DE10240496A1

DE10240496A1 - Regelschaltung für einen Hochfrequenzverstärker

Info

Publication number: DE10240496A1
Application number: DE2002140496
Authority: DE
Inventors: Michael Thole
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Continental Advanced Antenna GmbH
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2004-03-11
Also published as: WO2004023651A1

Abstract

In einer Regelschaltung für einen Hochfrequenzverstärker ist eine eingangsseitige PIN-Diode (1) im Querzweig sowie eine ausgangsseitige PIN-Diode (2) ebenfalls im Querzweig vorgesehen, welche mit einem Regelsignal beaufschlagt wird. Zwischen den PIN-Dioden (1, 2) ist ein Transformationswerk (3) im Längszweig vorgesehen. Beide Dioden werden mit dem gleichen Regelsignal beaufschlagt.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Regelschaltung für einen Hochfrequenzverstärker, insbesondere einen Antennenverstärker.

Um die Aussteuerfestigkeit von AM-, FM- und TV-Antennenverstärkern zu verbessern, werden Leistungsregelungen mit PIN-Diodendämpfungsgliedern eingesetzt. Es werden beispielsweise einfache Shunt-Dioden mit geringerer Dämpfung oder komplexe PI- bzw. T-PIN-Diodendämpfungsglieder verwendet.

Aus der WO 01/73946 ist ein Antennenverstärker mit einem regelbaren Stellglied in Form einer PIN-Diode bekannt. Zur Vergrößerung des Intermodulationsabstandes im Regelbereich ist jeweils ein Anpassungsnetzwerk vor und hinter der PIN-Diode vorgesehen.

Die GB 2266422 A zeigt eine Dämpfungsstufe mit einer PIN-Diode im Längszweig. Dieser ist eine weitere PIN-Diode im Querzweig vorgeschaltet, um die Eingangsimpedanz zu reduzieren. Eine ähnliche Dämpfungsstufe ist aus der EP 0969596 A2 bekannt. Dort wird das Steuersignal für die Dioden aus dem Verstärkerausgangssignal durch Vergleich mit einer Referenzspannung erzeugt.

Vorteile der Erfindung

Mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 kann die Regeldynamik bei einem Hochfrequenzverstärker/Antennenverstärker auf einfache und kostengünstige Weise erhöht werden. Bei der Erfindung wird in den Versorgungs-Spannungszweig der eigentlichen Stellglied-PIN-Diode im Querzweig eine zusätzliche PIN-Diode geschaltet, die hochfrequenzmäßig, das heißt vorzugsweise kapazitiv, gegen Masse kurzgeschlossen ist und direkt vom Regelsignal/der Regelspannung versorgt wird. Die beiden vorzugsweise niederohmigen PIN-Dioden sind über ein Transformationsnetzwerk im Längszweig verbunden, das vorzugsweise eine niederohmige Eingangsimpedanz in eine hochohmige Ausgangsimpedanz transformiert, so dass die Dämpfungswirkung verstärkt wird.

Die Regelschaltung zeichnet sich durch eine hohe Aussteuerfestigkeit und einen sehr hohen Regelbereich aus, wobei die Ansteuerung über eine einzige Regelstrom/Spannungsquelle erfolgt. Zusätzlich wird durch eine vorzugsweise hochfrequenzmäßige Antiparallelschaltung der PIN-Dioden der Verstärker gegen ESD-Störungen geschützt.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.
Es zeigen:
1: Blockschaltbild einer Regelschaltung nach der Erfindung für einen Antennenverstärker,
2: Die Regelschaltung im Detail,
3: Die Ausbildung des Transformationsnetzwerkes der Regelschaltung als T-Glied, 4: Die Ausbildung die Transformationsnetzwerkes der Regelschaltung als PI-Glied.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Gemäß 1 gelangt von einer Scheibenantenne 5 ein Antennensignal auf ein Anpassnetzwerk 6, mit dem die Antenne 5 auf die Eingangsimpedanz des Verstärkers 7 angepasst wird. Nachfolgend wird das Antennensignal über das eingangsseitige PIN-Diodendämpfungsglied 10 zu dem Verstärker 7 geführt. Hinter dem Verstärker 7 wird das verstärkte Antennensignal ausgekoppelt und einem Detektor 8 zugeführt. Hier wird die Signalstärke gemessen, mittels einer Vergleichseinrichtung 4 mit einem Referenzsignal verglichen und es wird ein der Leistung proportionaler Strom erzeugt. Mit diesem Strom (Regelsignal) für die PIN-Dioden 1 und 2, zugeführt über Punkt 16 in 2 wird sowohl die eingangsseitige, insbesondere niederohmige PIN-Diode 1 des Dämpfungsgliedes als auch eine weitere, im Versorgungsspannungszweig gelegene, ausgangsseitige, ebenfalls niederohmige PIN-Diode 2 durchgeschaltet (2). Solange die Ausgangsleistung unter der Referenzleistung ist und somit die Intermodulationsprodukte des Verstärker 7 noch gering sind, bleibt der Strom bei 0 mA und die Dioden 1 und 2 sind hochohmig. In diesem Betriebszustand ist die Durchgangsdämpfung der Regelschaltung sehr gering und es wird keine zusätzliche Entkopplung zum Detektor 8 benötigt. Bei einer Erhöhung der Eingangsleistung steigt der Strom so weit, bis die Referenzausgangsleistung ausgeregelt ist. Durch die Stromerhöhung werden die Dioden 1 und 2 niederohmiger, so dass die Leistung gegen Masse abgeleitet wird. Dabei ist die PIN-Diode 1 direkt gegen Masse geschaltet, während die weitere PIN-Diode 2 nur für das Hochfrequenz-Signal über den Kondensator 9 kapazitiv gegen Masse und damit hochfrequenzmäßig kurzgeschlossen ist. Die beiden PIN-Dioden 1 und 2 sind über ein Transformationsnetzwerk 3 verbunden, welches eine breitbandige Lambda/4-Impedanztransformation (Transformation von niederohmig auf hochohmig) bewirkt, so dass die maximale Gesamtdämpfung der PIN-Dioden 1 und 2 erhöht wird. Dieses Transformationsnetzwerk 3 ist für den Regelstrom durchlässig, da in seinem Längszweig immer eine galvanische Verbindung zwischen den PIN-Dioden 1 und 2 vorgesehen ist. Als Transformationsnetzwerk 3 sind beispielsweise T-Schaltungen (3) geeignet mit 2 Spulen 11 und 12 im Längszweig und einem Kondensator 13 im Querzweig oder PI-Schaltungen (4) mit einer Spule 14 im Längszweig und einem eingangs- und ausgangsseitigen Kondensator 15 bzw. 16 im Querzweig.
Als PIN-Dioden D1 und D2 eignen sich vorzugsweise Shunt-Dioden, die relativ niederohmig sind und eine geringere Dämpfung als herkömmliche PIN-Dioden aufweisen. Die PIN-Dioden werden vorzugsweise bezüglich ihrer Polarität antiparallel in der Regelschaltung betrieben.
Mit der endungsgemäßen Regelschaltung läßt sich eine Regeldynamik von > 30 dB erreichen. Dadurch ergibt sich eine deutlich erhöhte Aussteuerfestigkeit von ca. 20 dB gegenüber herkömmlichen Lösungen.
Die Dämpfungsregelung nach der Empfindung kann sowohl bei AM-, FM- als auch bei TV-Impedanzwandlern für Antennenverstärker eingesetzt werden.

Claims

Regelschaltung für einen Hochfrequenzverstärker, insbesondere Antennenverstärker, mit folgenden Baueinheiten: – Einer eingangsseitigen, insbesondere niederohmigen PIN-Diode (1) im Querzweig, – Einem Transformationsnetzwerk (3) im Längszweig, – Einer ausgangsseitigen, insbesondere niederohmigen PIN-Diode (2) im Querzweig, welche mif einem Regelsignal beaufschlagbar ist, welche hochfrequenzmäßig gegen Masse kurzschließbar ist und welche über das Transformationsnetzwerk (3) galvanisch mit der eingangsseitigen PIN-Diode (1) verbunden ist.
Regelschaltung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Transformationsnetzwerk (3) im Längszweig so ausgebildet ist, dass eine Impedanztransformation, ausgehend von einer niederohmigen Eingangsimpedanz, in eine hochohmige Ausgangsimpedanz erzielbar ist.
Regelschaltung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Regelsignals eine Vergleichseinrichtung (4) vorgesehen ist, mit welcher das Ausgangssignal, insbesondere die Ausgangsleistung des Hochfrequenzverstärkers (5), mit einem Referenzsignal vergleichbar ist.
Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die beiden PIN-Dioden (1,2) hochfrequenzmäßig antiparallel geschaltet sind.
Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Transformationsnetzwerk (3) aus einer PI- oder T-Schaltung besteht, die insbesondere so ausgestaltet ist, dass eine Lambda/4-Transformation erzielbar ist.
Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die PIN-Dioden (1,2) als Shunt-Dioden realisiert sind.