DE2106166B2 - FOUR-POLE ATTENUATOR IN THE FORM OF A BRIDGED T-LINK - Google Patents
FOUR-POLE ATTENUATOR IN THE FORM OF A BRIDGED T-LINKInfo
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Description
In der Hochfrequenztechnik werden vielfach veränderbare Dämpfungsglieder benötigt, die auch bei EinstellungverschiedenerDämpfungswerte einen gleichbleibenden Wellenwiderstand aufweisen sollen. Es ist bekannt, daß das überbrückte T-Glied mit zwei veränderbaren Widerständen auskommt, wobei der eine Widerstand R 1 im Querzweig liegt und der zweite Attenuators that can be changed in many ways are used in high-frequency technology is required, which remains constant even when different attenuation values are set Should have wave resistance. It is known that the bridged T-link with two variable resistors get by, one resistor R 1 in the shunt branch lies and the second
Widerstand R2 im Überbrückungsweg. Es gilt dann die Regel, daß z R1 R2 = - Z (A-1)= Z2 (1) A-1 sein muß, wenn der Wellenwiderstand Z des so aufgebauten Dämpfungsvierpols auch bei Änderung des Dämpfungswertes konstant bleiben soll. Der Wert A ist definiert durch A= (2) U2 wobei U1 die Eingangsspannung und U2 die Ausgangsspannung des Vierpols ist.Resistance R2 in the bridging path. The rule then applies that z R1 R2 = - Z (A-1) = Z2 (1) A-1 must be, if the characteristic impedance Z of the so constructed Damping quadrupole should remain constant even when the damping value changes. Of the Value A is defined by A = (2) U2 where U1 is the input voltage and U2 is the output voltage of the quadrupole is.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vierpol-Dämpfungsglied zu schaffen, welches unter Verwendung von PIN-Dioden aufgebaut ist und bei dem eine Dämpfungsänderung ohne Beeinträchtigung des Wellenwiderstandes des Dämpfungsgliedes durchgeführt werden kann. Gemäß der Erfindung, welche sich auf ein Vierpol-Dämpfungsglied der eingangs genannten Art bezieht, wird dies dadurch erreicht, daß die PIN-Dioden in Serie geschaltet sind und mit Betriebsspannungen beaufschlagt werden, deren Summenspannung konstant gehalten ist, und daß die Ströme in den PIN-Dioden in Abhängigkeit von einer veränderbaren Steuergröße einstellbar sind. The present invention is based on the object of a four-pole attenuator to create, which is constructed using PIN diodes and in which one Change in attenuation without affecting the wave resistance of the attenuator can be carried out. According to the invention, which relates to a four-pole attenuator of the type mentioned above, this is achieved in that the PIN diodes are connected in series and are supplied with operating voltages, their total voltage is kept constant, and that the currents in the PIN diodes as a function of a variable control variable are adjustable.
Eine weitere Lösung der Aufgabe bei einem Vierpol-Dämpfungsglied der eingangs genannten Art besteht darin, daß die PIN-Dioden mit in Abhängigkeit von einer Steuergröße veränderbaren Betriebsströmen derart beaufschlagt sind, daß das Produkt aus den den beiden PIN-Dioden zugeführten Betriebsströmen konstant bleibt. Eine derartige Anordnung ist vor allem dann von Interesse, wenn die beiden PIN-Dioden bezüglich ihrer Steuerströme parallel geschaltet sind und eine zusätzliche Schaltung zur Konstanthaltung des Produktes der Steuerströme vorgesehen ist. Another solution to the problem with a four-pole attenuator of the type mentioned is that the PIN diodes with a function operating currents which can be changed by a control variable are acted upon in such a way that the product of the operating currents supplied to the two PIN diodes remains constant. Such an arrangement is of particular interest when the two PIN diodes are connected in parallel with regard to their control currents and an additional circuit to keep the product of the control currents constant.
Zur Erläuterung der Erfindung sowie der durch sie erzielbaren Vorteile und von Weiterbildungen der Erfindung ist im folgenden auf eine Zeichnung Bezug genommen, in der ein Vierpol-Dämpfungsglied samt zugehöriger Steuereinrichtung als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. To explain the invention and the advantages that can be achieved by it and of further developments of the invention, reference is made below to a drawing taken, in which a four-pole attenuator and associated control device as Embodiment of the invention is shown.
Zum Verständnis der Wirkungsweise muß vorausgeschickt werden, daß der Durchlaßwiderstand RD einer PIN-Diode umgekehrt proportional dem Diodenstrom JD ist. Es gilt die Beziehung RD=K. JD (3) JD Dabei ist K eine Konstante, die vom Aufbau der PIN-Diode abhängt. Aus Gleichung (1) läßt sich zusammen mit Gleichung (3) folgende Beziehung ableiten: RD1 RD2= K2 22. (4) JD1 JD2 Dabei ist RAD 1 der Widerstand einer PIN-Diode im Überbrückungsweg eines überbrückten T-Gliedes (entsprechend PIN-Diode D1 in der Zeichnung) und RD2 der Widerstand einer PIN-Diode im Querzweig (entsprechend D 2 der Zeichnung) eines überbrückten T-Gliedes. Für die Einhaltung der Wellenwiderstandsbedingungen bei veränderlicher Dämpfung muß bei konstantem Wellenwiderstand das Produkt der Diodenströme gleichbleiben. Da zwischen Diodenstrom JD und Diodenspannung UD einer PIN-Diode die Beziehung UD = K In JD (5) oder geformt UD JD = e K (6) gilt, läßt sich aus Gleichung (4) ableiten, daß UD1 UD2 UDl+UD2 jDl JD2 = e K zea e K e K (7) sein muß, wenn bei Veränderung des Dämpfungswertes des Dämpfungsgliedes eingangsseitig und augangsseitig der Wellenwiderstand beibehalten werden soll. Daraus ergibt sich, daß man ein konstantes Produkt der Diodenströme und damit den gleichbleibenden Wellenwiderstand des überbrückten T-Gliedes erhalten kann, wenn die Summe der Betriebsspannungen an den beiden PIN-Dioden konstant gehalten wird. To understand how it works, it must be said that the forward resistance RD of a PIN diode is inversely proportional to the diode current JD is. The relationship RD = K applies. JD (3) JD where K is a constant given by Structure of the PIN diode depends. From equation (1), together with equation (3) Derive the following relationship: RD1 RD2 = K2 22. (4) JD1 JD2 where RAD 1 is the Resistance of a PIN diode in the bridging path of a bridged T-link (corresponding to PIN diode D1 in the drawing) and RD2 the resistance of a PIN diode in the shunt branch (corresponding to D 2 of the drawing) of a bridged T-link. For compliance the wave resistance conditions with variable damping must be constant Characteristic impedance the product of the diode currents remain the same. Since between diode current JD and diode voltage UD of a PIN diode the relationship UD = K In JD (5) or formed UD JD = e K (6) holds, it can be deduced from equation (4) that UD1 UD2 UDl + UD2 jDl JD2 = e K zea e K e K (7) must be, if when changing the damping value of the attenuator on the input side and on the output side, the wave resistance is maintained shall be. It follows that there is a constant product of the diode currents and thus maintain the constant wave resistance of the bridged T-link can if the sum of the operating voltages at the two PIN diodes is kept constant will.
In der Zeichnung ist das eigentliche Dämpfungsglied durch eine gestrichelte Umrahmung angedeutet, wobei der Hochfrequenzeingang mit HE, der Hochfrequenzausgang mit HA bezeichnet ist. Kapazitäten, welche für die zu bedämpfende Hochfrequenz einen Kurzschluß darstellen und lediglich der Verblockung gegen Gleichspannungen dienen, sind in der Schaltung jeweils mit CB bezeichnet. Drosseln, welche für Gleichstrom durchlässig, für die zu übertragende Hochfrequenz dagegen gesperrt sind, tragen dasBezugszeichenDR. DasDämpfungsglied besteht aus den beiden ohmschen Längswiderständen RZ, deren Widerstandswert gleich dem Wellenwiderstand des Vierpols gewählt wird, sowie einer im Überbrückungsweg dieser beiden Widerstände liegenden PIN-Diode D1. Im Querzweig ist zwischen den beiden Widerständen RZ eine zweitePIN-DiodeD2 angeschlossen, deren zweiter Anschluß über den Kondensator CBl hochfrequenzmäßig nach Masse geführt ist. Die Summenspannung UD in Form einer Gleichspannung gelangt über eine Drossel DR 1 an die PIN-Diode D1 (Betriebsspannung UD1) und eine weitere an den Ausgang der PIN-Diode D 1 angeschlossene Drossel DR2 an die PIN-Diode D2 (Betriebsspannung UD2). An die Drossel DR2 ist eine weitere Drossel DR3 angeschlossen, der ein Kondensator CB4 sowie ein Widerstand RV nachgeschaltet sind. In the drawing, the actual attenuator is indicated by a dashed line Outline indicated, the high-frequency input with HE, the high-frequency output is labeled HA. Capacities, which one for the high frequency to be damped Represent a short circuit and only serve to block against direct voltages, are each designated with CB in the circuit. Chokes, which for direct current permeable, for which the high frequency to be transmitted, however, are blocked the reference character DR. The attenuator consists of the two ohmic series resistors RZ, the resistance of which is chosen to be equal to the wave resistance of the quadrupole, and a PIN diode D1 located in the bridging path of these two resistors. A second PIN diode D2 is connected in the shunt between the two resistors RZ, the second connection of which is routed to ground in terms of high frequency via the capacitor CBl is. The total voltage UD in the form of a direct voltage is passed through a choke DR 1 to the PIN diode D1 (operating voltage UD1) and another to the output the PIN diode D 1 connected choke DR2 to the PIN diode D2 (operating voltage UD2). Another choke DR3, which is a capacitor, is connected to the choke DR2 CB4 and a resistor RV are connected downstream.
Die Blockkondensatoren CB2 und CB3 verhindern ein Austreten der Summenspannung UD zu dem Hochfrequenzein- bzw. -ausgang HE und HA.The blocking capacitors CB2 and CB3 prevent the total voltage from escaping UD to the high frequency input or output HE and HA.
Für die Summenspannung UD sind die PIN-Dioden D1 und D2 in Serie geschaltet, wobei sich der Strom JD1, welcher die PIN-Diode D1 durchfließt, an der Verbindungsstelle A zwischen den Drosseln DR2 und DR3 in die Ströme JD2 und J3 aufteilen kann. Je nachdem, wie groß JOD 1 und JD2 gewählt werden, ergibt sich ein entsprechender Dämpfungswert. Die Transistoren T4 und T5, welche nach D a r ii n g t o n zusammengeschaltet und mit ihren Kollektoren über einen Widerstand R7 mit einer Gleichspannung UB verbunden sind, werden dazu benutzt, die Veränderung des Stromes in den Dioden des Dämpfungsgliedes herbeizuführen. Der Emitter des Transistors T5 ist über einen Widerstand R9 mit Masse verbunden, während der Basis des Transistors T4 ein Widerstand R8 vorgeschaltet ist. An diesem Widerstand liegt als sich ändernde Steuergröße für die Beeinflussung der Dämpfung des Vierpols die Steuerspannung US an. Je nachdem, welche Spannung über den Widerstand R8 an die Basis des Transistors T4 angeschlossen wird, ergibt sich ein dem Widerstand RV nachgeschalteter unterschiedlicher Widerstand, welcher durch die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T5 gebildet wird. Die Anordnung aus den Widerständen R7, dem Widerstand der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T5 sowie des Widerstandes R9 kann damit auch als Spannungsteiler der Versorgungsspannung + UB mit veränderbarem Teilerverhältnis aufgefaßt werden. The PIN diodes D1 and D2 are in series for the total voltage UD switched, the current JD1, which flows through the PIN diode D1, at the Divide junction A between chokes DR2 and DR3 into currents JD2 and J3 can. Depending on how large JOD 1 and JD2 are chosen, there is a corresponding one Attenuation value. The transistors T4 and T5, which are connected together after D a r ii n g t o n and their collectors are connected to a DC voltage UB via a resistor R7 are used to measure the change in the current in the diodes of the attenuator bring about. The emitter of the transistor T5 is connected via a resistor R9 Connected to ground, while the base of the transistor T4 is preceded by a resistor R8 is. This resistance is the changing control variable for influencing the attenuation of the quadrupole the control voltage US. Depending on the tension is connected via the resistor R8 to the base of the transistor T4, results themselves a different resistor downstream of the resistor RV, which is formed by the collector-emitter path of the transistor T5. the Arrangement of the resistors R7, the resistance of the collector-emitter path of the transistor T5 and the resistor R9 can thus also be used as a voltage divider the supply voltage + UB can be interpreted with a variable divider ratio.
Schaltet der Transistor T5 durch, so fließt in erster Näherung praktisch nur durch die PIN-Diode D1 ein Strom JD 1, weil die Widerstände RV und R9 gegenüber demWiderstand der PIN-Diode D 2 vernachlässigbar sind. Damit ist die PIN-Diode D1 voll leitend und die PIN-Diode D 2 praktisch völlig gesperrt, und es ergibt sich eine minimale Durchgangsdämpfung des Dämpfungsgliedes. Bei abnehmendem Basisstrom des Transistors T5 wird ein Zustand erreicht, bei dem die Spannung am Kollektor des Transistors T5 genauso groß ist wie die Spannung am Verbindungspunkt A zwischen den Drosseln DR2 und DR3. Dann fließt über den Widerstand RV überhaupt kein Strom mehr. J3 ist also Null und JD1= Jod 2.If the transistor T5 turns on, then practically flows in a first approximation A current JD 1 only through the PIN diode D1, because the resistors RV and R9 are opposite the resistance of the PIN diode D 2 are negligible. This makes the PIN diode D1 fully conductive and the PIN diode D 2 practically completely blocked, and it results a minimum throughput loss of the attenuator. With decreasing base current of the transistor T5 a state is reached in which the voltage at the collector of the transistor T5 is the same as the voltage at the connection point A between the chokes DR2 and DR3. Then no current at all flows through the resistor RV more. So J3 is zero and JD1 = iodine 2.
Die Dämpfung beträgt in diesem Fall z. B. 6 db. Bei weiterem Abnehmen des Basisstromes des Transistors T5 kehrt der Strom J3 die in der Figur eingezeichnete Richtung um, und JD2 wird zunehmend größer als-Jod 1. Bei gesperrtem Transistor T5 erreicht die PIN Diode D 2 den höchsten Strom, und D1 ist praktisch gesperrt. Damit ist die maximale Dämpfung des Vierpols eingestellt. Diese maximale Dämpfung ist somit abhängig vom minimalen Widerstand, der bei der PIN-Diode D 2 erreicht werden kann, wobei bei hohen Frequenzen auch die Kapazität der PIN-Diode D1 mit eingeht.The attenuation in this case is z. B. 6 db. With further weight loss of the base current of the transistor T5, the current J3 reverses that shown in the figure Direction around, and JD2 becomes increasingly larger than-Iodine 1. With the transistor blocked T5 the PIN diode D 2 reaches the highest current, and D1 is practically blocked. This sets the maximum damping of the quadrupole. This maximum attenuation is therefore dependent on the minimum resistance reached by the PIN diode D 2 can be, with the capacitance of the PIN diode D1 with high frequencies comes in.
Die Einhaltung der Wellenwiderstandsbedingungen bei Veränderung des Dämpfungswertes ist abhängig davon, daß die Summenspannung UD, welche die Steuerung der in Serie geschalteten PIN-Dioden D1 und D 2 bewirkt, unabhängig von den in diesen Dioden fließenden Strömen JOD 1 und JOD 2 konstant gehalten werden kann. Hierzu ist eine eigene Stabilisierungsschaltung vorgesehen, welche links von dem Vierpol-Dämpfungsglied dargestellt ist. Die Versorgungsspannung + UB in Form einer Gleichspannung wird einem Widerstand Rl zugeführt, dem Dioden D3 und D4 sowie eine Zenerdiode D 5 nachgeschaltet sind. Die Dioden D3 und D4 sind durch einen einstellbaren ohmschen Widerstand R2 und einen weiteren ohmschen Widerstand R3 überbrückt, welche eine Spannungsteilerschaltung für die Basisschaltung eines Transistors T1 bilden. Da die Durchgangswiderstände der PIN-Dioden Dl und D2 etwas temperaturabhängig sind, ist eine Kompensationsschaltung vorge- sehen. Hierzu ist dem Widerstand R3 ein temperaturabhängiger Widerstand RT mit negativem Temperaturkoeffizienten parallel geschaltet. Der Emitter des Transistors T1, dessen Kollektor an die Versorgungsspannung UB angelegt ist, wird über den Widerstand R4 mit Masse verbunden und steht gleichzeitig in Verbindung mit dem Emitter des Transistors T2. Der Kollektor des Transistors T2 ist über den Kondensator CB7 nach Masse geführt und über den Widerstand R5 mit der Versorgungsspannung UB verbunden. An den Kollektor des Transistors T2 ist die Basis des Transistors T3 angeschaltet, dessen Kollektor an die Versorgungsspannung UB und dessen Emitter an die Basis des Transistors T2 angeschlossen ist. Der Widerstand R5 verbindet die Basis des Transistors T2 mit dem für Hochfrequenz auf Masse liegenden Ausgang der PIN-Diode D2, so daß hier zwischen den Anschlüssen des Widerstandes R6 diekonstantzuhaltende Summenspannung UD für den Betrieb der PIN-Dioden D1 und D2 anliegt. Die Stabilisierungsschaltung bildet somit einen Konstantspannungs-Stromversorger. Compliance with the wave resistance conditions when changing the The attenuation value depends on the total voltage UD, which the control caused by the series-connected PIN diodes D1 and D 2, regardless of those in these Diodes flowing currents JOD 1 and JOD 2 can be kept constant. For this its own stabilization circuit is provided, which is to the left of the four-pole attenuator is shown. The supply voltage + UB in the form of a direct voltage is A resistor Rl is supplied, the diodes D3 and D4 and a Zener diode D 5 connected downstream are. The diodes D3 and D4 are through an adjustable ohmic resistor R2 and bridged by another ohmic resistor R3, which is a voltage divider circuit form for the base circuit of a transistor T1. As the volume resistances the PIN diodes Dl and D2 are somewhat temperature-dependent, is a compensation circuit presented see. For this purpose, the resistor R3 is a temperature-dependent resistor RT connected in parallel with a negative temperature coefficient. The emitter of the transistor T1, the collector of which is connected to the supply voltage UB, is via the resistor R4 connected to ground and at the same time connected to the emitter of the Transistor T2. The collector of the transistor T2 is after the capacitor CB7 Ground and connected to the supply voltage UB via the resistor R5. The base of transistor T3 is connected to the collector of transistor T2, its collector to the supply voltage UB and its emitter to the base of the Transistor T2 is connected. Resistor R5 connects the base of the transistor T2 with the output of the PIN diode D2 which is grounded for high frequency, so that here the total voltage to be kept constant between the connections of the resistor R6 UD for the operation of the PIN diodes D1 and D2 is present. The stabilization circuit thus forms a constant voltage electricity supplier.
Die Transistoren T1 bis T3 sowie T4 und T5 sind samt den zugehörigen passiven Schaltelementen zweckmäßig in einer integrierten Schaltung zusammengefaßt, die nur wenig Platz einnimmt und jedem derartigen Vierpol-Dämpfungsglied entsprechend zugeschaltet werden kann. The transistors T1 to T3 as well as T4 and T5 are together with the associated ones passive switching elements are conveniently combined in an integrated circuit, which takes up little space and corresponds to each such four-pole attenuator can be switched on.
Der Abgleich des Dämpfungsgliedes wird zweckmäßig so vorgenommen, daß zunächst eine Dämpfung von 6 db eingestellt wird, was z. B. dadurch erreicht werden kann, daß JD1 = JD2 gemacht wird. In diesem Betriebszustand ist üblicherweise die Abweichung vom gewünschten Wellenwiderstand am höchsten. The adjustment of the attenuator is expediently carried out in such a way that that initially a damping of 6 db is set, which z. B. achieved thereby it can be made that JD1 = JD2. It is usually in this operating state the deviation from the desired wave resistance is highest.
Mit dem Potentiometer R2 wird dann die stabilisierte Summenspannung UD an einem Reflexionsmepßlatz auf kleinste Welligkeit beim Durchlaufen des gewünschten Dämpfungsbereiches eingestellt. Bei einem praktisch ausgeführten Beispiel ließ sich bei einer Betriebsfrequenz von 73 MHz bei einer minimalen Durchgangsdampfung von 0,5 db ein Verstellbereich von 20 db der Dämpfung erzielen, wobei der Reflexionsfaktor, bezogen auf einen Wellenwiderstand von 50Q, unter 501, gehalten werden konnte. Die Lineartiät des so aufgebauten Dämpfungsgliedes ist in einem großen Temperaturbereich so hoch, daß Intermodulationsprodukte mehr als 60 db gedämpft sind, und zwar bei einem Eingangspegel von 1 V effektiv.With the potentiometer R2 the stabilized total voltage is then UD at a reflection measuring point for the smallest ripple when passing through the desired Attenuation range set. In a practical example, it was possible to at an operating frequency of 73 MHz with a minimum attenuation of 0.5 db achieve an adjustment range of 20 db for the attenuation, whereby the reflection factor, based on a characteristic impedance of 50Ω, below 501. the The linearity of the attenuator constructed in this way is in a wide temperature range so high that intermodulation products are attenuated by more than 60 db, namely at an input level of 1 V rms.
Eine vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit dieser Vierpol-Dämpfungsglieder besteht bei Funkempfängern zur Dämpfung in der Eingangsschaltung. Der Dämpfungsvierpol nach der Erfindung kann auch vorteilhaft als Entzerreruetzwerk z. B. als Bode-Entzerrer, eingesetzt werden. An advantageous application of these four-pole attenuators exists in radio receivers for attenuation in the input circuit. The quadrupole attenuation according to the invention can also be used advantageously as an equalizer z. B. as a Bode equalizer, can be used.
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19712106166 DE2106166C2 (en) | 1971-02-10 | Four-pole attenuator in the form of a bridged T-link |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19712106166 DE2106166C2 (en) | 1971-02-10 | Four-pole attenuator in the form of a bridged T-link |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2106166A1 DE2106166A1 (en) | 1972-09-21 |
DE2106166B2 true DE2106166B2 (en) | 1972-09-21 |
DE2106166C2 DE2106166C2 (en) | 1976-03-04 |
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Publication number | Publication date |
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DE2106166A1 (en) | 1972-09-21 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |