung erlangt werden. Gegenüber einem konventionellen Feldeffekttransistorelement kann bei einer solchen Dotierung eine deutlich größere Verarmungszone 34 im Substrat 52 herbeigeführt werden. Eine solche, unterhalb des Gatekanals 33 gelegene, deutlich größere Verarmungszone 34 kann dazu geeignet sein, einen Bodyeffekt des ersten Feldeffekttransistorelements 7 und/oder des zweiten Feldeffekttransistorelements 8 zu reduzieren oder zu vermeiden. Dies kann sich positiv auf die Vermeidung der mindestens einen Oberwelle der aufgenommenen elektromagnetischen Welle 2 auswirken. So kann sich die Ausgestaltung des ersten Feldeffekttransistorelements 7 und/oder des zweiten Feldeffekttransistorelements 8 auf die Vermeidung der ersten Oberwelle der aufgenommenen elektromagnetischen Welle 2 oder jeder ungeradzahligen Oberwelle positiv auswirken.
  • 4 stellt eine alternative Ausführungsform schematisch dar, welche mit einer elektrischen Last 35 verbunden ist, wobei diese Ausführungsform eine erste und zweite Impedanztransformationseinheit 16, 17 sowie eine zusätzliche Spannungsquelle 21 zur Bereitstellung einer elektrischen Vorspannung umfasst.
  • 4 stellt eine alternative Ausführungsform zur Ausführungsform aus 1 dar. Die alternative Ausführungsform gemäß 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform aus 1 unter anderem dahingehend, dass hiernach kein erstes Linearisierungselement 12 und kein zweites Linearisierungselement 13 vorgesehen ist. Darüber hinaus weist 4 gegenüber der Ausführungsform aus 1 zusätzlich eine erste Impedanztransformationseinheit 16 und eine zweite Impedanztransformationseinheit 17 auf. Die Ausführungsform gemäß 4 weist ferner eine zusätzliche Spannungsquelle 21 auf, welche zur Bereitstellung einer Biasspannung für das erste Feldeffekttransistorelement 7, für das zweite Feldeffekttransistorelement 8 und/oder für die erste Impedanztransformationseinheit 16 sowie für die zweite Impedanztransformationseinheit 17 bereitgestellt sein kann. 4 zeigt ferner ein im Signalausgangsbereich 5 bereitgestelltes elektrisches Gleichspannungssignal 3. Dieses ist mit einer elektrischen Last 35 gekoppelt, über welche das bereitgestellte elektrische Gleichspannungssignal 3 für die jeweilige Applikation genutzt werden kann.
  • Wie in 4 gezeigt, kann die erste Impedanztransformationseinheit 16 unmittelbar mit der zusätzlichen Spannungsquelle 21 elektrisch gekoppelt sein und/oder unmittelbar an dieser angeordnet sein. Ferner kann die zweite Impedanztransformationseinheit 17 unmittelbar mit dem Signalausgangsbereich 5 elektrisch gekoppelt sein und/oder unmittelbar an diesem angeordnet sein. Eine solche Anordnung kann bei manchen Ausführungsformen eine höhere Schaltungssymmetrie der ersten Transformationseinrichtung 6 zu erlangen, da hierdurch sowohl in dem links von Knotenpunkt 11 abgebildeten Bereich, als auch in dem rechts von Knotenpunkt 11 abgebildeten Bereich aus 4 eine identische Impedanz erzielt werden kann. Eine solche Einrichtung kann bei manchen Ausführungsformen zur Vermeidung mindestens eine Oberwelle der elektromagnetischen Welle 2 geeignet sein.
  • Die Bereitstellung der zusätzlichen Spannungsquelle 21 ist bei der Ausführungsform aus 4 optional. Deren Bereitstellung einer Biasspannung kann den Leistungsverbrauch der Vorrichtung 1 optimieren sowie zur Fixation des Betriebspunktes des ersten Feldeffekttransistorelements 7 und/oder des zweiten Feldeffekttransistorelements 8 beitragen und somit die Temperaturabhängigkeit der Feldeffekttransistoren reduzieren. Ferner kann die zusätzliche Spannungsquelle 21 eine beschleunigte Transformation der elektrischen Leistung der elektromagnetischen Welle 2 in das elektrische Gleichspannungssignal 3 innerhalb der ersten Transformationseinrichtung 6 ermöglichen. Auf diese Weise kann beispielsweise für eine zur Leistungsdetektion eingerichtete erste Transformationseinrichtung 6 die Detektion der zu detektierenden Leistung schneller erfolgen.
  • 5, die 5a und 5b enthält, stellt Ausführungsformen einer Impedanztransformationseinheit 16, 17 gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung 1 zur Transformation der elektrischen Leistung einer elektromagnetischen Welle 2 in ein elektrisches Gleichspannungssignal 3 schematisch dar.
  • 5a stellt die erste Impedanztransformationseinheit 16 dar. Hierbei können Anschlussstellen 38 zur elektrischen Schaltung der ersten Transformationseinrichtung 6 gemäß der alternativen Ausführungsform aus 4 elektrisch gekoppelt werden. In einem solchen Fall kann gemäß 5a der Signaleingang in die Impedanztransformationseinheit 16 über Eingänge 36 erfolgen und der Signalausgang aus der ersten Impedanztransformationseinheit 16 über Ausgänge 37 erfolgen.
  • 5b stellt die zweite Impedanztransformationseinheit 17 dar. Hierbei können Anschlussstellen 38 zur elektrischen Schaltung der ersten Transformationseinrichtung 6 gemäß der alternativen Ausführungsform aus 4 elektrisch gekoppelt werden. In einem solchen Fall kann gemäß 5b der Signaleingang in die Impedanztransformationseinheit 16 über Eingänge 36 erfolgen und der Signalausgang aus der ersten Impedanztransformationseinheit 16 über Ausgänge 37 erfolgen.
  • 6, die 6a und 6b enthält, stellt Ausführungsformen eines Impedanztransformationseinheit 16, 17 in der Ausgestaltung als RC-Glieder 18 gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung 1 zur Transformation der elektrischen Leistung einer elektromagnetischen Welle 2 in ein elektrisches Gleichspannungssignal 3 schematisch dar.
  • 6a und 6b stellen RC-Glieder 18 dar, welche sich auf die spezifische Ausgestaltung der ersten Impedanztransformationseinheit 16 und/oder der zweiten Impedanztransformationseinheit 17 beziehen. Sie weisen jeweils einen Widerstand 14d und einen Kondensator 39 auf. Die Anschlussstellen 38 sind zur elektrischen Kopplung mit dem Schaltkreis der ersten Transformationseinrichtung 6 gemäß der alternativen Ausführungsform aus 4 eingerichtet. Es sind auch andere Ausgestaltungen von RC-Gliedern möglich.
  • 7 stellt eine alternative Ausführungsform schematisch dar, in welcher die erste erste Transformationseinrichtung 6 mit einer zusätzlichen Spannungsquelle 21 zur Bereitstellung einer elektrischen Vorspannung elektrisch gekoppelt ist.
  • Gemäß der Ausführungsform aus 7 kann die zusätzliche Spannungsquelle 21 zu Bereitstellung der Biasspannung mit der ersten Transformationseinrichtung 6 elektrisch gekoppelt werden. 7 weist keine vollständige Ausgestaltung der Vorrichtung 1 auf, sondern dient vielmehr zur Erläuterung der Bereitstellung dieser Biasspannung zur Transmissionseinrichtung 6. Die Biasspannung der zusätzlichen Spannungsquelle 21 kann eine Gleichspannung sein. Bezugnehmend auf die sich hieraus ergebenden technischen Effekte und Vorteile mancher derartiger Ausführungsformen wird auf die Ausführungen gemäß der alternativen Ausführungsform aus 4 verwiesen. Die zusätzliche Spannungsquelle 21 kann über Anschlussstellen 38 mit der ersten Transformationseinrichtung 6 gekoppelt sein. Dabei können Eingänge 36 für den Signaleingang von der zusätzliche Spannungsquelle 21 zur ersten Transformationseinrichtung 6 dienen. Die erste Transformationseinrichtung 6 ist zur Transformation der elektrischen Leistung der elektromagnetischen Welle 2 (nicht dargestellt) in ein elektrisches Gleichspannungssignal 3 unter zusätzlicher Einwirkung der Biasspannung der zusätzlichen Spannungsquelle 21 eingerichtet. Nach der Transformation der elektrischen Leistung der elektromagnetischen Welle 2 kann ein Signalausgang aus der ersten Transformationseinrichtung 6 über Ausgänge 37 erfolgen, sodass ein elektrisches Gleichspannungssignal 3 im Signalausgangsbereich 5 bereitgestellt werden kann.
  • 8 stellt eine alternative Ausführungsform schematisch dar, welche mit einer elektrischen Last 35 verbunden ist, wobei diese Ausführungsform eine erste und zweite Impedanztransformationseinheit 16, 17, eine zusätzliche Spannungsquelle 21 zur Bereitstellung einer elektrischen Vorspannung sowie ein erstes und zweites Linearisierungselement 12, 13 umfasst.
  • Die alternative Ausführungsform gemäß 8 weist gegenüber der alternativen Ausführungsform aus 4 zudem ein erstes Linerarisierungselement 12 und ein zweites Lineariserungselement 13 auf. Funktionsweise, strukturelle Anordnung und Ausgestaltung des ersten Linearisierungselements 12 und/oder des zweiten Linearisierungselements 13 können entsprechend den Ausführungsformen und Ausführungen bezüglich den 1 und 2 eingerichtet sein. Eine solche zusätzliche Einrichtung dieser Linearisierungselemente kann die Vermeidung der zweiten Oberschwingung oder jeder geradzeilige Oberschwingung der aufgenommenen elektromagnetischen Welle 2 begünstigen.
  • 9 stellt in Diagrammform Strom-Spannungskennlinien dar, welche unterschiedlichen Ausführungsformen zuzuordnen sind.
  • 9 bezieht sich auf Simulationsergebnisse, welche auf der unterschiedlichen Ausgestaltung der ersten Transformationseinrichtung 6 basieren. Die konkreten Simulationsergebnisse dienen dabei nur der Veranschaulichung, und tatsächliche Werte können je nach Implementierung variieren. Dabei bezieht sich die auf der x-Achse aufgetragene Spannung auf die mit der Leistung der im Signaleingangsbereich 4 aufgenommenen elektromagnetischen Welle 2 einhergehende Eingangsspannung. Die auf der y-Achse aufgetragene Stromstärke bezieht sich auf einen linearisierten Eingangsstrom, wobei die Linearisierung dieses Stroms durch die jeweilige Einrichtung des ersten Linearisierungselements 12 und/oder des zweiten Liniearisierungselements 13 bedingt ist. 9 weist die Graphen a, b und c auf, deren Strom-Spannungskennlinien sich aufgrund einer unterschiedlichen Linearisierungseinrichtung der zugehörigen, jeweiligen ersten Transformationseinrichtung 6 unterscheiden.
  • Bezug nehmend auf Graphen a aus 9 wird hier eine Strom-Spannungskennlinie dargestellt, welche sich auf eine erste Transformationseinrichtung 6 bezieht, die keine Linearisierungseinrichtung umfasst, d.h. kein erstes Linearisierungselement 12 und kein zweites Linearisierungselement 13 umfasst. In einem solchen Fall weist die Strom-Spannungskennlinie ein Verhalten mit stark ausgeprägter Nichtlinearität auf. Eine derartige Ausgestaltung ist in manchen Fällen weniger geeignet, um mindestens eine Oberwelle der elektromagnetischen Welle 2 zu vermeiden.
  • Bezug nehmend auf Graphen b aus 9 wird hier eine Strom-Spannungskennlinie dargestellt, welche sich auf eine erste Transformationseinrichtung 6 bezieht, die ein erstes Linearisierungselement 12 und ein zweites Linearisierungselement 13 umfasst. Hierbei ist das erste Linearisierungselement 12 zwischen Gate-Anschluss 19a und Drain-Anschluss 20a des ersten Feldeffekttransistorelements 7 angeordnet und das zweite Linearisierungselement 13 zwischen Gate-Anschluss 19b und Drain-Anschluss 20b des zweiten Feldeffekttransistorelements 8 angeordnet. Gegenüber des Graphen a weist Graph b eine geringer ausgeprägte Nichtlinearität auf. Eine derartige Ausgestaltung ist daher in manchen Fällen geeignet, um mindestens eine Oberwelle der elektromagnetischen Welle 2 zu vermeiden.
  • Bezug nehmend auf Graphen c aus 9 wird hier eine Strom-Spannungskennlinie dargestellt, welche sich auf eine erste Transformationseinrichtung 6 bezieht, die ein erstes Linearisierungselement 12 und ein zweites Linearisierungselement 13 umfasst. Hierbei ist das erste Linearisierungselement 12 seriell mit dem ersten Feldeffekttransistorelements 7 angeordnet und das zweite Linearisierungselement 13 seriell mit dem zweiten Feldeffekttransistorelements 8 angeordnet. Gegenüber dem Graphen a weist Graph c eine weniger stark ausgeprägte Nichtlinearität auf. Eine derartige Ausgestaltung ist daher grundsätzlich geeignet, um mindestens eine Oberwelle der elektromagnetischen Welle 2 zu vermeiden. Graph c weist ferner eine weniger stark ausgeprägte Nichtlinearität gegenüber Graph b auf.
  • 10 stellt eine alternative Ausführungsform schematisch dar, welche sich auf die zusätzliche vorgeschaltete Bereitstellung eines Baluns 42 bezieht, wobei diese Ausführungsform ein erstes, zweites und drittes Linearisierungselement 12, 13, 43 sowie ein erstes und zweites kapazitives Element 9, 40 umfasst.
  • Gegenüber der Ausführungsform aus 1 weist die alternative Ausführungsform gemäß 10 ferner ein drittes Feldeffekttransistorelement 44 – umfassend einen Gate-Anschluss 19c, einen Drain-Anschluss 20c, einen Source-Anschluss 26c und einen Bulk-Anschluss 27c – auf, wobei das dritte Feldeffekttransistorelement 44 gemäß 10 mit dem zweiten Feldeffekttransistorelement 8 über ein drittes Linearisierungselement 43 und ein weiteres Kopplungselement 10 in der Ausgestaltung eines Knotenpunktes 11 elektrisch gekoppelt ist. Dabei kann das dritte Feldeffekttransistorelement 44 mit dem Signalausgangsbereich 5 unmittelbar elektrisch gekoppelt sein und/oder unmittelbar an diesem Signalausgangsbereich 5 angeordnet sein.
  • Gegenüber der Ausführungsform aus 1 ist die alternative Ausführungsform aus 10 nicht dazu eingerichtet, dass die in dem Signaleingangsbereich 4 aufgenommene elektromagnetische Welle 2 unmittelbar und unverändert in die erste Transformationseinrichtung 6 gelangt. Stattdessen weist die Vorrichtung gemäß 10 ferner einen Balun 42 auf, welcher der ersten Transformationseinrichtung 6 vorgeschaltet sein kann, und welcher zur Modifikation der aufgenommenen elektromagnetischen Welle 2 eingerichtet ist.
  • Dieser Balun 42 kann dazu eingerichtet sein, dass eine in einem Signaleingangsbereich 4 aufgenommene elektromagnetische Welle 2 von diesem Balun 42 modifiziert wird, bevor das Signal dieser elektromagnetischen Welle 2 in die erste Transformationseinrichtung 6 gelangt. Der Balun 42 kann dabei als magnetischer Transformator ausgestaltet sein. Auch kann gemäß 10 ein zweites kapazitives Element 40 in der ersten Transformationseinrichtung 6 eingerichtet sein. Dieses zweite kapazitive Element 40 kann zwischen dem Balun 42 und dem dritten Feldeffekttransistorelement 44 eingekoppelt sein. Auch kann dieses zweite kapazitive Element 40 parallel zu dem ersten kapazitiven Element 9 angeordnet sein. Auch kann dieses zweite kapazitive Element 40 ein mit dem ersten kapazitiven Element 9 identisches Bauteil umfassen oder sein.
  • Gemäß der alternativen Ausgestaltung aus 10 kann die Modifikation der aufgenommenen elektromagnetischen Welle 2 durch den Balun 42 derart erfolgen, dass das Eingangssignal der aufgenommenen elektromagnetischen Welle 2 in ein differenzielle Eingangssignal umgewandelt wird, welches über das erste kapazitive Element 9 und das zweite kapazitive Element 40 als modifiziertes elektromagnetisches Wellensignal 41a, 41b in die erste Transformationseinrichtung 6 eingespeist wird. Eine derartige Modifikation kann bei einer für die Leistungsdetektion ausgestaltete Einrichtung der Vorrichtung 1 die Sensitivität eines solchen Leistungsdetektors verbessern.
  • 11, die 11a und 11b enthält, stellt zwei weitere alternative Ausführungsformen in Verbindung mit weiteren Komponenten schematisch dar. Gemäß der in 11a dargestellten, alternativen Ausführungsform ist diese in Verbindung mit einer Antenne 24, einem Antennenschaltmodul 45 und einem Leistungsverstärker 46 dargestellt und weist ferner ein Richtkopplerelement 23 auf. Gemäß der in 11b dargestellten, alternativen Ausführungsform weist diese ferner mit der ersten Transformationseinrichtung 6 elektrisch gekoppelten Shunt-Hochfrequenzschalter 25 auf.
  • Gemäß der alternativen Ausführungsform aus 11a ist die Vorrichtung 1 zu Leistungsdetektion von Hochfrequenzwellen geeignet. Gemäß dieser Ausführungsform weist die Vorrichtung 1 zumindest eine erste Transformationseinrichtung 6, eine zweite Transformationseinrichtung 6‘ und ein Richtkopplerelement 23 auf. In einer solchen Ausgestaltung kann die Vorrichtung 1 zur Rückkopplung mit einer Antenne 24, welche die elektromagnetische Welle 2 emittiert, eingerichtet sein und in einer die Antenne 24, einen Leistungsverstärker 46 und ein Antennenschaltmodul 45 umfassenden Umgebung interagieren.
  • Das Richtkopplerelement 23 kann dabei einen Eingangsanschluss 47, einen Übertragsanschluss 48, einen gekoppelten Anschluss 49 und einen isolierten Anschluss 50 umfassen. Das Richtkopplerelement 23 kann in einem vorwärts gerichteten Betrieb, das heißt bei einer Signalübertragung von dem Leistungsverstärker 46 zu der Antenne 24, oder in einem rückwärts gerichteten Betrieb, das heißt bei einer Signalübertragung von der Antenne 24 zu dem Leistungsdetektor beziehungsweise dem Leistungsverstärker 46, betrieben werden.
  • In dem vorwärts gerichteten Betrieb wird ein gewünschtes Leistungssignal durch den Leistungsverstärker 46 bereitgestellt und über das Antennenschaltmodul 45 zu dem Eingangsanschluss 47 geführt. Der Hauptteil des gewünschten Leistungssignals kann über den Übertragsanschluss 48 der Antenne 24 zugeführt werden, sodass die Leistung der Antenne 24 an das gewünschte Leistungssignal des Leistungsverstärkers angepasst werden kann. Zusätzlich kann ein kleiner Anteil der Leistung des Leistungsverstärkers über die Kopplung des Eingangsanschlusses 47 mit dem gekoppelten Anschluss 49 des Richtkopplerelements der zur Leistungsdetektion eingerichteten zweiten Transformationseinrichtung 6‘ zugeführt werden. Über die zur Leistungsdetektion eingerichtete zweite Transformationseinrichtung 6‘ kann in diesem Fall überprüft werden, ob das von dem Leistungsverstärker 46 bereitgestellte Leistungssignal dem erwünschten Leistungssignal entspricht. Das durch die zweite Transformationseinrichtung 6‘ detektierte Signal kann auf eine Steuereinheit (nicht dargestellt) übertragen werden, wodurch der Leistungsverstärker 46 derart angepasst werden kann, dass das gewünschte Leistungssignal an die Antenne 24 übertragen werden kann.
  • In dem rückwärts gerichteten Betrieb wird ein Hochfrequenzsignal der für die Antenne 24 eingestellten Leistung an den Übertragsanschluss 48 des Richtkopplerelements 23 übertragen. Über die Kopplung von Übertragsanschluss 48 und isoliertem Anschluss 50 kann dabei ein kleiner Anteil der Antennenleistung ausgekoppelt werden und auf die zur Leistungsdetektion eingerichtete erste Transformationseinrichtung 6 übertragen werden. Über die erste Transformationseinrichtung 6 kann die emittierte Leistung detektiert werden und der detektierte Wert an eine Steuereinheit (nicht dargestellt) übertragen werden, welche auf diese Weise die Leistungsverstärkung durch den Leistungsverstärker 46 an eine erwünschte Emissionsleistung anpassen kann.
  • Gemäß der alternativen Ausführungsform aus 11b kann die Vorrichtung 1 ferner einen mit der ersten Transformationseinrichtung 6 elektrisch gekoppelten Shunt-Hochfrequenzschalter 25 umfassen. Der Shunt-Hochfrequenzschalter 25 kann zwischen dem Signaleingangsbereich 4 und der ersten Transformationseinrichtung 6 elektrisch eingekoppelt sein und/oder zwischen dem Signaleingangsbereich 4 und der ersten Transformationseinrichtung 6 angeordnet sein. Gemäß der Ausführungsform aus 11b kann der Shunt-Hochfrequenzschalter 25 zur analogen Vorprozessierung eingerichtet sein. Ein Ausgangssignal dieser Vorprozessierung kann der ersten Transformationseinrichtung 6 zugeführt werden. Der Shunt-Hochfrequenzschalter 25 weist eine Vielzahl an Feldeffekttransistoren 28a...28n in serieller Anordnung auf, wobei das elektrische Gate-Potential eines jeden Feldeffekttransistors 28a...28n mittels eines Switch control 51 über jeweils einen ohmschen Widerstand 14c gesteuert werden kann. Die Spezifikation der Feldeffekttransistoren 28a...28n kann ferner derart eingestellt sein, dass diese im normally-off Modus eingerichtet sind. Die analoge Vorprozessierung mittels des Shunt-Hochfrequenzschalters 25 kann für die erste Transformationseinrichtung 6 optimierte elektrische Signale bereitstellen, mittels welcher die Transformation in der ersten Transformationseinrichtung 6 möglichst effektiv bei zugleich bauteileschonender Ausübung vollzogen werden kann.
  • Obige Aspekte wurden zwar unter Bezugnahme auf veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben, aber diese Beschreibung soll nicht in einschränkendem Sinn ausgelegt werden. Verschiedene Modifizierungen und Kombinationen der veranschaulichenden Ausführungsformen, wie auch andere Ausführungsformen sind für Fachleute auf dem Gebiet unter Bezugnahme auf die Beschreibung offensichtlich. Als Veranschaulichung können die in den Figuren beschriebenen Ausführungsformen miteinander in alternativen Ausführungsformen kombiniert werden. Es ist daher beabsichtigt, dass die beiliegenden Ansprüche sämtliche derartige Modifizierungen oder Ausführungsformen umfassen.
  • Die folgenden Beispiele sind besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung:
    Beispiel 1. Vorrichtung zur Transformation einer elektrischen Leistung einer elektromagnetischen Welle in ein elektrisches Gleichspannungssignal, umfassend einen Signaleingangsbereich zur Aufnahme der elektromagnetischen Welle, einen Signalausgangsbereich zur Bereitstellung des elektrischen Gleichspannungssignals und eine erste Transformationseinrichtung, wobei die erste Transformationseinrichtung zumindest umfasst:
    • – ein erstes Feldeffekttransistorelement,
    • – ein zweites Feldeffekttransistorelement, elektrisch gekoppelt mit dem Signalausgangsbereich, wobei das zweite Feldeffekttransistorelement zur seriellen Kopplung mit dem ersten Feldeffekttransistorelement eingerichtet ist,
    • – mindestens ein erstes kapazitives Element, welches mit dem Signaleingangsbereich elektrisch gekoppelt ist, wobei die erste Transformationseinrichtung dazu eingerichtet ist, mindestens eine Oberwelle der elektromagnetischen Welle zu vermeiden.
  • Beispiel 2. Vorrichtung nach Beispiel 1, wobei die erste Transformationseinrichtung dazu eingerichtet ist, alle geradzahligen und/oder alle ungeradzahligen Oberwellen der elektromagnetischer Welle zu vermeiden.
  • Beispiel 3. Vorrichtung nach Beispiel 1, wobei das erste Feldeffekttransistorelement, das zweite Feldeffekttransistorelement und das kapazitive Element durch mindestens ein gemeinsames Kopplungselement miteinander elektrisch gekoppelt sind.
  • Beispiel 4. Vorrichtung nach Beispiel 3, wobei das gemeinsame Kopplungselement ein gemeinsamer Knotenpunkt ist.
  • Beispiel 5. Vorrichtung nach Beispiel 1, wobei das erste Feldeffekttransistorelement und/oder das zweite Feldeffekttransistorelement einen Substratwiderstand von R ≥ 500 Ω × cm umfasst.
  • Beispiel 6. Vorrichtung nach Beispiel 1, wobei die erste Transformationseinrichtung ferner ein erstes Linearisierungselement und ein zweites Linearisierungselement umfasst, wobei das erstes Linearisierungselement mit dem ersten Feldeffekttransistorelement elektrisch gekoppelt ist und das zweite Linearisierungselement mit dem zweiten Feldeffekttransistorelement elektrisch gekoppelt ist.
  • Beispiel 7. Vorrichtung nach Beispiel 6, wobei das erste Linearisierungselement und/oder das zweite Linearisierungselement ein ohmscher Widerstand und/oder ein Hochfrequenzschalter ist.
  • Beispiel 8. Vorrichtung nach Beispiel 1, wobei die erste Transformationseinrichtung ferner zumindest eine erste Impedanztransformationseinheit und eine zweite Impedanztransformationseinheit umfasst, wobei die erste Impedanztransformationseinheit mit dem ersten Feldeffekttransistorelement und die zweite Impedanztransformationseinheit mit dem zweiten Feldeffekttransistorelement elektrisch gekoppelt ist.
  • Beispiel 9. Vorrichtung nach Beispiel 8, wobei die erste Impedanztransformationseinheit und/oder die zweite Impedanztransformationseinheit ein RC-Glied umfasst.
  • Beispiel 10. Vorrichtung nach Beispiel 1, wobei die elektrische Kopplung von dem ersten kapazitiven Element und dem Signaleingangsbereich ferner einen Balun umfasst, welcher mit dem kapazitiven Element und dem Signaleingangsbereich elektrisch gekoppelt ist,
  • Beispiel 11. Vorrichtung nach Beispiel 10, wobei der Balun als magnetischer Transformator ausgestaltet ist.
  • Beispiel 12. Vorrichtung nach Beispiel 1, wobei das erste Feldeffekttransistorelement einen ersten Gate-Anschluss und einen ersten Drain-Anschluss und das zweite Feldeffekttransistorelement einen zweite Gate-Anschluss und einen zweite Drain-Anschluss umfasst, wobei der erste Gate- Anschluss mit dem ersten Drain-Anschluss kurzgeschlossen ist und der zweite Gate-Anschluss mit dem zweiten Drain-Anschluss kurzgeschlossen ist.
  • Beispiel 13. Vorrichtung nach Beispiel 1, wobei die erste Transformationseinrichtung mit einer zusätzlichen Spannungsquelle zur Bereitstellung einer elektrischen Vorspannung elektrisch gekoppelt ist.
  • Beispiel 14. Vorrichtung nach Beispiel 1, wobei das mindestens eine kapazitive Element eine Vielzahl seriell angeordneter Kondensatoren umfasst.
  • Beispiel 15. Vorrichtung nach Beispiel 1, wobei das erste Feldeffekttransistorelement und/oder das zweite Feldeffekttransistorelement ein Silicon-on-Insulator Feldeffekttransistor ist.
  • Beispiel 16. Vorrichtung nach Beispiel 1, welche zur Leistungsdetektion der elektromagnetischen Welle im Hochfrequenzbereich eingerichtet ist.
  • Beispiel 17. Vorrichtung nach Beispiel 16, ferner umfassend eine zweite Transformationseinrichtung und ein mit der ersten Transformationseinrichtung und der zweiten Transformationseinrichtung elektrisch gekoppeltes Richtkopplerelement, welches eine Rückkopplung der detektierten Leistung zu einer die elektromagnetische Welle emittierende Antenne ermöglicht.
  • Beispiel 18. Vorrichtung nach Beispiel 16, ferner umfassend einen mit der ersten Transformationseinrichtung elektrisch gekoppelten Shunt-Hochfrequenzschalter, welches der ersten Transformationseinrichtung vorgeschaltet ist.
  • Beispiel 19. Mobilfunkgerät, umfassend die Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, welches auf einem Long Term Evolution, LTE-Standard basiert.

Claims (19)

  1. Vorrichtung (1) zur Transformation einer elektrischen Leistung einer elektromagnetischen Welle (2) in ein elektrisches Gleichspannungssignal (3), umfassend einen Signaleingangsbereich (4) zur Aufnahme der elektromagnetischen Welle (2), einen Signalausgangsbereich (5) zur Bereitstellung des elektrischen Gleichspannungssignals (3) und eine erste Transformationseinrichtung (6), wobei die erste Transformationseinrichtung (6) zumindest umfasst: – ein erstes Feldeffekttransistorelement (7), – ein zweites Feldeffekttransistorelement (8), elektrisch gekoppelt mit dem Signalausgangsbereich (5), wobei das zweite Feldeffekttransistorelement (8) zur seriellen Kopplung mit dem ersten Feldeffekttransistorelement (7) eingerichtet ist, – mindestens ein erstes kapazitives Element (9), welches mit dem Signaleingangsbereich (4) elektrisch gekoppelt ist, wobei die erste Transformationseinrichtung (6) dazu eingerichtet ist, mindestens eine Oberwelle der elektromagnetischen Welle (2) zu vermeiden.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die erste Transformationseinrichtung (6) dazu eingerichtet ist, alle geradzahligen und/oder alle ungeradzahligen Oberwellen der elektromagnetischen Welle (2) zu vermeiden.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Feldeffekttransistorelement (7), das zweite Feldeffekttransistorelement (8) und das kapazitive Element (9) durch mindestens ein gemeinsames Kopplungselement (10) miteinander elektrisch gekoppelt sind.
  4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei das gemeinsame Kopplungselement (10) ein gemeinsamer Knotenpunkt (11) ist.
  5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Feldeffekttransistorelement (7) und/oder das zweite Feldeffekttransistorelement (8) einen Substratwiderstand von R ≥ 500 Ω × cm umfasst.
  6. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Transformationseinrichtung (6) ferner ein erstes Linearisierungselement (12) und ein zweites Linearisierungselement (13) umfasst, wobei das erstes Linearisierungselement (12) mit dem ersten Feldeffekttransistorelement (7) elektrisch gekoppelt ist und das zweite Linearisierungselement (13) mit dem zweiten Feldeffekttransistorelement (8) elektrisch gekoppelt ist.
  7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei das erste Linearisierungselement (12) und/oder das zweite Linearisierungselement (13) ein ohmscher Widerstand (14a) und/oder ein Hochfrequenzschalter (15) ist.
  8. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Transformationseinrichtung (6) ferner zumindest eine erste Impedanztransformationseinheit (16) und eine zweite Impedanztransformationseinheit (17) umfasst, wobei die erste Impedanztransformationseinheit (16) mit dem ersten Feldeffekttransistorelement (7) und die zweite Impedanztransformationseinheit (17) mit dem zweiten Feldeffekttransistorelement (8) elektrisch gekoppelt ist.
  9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, wobei die erste Impedanztransformationseinheit (16) und/oder die zweite Impedanztransformationseinheit (17) ein RC-Glied (18) umfasst.
  10. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Kopplung von dem ersten kapazitiven Element (9) und dem Signaleingangsbereich (4) ferner einen Balun (42) umfasst, welcher mit dem kapazitiven Element (9) und dem Signaleingangsbereich (4) elektrisch gekoppelt ist,
  11. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, wobei der Balun (42) als magnetischer Transformator ausgestaltet ist.
  12. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Feldeffekttransistorelement (7) einen ersten Gate-Anschluss (19a) und einen ersten Drain-Anschluss (20a) und das zweite Feldeffekttransistorelement (8) einen zweite Gate-Anschluss (19b) und einen zweite Drain-Anschluss (20b) umfasst, wobei der erste Gate-Anschluss (19a) mit dem ersten Drain-Anschluss (20a) kurzgeschlossen ist und der zweite Gate-Anschluss (19b) mit dem zweiten Drain-Anschluss (20b) kurzgeschlossen ist.
  13. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Transformationseinrichtung (6) mit einer zusätzlichen Spannungsquelle (21) zur Bereitstellung einer elektrischen Vorspannung elektrisch gekoppelt ist.
  14. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine kapazitive Element (9) eine Vielzahl seriell angeordneter Kondensatoren umfasst.
  15. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Feldeffekttransistorelement (7) und/oder das zweite Feldeffekttransistorelement (8) ein Silicon-on-Insulator Feldeffekttransistor ist.
  16. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche zur Leistungsdetektion der elektromagnetischen Welle (2) im Hochfrequenzbereich eingerichtet ist.
  17. Vorrichtung (1) nach Anspruch 16, ferner umfassend eine zweite Transformationseinrichtung (6‘) und ein mit der ersten Transformationseinrichtung (6) und der zweiten Transformationseinrichtung (6‘) elektrisch gekoppeltes Richtkopplerelement (23), welches eine Rückkopplung der detektierten Leistung zu einer die elektromagnetische Welle (2) emittierende Antenne (24) ermöglicht.
  18. Vorrichtung (1) nach Anspruch 16, ferner umfassend einen mit der ersten Transformationseinrichtung (6) elektrisch gekoppelten Shunt-Hochfrequenzschalter (25), welches der ersten Transformationseinrichtung (6) vorgeschaltet ist.
  19. Mobilfunkgerät, umfassend die Vorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welches auf einem Long Term Evolution, LTE-Standard basiert.
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