DE19601550A1 - Control circuit for transistor HF amplifier stage output - Google Patents

Control circuit for transistor HF amplifier stage output

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    • H03F3/189High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G1/00Details of arrangements for controlling amplification
    • H03G1/0005Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal
    • H03G1/0035Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal using continuously variable impedance elements
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Abstract

The amplifier stage is supplied with an constant input signal, fed to transistor (TR) via a first capacitor (C1), a PIN diode (D) in the signal path. The diode is forward polarised by the emitter potential appearing across a second capacitor (C2). The transistor emitter is DC coupled to earth via two HF chokes (DR1,DR2), and the PIN diode, and via a third capacitor (C3) for HF AC. The transistor base and collector are interconnected by a base bias resistor (Rb). The control voltage (UC) for the amplifier stage is fed to the transistor as a collector voltage via a collector resistor (RC).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Ausgangsleistung einer Transistor-HF-Verstärker­ stufe, der ein Eingangssignal konstanter Leistung zugeführt ist.The invention relates to a circuit arrangement for Control the output power of a transistor RF amplifier stage, which is supplied with an input signal of constant power is.

Zur Beeinflussung der Ausgangsleistung einer Transistor-HF-Ver­ stärkerstufe ist es bekannt, die Kollektorspannung oder die Kollektor- und die Basisspannung des Transistors zur variieren. Nachteilig an einer solchen Schaltungsanordnung ist, daß bei konstanter Ansteuerleistung der Transistor mehr und mehr in die Sättigung gerät, d. h. übersteuert wird, wenn zur Herabsetzung der Verstärkung dessen Kollektor- und ggf. Basisspannung mehr und mehr reduziert werden. Starke Signalverzerrungen sind die Folge.To influence the output power of a transistor RF ver It is known to use a higher level, the collector voltage or the Collector and the base voltage of the transistor to vary. A disadvantage of such a circuit arrangement is that constant driving power of the transistor more and more in the Saturation device, d. H. is overridden when reducing the amplification of its collector and possibly base voltage more and more can be reduced. Strong signal distortions are the Episode.

Es sind fernerhin auch Schaltungen zur Steuerung einer HF-Aus­ gangsleistung bekannt, bei denen die HF-Signale durch passive Schaltelemente, z. B. mit PIN-Dioden in Serienschaltung, in Shunt-Schaltung, in Pi- oder T-Konfiguration geleitet werden. Der Vorteil solcher Schaltungen ist, daß keine Verzerrungen auftreten. Nachteilig ist allerdings die unvermeidliche Grund­ dämpfung, die durch die Einfügung der passiven Bauelemente in den Signalweg hervorgerufen ist und die üblicherweise durch zusätzlichen Verstärkungsaufwand kompensiert werden muß.There are also circuits for controlling an RF off known power output, in which the RF signals through passive Switching elements, e.g. B. with PIN diodes in series, in Shunt circuit, in Pi or T configuration. The advantage of such circuits is that there is no distortion occur. The disadvantage, however, is the inevitable reason attenuation caused by the insertion of the passive components in the signal path is caused and usually by additional reinforcement effort must be compensated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanord­ nung der eingangs genannten Art anzugeben, die verzerrungsarm arbeitet und gleichzeitig Verstärkung bietet.The invention has for its object a circuit arrangement Specify the type mentioned at the beginning, the low distortion works and offers reinforcement at the same time.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 bzw. 2 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche. This object is achieved by those specified in claims 1 and 2, respectively Features resolved. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the respective dependent claims.  

Die erfindungsgemäße Schaltung vermeidet die Nachteile, die durch die Übersteuerung des aktiven Verstärkerelements hervor­ gerufen werden könnten und macht zugleich von den Vorteilen eines passiven Leistungsreglers Gebrauch, ohne dessen Nachteile hinnehmen zu müssen.The circuit according to the invention avoids the disadvantages that by overdriving the active amplifier element could be called and at the same time makes of the advantages a passive power controller without its disadvantages to have to accept.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf zwei in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:The invention is described below with reference to two in the Illustrations illustrated in the drawings. It shows:

Fig. 1 eine Ausführungsform in Emitterschaltung, und Fig. 1 shows an embodiment in emitter circuit, and

Fig. 2 eine Ausführungsform in Basisschaltung. Fig. 2 shows an embodiment in the basic circuit.

Fig. 1 zeigt eine Transistor-HF-Verstärkerstufe in Emitter­ schaltung. Der Basis eines Transistors Tr wird vom Eingang der Schaltung das zu verstärkende HF-Signal über eine Reihenschal­ tung aus einem ersten Kondensator C1, einer im Signalpfad lie­ genden PIN-Diode D und einen zweiten Kondensator C2 das HF-Ein­ gangssignal zugeführt. Kollektor und Basis des Transistors Tr sind über einen Basisvorwiderstand RB miteinander verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen dem ersten Kondensator C1 und der PIN-Diode D2 ist über eine erste HF-Drossel Dr1 mit Masse ver­ bunden. Der Verbindungspunkt zwischen der PIN-Diode D und dem zweiten Kondensator C2 ist über eine zweite HF-Drossel Dr2 mit dem Emitter des Transistors Tr verbunden. Letzterer ist über einen dritten Kondensator C3 mit Masse verbunden. Der Transi­ stor Tr erhält seine Kollektorspannung über einen Kollektor­ widerstand RC. Die Eingangsspannung UC zum Kollektorwiderstand RC bildet zugleich die Steuerspannung, die die Verstärkung der Verstärkerstufe beeinflußt. Das Ausgangssignal der Verstärker­ stufe wird vom Kollektor des Transistors Tr über einen vierten Kondensator C4 ausgekoppelt. Fig. 1 shows a transistor RF amplifier stage in the emitter circuit. The base of a transistor Tr is fed from the input of the circuit, the RF signal to be amplified via a series circuit comprising a first capacitor C1, a PIN diode D lying in the signal path and a second capacitor C2, the RF input signal. The collector and base of the transistor Tr are connected to one another via a base series resistor R B. The connection point between the first capacitor C1 and the PIN diode D2 is connected to ground via a first RF choke Dr1. The connection point between the PIN diode D and the second capacitor C2 is connected to the emitter of the transistor Tr via a second RF choke Dr2. The latter is connected to ground via a third capacitor C3. The Transi stor Tr receives its collector voltage via a collector resistance R C. The input voltage U C to the collector resistor R C also forms the control voltage, which influences the amplification of the amplifier stage. The output signal of the amplifier stage is coupled out of the collector of the transistor Tr via a fourth capacitor C4.

Die so aufgebaute Verstärkerstufe arbeitet wie folgt:
Bei höchster angelegter Spannung UC verstärkt der Transistor Tr maximal, und sein Emitterstrom fließt über die zweite HF-Dros­ sel Dr2, die PIN-Diode D und die erste HF-Drossel Dr1 nach Masse. Dabei wird die PIN-Diode maximal stromausgesteuert und somit niederohmig. Die geringe Dämpfung der Diode in diesem Betriebszustand und die maximale Verstärkung des Transistors liefern die höchste Ausgangsleistung der Gesamtanordnung bei gegebener Eingangsleistung.
The amplifier stage constructed in this way works as follows:
At the highest applied voltage U C , the transistor Tr amplifies to a maximum, and its emitter current flows to ground via the second HF choke Dr2, the PIN diode D and the first HF choke Dr1. The PIN diode is driven by a maximum current and thus has a low resistance. The low attenuation of the diode in this operating state and the maximum amplification of the transistor deliver the highest output power of the overall arrangement for a given input power.

Wird nun die Spannung UC reduziert, so wird auch der über RB fließende Basisstrom geringer. Die Verstärkung des Transistors Tr nimmt daher ab. Gleichzeitig reduziert sich der Emitter­ strom, der durch die PIN-Diode D fließt. Infolgedessen wird diese hochohmiger. Bei gleichbleibender ansteuernder Eingangs­ leistung der Anordnung gelangt somit ein um den Dämpfungsbetrag der Diode geringerer Anteil an den Transistor, der von diesem aufgrund der geringeren Verstärkung desselben nurmehr in gerin­ gerem Maße verstärkt wird.If the voltage U C is now reduced, the base current flowing via R B also becomes lower. The gain of the transistor Tr therefore decreases. At the same time, the emitter current that flows through the PIN diode D is reduced. As a result, this becomes more resistive. With the driving input power of the arrangement remaining the same, a smaller amount of the diode's attenuation amount reaches the transistor, which is amplified by it only to a lesser extent due to the lower gain thereof.

Mit geringerer Kollektorspannung des Transistors Tr und daraus folgend geringerem Emitterstrom wird der Transistor Tr über die nun hochohmig gewordene Diode D geringer ausgesteuert. Gerin­ gere Aussteuerung zusammen mit geringerer Transistorverstärkung haben ein reduziertes Ausgangssignal zur Folge. Diese Steuerung der Leistung erhält die Linearität des Transistors Tr über einen weiten Aussteuerungsbereich.With a lower collector voltage of the transistor Tr and therefrom following a lower emitter current, the transistor Tr is switched on now high-impedance diode D driven less. Gerin lower modulation together with lower transistor gain result in a reduced output signal. This control the power maintains the linearity of the transistor Tr a wide range.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Emitter des Transistors Tr parallel zum dritten Kondensator C4 über einen Nebenschlußwiderstand RShunt mit Masse verbunden. Über diesen Nebenschlußwiderstand kann ein Teil des Emitterstroms ab­ fließen, so daß nicht der gesamte Emitterstrom durch die PIN-Diode D fließt. Mit Hilfe dieses Nebenschlußwiderstandes ist es somit möglich, den Arbeitspunkt der PIN-Diode in geeigneter Weise individuell einzustellen. Die Stromeinstellung durch Transistor und Diode werden dadurch voneinander unabhängig.According to one embodiment of the invention, the emitter of the transistor Tr is connected to ground in parallel with the third capacitor C4 via a shunt resistor R shunt . A portion of the emitter current can flow from this shunt resistor, so that not all of the emitter current flows through the PIN diode D. With the help of this shunt resistor, it is thus possible to set the operating point of the PIN diode individually in a suitable manner. The current setting through transistor and diode are independent of each other.

Fig. 2 zeigt eine Transistor-HF-Verstärkerstufe in Basisschal­ tung. Dem Emitter eines Transistors Tr wird vom Eingang der Schaltung das zu verstärkende HF-Signal über eine Reihenschal­ tung aus einem ersten Kondensator C1 und einer im Signalpfad liegenden PIN-Diode D zugeführt. Die Basis des Transistors Tr ist über einen zweiten Kondensator C2 HF-mäßig geerdet. Der Verbindungspunkt des ersten Kondensators C1 mit der PIN-Diode D ist über eine HF-Drossel Dr1 gleichstrommäßig mit Masse verbun­ den. Die Basis des Transistors ist mit dem Kollektor über einen Basisvorwiderstand RB verbunden. Der Transistors Tr erhält seine Kollektorspannung über einen Kollektorwiderstand RC. Die Eingangsspannung UC zum Kollektorwiderstand RC bildet zugleich die Steuerspannung, die die Verstärkung der Verstärkerstufe beeinflußt. Das Ausgangssignal der Verstärkerstufe wird vom Kollektor des Transistors Tr über einen dritten Kondensator C3 ausgekoppelt. Fig. 2 shows a transistor RF amplifier stage in the basic circuit device. The emitter of a transistor Tr is supplied from the input of the circuit with the RF signal to be amplified via a series circuit comprising a first capacitor C1 and a PIN diode D located in the signal path. The base of the transistor Tr is grounded in terms of HF via a second capacitor C2. The connection point of the first capacitor C1 with the PIN diode D is DC-connected to ground via an RF choke Dr1. The base of the transistor is connected to the collector via a base series resistor R B. The transistor Tr receives its collector voltage via a collector resistor R C. The input voltage U C to the collector resistor R C also forms the control voltage, which influences the amplification of the amplifier stage. The output signal of the amplifier stage is coupled out of the collector of the transistor Tr via a third capacitor C3.

Die so aufgebaute Verstärkerstufe arbeitet wie folgt:
Bei höchster angelegter Kollektorspannung UC verstärkt der Transistor Tr maximal, und sein Emitterstrom fließt über die PIN-Diode D und die HF-Drossel Dr1 nach Masse. Dabei wird die PIN-Diode maximal stromausgesteuert und somit niederohmig. Die geringe Dämpfung der Diode in diesem Betriebszustand und die maximale Verstärkung des Transistors liefern die höchste Aus­ gangsleistung der Gesamtanordnung bei gegebener Eingangslei­ stung. Wird nun die Spannung UC reduziert, so wird auch der über den Basiswiderstand RB fließende Basisstrom geringer. Die Verstärkung des Transistors Tr nimmt ab. Gleichzeitig redu­ ziert sich der Emitterstrom, der durch die PIN-Diode D fließt. Daher wird diese hochohmiger. Bei gleichbleibender ansteuernder Eingangsleistung der Anordnung gelangt somit ein um den Däm­ pfungsbetrag der Diode geringerer Anteil der Eingangsspannung an den Transistor, der von diesem aufgrund der geringeren Ver­ stärkung desselben nur mehr in geringerem Maße verstärkt wird.
The amplifier stage constructed in this way works as follows:
With the highest collector voltage U C applied , the transistor Tr amplifies to a maximum, and its emitter current flows to ground via the PIN diode D and the RF choke Dr1. The PIN diode is driven by a maximum current and thus has a low resistance. The low attenuation of the diode in this operating state and the maximum amplification of the transistor deliver the highest output power from the overall arrangement for a given input line. If the voltage U C is now reduced, the base current flowing through the base resistor R B also becomes lower. The gain of the transistor Tr decreases. At the same time, the emitter current that flows through the PIN diode D is reduced. Therefore, this becomes more high-impedance. With the driving input power of the arrangement remaining the same, a smaller amount of the input voltage is passed to the transistor by the damping amount of the diode, which is amplified by the transistor to a lesser extent due to the lower amplification thereof.

Vergleichbar dem Beispiel nach Fig. 1 kann ein Nebenschlußwi­ derstand RShunt vorgesehen sein, über den ein Teil des Emitter­ stroms abfließt, so daß nicht der gesamte Emitterstrom durch die PIN-Diode D fließt. Dieser Nebenschlußwiderstand RShunt verbin­ det den Emitter es Transistors Tr mit Masse. Er ist in Fig. 2 gestrichelt eingezeichnet. Mit Hilfe dieses Nebenschlußwider­ standes ist es somit auch bei dieser Ausführungsform der Erfin­ dung möglich, den Arbeitspunkt der PIN-Diode in geeigneter Weise individuell einzustellen.Comparable to the example of FIG. 1, a shunt resistance R shunt can be provided, via which part of the emitter current flows, so that not all of the emitter current flows through the PIN diode D. This shunt resistor R shunt connects the emitter of transistor Tr to ground. It is shown in dashed lines in FIG. 2. With the help of this shunt resistance, it is thus also possible in this embodiment of the invention to set the operating point of the PIN diode individually in a suitable manner.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung der Ausgangsleistung einer Transistor-HF-Verstärkerstufe, der ein Eingangssignal konstan­ ter Leistung zugeführt ist, gekennzeichnet durch folgende Merk­ male:
  • a) der in Emitterschaltung betriebene Transistor (Tr) erhält das Eingangssignal über eine Serienschaltung aus einem ersten Kondensator (C1), eine im Signalpfad liegende und in Durchlaß­ richtung mit dem Emitterstrom gepolte PIN-Diode (D) und einen zweiten Kondensator (C2),
  • b) der Emitter des Transistors (Tr) ist über eine zweite HF-Drossel (Dr2), die PIN-Diode (D) und eine erste HF-Drossel (Dr1) gleichstrommäßig und über einen dritten Kondensator (C3) HF-mäßig mit Masse verbunden,
  • c) Basis und Kollektor des Transistors (Tr) sind mittels eines Basisvorwiderstandes (RB) miteinander verbunden, und
  • d) die die Verstärkung der Verstärkerstufe beeinflussende Steu­ erspannung (UC) ist dem Transistor (Tr) über einen Kollektor­ widerstand (RC) als Kollektorspannung zugeführt.
1. Circuit arrangement for controlling the output power of a transistor RF amplifier stage, which is supplied with an input signal constant power, characterized by the following features:
  • a) the transistor (Tr) operated in the emitter circuit receives the input signal via a series circuit comprising a first capacitor (C1), a PIN diode (D) lying in the signal path and polarized in the forward direction with the emitter current, and a second capacitor (C2),
  • b) the emitter of the transistor (Tr) is direct current via a second HF choke (Dr2), the PIN diode (D) and a first HF choke (Dr1) and HF-like with ground via a third capacitor (C3) connected,
  • c) base and collector of the transistor (Tr) are connected to one another by means of a base series resistor (R B ), and
  • d) the gain of the amplifier stage influencing control voltage (U C ) is the transistor (Tr) via a collector resistance (R C ) supplied as a collector voltage.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem dritten Kondensator (C3) ein ohm′scher Widerstand (RShunt) parallelgeschaltet ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the third capacitor (C3) an ohmic resistor (R shunt ) is connected in parallel. 3. Schaltungsanordnung zur Steuerung der Ausgangsleistung einer Transistor-HF-Verstärkerstufe, der ein Eingangssignal konstan­ ter Leistung zugeführt ist, gekennzeichnet durch folgende Merk­ male:
  • a) der in Basisschaltung betriebene Transistor (Tr) erhält das Eingangssignal über eine Serienschaltung aus einem ersten Kon­ densator (C1) und eine im Signalpfad liegende und in Durchlaß­ richtung mit dem Emitterstrom gepolte PIN-Diode (D),
  • b) der Verbindungspunkt von erstem Kondensator (C1) und PIN-Diode (D) ist über eine HF-Drossel (Dr1) gleichstrommäßig mit Masse verbunden,
  • c) Basis und Kollektor des Transistors (Tr) sind mittels eines Basisvorwiderstandes (RB) miteinander verbunden, und
  • d) die die Verstärkung der Verstärkerstufe beeinflussende Steu­ erspannung (UC) ist dem Transistor (Tr) über einen Kollektor­ widerstand (RC) als Kollektorspannung zugeführt.
3. Circuit arrangement for controlling the output power of a transistor RF amplifier stage, to which an input signal is supplied with constant power, characterized by the following features:
  • a) the transistor (Tr) operated in the basic circuit receives the input signal via a series circuit comprising a first capacitor (C1) and a PIN diode (D) lying in the signal path and forward-biased with the emitter current,
  • b) the connection point of the first capacitor (C1) and PIN diode (D) is connected to ground via an RF choke (Dr1),
  • c) base and collector of the transistor (Tr) are connected to one another by means of a base series resistor (R B ), and
  • d) the gain of the amplifier stage influencing control voltage (U C ) is the transistor (Tr) via a collector resistance (R C ) supplied as a collector voltage.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter des Transistors (Tr) über einen ohm′schen Widerstand (RShunt) mit Masse verbunden ist.4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the emitter of the transistor (Tr) is connected to ground via an ohmic resistor (R shunt ).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1211800A2 (en) * 2000-11-08 2002-06-05 Marconi Communications SPA Amplitude modulator using a bipolar transistor

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EP1211800A3 (en) * 2000-11-08 2003-02-05 Marconi Communications SPA Amplitude modulator using a bipolar transistor

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