DE102020110652B4

DE102020110652B4 - Verstärker mit Leistungskombination und interner Redundanz

Info

Publication number: DE102020110652B4
Application number: DE102020110652.1A
Authority: DE
Inventors: Christian Arnold; Andreas Wacker; Martin Kirsch; Joachim Daeubler; Felix Maye
Original assignee: Tesat Spacecom GmbH and Co KG
Current assignee: Tesat Spacecom GmbH and Co KG
Priority date: 2020-04-20
Filing date: 2020-04-20
Publication date: 2022-06-15
Anticipated expiration: 2040-04-21
Also published as: US12063015B2; US20210328556A1; DE102020110652A1; FR3109486B1; FR3109486A1

Abstract

Verstärkeranordnung (10), aufweisend:
eine Mehrzahl von Eingangsverbindungen (A-H);
ein Redundanzschaltwerk (27);
eine Konvertereinheit (16);
eine mit der Konvertereinheit (16) verbundene Verstärkereinheit (18);
einen redundanten Konverter (17);
einen mit dem redundanten Konverter (17) verbundenen redundanten Verstärker (19);
eine Mehrzahl von Ausgangsverbindungen (V-Z), welche mit der Verstärkereinheit (18) und dem redundanten Verstärker (19) verbunden sind; und
wobei jeder Eingangsverbindung (A-H) ein Leistungsteiler (14) zugeordnet ist, welcher eine in jede Eingangsverbindung (A-H) eingespeiste Eingangsleistung aufteilt und einen ersten Teil der Eingangsleistung auf die Konvertereinheit (16) gibt und einen zweiten Teil der Eingangsleistung auf das Redundanzschaltwerk (27) gibt;
wobei das Redundanzschaltwerk (27) ausgeführt ist, wahlweise ein Signal einer der Mehrzahl der Eingangsverbindungen (A-H) auf den redundanten Konverter (17) zu führen;
dadurch gekennzeichnet, dass das Redundanzschaltwerk (27) eine Mehrzahl von Eingangsisolatoren (28) und eine Schaltdiode (30) aufweist, wobei jeweils ein Eingangsisolator mit einem Leistungsteiler (14) verbunden ist und die von dem Leistungsteiler (14) gelieferte Leistung auf die Schaltdiode (30) gibt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft eine Verstärkeranordnung, insbesondere eine Verstärkeranordnung mit interner Redundanz. Die hierin beschriebene Verstärkeranordnung ist insbesondere für die Verstärkung von hochfrequenten Signalen geeignet.
Technischer Hintergrund
Hochfrequenztechnische Systeme werden beispielsweise auf Kommunikationssatelliten eingesetzt, um Kommunikationssignale zu verarbeiten, beispielsweise zu verstärken, zu kombinieren und zu filtern. Oft besteht das Hochfrequenzsystem aus einzelnen Modulen (z.B. Filter, Koppler, Isolatoren, Vorverstärker, Leistungsverstärker, etc.), die miteinander verbunden sind. Um eine Sicherheit gegen Ausfälle einzelner Baugruppen zu gewährleisten, werden in der Regel mehr elektronische Baugruppen (z.B. Verstärker) eingesetzt, als im Nominalbetrieb benötigt werden. Im Falle eines Ausfalls wird zwischen den redundanten Verstärkern umgeschaltet, d.h. ein redundanter Verstärker übernimmt die Aufgabe eines ausgefallenen Verstärkers.
Dieser Gedanke kann auf sämtliche elektronische Komponenten Anwendung finden und ist nicht auf Verstärker begrenzt. Ganz allgemein kann ein Redundanzkonzept so beschrieben werden, dass mehr Komponenten eines bestimmten Typs vorgehalten werden, als im Nominalbetrieb benötigt werden. Im Falle eines Defekts wird eine der Redundanzen Komponenten genutzt, um eine ausgefallene Komponente zu ersetzen.
Andere Redundanzkonzepte sind ebenfalls möglich: so kann beispielsweise dieselbe Aufgabe von Komponenten unterschiedlicher Art und Ausgestaltung ausgeführt werden. Die von diesen Komponenten ausgegebenen Werte können miteinander verglichen werden, um dann eine Entscheidung zu treffen, welcher dieser Werte der weiteren Verarbeitung Grunde gelegt wird.
US 5 963 845 A beschreibt eine Architektur zum Verbinden von Nutzlasten eines Telekommunikationssatelliten. Frequenzwandler, Verstärker, und Filter sind über eine Mehrzahl von Kanälen sowie ein Schaltwerk miteinander verbunden.
Beschreibung
Es kann als Aufgabe betrachtet werden, eine elektronische Signalverarbeitungseinheit mit interner bzw. gekapselter Redundanz anzugeben. Im Folgenden wird die Signalverarbeitungseinheit als Verstärkeranordnung beschrieben, wobei jedoch darauf hingewiesen wird, dass die mit Bezug auf die Verstärkeranordnung beschriebenen Konzepte auch für andere Signalverarbeitungseinheiten Anwendung finden können.
Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung.
Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Verstärkeranordnung angegeben. Die Verstärkeranordnung weist eine Mehrzahl von Eingangsverbindungen, ein Redundanzschaltwerk, eine Konvertereinheit, eine mit der Konvertereinheit verbundene Verstärkereinheit, einen redundanten Konverter, einen mit dem redundanten Konverter verbundenen redundanten Verstärker, und eine Mehrzahl von Ausgangsverbindungen, welche mit der Verstärkereinheit und dem redundanten Verstärker verbunden sind, auf. Jeder Eingangsverbindung ist ein Leistungsteiler zugeordnet, welcher eine in jede Eingangsverbindung eingespeiste Eingangsleistung aufteilt und einen ersten Teil der Eingangsleistung auf die Konvertereinheit gibt und einen zweiten Teil der Eingangsleistung auf das Redundanzschaltwerk gibt, wobei das Redundanzschaltwerk ausgeführt ist, wahlweise ein Signal einer der Mehrzahl der Eingangsverbindungen auf den redundanten Konverter zu führen. Die Verstärkeranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Redundanzschaltwerk eine Mehrzahl von Eingangsisolatoren und eine Schaltdiode aufweist, wobei jeweils ein Eingangsisolator mit einem Leistungsteiler verbunden ist und die von dem Leistungsteiler gelieferte Leistung auf die Schaltdiode gibt.
Die Verstärkeranordnung wird hierin als ein Beispiel einer Signalverarbeitungseinheit beschrieben. Die Verstärkeranordnung weist mehrere Eingangsverbindungen auf. Über die Eingangsverbindungen werden Signale an die Verstärkeranordnung geliefert. Diese Signale werden durch geeignete elektronische Bausteine verarbeitet, das heißt verstärkt. Die Funktionen zum Verarbeiten der Signale sind vorliegend in einer Konvertereinheit implementiert. Die Konvertereinheit verarbeitet die Signale oder bereitet diese auf und liefert die Signale dann an die mit der Konvertereinheit verbundene Verstärkereinheit. Die Verstärkereinheit verstärkt die Signale und gibt diese auf den Ausgangsverbindungen aus, wo die Signale der weiteren Verarbeitung oder Bearbeitung geführt werden.
Die Konvertereinheit kann mehrere einzelne Konverter enthalten, wobei die einzelnen Konverter jeweils mit einer oder mehreren Eingangsverbindungen verbunden sind. Die einzelnen Konverter können identisch aufgebaut sein, so dass die Konvertereinheit letztlich aus mehreren identischen und modular verwendbaren Konvertern besteht.
Ebenso kann die Verstärkereinheit mehrere einzelne Verstärker enthalten, wobei für Funktion und Struktur der Verstärkereinheit und den einzelnen Verstärkern analog gilt, was mit Bezug zu der Konvertereinheit und den Konvertern beschrieben wurde.
Ein Teil der Eingangsverbindungen, welche mit einem Konverter verbunden sind, der entsprechende Konverter, der mit diesem Konverter verbundene Verstärker und die mit diesem Verstärker verbundenen Ausgangsverbindungen können als Zweig der Verstärkeranordnung oder als Funktionsstrang bezeichnet werden. Eine solche Funktionsstrang nimmt Signale auf verarbeitet sie, verstärkt sie und gibt sie aus.
Neben der Konvertereinheit und der Verstärkereinheit, welche für den Nominalbetrieb der Verstärkeranordnung verwendet werden, ist ein redundanter Konverter und ein mit dem redundanten Konverter verbundener redundanter Verstärker als Teil der Verstärkeranordnung vorgesehen.
Der redundante Konverter und der redundante Verstärker können zusammen die Funktionalität eines oben beschriebenen Funktionsstrangs übernehmen, wenn in einem Funktionsstrang ein Konverter, ein Verstärker, oder ein sonstiges Element ausfallen, so dass dieser Funktionsstrang seine vorgesehene Funktion nicht mehr erfüllen kann.
Das Redundanzschaltwerk leitet in diesem Fall (wenn ein Funktionsstrang oder ein Teil davon ausfällt) die Signale von den Eingangsverbindungen auf den redundanten Konverter, die Signale werden von dem redundanten Verstärker verstärkt und auf die Ausgangsverbindungen gegeben.
Damit das Redundanzschaltwerk diese Option erfüllen kann, werden die Signale von jeder Eingangsverbindung mittels eines Leistungsteilers geteilt. Der erste Teil der Signale einer Eingangsverbindung wird auf einen Konverter der Konvertereinheit geführt und der zweite Teil wird auf das Redundanzschaltwerk geführt. Im Ergebnis kommt somit bei der Konvertereinheit ein Signal mit einer etwas niedrigeren Leistung an. Dies ist jedoch unproblematisch, weil die nachgeschaltete Verstärkereinheit das Signal sowieso verstärkt. Der zweite Teil des Signals der Eingangsverbindung steht in dem Redundanzschaltwerk zur Verfügung, um bei Bedarf in dem redundanten Funktionsstrang verarbeitet und ausgegeben zu werden.
Das Redundanzschaltwerk ist so ausgestaltet, dass es eingangsseitig jeweils einen Teil der Eingangsleistung der Signale von mehreren Eingangsverbindungen aufnimmt und bei Bedarf (also im Redundanzfall, das heißt wenn ein Funktionsstrang der Konvertereinheit und der Verstärkereinheit ausfällt) eines dieser Signale wahlweise auf den redundanten Konverter und den redundanten Verstärker gibt.
Auf diese Weise kann eine n zu n-1 Redundanz ermöglicht werden. Der eine redundante Funktionsstrang bestehend aus dem redundanten Konverter und dem redundanten Verstärker können einen Funktionsstrang aus der Konvertereinheit und der Verstärkereinheit ersetzen.
Die Verstärkeranordnung kann beispielsweise Teil eines Systems für die Frequenzumsetzung durch integrierte Mischer sein. Beispielsweise kann die Verstärkeranordnung in Signalverarbeitungspfaden von Kommunikationssatelliten verwendet werden. Der Eingang kann beispielsweise Signale im Ka-Band (20 GHz Bereich) und einen Ausgang im Q-Band (40 GHz Bereich) aufweisen. Natürlich sind auch andere Frequenzbereiche denkbar, insbesondere solche, in denen Hohlleiterübergänge verwendet werden, z.B. V-Band, Ku-Band, X-Band, C-Band, also über den gesamten Frequenzbereich zwischen 3 und 60 GHz.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Leistungsteiler ausgeführt, die in eine Eingangsverbindung eingespeiste Eingangsleistung zu halbieren und die erste Hälfte auf die Konvertereinheit und die zweite Hälfte auf das Redundanzschaltwerk zu geben.
Die Eingangsleistung, welche dem Funktionsstrang in der Konvertereinheit und der Verstärkereinheit zugeführt wird, wird somit geringfügig reduziert. Dies kann jedoch durch einen angepassten Verstärkungsfaktor ausgeglichen werden. Die zweite Hälfte der Eingangsleistung wird dem Redundanzschaltwerk zugeführt und steht für den redundanten Funktionsstrang zur Verfügung.
Gemäß der Erfindung weist das Redundanzschaltwerk eine Mehrzahl von Eingangsisolatoren und eine Schaltdiode auf, wobei jeweils ein Eingangsisolator mit einem Leistungsteiler verbunden ist und die von dem Leistungsteiler gelieferte Leistung auf die Schaltdiode gibt.
Das Redundanzschaltwerk weist insbesondere für jede mit dem Redundanzschaltwerk verbundene Eingangsverbindung einen Eingangsisolator auf. Die Eingangsisolatoren sind mit der Schaltdiode verbunden, so dass ein Signal von einer ausgewählten Eingangsverbindung auf die Schaltdiode geführt werden kann. Die Schaltdiode wiederum ist mit dem redundanten Konverter verbunden. Somit kann wahlweise das Signal einer der Eingangsverbindungen auf den redundanten Konverter geführt werden.
Das Redundanzschaltwerk kann beispielsweise von einer Steuereinheit gesteuert werden, wobei die Steuereinheit vorgibt, welcher Eingangsisolator das anliegende Eingangssignal auf die Schaltdiode und somit auf den redundanten Konverter gibt.
Die Eingangsisolatoren sorgen dafür, dass ein Leistungsfluss lediglich in der Richtung von den Eingangsverbindungen zu dem redundanten Konverter möglich ist und nicht in die Gegenrichtung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verstärkereinheit eine Halbleiterverstärkereinheit.
Beispielsweise kann es sich bei der Halbleiterverstärkereinheit um einen Transistorverstärker handeln, welche auch als SSPA (Englisch: solid state power amplifier) bezeichnet wird. Der redundante Verstärker kann ebenfalls als Halbleiterverstärker ausgestaltet sein. Mittels des wie hierin beschrieben ausgestalteten Redundanzschaltwerks kann somit ein Halbleiterverstärker als Redundanz für eine Halbleiterverstärkereinheit dienen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Verstärkeranordnung weiterhin ein Ausgangsschaltwerk mit einer Mehrzahl von Ausgangsschaltern auf, wobei das Ausgangsschaltwerk mit den Ausgangsverbindungen verbunden ist und ausgeführt ist, eine Ausgangsverbindung wahlweise auf einen Ausgang der Verstärkeranordnung zu führen.
Das Ausgangsschaltwerk kann als Gegenstück zu dem eingangsseitig angeordneten Redundanzschaltwerk betrachtet werden. Wenn ein Funktionsstrang ausfällt, leitet das Redundanzschaltwerk auf der Eingangsseite wahlweise die Eingangsverbindungen des ausgefallenen Funktionsstrangs auf den redundanten Konverter und den redundanten Verstärker. Auf der Ausgangsseite werden die Ausgangsverbindungen durch das Ausgangsschaltwerk wahlweise auf einen Ausgang der Verstärkeranordnung geführt, was insbesondere dann passiert, wenn der redundante Funktionsstrang einen nominellen Funktionsstrang ersetzt.
Wenn also ein nomineller Funktionsstrang ausfällt, ändert sich nichts an den Signalen, welche auf die Eingangsverbindungen gegeben werden. Ebenso ändert sich nichts an den Signalen, welche am Ausgang der Verstärkeranordnung ausgegeben werden. Die Redundanz ist also vollständig intern in der Verstärkeranordnung implementiert und hat weder auf die Eingangsseite noch auf die Ausgangsseite der Verstärkeranordnung einen Einfluss, ist also vollständig transparent für Systeme, welche mit der Verstärkeranordnung verbunden sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Ausgangsschalter Hohlleiterschalter, welche mehr als eine Schalterstellung haben.
Hohlleiterschalter haben den Vorteil, dass sie hohe Leistungen in einem sehr großen Frequenzbereich schalten können. Daher sind sie für den angedachten Anwendungsfall in einem Signalverarbeitungspfad eines Kommunikationssatelliten gut geeignet.
Die Schalterstellung eines solchen Hohlleiterschalters bestimmt, welche Ausgangsverbindung der Verstärkereinheit bzw. des redundanten Verstärkers auf einen Ausgang der Verstärkeranordnung geführt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Ausgangsschalter ausgestaltet, von mindestens zwei Ausgangsverbindungen wahlweise eine einzelne Ausgangsverbindung auf einen Ausgang zu schalten.
So wie auf der Eingangsseite eine Eingangsverbindung auf das Redundanzschaltwerk geführt und von dem Redundanzschaltwerk auf den redundanten Konverter und redundanten Verstärker gegeben wird, wird auf der Ausgangsseite eine selektive Verbindung zwischen den Ausgangsverbindungen und den Ausgängen der Verstärkeranordnung hergestellt, um die Ausgangsverbindungen der Verstärkereinheit bzw. des redundanten Verstärkers auf die Ausgänge der Verstärkeranordnung zu führen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Ausgangsschalter ausgestaltet, in eine von mehreren möglichen Schalterstellungen direkt geschaltet zu werden.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Ausgangsschalter um einen solchen Schalter, bei dem eine beliebige Schalterstellung direkt vorgegeben werden kann, zum Beispiel durch eine Steuereinheit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Verstärkeranordnung weiterhin eine Steueranordnung (kann auch als Steuereinheit bezeichnet werden) mit mehreren Steuermodulen auf, wobei jedes Steuermodul ausgeführt ist, jeden Ausgangsschalter anzusteuern, so dass jeder einzelne Ausgangsschalter von mehreren Steuermodulen mit demselben Kommando für eine für diesen Ausgangsschalter gewünschte Schalterstellung angesteuert wird.
Die Steueranordnung ist also gemäß demselben Redundanzkonzept aufgebaut, wie die Funktionsstränge der Verstärkeranordnung. Fällt ein Steuermodul aus, übernehmen die anderen Steuermodule die Funktion des ausgefallenen Steuermoduls. Ob ein Ausgangsschalter das Kommando für eine bestimmte Schalterstellung von einem Steuermodul oder von mehreren Steuermodulen erhält, wirkt sich damit nicht auf die tatsächliche Schalterstellung aus: wenn ein Steuermodul ausfällt, erhält der Ausgangsschalter das Kommando von einem anderen Steuermodul; hat der Ausgangsschalter das Kommando bereits von einem Steuermodul erhalten, ändert sich nichts an seiner Schalterstellung, wenn er dasselbe Kommando für dieselbe Schalterstellung ein weiteres Mal erhält.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind zumindest einige Komponenten der Verstärkeranordnung in jeweils einem Innengehäuse angeordnet, wobei das Innengehäuse von einem Außengehäuse umgeben ist und in mindestens einer Ebene durch einen umlaufenden Luftspalt von dem Außengehäuse beabstandet ist.
Das Innengehäuse und das Außengehäuse sind bevorzugt so angeordnet, wie dies weiter unten mit Bezug zu einem Hochfrequenzsystem beschrieben ist.
Bevorzugt sind in dem Innengehäuse Komponenten eines Funktionsstrangs wie oben beschrieben enthalten. In dem Innengehäuse sind beispielsweise der Leistungsteiler, ein Konverter, ein Verstärker eines Funktionsstrangs angeordnet. Es können jedoch auch weitere Komponenten in dem Innengehäuse angeordnet sein, wie beispielsweise ein Eingangsfilter, welches dem Leistungsteiler vorgeschaltet ist, ein Ausgangsfilter, welches dem Verstärker nachgeschaltet ist, und/oder ein Ausgangszirkulator. Das Innengehäuse und die darin enthaltenen Komponenten bilden einen Funktionsstrang, welcher als Modul verwendet und in dem Außengehäuse platziert werden kann.
Die Komponenten in dem Innengehäuse können beispielsweise auf einer oder mehreren Platinen angeordnet und in geeigneter Weise miteinander verbunden sein. Um die Signale zu den Komponenten in dem Innengehäuse zu übertragen (eingangsseitig) bzw. von diesen Komponenten auf den Ausgang zu übertragen (ausgangsseitig), können die Eingangsverbindungen bzw. die Ausgangsverbindungen zunächst mit dem Innengehäuse galvanisch verbunden sein. Das Innengehäuse besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material, zum Beispiel Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Das Innengehäuse kann beispielsweise versilbert oder vergoldet sein.
Die Eingangsverbindungen können beispielsweise mittels einer Mikrostreifenverbindung oder einer Mikrostreifenleitung und über eine Drahtbondverbindung auf eine innere Wand oder eine Nase oder einen Vorsprung des Innengehäuses geführt werden, um eine galvanische Verbindung zu dem Innengehäuse herzustellen. Die Mikrostreifenverbindung ist eine Leiterbahn, welche auf der Platine, auf welcher sich die elektrischen Bauteile befinden, angeordnet ist. Dabei ist die Mikrostreifenverbindung mit einigen der elektrischen Bauteile galvanisch verbunden, um ein elektrisches Signal an die elektrischen Bauteile zu liefern oder von diesen zu empfangen.
Bei einem sog. Drahtbond handelt es sich um einen elektrischen Wellenleiter, der aus einem oder mehreren elektrisch leitfähigen Bahnen besteht. Die Bahnen können auf einem Dielektrikum aufgebracht sein.
Die Mikrostreifenverbindung wird über Drahtbonds mit einer an dem Innengehäuse befindlichen Gegenstelle (z.B. eine Bondnase) galvanisch verbunden. Die Bondnase koppelt auf den Hohlleiter, welcher aus dem Innengehäuse über den Luftspalt in das Außengehäuse geführt wird.
Für das Bonden können auch Flachkabel oder Flachleitungen genutzt werden, sog. ribbon bonding.
Zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse besteht eine leitungslose Hochfrequenzverbindung über den umlaufenden Luftspalt. Die elektrischen Signale, welche von dem Funktionsstrang auf das Innengehäuse galvanische übertragen werden, werden als Hochfrequenzsignale über den Luftspalt auf das Außengehäuse und eine (oder mehrere) an dem Außengehäuse befindliche Hohlleiterverbindung übertragen. Somit ist für das Übertragen der elektrischen Signale zwischen dem Innengehäuse und der Hohlleiterverbindung des Außengehäuses keine leitungsgebundene Verbindung notwendig. Eine solche leitungsgebundene Verbindung an dieser Stelle könnte Nachteile mit sich bringen, wie beispielsweise eine niedrige Güte der Verbindung. Ebenso könnte eine solche leitungsgebundene Verbindung an dieser Stelle das Montieren von Innengehäuse und Außengehäuse verkomplizieren.
Beispielsweise kann die Verstärkeranordnung in einem Hochfrequenzsystem verwendet werden. Ein solches Hochfrequenzsystem weist ein Innengehäuse und ein Außengehäuse auf. Das Außengehäuse umgibt das Innengehäuse so, dass ein umlaufender Luftspalt in mindestens einer Ebene zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse verläuft und das Innengehäuse in der Ebene, in welcher der Luftspalt verläuft, von dem Außengehäuse beabstandet ist. In einem Hohlraum des Innengehäuses ist mindestens ein elektrischer Baustein angeordnet, welcher ausgestaltet ist, Hochfrequenzsignale zu verarbeiten und bei welchem es sich um eine Verstärkeranordnung wie hierin beschrieben handelt. An dem Außengehäuse ist eine Hochfrequenzverbindung angeordnet, wobei ein über die Hochfrequenzverbindung zu übertragendes Signal über den Luftspalt zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse übertragen wird.
Das Außengehäuse kann beispielsweise wie ein Rahmen ausgestaltet sein, der das Innengehäuse umgibt. In anderen Worten sind umlaufende Seitenflächen des Innengehäuses von dem Außengehäuse umgeben und hiervon beabstandet. Zwischen den Seitenflächen des Innengehäuses und dem Außengehäuse ist der Luftspalt angeordnet. Der Luftspalt kann mehrere zehntel Millimeter breit (Abstand zwischen Innengehäuse und Außengehäuse) sein, z.B. zwischen 0,1 und 0,3 Millimeter, insbesondere zwischen 0,1 und 0,2 Millimeter. In einer Ausführungsform ist der Luftspalt 0,15 Millimeter breit.
In einer Variante weist das Innengehäuse eine Stirnseite mit einer gezahnten Struktur auf, wobei die gezahnte Struktur der Stirnseite der Hochfrequenzverbindung an dem Außengehäuse gegenüberliegt.
Die gezahnte Struktur ist insbesondere umlaufend um die Öffnung des Hohlraums in dem Innengehäuse angeordnet. Der Hohlraum in dem Innengehäuse stellt funktional einen Hohlleiter dar. Die Öffnung des Hohlraums ist demnach eine Hohlleiteröffnung. Um diese Hohlleiteröffnung sind die Zähne der gezahnten Struktur umlaufend angeordnet.
In einer Variante weist das Hochfrequenzsystem weiterhin eine Trägereinheit auf, auf welcher das Außengehäuse und das Innengehäuse angeordnet sind, wobei das Außengehäuse und das Innengehäuse in der Ebene der Trägereinheit durch den Luftspalt voneinander getrennt sind.
Die Trägereinheit kann beispielsweise eine Platine sein, auf welcher das Innengehäuse und das Außengehäuse angeordnet sind. Die Platine versorgt das Innengehäuse mit elektrischer Energie, um die elektrischen Bauteile in dem Innengehäuse zu betreiben. Die Platine dient auch dazu, Innengehäuse und Außengehäuse mechanisch zu halten und relativ zueinander zu fixieren.
In einer Variante ist das Innengehäuse reversibel mit der Trägereinheit gekoppelt.
Das Innengehäuse kann somit als Modul auf die Trägereinheit aufgesteckt werden. Hierbei wird das Innengehäuse so aufgesteckt, dass es von dem Außengehäuse umgeben wird. Das Innengehäuse berührt das Außengehäuse nicht und wird vielmehr von der Trägereinheit auf Abstand zu dem Außengehäuse gehalten. Somit kann das Innengehäuse ausgetauscht werden, ohne dass mechanische Verbindungen zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse gelöst bzw. hergestellt werden müssen. An dem Außengehäuse sind Hohlleiter angebracht, welche als Signalzuleitungen oder Signalableitungen für Hochfrequenzsignale (HF-Signale, beispielsweise Signale mit Frequenzen zwischen 3 GHz und 40 GHz, insbesondere Signale, für deren Übertragung Hohlleiter geeignet sind und typischerweise verwendet werden) fungieren. In dem Innengehäuse findet eine Signalverarbeitung der HF-Signale statt. Jedenfalls kann bei einer Änderung der Signalverarbeitung das Innengehäuse einfach ausgetauscht werden, indem das bestehende Innengehäuse durch ein modifiziertes Innengehäuse ersetzt wird. Dieser Wechsel kann mit geringem Aufwand erfolgen.
Das Innengehäuse ist mit der Trägereinheit so verbunden, beispielsweise über eine Steck- oder Klemmverbindung, dass elektrische Energie, insbesondere Gleichstrom, an das Innengehäuse und dessen elektrische Bauteile übertragen werden kann.
In einer Variante ist der elektrische Baustein in dem Innengehäuse mittels eines Drahtbonds galvanisch mit dem Innengehäuse verbunden.
Über den Drahtbond wird ein HF-Signal auf das Innengehäuse gegeben, welches sich dann als Welle über das Innengehäuse und den Luftspalt zu dem Außengehäuse ausbreitet, oder umgekehrt.
Gemäß einem weiteren Beispiel ist ein Innengehäuse für ein Hochfrequenzsystem wie hierin beschrieben angegeben, wobei das Innengehäuse einen Hohlraum aufweist, in welchem ein elektrisches Bauteil angeordnet ist, wobei das elektrische Bauteil galvanisch mit dem Innengehäuse gekoppelt ist, wobei das Innengehäuse ausgestaltet ist, hochfrequente Signale über einen Luftspalt auf ein Außengehäuse, welches das Innengehäuse umgibt, zu übertragen, wobei das Innengehäuse ausgestaltet ist, modular in ein Hochfrequenzsystem eingesetzt zu werden.
Figurenliste
Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher auf Ausführungsbeispiele eingegangen. Die Darstellungen sind schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche oder ähnliche Elemente. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Verstärkeranordnung.
2 eine weitere schematische Darstellung einer Verstärkeranordnung.
3 eine schematische Darstellung eines Innengehäuses.
4 eine schematische Darstellung eines Außengehäuses.
5 eine schematische Darstellung eines Innengehäuses.
6 eine schematische Darstellung eines Gehäuses einer Verstärkeranordnung oder eines Hochfrequenzsystems.
7 eine schematische Darstellung eines Außengehäuses.
8 eine schematische Darstellung eines Innengehäuses mit einer Energieversorgungsschnittstelle.
9 eine schematische Darstellung eines Innengehäuses eines Hochfrequenzsystems.
10 eine schematische Darstellung eines Innengehäuses.
11 eine schematische Darstellung eines Hochfrequenzsystems.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Verstärkeranordnung 10. Die Verstärkeranordnung 10 wird mit Eingangssignalen über Eingangsverbindungen A bis H gespeist. Eine Eingangsverbindung ist mit einem Eingangsfilter 12 verbunden und der Ausgang des Eingangsfilters 12 ist mit einem Leistungsteiler 14 verbunden. Der Leistungsteiler 14 teilt die auf einer Eingangsverbindung gelieferte Eingangsleistung eines Signals auf und liefert einen Teil der Eingangsleistung an die Konvertereinheit 16 und den anderen Teil der Eingangsleistung an das Redundanzschaltwerk 27.
Die Signale aller Eingangsverbindungen A bis H werden auf eine Konvertereinheit 16 geführt. Die Konvertereinheit 16 ist ein Zusammenschluss mehrerer einzelner Konverter. Diese Konverter können strukturell voneinander getrennt oder in einem Bauteil untergebracht sein. In 1 ist der Übersichtlichkeit halber lediglich ein funktionaler Baustein für die Konvertereinheit 16 gezeigt. Die Konvertereinheit 16 weist einen Eingang 15 zum Anschließen eines Lokaloszillators auf. Die Konvertereinheit 16 ist mit der Verstärkereinheit 18 verbunden. Die Verstärkereinheit 18 kann dabei ebenfalls aus mehreren einzelnen Verstärkern bestehen (es gilt analog die Beschreibung der Konvertereinheit), auch wenn in 1 lediglich ein einzelner Baustein für die Verstärkereinheit 18 gezeigt ist.
Ein Verstärker der Verstärkereinheit 18 kann mehrere elektronische Bauteile, beispielsweise Halbleiterelemente, aufweisen, deren Ausgänge im Anschluss an die Verstärkereinheit zusammengefasst werden. Diese Funktion führt der Leistungskoppler 20 aus. Die Leistungskoppler 20 geben das Signal an ein Ausgangsfilter 22 weiter, wovon das Signal auf einen Ausgangszirkulator 24 geführt wird. Der Ausgangszirkulator 24 gibt ein Signal über die Ausgangsverbindung V bis Z an ein Ausgangsschaltwerk bestehend aus mehreren Ausgangsschaltern 26 aus. Das Ausgangsschaltwerk verbindet eine Ausgangsverbindung V bis Z wahlweise mit einem Ausgang V' bis Y'.
Die Verstärkeranordnung 10 besteht funktional aus mehreren Funktionssträngen, wobei ein Funktionsstrang zwischen Eingangsverbindung A bis H und Ausgangsverbindung V bis Z angeordnet ist und in diesem Beispiel aus folgenden Komponenten besteht: Eingangsfilter 12, Leistungsteiler 14, Konverter, Verstärker, Leistungskoppler 20, Ausgangsfilter 22, Ausgangszirkulator 24.
Neben den bisher beschriebenen Komponenten weist die Verstärkeranordnung 10 zwei Redundanzschaltwerke 27, einen redundanten Konverter 17 und einen redundanten Verstärker 19 auf. Von jeder Eingangsverbindung A bis H wird über den Leistungsteiler 14 ein Teil der Leistung des Signals auf einen Eingang eines der Redundanzschaltwerke 27 geführt. Im vorliegenden Beispiel werden die vier Eingangsverbindungen A bis D auf jeweils einen Eingangsisolator 28 eines Redundanzschaltwerks und die vier Eingangsverbindungen E bis H auf die Eingangsisolatoren 28 des zweiten Redundanzschaltwerks geführt. Die Eingangsisolatoren 28 geben das Signal an eine Schaltdiode 30 weiter, welche wiederum mit dem redundanten Konverter 17 verbunden ist, wovon das Signal an den redundanten Verstärker 19 und auf die Ausgangsverbindung Z geführt wird.
Die Ausgangsverbindungen V bis Z können wahlweise auf einen der Ausgänge V' bis Y' geführt werden, und zwar in Abhängigkeit von der Stellung der Ausgangsschalter 26.
Eine Steueranordnung 40 samt Energieversorgung ist ebenso Teil der Verstärkeranordnung 10 und ist mit dem Redundanzschaltwerk 27 und dem Ausgangsschaltwerk bestehend aus den Ausgangsschaltern 26 verbunden, um bei Bedarf die Eingangsverbindungen eines Funktionsstrangs über den redundanten Konverter 17 und den redundanten Verstärker 19 auf die Ausgangsverbindung Z zu führen.
Fällt beispielsweise der Funktionsstrang aus, welcher im Nominalbetrieb das Signal für die Ausgangsverbindung Y liefert, wird zunächst das Redundanzschaltwerk 27 so geschaltet, dass die entsprechenden Eingangsverbindungen, also zwei ausgewählte Eingangsverbindungen aus der Gesamtheit der Eingangsverbindungen A bis H, auf den redundanten Konverter 17 und den redundanten Verstärker 19 geführt werden, so dass auf der Ausgangsverbindung Z ein Signal ausgegeben wird. Zu diesem Zweck werden zwei Eingangsisolatoren 28 des Redundanzschaltwerks 27 in einen Zustand gebracht, in welchem sie das ihnen von dem Leistungsteiler 14 zugeführte Signal auf die Schaltdiode 30 geben, wohingegen die anderen Eingangsisolatoren 28 kein Signal auf die Schaltdiode 30 geben. Der Ausgangsschalter 26, welcher im Nominalbetrieb die Ausgangsverbindung Y auf den Ausgang Y' führt, wird in eine Schalterstellung gebracht, um die Ausgangsverbindung Z auf den Ausgang Y' zu führen. Hiervon sind die Funktionsstränge, welche die Signale auf den Ausgangsverbindungen V bis X liefern, nicht beeinflusst.
2 zeigt den modularen Aufbau der Verstärkeranordnung 10. Die Verstärkeranordnung 10 ist so modularisiert, dass ein Funktionsstrang als ein Modul abgebildet ist. Beispielsweise nimmt ein Modul die Eingangsverbindungen A und B auf und verarbeitet diese gemäß der Beschreibung zu 1. Das Modul ist in einem Gehäuse 46 angeordnet und gibt über den zugeordneten Ausgangsschalter 26 den Ausgang V' aus. Von jedem Modul wird ein Teil der Eingangsleistung der Eingangsverbindungen auf das Redundanzschaltwerk 27 geführt, wobei die Leitungen hierfür nicht dargestellt sind.
Die Module für die Eingangsverbindungen C und D, E und F, G und H sind analog aufgebaut wie das Modul für die Eingangsverbindungen A und B. Mittig zwischen diesen Modulen befindet sich ein weiteres Modul mit dem Redundanzschaltwerk 27, dessen Ausgangsverbindungen in dem Ausgang Z' mündet.
Jeder Funktionsstrang weist ein Steuermodul 42 mit Energieversorgung auf. Die Ausgangsschalter 26 sind mittels Hohlleiterverbinder 44 miteinander verbunden.
Die Verstärkeranordnung 10, wie sie mit Bezug zu 1 und 2 beschrieben wurde, bietet eine interne Redundanz und beschreibt die hierzu nötigen Bausteine und Techniken. Eingangsseitig ist ein Redundanzschaltwerk mit Diodenschaltern angeordnet und ausgangsseitig finden integrierte Hohlleiterschalter Verwendung. Im Nominalbetrieb wird das Redundanzschaltwerk nicht benötigt, so dass die Diodenschalter keinen nennenswerten Energieverbrauch aufzeigen. Die Ausgangsschalter 26 werden von dem Steuermodul 42 jedes Funktionsstrangs mit Energie versorgt. Fällt also ein Funktionsstrang aus und wird durch den redundanten Funktionsstrang ersetzt, wird auch der Ausgangsschalter 26 von dem Steuermodul 42 des redundanten Funktionsstrangs mit Energie versorgt. Die Ausgangsschalter 26 können einen kommandierten oder beliebigen Schaltzustand direkt einnehmen. Vorliegend erhalten alle Ausgangsschalter 26 nacheinander aus allen Steuermodulen 42 eine Anweisung für den gewünschten Schaltzustand. Steht der entsprechende Ausgangsschalter bereits durch eine Anweisung eines anderen Steuermoduls in dem richtigen Schaltzustand, ändert sich durch die weitere Anweisung an diesem Schaltzustand nichts. Ist jedoch ein Steuermodul ausgefallen, so versetzt das nächste Steuermodul den Ausgangsschalter 26 in den gewünschten Schaltzustand.
3 zeigt das Innengehäuse 48, welches Bestandteil des Gehäuses 46 eines Moduls der Verstärkeranordnung 10 ist. Das Innengehäuse 48 weist einen Hohlraum 49 auf, in welchem sich die elektronischen Bauteile und Komponenten eines Moduls der Verstärkeranordnung 10 befinden. Die Komponenten in dem Innengehäuse 48 können beispielsweise von zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des Innengehäuses zugänglich sein. Die elektronischen Bauteile in dem Innengehäuse sind mit einer Mikrostreifenleitung galvanisch mit dem Innengehäuse verbunden. Über diese Verbindung werden Signale an die bzw. von den elektronischen Bauteilen übertragen.
4 zeigt das Außengehäuse 50, welches auch als Rahmen bezeichnet werden kann, und ebenso wie das Innengehäuse 48 Bestandteil des Gehäuses 46 ist. Das Innengehäuse 48 wird in eine Ausnehmung des Außengehäuses 50 eingesetzt, um das Gehäuse 46 zu montieren. Das Außengehäuse 50 umgibt das Innengehäuse 48. Um jedoch das Innengehäuse 48 in das Außengehäuse 50 einsetzen zu können, muss das Innengehäuse etwas kleiner sein als die Ausnehmung in dem Außengehäuse. Das Innengehäuse wird bevorzugt so in das Außengehäuse eingesetzt, dass das Innengehäuse seitlich, also in Umfangsrichtung des in 4 gezeigten rahmenartigen Außengehäuses 50, von einem Luftspalt umgeben ist. In anderen Worten ist einen Innenwand des Rahmens des Außengehäuses 50 von einer Außenfläche des Innengehäuses beabstandet. Dieser Aufbau vereinfacht die Montage des Gehäuses 46.
5 zeigt einen detaillierten Aufbau der Stirnseiten des Innengehäuses 48. Der Hohlraum 49 ist von der vorderen Stirnseite 54 und der gegenüberliegenden Stirnseite 52 zugänglich. Die Kanten des Innengehäuses 48, welche den Hohlraum 49 umgeben, weisen eine gezahnte Struktur mit sich abwechselnden Erhöhungen und Vertiefungen auf. Diese Struktur des Innengehäuses ist vorteilhaft, um hochfrequente Signale leitungslos von dem Innengehäuse auf eine Hohlleiterverbindung im Außengehäuse zu übertragen. Die Vertiefungen und/oder Erhöhungen an den Stirnseiten des Innengehäuses 48 können gleiche Ausmaße und Abstände aufweisen, d.h., dass alle Erhöhungen dieselbe Breite haben und alle Vertiefungen dieselbe Breite haben, wohingegen die Breite der Erhöhungen von der Breite der Vertiefungen abweichen kann.
6 zeigt eine Detailansicht des Gehäuses 46, wobei das Innengehäuse 48 in dem Außengehäuse 50 eingesetzt ist. Zwischen dem Innengehäuse 48 und dem Außengehäuse 50 befindet sich ein Luftspalt 56. Ebenso ist die mit Bezug zu 5 beschriebene Zahnstruktur an der Stirnseite des Innengehäuses 48 zu erkennen.
7 zeigt eine Detailansicht des Außengehäuses 50 mit vier Hohlleiterverbindungen 58, welche an den Stirnseiten des Außengehäuses 50 und angrenzend an die Stirnseiten des Innengehäuses 48 mit den Öffnungen zu dem Hohlraum 49 angeordnet sind. Der Hohlraum 49 in dem Innengehäuse 48 kann auch als Fortsetzung der Hohlleiterverbindung 58 in dem Außengehäuse betrachtet werden. Der Querschnitt des Hohlraums 49 in dem Innengehäuse 48 kann identisch zu dem Querschnitt der Hohlleiterverbindung 58 sein.
In dieser Ausgestaltung wird das Innengehäuse 48 von oben in die Ausnehmung in dem Außengehäuse 50 eingesetzt. Die Hochfrequenzverbindung zwischen den elektronischen Bauteilen in dem Innengehäuse und dem Außengehäuse wird über den Luftspalt zu der Hohlleiterverbindung 58 hergestellt. Ausgehend von der Hohlleiterverbindung 58 wird das hochfrequente Signal mittels eines Hohlleiters auf die Ausgangsschalter geführt, vergleiche 2.
Die Energieversorgung der elektronischen Bauteile in dem Innengehäuse kann über Anschlüsse an der Unterseite des Innengehäuses erfolgen. Dies ist schematisch in 8 gezeigt.
8 zeigt ein Innengehäuse 48 mit einem Hohlraum 49. An einer Oberfläche ist eine Energieversorgungsschnittstelle 60 angebracht. Hierbei handelt es sich z.B. um einen Steck- oder Klemmverbinder. Das Innengehäuse 48 kann mit dieser Energieversorgungsschnittstelle 60 auf eine Trägereinheit aufgesteckt werden. Dabei weist die Energieversorgungsschnittstelle 60 in Richtung der Trägereinheit.
Beispielsweise kann das Innengehäuse 48 als Teil des Gehäuses 46 aus 2 auf eine Trägereinheit aufgesteckt werden.
9 zeigt eine Detailansicht der Stirnseite 54 des Innengehäuses 48, wie es schon in 5 gezeigt ist. Die Stirnseite 54 des Innengehäuses 48 zeigt zwei Hohlräume 49, welche jeweils einen HF-Pfad bilden. Jeder Hohlraum 49 ist an der Stirnseite 54 von einer gezahnten Struktur umlaufend umgeben.
Das Innengehäuse kann als Halbschale ausgestaltet sein. Wie der 9 entnommen werden kann, ist die Materialstärke an der oberen Seite im Bereich des Deckels 62 geringer als an der Bodenfläche. Der Deckel 62 kann abgenommen werden, um somit den Hohlraum 49 freizugeben, beispielsweise um die elektrischen Bauteile in dem Hohlraum zu montieren.
Die Zähne 74 umgeben die Öffnungen des Hohlraums 49 an der Stirnseite 54 des Innengehäuses 48. Die Breite der Zähne, also die Erstreckung in Umfangsrichtung der Öffnungen des Hohlraums 49, ist beispielsweise für sämtliche Zähne gleich. Auch die Breite 66 der Vertiefung zwischen den Zähnen 74 kann um eine Öffnung eines Hohlraums 49 gleich sein, muss aber nicht zwingend der Breite der Zähne entsprechen.
Zwischen den zwei Hohlleiterpfaden ist eine vertikale HF-Isolation 64 angeordnet. Dies ist ebenfalls als gezahnte Struktur dargestellt. Die HF-Isolation 64 sorgt für eine Isolation der beiden Hohlleiterpfade voneinander, so dass die HF-Signale eines Hohlleiterpfades die HF-Signale des anderen Hohlleiterpfades nicht signifikant überlagern.
Die HF-Isolation 64 sorgt für eine Signaldämpfung zwischen den Hohlleiterpfaden von 80 dB oder mehr. Die Anpassung an der Hohlleiteröffnung, also an dem HF-Übergang von Innengehäuse zu Außengehäuse, liegt in einem Beispiel bei 25 bis 30 dB oder besser.
Die Struktur an der gegenüberliegenden Stirnseite des Innengehäuse ist üblicherweise identisch ausgestaltet, wobei die gezahnte Struktur im Einzelnen (Breite der Zähne oder der Vertiefungen zwischen den Zähnen, etc.) auch unterschiedlich sein kann. Auch wenn in den bisherigen Figuren das Innengehäuse so dargestellt ist, dass die Öffnungen des Hohlraums an gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind, so können diese Öffnungen auch in einem 90°-Winkel zueinander angeordnet sein. Der Hohlleitereingang und der Hohlleiterausgang können wunschgemäß an dem Innengehäuse angeordnet werden. Entsprechend müssen dann die Drahtbonds von den elektrischen Bauteilen in dem Hohlraum mit dem Innengehäuse verbunden werden.
10 zeigt eine Darstellung des Innengehäuses 48 ohne Deckel 62 (siehe 9). Ersichtlich ist das Innengehäuse 48 als Halbschale gefertigt. Aus Übersichtlichkeitsgründen wurde die Eingangsöffnung an der Stirnseite 54 in den Hohlraum in 10 ohne gezahnte Struktur gezeigt. Es ist jedoch zu verstehen, dass die Zahnstruktur gleichwohl vorhanden sein kann.
Die beiden Hohlleiterpfade 72A, 72B sind zu erkennen und mit gestrichelten Linien gezeigt. Ebenso ist die HF-Isolation 64 als vertikal verlaufende Struktur zwischen den beiden Hohlleiterpfaden 72A, 72B gezeigt.
Beispielhaft ist in 10 in einem Hohlraum ein elektrisches Bauteil 68 in Form einer Platine mit einem oder mehreren Bauteilen gezeigt. Das elektrische Bauteil 68 ist mittels Drahtbonds 70 galvanisch mit einer Oberfläche des Hohlraums in dem Innengehäuse verbunden. Über die Drahtbonds werden HF-Signale auf das elektrische Bauteil übertragen oder von diesem ausgegeben. Der Signalpfad verläuft beispielsweise über den Luftspalt auf die Stirnseite 54, auf den Hohlraum 49, über den Drahtbond 70 auf das elektrische Bauteil 68, dann wird das Signal über den anderen Drahtbond 70 in Richtung der Öffnung an der Stirnseite 52 ausgegeben.
11 zeigt eine Übersichtsdarstellung eines Hochfrequenzsystems 90 bestehend aus einer Trägereinheit 80, z.B. einer Platine, auf welcher das Außengehäuse 50 und das Innengehäuse 48 angeordnet sind. Zwischen dem Innengehäuse 48 und dem Außengehäuse 50 verläuft in der Ebene der Trägereinheit 80 ein Luftspalt 56. An dem Außengehäuse 50 sind Hochfrequenzverbindungen oder Hohlleiterverbindungen 58 angeordnet, welche beispielsweise fluchtend mit den Hohlräumen des Innengehäuses 48 (siehe 9 und 10) ausgerichtet sind. An die Hohlleiterverbindungen 58 werden Hohlleiter von außen angeschlossen, sodann können HF-Signale von den Hohlleitern auf die Hohlleiterverbindungen 58 und über den Luftspalt 56 auf das Innengehäuse 48 übertragen werden, oder umgekehrt.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend“ oder „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
Bezugszeichenliste

10: Verstärkeranordnung
12: Eingangsfilter
14: Leistungsteiler
15: Lokaloszillator-Eingang
16: Konvertereinheit
17: Konverter
18: Verstärkereinheit
19: Verstärker
20: Leistungskoppler
22: Ausgangsfilter
24: Ausgangszirkulatoren
26: Ausgangsschalter
27: Redundanzschaltwerk
28: Eingangsisolator
30: Schaltdiode
40: Steueranordnung und Energieversorgung
42: Steuermodul und Energieversorgung
44: Hohlleiterverbinder
46: Gehäuse
48: Innengehäuse
49: Hohlraum
50: Außengehäuse, Rahmen
52: Stirnseite
54: Stirnseite
56: Luftspalt
58: Hochfrequenzverbindung, Hohlleiterverbindung
60: Energieversorgungsschnittstelle
62: Deckel
64: HF-Isolation
66: Breite
68: Platine mit elektrischen Bauteilen
70: Drahtbond
72A: HF-Pfad
72B: HF-Pfad
74: Zahn
80: Trägereinheit, Platine
90: Hochfrequenzsystem
A-H: Eingangsverbindungen
V-Z: Ausgangsverbindungen
V' - Z': Ausgänge

Claims

Verstärkeranordnung (10), aufweisend: eine Mehrzahl von Eingangsverbindungen (A-H); ein Redundanzschaltwerk (27); eine Konvertereinheit (16); eine mit der Konvertereinheit (16) verbundene Verstärkereinheit (18); einen redundanten Konverter (17); einen mit dem redundanten Konverter (17) verbundenen redundanten Verstärker (19); eine Mehrzahl von Ausgangsverbindungen (V-Z), welche mit der Verstärkereinheit (18) und dem redundanten Verstärker (19) verbunden sind; und wobei jeder Eingangsverbindung (A-H) ein Leistungsteiler (14) zugeordnet ist, welcher eine in jede Eingangsverbindung (A-H) eingespeiste Eingangsleistung aufteilt und einen ersten Teil der Eingangsleistung auf die Konvertereinheit (16) gibt und einen zweiten Teil der Eingangsleistung auf das Redundanzschaltwerk (27) gibt; wobei das Redundanzschaltwerk (27) ausgeführt ist, wahlweise ein Signal einer der Mehrzahl der Eingangsverbindungen (A-H) auf den redundanten Konverter (17) zu führen; dadurch gekennzeichnet, dass das Redundanzschaltwerk (27) eine Mehrzahl von Eingangsisolatoren (28) und eine Schaltdiode (30) aufweist, wobei jeweils ein Eingangsisolator mit einem Leistungsteiler (14) verbunden ist und die von dem Leistungsteiler (14) gelieferte Leistung auf die Schaltdiode (30) gibt.
Verstärkeranordnung (10) nach Anspruch 1, wobei der Leistungsteiler (14) ausgeführt ist, die in eine Eingangsverbindung (A-H) eingespeiste Eingangsleistung zu halbieren und die erste Hälfte auf die Konvertereinheit (16) und die zweite Hälfte auf das Redundanzschaltwerk (27) zu geben.
Verstärkeranordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Verstärkereinheit (18) eine Halbleiterverstärkereinheit ist.
Verstärkeranordnung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend ein Ausgangsschaltwerk mit einer Mehrzahl von Ausgangsschaltern (26); wobei das Ausgangsschaltwerk mit den Ausgangsverbindungen (V-Z) verbunden ist und ausgeführt ist, eine Ausgangsverbindung (V-Z) wahlweise auf einen Ausgang (V'-Y') der Verstärkeranordnung (10) zu führen.
Verstärkeranordnung (10) nach Anspruch 4, wobei die Ausgangsschalter (26) Hohlleiterschalter sind, welche mehr als eine Schalterstellung haben.
Verstärkeranordnung (10) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Ausgangsschalter (26) ausgestaltet sind, von mindestens zwei Ausgangsverbindungen (V-Z) wahlweise eine einzelne Ausgangsverbindung (V-Z) auf einen Ausgang (V'- Y') zu schalten.
Verstärkeranordnung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Ausgangsschalter (26) ausgestaltet sind, in eine von mehreren möglichen Schalterstellungen direkt geschaltet zu werden.
Verstärkeranordnung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, weiterhin aufweisend eine Steueranordnung (40) mit mehreren Steuermodulen (42); wobei jedes Steuermodul (42) ausgeführt ist, jeden Ausgangsschalter (26) anzusteuern, so dass jeder einzelne Ausgangsschalter (26) von mehreren Steuermodulen (42) mit demselben Kommando für eine für diesen Ausgangsschalter (26) gewünschte Schalterstellung angesteuert wird.
Hochfrequenzsystem (90), aufweisend ein Innengehäuse (48) und ein Außengehäuse (50), wobei das Außengehäuse (50) das Innengehäuse (48) so umgibt, dass ein umlaufender Luftspalt (56) in mindestens einer Ebene zwischen dem Innengehäuse (48) und dem Außengehäuse (50) verläuft und das Innengehäuse in der Ebene, in welcher der Luftspalt verläuft, von dem Außengehäuse beabstandet ist; wobei in einem Hohlraum (49) des Innengehäuses (48) mindestens ein elektrischer Baustein (68) angeordnet ist, welcher ausgestaltet ist, Hochfrequenzsignale zu verarbeiten; wobei der elektrische Baustein (68) eine Verstärkeranordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ist; wobei an dem Außengehäuse eine Hochfrequenzverbindung (58) angeordnet ist; wobei ein über die Hochfrequenzverbindung zu übertragendes Signal über den Luftspalt zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse übertragen wird.
Hochfrequenzsystem (90) nach Anspruch 9, wobei das Innengehäuse (48) eine Stirnseite (54) mit einer gezahnten Struktur aufweist; wobei die gezahnte Struktur der Stirnseite (54) der Hochfrequenzverbindung (58) an dem Außengehäuse (50) gegenüberliegt.
Hochfrequenzsystem (90) nach Anspruch 9 oder 10, weiterhin aufweisend eine Trägereinheit (80), auf welcher das Außengehäuse (50) und das Innengehäuse (48) angeordnet sind; wobei das Außengehäuse und das Innengehäuse in der Ebene der Trägereinheit (80) durch den Luftspalt voneinander getrennt sind.
Hochfrequenzsystem (90) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Innengehäuse (48) reversibel mit der Trägereinheit (80) gekoppelt ist.
Hochfrequenzsystem (90) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der elektrische Baustein (68) in dem Innengehäuse (48) mittels eines Drahtbonds (70) galvanisch mit dem Innengehäuse (48) verbunden ist.
Innengehäuse (48) für ein Hochfrequenzsystem (90) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei das Innengehäuse (48) einen Hohlraum (49) aufweist, in welchem ein elektrisches Bauteil (68) angeordnet ist; wobei das elektrische Bauteil (68) galvanisch mit dem Innengehäuse gekoppelt ist; wobei das Innengehäuse (48) ausgestaltet ist, hochfrequente Signale über einen Luftspalt (56) auf ein Außengehäuse (50), welches das Innengehäuse (48) umgibt, zu übertragen; wobei das Innengehäuse (48) ausgestaltet ist, modular in ein Hochfrequenzsystem (90) eingesetzt zu werden.