DE10304861B4 - Schaltungsanordnung mit einem Wanderwellenverstärker - Google Patents

Abstract

Schaltungsanordnung
mit einem Wanderwellenverstärker (1) zur Verstärkung hochfrequenter Signalwellen (V_IN),
– der mehrere Verstärkerstufen (6a–6c) aufweist,
– wobei benachbarte Verstärkerstufen (6a–6c) über nicht-lineare Elemente (8a–8d) zur Erzeugung einer Wanderwelle miteinander gekoppelt sind und
– wobei die nicht-linearen Elemente (8a–8d; 9a–9d) als Leitungsstücke mit hinsichtlich der Erzeugung einer Wanderwelle definierten geometrischen Ausmaßen ausgebildet sind,
mit einem Vorverstärker (20) zur Impedanzanpassung der Verstärkerstufen (6a–6c) des Wanderwellenverstärkers (1),
– der mit einem Eingang (2) des Wanderwellenverstärkers (1) verbunden ist und
– der das den einzelnen Verstärkerstufen (6a–6c) des Wanderwellenverstärkers (1) zugeführte Signal (V_IN) derart verstärkt, dass alle Verstärkerstufen (6a–6c) ein identisches Ansteuersignal erhalten.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem Wanderwellenverstärker.
• Ein solcher Wanderwellenverstärker wird in der Literatur häufig auch als parametrischer Verstärker bezeichnet. Bei einem Wanderwellenverstärker handelt es sich zum Beispiel um einen verteilten Verstärker, bei dem mehrere aktive Halbleiterbauelemente in hoch integrierter Form zusammen mit nicht-linearen Medien zur Erzeugung der Wanderwelle auf einem Halbleitermaterial ausgeführt sind. Der Aufbau und die Funktionsweise eines solchen Wanderwellenverstärkers ist allgemein bekannt, so dass auf seinen Aufbau nicht näher eingegangen wird.
• Bei hohen Frequenzen wird die Spannungsverstärkung einer gängigen Verstärkerschaltung vor alle durch die dieser Schaltung inhärenten Transistorkapazitäten begrenzt, da hier zunehmend der Miller-Effekt dominiert. Bei gängigen Verstärkerschaltungen existiert daher typischerweise eine maximale Bandbreite der Frequenz. Wird diese maximale Bandbreite überschritten, dann sinkt die Verstärkung der Verstärkerschaltung unter eins.
• Der Wanderwellenverstärker eröffnet hier einen Ausweg, da er über Laufzeitstufen verfügt, die zu den Steueranschlüssen der einzelnen Transistoren der Verstärkerstufen bzw. von den entsprechenden Laststreckenanschlüssen wegführen. Auf diese Weise wird die Parallelschaltung der Eingangs- bzw. Ausgangskapazitäten der Transistoren verhindert, d.h. bei abgeglichenen Laufzeitstufen können die einzelnen Ausgangsströme und damit die Steilheiten aus den einzelnen Laufzeitstufen addiert werden, ohne dass sich die verschiedenen Transistorkapazitäten addieren können. Für einen Wanderwellenverstärker aus n Stufen folgt somit für das Produkt aus Bandbreite B und Verstärkung V:
• 
• Das VB-Produkt ist somit näherungsweise proportional zu der Güte S/C.
• Das Grundprinzip eines Wanderwellenverstärkers besteht darin, eine Signalwelle und eine Pumpwelle zu erzeugen, die gleichzeitig durch die nicht-linearen Medien laufen, um eine parametrische Wechselwirkung hervorzurufen und Energie von der Pumpwelle sowohl an die Signalwelle als auch an eine neu erzeugte Welle zu übertragen, wodurch die Signalverstärkung bewirkt wird. Bei diesen nicht-linearen Medien handelt es sich typischerweise um Leitungsstücke mit definierten Abmessungen. Um die genannte Funktion sicherzustellen, ist es notwendig, eine konstante Phasen- bzw. Amplitudenlage zwischen der vom Eingang des Wanderwellenverstärkers kommenden Signalwelle, der Pumpwelle und der neu erzeugten Welle beizubehalten. Diese sogenannte Arbeitspunkteinstellung der aktiven Elemente des Wanderwellenverstärkers ist jedoch sehr schwierig, insbesondere auch deshalb, da die Signalwelle, die Pumpwelle und die durch die parametrische Wechselwirkung erzeugte neue Welle aufgrund ihrer unterschiedlichen Frequenzen mit verschiedenen Geschwindigkeiten durch die nicht-linearen Leitungsstücke wandern.
• Bei einer Wanderwellenverstärkerarchitektur ist es daher wesentlich, dass sowohl die Eingangsimpedanz als auch die Potenziale an den Eingangsanschlüssen des Wanderwellenverstärkers für ein größtmögliches Produkt aus Verstärkung und Bandbreite optimiert sind.
• Zu diesem Zweck sollte die den Wanderwellenverstärker ansteuernde Schaltung ausgangsseitig typischerweise auf ein festes Impedanzniveau und darüber hinaus auf ein gegebenes Eingangspotenzial des Wanderwellenverstärkers ausgelegt sein. Problematisch daran ist allerdings, dass die Eingangsimpedanz sowie das Eingangspotenzial des Wanderwellenverstärkers nicht konstant ist, sondern abhängig von inneren und äußeren Parametern, wie zum Beispiel der Temperatur und Fertigungstoleranzen, schwanken.
• Zu diesem Zweck wird bislang häufig eine Koppelkapazität zwischen den Ausgängen einer den Wanderwellenverstärker ansteuernden Ausgangsstufe und den Eingängen des Wanderwellenverstärkers angeordnet. Das Potenzial an den Eingängen des Wanderwellenverstärkers wird durch diese Maßnahme zwar geringfügig optimiert, allerdings kommt es in diesem Falle zu Verlusten und zu einer unerwünschten Begrenzung der Bandbreite.
• Auch lassen sich bei einem Wanderwellenverstärker unterschiedliche Impedanzniveaus nur sehr schlecht anpassen und führen zudem zu einer Verschlechterung im Hochfrequenzverhalten.
• Ein wie oben beschriebener Wanderwellenverstärker ist in der Dissertation von Stefan von Waasen, "Wanderwellenverstärker für hochbitratige monolithisch integrierte Photoempfänger auf Basis von InAlAs/InGaAs/InP-Heterostruktur-Feldeffekttransistoren", Shaker Verlag, 1999, ISBN 3-8265-4975-9 beschrieben.
• In der DE 689 15 441 T2 ist ein verteilter symmetrischer Verstärker, der auch als Gegentakt-Kettenverstärkersystem bezeichnet wird, beschrieben. Im Unterschied zu dem Wanderverstärker weist der Kettenverstärker Verstärkerstufen auf, die über lineare Leitungselemente miteinander gekoppelt sind.
• Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wanderwellenverstärker zu optimieren.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Erfindungsgemäß ist den Eingängen des Wanderwellenverstärkers also ein Vorverstärker vorgeschaltet, der vor allem der Vorverstärkung des den einzelnen Stufen des Wanderwellenverstärkers zugeführten Signals derart dient, dass alle Verstärkerstufen jeweils ein mehr oder weniger identisches Ansteuersignal erhalten. Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht vor allem darin, die Ausgangssignale des Vorverstärkers auf die Eingangssignale des Wanderwellenverstärkers im Hinblick auf eine Impedanzanpassung zu optimieren. Es lässt sich damit insbesondere eine definierte Vorverstärkung einstellen, wodurch die Leistungsfähigkeit (Performance) der gesamten Schaltung signifikant verbessert wird.
• Neben der Impedanzanpassung lässt sich vorteilhafterweise auch eine Entkopplung der einzelnen Verstärkerstufen voneinander und darüber hinaus eine Entkopplung der Eingänge des Wanderwellenverstärkers von dessen Ausgängen bewirken.
• Darüber hinaus kann damit auch das Produkt aus Verstärkung und Bandbreite des Vorverstärker auf die Bandbreite des Wanderwellenverstärkers angepasst werden.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmbar.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Vorverstärker eine Pufferschaltung auf, mittels der das Potenzial am Eingang des Wanderwellenverstärkers aktiv gepuffert wird. Im Unterschied zu einer passiven Pufferung des Eingangssignals, wie dies, wie bereits eingangs erwähnt, durch einen Pufferkondensator geschehen kann, wird durch die aktive Pufferschaltung mithin eine definierte Einstellung des Produktes aus Bandbreite und Verstärkung des Wanderwellenverstärkers möglich, indem lediglich eine gezielte Einstellung des Potenzials am Eingang des Wanderwellenverstärkers vorge nommen und zudem eine Rückkopplung weitestgehend vermieden wird.
• Der Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass sich die Impedanzanpassung sowie die Pufferung der Eingangspotenziale des Wanderwellenverstärkers im Unterschied zu herkömmlichen Schaltungen sehr viel einfacher realisieren lassen, da sich vorteilhafterweise sowohl der Vorverstärker wie auch der Wanderwellenverstärker auf demselben Halbleitersubstrat befinden. Potenzialunterschiede, die durch Verwendung unterschiedlicher Halbleitersubstrate hervorgerufen werden können, ergeben sich dadurch gar nicht erst bzw. bleiben vernachlässigbar gering. Dadurch lässt sich der Ausgang des Vorverstärkers auf den Eingang des Wanderwellenverstärkers im Hinblick auf eine Impedanzanpassung sowie auf das gewünschte Potenzialniveau sehr gut optimieren.
• In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist der Vorverstärker einen dem Wanderwellenverstärker vorgeschalteten Emitterfolger (Kollektorschaltung) auf. Dadurch lässt sich das Eingangspotenzial am Wanderwellenverstärker sehr präzise einstellen.
• Der Emitterfolger ist eine sehr häufig verwendete Grundschaltung mit einer annähernd eins entsprechenden Spannungsverstärkung. Er eignet sich insbesondere hervorragend als Impedanzwandler, z.B. als sogenannter „Kabeltreiber" oder als Zwischenstufe zum Anschalten einer niederohmigen Last an eine hochohmige Signalquelle, da er einen verhältnismäßig hohen Eingangswiderstand und einen relativ niedrigen Ausgangswiderstand aufweist. Infolge dieser Eigenschaft wird eine Signalisolation zwischen Signalquelle und Last und damit eine gute Entkopplung bewirkt. Ein weiterer sehr großer Vorteil gegenüber anderen Grundschaltungen ist der relativ große Ansteuerbereich. Der Emitterfolger eignet sich infolge dieser Eigenschaften hervorragend für Ausgangsstufen zur Ansteuerung einer weiteren Verstärkerstufe. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Eingangsspannungen von mehreren Volt sehr linear zu seinem Ausgang übertragen werden können.
• In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung enthält der Vorverstärker einen Differenzverstärker. Dieser Differenzverstärker wird über einen weiteren Emitterfolger angesteuert, wobei der Differenzverstärker wiederum ausgangsseitig den Eingang des ersten Emitterfolgers ansteuert. Durch das Vorsehen einer Differenzverstärkerstufe, die über Emitterfolger angesteuert wird, ist eine bessere Anpassung und ein größerer Freiheitsgrad bei der Optimierung des Arbeitspunktes des Wanderwellenverstärkers erzielbar. Insbesondere ist damit eine Verstärkung für das in den Wanderwellenverstärker eingekoppelte Steuersignal definiert einstellbar. Es lässt sich damit auch eine sehr breitbandige Verstärkung mit dem Verstärkungsfaktor von etwa 2–3 für alle Verstärkerstufen des Wanderwellenverstärkers einstellen. Auch reduziert diese Maßnahme zusätzlich die Rückkopplung.
• In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste und/oder die zweite Emitterfolgerschaltung mehrstufig ausgebildet. Die verschiedenen Stufen des Emitterfolgers sind dabei kaskadenförmig so angeordnet, dass der Ausgang der ersten Stufe den Steueranschluss der zweiten Stufe ansteuert. Durch die mehrstufige Ausbildung eines Emitterfolgers lässt sich im Vergleich zu einem einstufigen Emitterfolger eine bessere Schaltungsperformance aufgrund einer geringeren Rückkopplung und eine sehr definiert einstellbare Vorverstärkung erzielen. Besonders effektiv ist es, wenn jeweils zweistufige oder dreistufige Emitterfolger vorgesehen sind. Eine höhere Anzahl an Verstärkerstufen würde zunehmend zu einer Instabilität der Verstärkung führen, da aufgrund der Vielzahl der in Serie angeordneten Dioden des Emitterfolgers eine definierte Einstellbarkeit des Eingangspotenzials zunehmend erschwert wird.
• Bei dem Wanderwellenverstärker handelt es sich typischerweise um einen verteilten Verstärker, bei dem also dessen Verstärkung auf mindestens zwei aktive Bauelemente verteilt ist.
• Ein solcher Wanderwellenverstärker ist typischerweise zwischen den Anschlüssen einer Versorgungsspannungsquelle angeordnet. Ein Wanderwellenverstärker weist ferner zumindest mehrere Verstärkerstufen mit jeweils zumindest einem aktiven Bauelement auf, wobei die einzelnen Verstärkerstufen steueranschlussseitig und ausgangsseitig jeweils über nicht-lineare Elemente miteinander gekoppelt sind. Als aktive Bauelemente werden meist Transistoren, beispielsweise Bipolartransistoren, MOSFETs, JFETs, etc., aber auch sonstige Schalter, wie zum Beispiel Thyristoren oder IGBTs verwendet.
• In einer typischen Ausgestaltung sind die nicht-linearen Elemente als Leitungsstücke mit hinsichtlich der Erzeugung einer Wanderwelle definierten geometrischen Ausmaßen ausgebildet. Es handelt sich hierbei um Leitungsstücke, die eine definierte Leitungskapazität mit hinsichtlich der Ausbreitung einer Wanderwelle optimalen geometrischen Ausmaßen (Länge, Breite) zur Ausbreitung der breitbandigen Wanderwelle aufweisen.
• In einer weiteren Ausgestaltung ist die Impedanz des Wanderwellenverstärkers und damit vorteilhafterweise das Produkt aus Verstärkung und Bandbreite auf Temperaturveränderungen und/oder Fertigungstoleranzen der aktiven Elemente des Wanderwellenverstärkers angepasst.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt dabei:
• 1 das Schaltbild eines ersten, allgemeinen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltung mit einem Wanderwellenverstärker;
• 2 das Schaltbild eines zweiten, bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltung mit einem Wanderwellenverstärker.
• In allen Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente – sofern nichts anderes angegeben ist – gleich bezeichnet worden.
• 1 zeigt das Schaltbild eines ersten, allgemeinen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltung mit einem Wanderwellenverstärker.
• In 1 ist mit Bezugszeichen 1 der Wanderwellenverstärker bezeichnet. Der Wanderwellenverstärker 1 weist einen Eingangsanschluss 2 zur Einkopplung eines Eingangssignals V_IN sowie einen Ausgangsanschluss 3 zur Bereitstellung eines Ausgangssignals V_OUT auf. Der Wanderwellenverstärker 1 ist ferner zwischen zwei Versorgungsanschlüssen 4, 5 angeordnet. Der erste Versorgungsanschluss 4 weist ein erstes Versorgungspotenzial V_DD, beispielsweise ein positives Versorgungspotenzial, auf, während der zweite Versorgungsanschluss 5 ein zweites Versorgungspotenzial V_GND beispielsweise das Potenzial der Bezugsmasse, aufweist.
• Der Wanderwellenverstärker 1 ist in 1 dreistufig ausgebildet, d.h. er weist drei Verstärkerstufen 6a, 6b, 6c auf. Eine jeweilige Verstärkerstufe 6a–6c weist jeweils ein aktives Halbleiterbauelement 7a, 7b, 7c auf. Im vorliegenden Beispiel sind die aktiven Halbleiterbauelemente 7a–7c als bipolare Transistoren, die hier in Emitterschaltung vorliegen, ausgebildet. Die Steueranschlüsse B dieser Transistoren sind mit dem Eingangsanschluss 2, die ausgangsseitigen Lastanschlüsse C sind mit dem Ausgangsanschluss 3 gekoppelt. Über den jeweils anderen Lastanschluss E der Transistoren 7a–7c lassen sich diese mit einem in 1 nicht dargestellten Referenzpotenzial beaufschlagen.
• Der Wanderwellenverstärker 1 weist ferner nicht-lineare Elemente 8a–8d, 9a–9d, die als Leitungsstücke ausgebildet sind, auf. Diese Leitungsstücke 8a–8d, 9a–9d bestehen aus einem Material mit definierten geometrischen Abmessungen und damit einer definierten Kapazität. Auf diese Weise eignen sich diese Leitungsstücke 8a–8d, 9a–9d zur Erzeugung und Ausbreitung einer Wanderwelle von den Verstärkerstufen 6a–6c zum Ausgangsanschluss 3. Die Leitungsstücke 8a–8c sind im steuerseitigen Pfad und die Leitungsstücke 9a–9c im ausgangsseitigen Pfad des Wanderwellenverstärkers 1 angeordnet.
• Im steuerseitigen Pfad des Wanderwellenverstärkers 1 ist ferner ein Abschlusswiderstand 10 gegen das Potenzial der Bezugsmasse V_GND angeordnet, wobei dem Abschlusswiderstand 10 ebenfalls ein Leitungsstück 8d vorgeschaltet ist. Gleichsam ist im ausgangsseitigen Pfad ein Abschlusswiderstand 11 gegen das positive Versorgungspotenzial V_DD angeordnet, wobei dem Abschlusswiderstand 11 hier das Leitungsstück 9d vorgeschaltet ist.
• Erfindungsgemäß ist ein dem Wanderwellenverstärker 1 vorgeschalteter Vorverstärker 20 vorgesehen. Der Vorverstärker 20 weist einen Eingang 21 und einen Ausgang 22 auf, wobei der Ausgang 22 mit dem Eingang 2 des Wanderwellenverstärkers 1 gekoppelt ist. Der Vorverstärker 20 ist ebenfalls zwischen den Versorgungsanschlüssen 4, 5 mit den Versorgungspotenzialen V_DD, V_GND angeordnet.
• Der Vorverstärker 20 in 1 weist einen zweistufig ausgebildeten Emitterfolger 23, 24 (Kollektorschaltung) auf. Der Emitterfolger 23, 24 enthält zwei kaskadenförmig miteinander verschaltete bipolare Transistoren 23, 24. Der erste Transistor 23 ist steueranschlussseitig mit dem Eingangsanschluss 22 gekoppelt. Ausgangsseitig steuert der Transistor 23 den Steueranschluss B des Transistors 24 an. Der Ausgang E des Transistors 24 ist mit dem Ausgang 22 des Vorverstärkers 20 verbunden. Die Emitteranschlüsse E der beiden Transistoren 23, 24 sind über jeweils ein Stromquelle 38, 39 mit dem Bezugspotenzial V_GND gekoppelt, während die Kollektoranschlüsse C mit dem positiven Versorgungspotenzial V_DD verbunden sind. Dem Steueranschluss B des Transistors 23 ist ferner ein Eingangswiderstand 25 vorgeschaltet, der der Einstellung der Eingangsimpedanz des Vorverstärkers 20 dient.
• 2 zeigt das Schaltbild eines zweiten, bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltung mit einem Wanderwellenverstärker. Der dreistufige Wanderwellenverstärker 1 ist hier analog zu dem in 1 aufgebaut.
• Der Vorverstärker 20 weist hier zusätzlich einen Differenzverstärker 26 auf, dessen Ausgangssignal den Emitterfolger 23, 24 ansteuert. Zu diesem Zweck weist der Differenzverstärker 26 zwei Transistoren 27, 28 auf, deren Lastpfade zwischen jeweils einem Widerstand 29, 30 und einer gemeinsamen Stromquelle 31 angeordnet sind. Der Vorverstärker 20 weist ferner einen zweiten, zweistufig ausgebildeten Emitterfolger 32, 33 auf, der den Eingängen des Differenzverstärkers 26 vorgeschaltet ist. Der zweite Emitterfolger 32, 33 besteht aus zwei, in Emitterfolgerschaltung angeordneten Transistoren 32, 33, deren jeweilige Ausgänge E jeweils einen differentiellen Eingang B des Differenzverstärkers 26 ansteuern. Diese Ausgangsanschlüsse E sind des weiteren über eine Stromquelle 34, 35 mit dem Bezugspotenzial V_GND gekoppelt. Die Steueranschlüsse B der beiden Transistoren 32, 33 sind mit den Eingangsanschlüssen 21, 40 des Vorverstärkers 20 verbunden. Zur Einstellung einer definierten Eingangsimpedanz des Vorverstärkers 20 sind den beiden Transistoren 32, 33 jeweils zwei Eingangswiderstände 36, 37 parallel vorgeschaltet.
• Statt der Verwendung zweier Eingangsanschlüsse 21, 40 sowie zweier Eingangswiderstände 36, 37 zur Ansteuerung der Emitterfolgertransistoren 32, 33 können diese, entsprechend dem Ausführungsbeispiel in 1, auch lediglich zu einem ein zigen Eingangsanschluss 21 bzw. einem einzigen Eingangswiderstand 36 zusammengefasst sein.
• In den vorstehenden Ausführungsbeispielen wurden die aktiven Elemente des Wanderwellenverstärkers 1 sowie des Vorverstärkers 20 in Bipolartechnologie ausgebildet. Selbstverständlich ließe sich die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung gleichermaßen auch in CMOS-Technologie oder in einer beliebig anderen Technologie ausbilden.
• In den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist jeweils ein dreistufig ausgebildeter Wanderwellenverstärker 1 vorgesehen. Selbstverständlich wäre hier auch lediglich ein zweistufiger oder ein mehr als dreistufiger Wanderwellenverstärker 1 vorteilhaft. Gleichermaßen könnte statt eines zweistufigen Emitterfolgers 23, 24; 32, 33 innerhalb des Vorverstärkers 20 auch lediglich ein einstufiger oder auch ein mehr als zweistufiger Emitterfolger vorteilhaft eingesetzt werden.
• Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass durch die wie beschrieben ausgestaltete Schaltungsanordnung schaltungstechnisch eine optimale Anpassung der Impedanz und darüber hinaus auch der Eingangspontenziale realisierbar ist.
• Die vorliegende Erfindung wurde anhand der vorstehenden Beschreibung so dargestellt, um das Prinzip der Erfindung und dessen praktischer Anwendung bestmöglichst zu erklären, jedoch lässt sich die Erfindung bei geeigneter Abwandlung selbstverständlich in mannigfaltigen Varianten realisieren.

1

Wanderwellenverstärker

2

Eingangsanschluss

3

Ausgangsanschluss

4, 5

Versorgungsanschlüsse

6a–6c

Verstärkerstufen

7a–7c

aktives Bauelement, Transistor

8a–8d

nicht-lineare Elemente, Leitungsstücke

9a–9d

nicht-lineare Elemente, Leitungsstücke

10, 11

Abschlusswiderstände

20

Vorverstärker

21

Eingangsanschluss

22

Ausgangsanschluss

23, 24

Transistoren (des ersten Emitterfolgers)

25

Eingangswiderstand

26

Differenzverstärker

27, 28

Transistoren (des Differenzverstärkers)

29, 30

Widerstände

31

Stromquelle

32, 33

Transistoren (des zweiten Emitterfolgers)

34, 35

Stromquellen

36, 37

Eingangswiderstände

38, 39

Stromquellen

40

Eingangsanschluss

V_DD

ersten (positives) Versorgungspotenzial

V_GND

zweites Versorgungspotenzial, Potenzial der Bezugsmasse

V_IN

Eingangssignal

V_OUT

Ausgangssignal

B

Steueranschluss, Basisanschluss

E

referenzseitiger Lastanschluss, Emitteranschluss

C

ausgangsseitiger Lastanschluss, Kollektoranschluss

Claims (10)

1. Schaltungsanordnung mit einem Wanderwellenverstärker (1) zur Verstärkung hochfrequenter Signalwellen (V_IN), – der mehrere Verstärkerstufen (6a–6c) aufweist, – wobei benachbarte Verstärkerstufen (6a–6c) über nicht-lineare Elemente (8a–8d) zur Erzeugung einer Wanderwelle miteinander gekoppelt sind und – wobei die nicht-linearen Elemente (8a–8d; 9a–9d) als Leitungsstücke mit hinsichtlich der Erzeugung einer Wanderwelle definierten geometrischen Ausmaßen ausgebildet sind, mit einem Vorverstärker (20) zur Impedanzanpassung der Verstärkerstufen (6a–6c) des Wanderwellenverstärkers (1), – der mit einem Eingang (2) des Wanderwellenverstärkers (1) verbunden ist und – der das den einzelnen Verstärkerstufen (6a–6c) des Wanderwellenverstärkers (1) zugeführte Signal (V_IN) derart verstärkt, dass alle Verstärkerstufen (6a–6c) ein identisches Ansteuersignal erhalten.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorverstärker (20) eine Pufferschaltung (23, 24; 26) aufweist, mittels der das Potenzial (V_IN) am Eingang (2) des Wanderwellenverstärkers (1) gepuffert wird.
3. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wanderwellenverstärker (1) und der Vorverstärker (20) auf demselben Halbleitermaterial integriert sind.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorverstärker (20) zumindest eine erste Emitterfolgerschaltung (23, 24) aufweist, welche ausgangsseitig mit dem Eingang (2) des Wanderwellenverstärkers verbunden ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorverstärker (20) einen Differenzverstärker (26) enthält, der ausgangsseitig einem Eingang der ersten Emitterfolgerschaltung (23, 24) vorgeschaltet ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ansteuerung des Differenzverstärkers (26) eine zweite Emitterfolgerschaltung (32, 33) vorgesehen ist, die ausgangsseitig die Differenzeingänge des Differenzverstärkers (26) ansteuert.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Emitterfolgerschaltung (23, 24; 32, 33) zumindest mehrstufig, insbesondere zwei- oder dreistufig, ausgebildet sind.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass der Wanderwellenverstärker (1) zwischen einem ersten Anschluss (4) mit einem ersten Versorgungspotenzial (V_DD) und einem zweiten Anschluss (2) mit ei nem zweiten Versorgungspotenzial (V_GND) angeordnet ist, – dass der Wanderwellenverstärker (1) mehrere Verstärkerstufen (6a–6c) aufweist, die jeweils zumindest ein aktives Bauelement (7a–7c), insbesondere einen Transistor, aufweisen, deren Steueranschlüsse (B) mit dem Eingang (2) und deren ausgangsseitige Lastanschlüsse (C) mit einem Ausgang (3) des Wanderwellenverstärker (1) gekoppelt sind, – wobei benachbarte Verstärkerstufen (6a–6c) steueranschlussseitig jeweils über erste nicht-lineare Elemente (8a–8d) und ausgangsseitig jeweils über zweite nicht-lineare Elemente (9a–9d) zur Erzeugung einer Wanderwelle miteinander gekoppelt sind.
9. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-linearen Elemente (8a–8d; 9a–9d) als Leitungsstücke mit hinsichtlich der Erzeugung einer Wanderwelle definierten geometrischen Ausmaßen, insbesondere einer definierten Kapazität, ausgebildet sind.
10. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt aus Verstärkung und Bandbreite des Vorverstärkers (20) auf das Produkt aus Verstärkung und Bandbreite des Wanderwellenverstärker (1) angepasst ist, wobei die Impedanz des Wanderwellenverstärkers oder das Produkt aus Verstärkung und Bandbreite auf Temperatur veränderungen und/oder Fertigungstoleranzen der aktiven Elemente (7a–7c) des Wanderwellenverstärkers angepasst ist.