DE19726070A1 - Absorbierender Amplitudenbegrenzer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen absorbierenden Amplitudenbe­ grenzer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Solche Amplitudenbegrenzer werden beispielsweise zum Schutz von empfindlichen Empfangsverstärkern (LNA, Low Noise Ampli­ fier) für phasengesteuerte Antennen eingesetzt. Die Empfangs­ verstärker in Sende-Empfangsmodulen, sogenannten T/R Modulen, müssen vor Signalen mit zu hoher Leistung geschützt werden. Die Sende- und damit auch die Empfangs-HF-Frequenz liegen beispielsweise im X-Band. Es werden Durchschnittsleistungen von einem Watt und Spitzenleistungen von 10 Watt von einem Sendeverstärker (HPA, High Power Amplifier) zur Verfügung ge­ stellt. Entsprechend hohe Empfangssignale können am Eingang des Empfangsverstärkers anliegen.

Für die Amplitudenbegrenzer gibt es drei verschiedene Be­ triebsmoden.

• - Der Durchgangsmode (Low Insertion Loss Receive Mode) liegt beim Empfang schwacher Signale vor.
• - Der Begrenzungsmode (High Insertion Loss Receive Mode) liegt beim Empfang von Signalen mit hoher Leistung vor.
• - Der Sperrmode (Isolation Mode) ist von außen durch ein Steu­ ersignal wählbar. Er dient zum Trennen des Empfangsverstär­ kers von der Antenne.

Entscheidend ist bei einem absorbierenden Amplitudenbe­ grenzer, daß im Begrenzungs- und im Sperrmode das empfangene Signal im Begrenzer absorbiert wird, und nicht zum Eingang der Schaltung zurück reflektiert wird.

Es sind zwei Möglichkeiten denkbar, einen solchen absorbie­ renden Begrenzer zu realisieren. Grundlage für beide Fälle ist ein sogenannter reflektierender Amplitudenbegrenzer, der aus einer λ/4-Leitung und vorzugsweise zwei PIN-Dioden be­ steht. Die beiden PIN-Dioden sind eingangs- und ausgangssei­ tig jeweils gegen ein Bezugspotential geschaltet.

In einem ersten Fall wird vor den Eingang des reflektierenden Begrenzers ein Zirkulator geschaltet, an dessen ersten Ein­ gang die Antenne, und an dessen zweiten Eingang der Empfangs­ verstärker über den Begrenzer angeschaltet sind. Der dritte Anschluß des Zirkulators ist mit einem Lastwiderstand abge­ schlossen. Dieser Lastwiderstand absorbiert das reflektierte Signal.

In einem zweiten Fall wird mit Hilfe eines ersten Leistungs­ teilers das empfangene Signal vorzugsweise in zwei gleiche Teile aufgeteilt, und am Ausgang mit einem zweiten Leistungs­ teiler wieder zusammengefaßt. Zwischen den beiden Leistungs­ teilern befinden sich zwei reflektierenden Amplitudenbe­ grenzer. Im Durchgangsmode durchlaufen beide Teilsignale den Begrenzer ungestört. Im Begrenzungs- und im Sperrmode werden die beiden Teilsignale des Empfangssignales mit einer Phasen­ differenz von 180 Grad reflektiert. Hierdurch wird keine Sig­ nalleistung zum Eingang der Schaltung zurückreflektiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders aufwandsarm, insbesondere hinsichtlich des Platzbedarfs, zu realisierenden Begrenzer anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentan­ spruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung ist die Platz-, Gewichts- und Bauteileeinsparung. Im Vergleich zu Fall 1 kann der Zirkulator entfallen, was zu einer Gewichts- und Kosteneinsparung führt. Gegenüber Fall 2 entfallen die beiden Leistungsteiler, was zu einer Kosten- und Platzeinspa­ rung führt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Dabei zei­ gen:

Fig. 1 eine Sende-Empfangsschaltung für eine phasengesteu­ erte Antenne, und

Fig. 2 den erfindungsgemäß ausgebildeten absorbierenden Amplitudenbegrenzer.

Ein in Fig. 1 dargestelltes Sende-Empfangsmodul weist einen Sendepfad SP und einen Empfangspfad EP auf. Der Sendepfad SP und der Empfangspfad EP sind an zwei Eingängen eines Zirkula­ tors Z angeschaltet, an dessen dritten Eingang ein Anten­ nenelement beziehungsweise ein Strahlerelement AE angeschlos­ sen ist. Im Sendepfad SP ist ein Sendeverstärker SV vorgese­ hen. Das empfangene Signal gelangt im Empfangspfad EP über einen Amplitudenbegrenzer AB zu einem Empfangsverstärker EV.

In Fig. 2 ist der absorbierende Amplitudenbegrenzer AB dar­ gestellt.

Dieser Amplitudenbegrenzer AB weist eine λ/4-Leitung L1 auf, die zwischen eine Eingangsklemme E und eine Ausgangsklemme A geschaltet ist. Das eingangsseitige Ende des Leiters L1 ist über eine PIN-Diode D1 und das ausgangsseitige Ende des Lei­ ters L1 ist über eine PIN-Diode D2 mit einem Bezugspotential BZ verbunden. Der Leiter L1 ist weiter über eine HF-Sperre L3 mit einer Steuerung ST verbunden.

Diese Schaltungsteile stellen einen an sich bekannten reflek­ tierenden Amplitudenbegrenzer dar, der zusätzlich über die Steuerung ST zwischen einem Durchgangs- und einem Sperrmode umschaltbar ist. Ein einfacher reflektierender Begrenzer schaltet automatisch, in Abhängigkeit von der Leistung des Eingangssignales, zwischen dem Durchgangs- und dem Begren­ zungsmode um. Bei einer Erweiterung dieses Begrenzers wird durch eine Steuerspannung von außen ein Sperrmode einge­ stellt.

Erfindungsgemäß wird dieser reflektierende Begrenzer durch eine weitere Diode D3, beispielsweise ebenfalls eine PIN-Di­ ode, eine weitere λ/4-Leitung L2, einen Lastwiderstand RL und eine weitere HF-Sperre L4 zu einem absorbierenden Begrenzer erweitert.

Die λ/4-Leitung L2 ist zwischen die Eingangsklemme E und das eingangsseitige Ende der Leitung L1 geschaltet. Das eingangs­ seitige Ende der Leitung L2, das heißt die Eingangsklemme E, ist über eine Reihenschaltung aus der Diode D3 und dem Last­ widerstand RL mit dem Bezugspotential BZ verbunden. Ein Punkt zwischen der Diode D3 und dem Lastwiderstand RL ist über die HF-Sperre L4 mit dem Bezugspotential BZ verbunden.

Hierdurch wird das empfangene Signal an der Eingangsklemme E im Durchgangsmode zur Ausgangsklemme A, im Begrenzungs- und im Sperrmode auf den Lastwiderstand RL geleitet.

Bei Eingangssignalen mit einer geringen Leistung sind die Di­ oden D1, D2 und D3 hochohmig, und das Eingangssignal erreicht die Ausgangsklemme A mit nur geringen Verlusten.

Durch eine, von der Steuerung ST abgegebene positive Span­ nung, oder durch ein Eingangssignal mit hoher Leistung an der Eingangsklemme E, werden die beiden Dioden D1 und D2 in einen niederohmigen Zustand gebracht. Eine niederohmig geschaltete Diode D1 bewirkt einen hohen Eingangswiderstand für HF-Sig­ nale am eingangsseitigen Ende des Leiters L2.

Bei niederohmig geschalteten Dioden D1 und D2 wird das HF-Eingangssignal reflektiert. Die Diode D3 ist zwar für das HF-Signal in Reihe mit dem Lastwiderstand RL geschaltet, für eine Gleichspannung ist sie jedoch parallel zum Lastwider­ stand RL gegen das Bezugspotential BZ geschaltet. Dadurch wird auch die Diode D3 niederohmig. Die geringe Impedanz der Diode D1 wird durch die Leitung L2 in der Bezugsebene der Di­ ode D3 auf eine hohe Impedanz transformiert. Dadurch wird das Eingangssignal über die Diode D3 auf den Lastwiderstand RL geleitet, wo es absorbiert wird.

Bezugszeichenliste

EP Empfangspfad
SP Sendepfad
AE Antennenelement
Z Zirkulator
AB Absorbierender Amplitudenbegrenzer
EV Empfangsverstärker
SV Sendeverstärker
L1, L2 λ/4-Leitung
L3, L4 HF-Sperre
D1-D3 PIN-Diode
E,A Eingang-, Ausgangsklemme
RL Lastwiderstand
ST Steuerung
BZ Bezugspotentia
l

Claims (2)

1. Absorbierender Amplitudenbegrenzer (AB) für HF-Signale mit einem reflektierenden Begrenzer, der insbesondere durch eine λ/4-Leitung (L1) und eine eingangsseitig und eine aus­ gangsseitig, jeweils gegen ein Bezugspotential (BZ) geschal­ tete Diode (D1, D2) realisiert ist, und mit einer Absorptionsschaltung, die einen Lastwiderstand (RL) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsschaltung eine, dem Begrenzer vorgeschaltete weitere λ/4-Leitung (L2) aufweist, die eingangsseitig eine, aus einer weiteren Diode (D3) und dem Lastwiderstand (RL) be­ stehende Reihenschaltung aufweist, die mit dem Bezugspoten­ tial (BZ) verbunden ist, wobei parallel zum Lastwiderstand (RL) eine HF-Sperre (L4) geschaltet ist.

2. Amplitudenbegrenzer (AB) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung (ST) über eine zusätzliche HF-Sperre (L3) mit dem reflektierenden Begrenzer verbunden ist, so daß der Amplitudenbegrenzer (AB) zwischen einem Durchgangs- und einem Sperrmode umschaltbar ausgebildet ist.