DE10217867A1

DE10217867A1 - HF-Verstärker mit schaltbarer Verstärkung

Info

Publication number: DE10217867A1
Application number: DE10217867A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Delpy
Original assignee: Renesas Electronics Europe GmbH
Current assignee: Renesas Electronics Europe GmbH
Priority date: 2002-04-22
Filing date: 2002-04-22
Publication date: 2003-11-13
Also published as: EP1497915A1; US7071782B2; US20050052242A1; WO2003090346A1

Abstract

Eine Vorrichtung zum Verstärken oder Abschwächen von HF-Signalen zeichnet sich dadurch aus, daß im Verstärkungsbetrieb ein Transistor in Emitter-Schaltung geschaltet ist und für einen Abschwächungsbetrieb eine Basis-Kollektor-Diode in Durchlaßrichtung geschaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft Hochfrequenzverstärker, und insbesondere einen Funkfrequenzverstärker, der die Eingangsstufe eines Funkübertragungssystems darstellt.

Da die Signalpegel bei Funkkommunikationsvorrichtungen Schwankungen in beträchtlicher Größenordnung (mehrere 10 dB) unterliegen, ist eine Anpassung der dem Eingangsverstärker folgenden Stufen notwendig. Insbesondere bei tragbaren Funkkommunikationsvorrichtungen (z. B. Mobiltelefone) sind darüber hinaus die Anforderungen hinsichtlich Kostenminimierung und Miniaturisierung wichtig. Dies bedingt eine einfache Schaltungsimplementierung. Um dieser einfachen Schaltungsimplementierung Rechnung zu tragen, reicht für bestimmte Anwendungen eine Verstärkungsreduktion um einen festen Betrag. Hierbei muß aber berücksichtigt werden, daß die Linearität des Verstärkers gerade bei hohen Eingangspegeln, wenn die Gesamtverstärkung reduziert werden soll, nicht wesentlich verändert werden sollte.

Bekannte Verstärker mit Verstärkungsregelung arbeiten entweder mit schaltbaren passiven Dämpfungsgliedern oder benutzen elektronisch steuerbare Dämpfungsglieder (z. B. PIN-Dioden). Bei dieser aus drei Schichten bestehenden Diode kann durch einen DC- Strom in Leitrichtung der HF-Widerstand gesteuert werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, kostengünstig durch einfache Schaltungsimplementierung die erforderliche Anpassung an die Verstärkung zu ermöglichen.

Dies erfolgt durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bzw. eine Vorrichtung nach Anspruch 9. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung.

Die Erfindung wird unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, wobei:
Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm einer Schaltungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellt,
Fig. 2 ein Ersatzschaltungsdiagramm aus Fig. 1 für den Dämpfungsbetrieb darstellt,
Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellt.
Erfindungsgemäß wird eine Schaltungsvorrichtung geschaffen, die mittels zur Verfügung zu stellender DC-Spannungen eine schaltbare Verstärkung bzw. Dämpfung eines HF- Signals gestattet. Die Schaltungsvorrichtung enthält für beide Betriebszustände einen bipolaren Transistor als HF-aktives Element. Der Transistor ist in Emitter-Schaltung beschaltet. Die beiden möglichen Schaltzustände sind zu unterscheiden, wobei zur Erläuterung auf Fig. 1 verwiesen wird. Dem Fachmann sind die für eine HF-Verstärkung notwendigen Anpasselemente für ein gutes Eingangs-/Ausgangsreflexionsverhältnis, für eine maximale Verstärkung bzw. für eine minimale Rauschanhebung bekannt, so daß hier aus Gründen der Übersichtlichkeit davon abgesehen wurde, sie in die Figuren einzuzeichnen. Zur Darstellung des Erfindungsgedanken wird nur die DC-Speisung des Transistors benötigt. Neben dem Transistor sind auch die Dioden eingezeichnet, um die Polung der jeweiligen internen Transistordioden anzuzeigen. Der Transistor wird auf herkömmliche Weise in normaler Emittergrundschaltung ausgeführt. In diesem Ausführungsbeispiel bei positiver Versorgungsspannung ist es ein npn-Transistor, möglich wäre auch bei negativer Versorgungsspannung die entgegengesetzte Polung mit einem pnp-Transistor. Für einen Verstärkungsbetrieb 1 wird an dem Anschluß 9 die positive Versorgungsspannung +Vcc angelegt und die Impedanz R3 ist niederohmig, wohingegen für den Abschwächungsbetrieb 2 der Anschluß 9 geerdet wird und die Impedanz R3 hochohmig ist. Für den ersten Fall sorgt der Basis-Spannungsteiler dafür, daß die Basis-Emitter-Diode in Durchlaßrichtung betrieben wird und der Transistor in diesem eingestellten Arbeitspunkt die an der Basis über den DC-Entkopplungs-Kondensator anliegenden HF-Signale verstärkt. Der Kollektor liegt über einer Induktivität L1 an Vcc, um die verstärkten HF-Signale über C2 auskoppeln zu können. Um den Verstärker als Dämpfungsglied zu betreiben, wird zum Beispiel durch Legen des Kollektorzweiges an Masse die Basis-Kollektor-Diode in Durchlaßrichtung geschaltet. In dieser Beschaltung ist nur die Basis-Kollektor-Diode aktiv und in Durchlaßrichtung geschaltet. Sie wirkt in Abhängigkeit des durch R1 eingestellten, durch die Diode fließenden Stroms als HF-Dämpfungsglied. Fig. 2 zeigt die aus dieser DC-Beschaltung resultierende Ersatz-Schaltung.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird in Fig. 3 dargestellt. Die Umschaltung erfolgt hierbei durch Umpolen der Versorgungsspannung. Zum Schalten der für diesen Betrieb notwendigen Zustände werden zwei Dioden (D1, D2) verwendet. Die HF-Eigenschaften der Schaltung werden durch die Umschaltung der Betriebsspannung des Transistors erreicht. D1 leitet im Verstärkungsbetrieb 1 und D2 sperrt. Somit wird der Transistor mit dem Spannungsteiler R1, R2 mit einer geeigneten Vorspannung versehen und ein Kollektorstrom eingestellt. Im Abschwächungsbetrieb 2 sperrt D1 und D2 leitet. Hierbei wird die Vorspannung so gelegt, daß die Basis-Kollektor-Diode leitet und als HF-Widerstand wirkt. Nur der Transistor ist das HF-aktive Bauelement in dieser Schaltung. Die Dioden bewirken nur die DC-mäßige Umschaltung. Weitere Ausführungsbeispiele durch zum Beispiel Schalttransistoren sind vorstellbar und als Varianten zu sehen. Weiterhin kann die Schaltungsvorrichtung auch symmetrisch durch z. B. zwei Transistoren ausgeführt sein.

Claims

1. Verfahren zum Verstärken oder Abschwächen von HF-Signalen in Abhängigkeit einer DC-Beschaltung eines npn-Bipolartransistors, wobei in einem Verstärkungsbetrieb (1) der Transistor in Emitterschaltung und in einem Abschwächungsbetrieb (2) die Basis-Kollektor-Diode in Durchlaßrichtung betrieben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die HF-Signale ein Band von HF-Signalen enthalten.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die DC-Versorgung bipolar oder unipolar ausgeführt ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebszustände mittels Schalttransistoren oder -dioden umgeschaltet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis-Emitter-Diode im Abschwächungsbetrieb (2) stromlos oder in Sperrichtung geschaltet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bipolar-Transistor ein pnp-Bipolartransistor ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung asymmetrisch oder symmetrisch ausgeführt ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der den Strom durch die Basis-Kollektor-Diode einstellende Widerstand variabel ausgeführt ist.

9. Schaltungsvorrichtung zum Verstärken oder Abschwächen von HF-Signalen in Abhängigkeit einer DC-Beschaltung eines npn-Bipolartransistors, wobei für den Verstärkungsbetrieb (1) der Transistor in Emitterschaltung und für den Abschwächungsbetrieb (2) die Basis-Kollektor-Diode in Durchlaßrichtung ist.

10. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die HF- Signale ein Band von HF-Signalen enthalten.

11. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die DC-Versorgung bipolar oder unipolar ausgeführt ist.

12. Schaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch Schalttransistoren oder -dioden zur Umschaltung der Betriebszustände.

13. Schaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Abschwächungsbetrieb (2) die Basis-Emitter-Diode stromlos oder in Sperrichtung geschaltet ist.

14. Schaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Bipolar-Transistor ein pnp-Bipolartransistor ist.

15. Schaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsvorrichtung asymmetrisch oder symmetrisch ausgeführt ist.

16. Schaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand zur Einstellung des Stromes durch die Basis- Kollektor-Diode variabel ist.