DE2709096C2

DE2709096C2 - Antennenumschalteinrichtung

Info

Publication number: DE2709096C2
Application number: DE2709096A
Authority: DE
Inventors: Jerry David Buffalo Grove Ill. Meyerhoff; David Joseph Lake In The Hills Ill. Priniski
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1976-03-25
Filing date: 1977-03-02
Publication date: 1984-05-17
Also published as: IT1112133B; JPS52117509A; DE2709096A1; HK53280A; US4055807A; GB1545641A; BR7701075A; MY8100175A; CA1095592A

Description

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Die Erfindung betrifft ein« Antennen-Umschalteinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Antennen-Umschalteinrichiungen sind in der Nachrichtentechnik grundsätzlich bekannt. Solche Einrichtungen werden üblicherweise in Sender-Empfängern verwendet, bei welchen der Sender und der Empfänger eine gemeinsame Antenne benutzen. Die Antennen-Umschalteinrichtung dient dabei nicht nur dazu, die Antenne entweder mit dem Sender oder mit dem Empfänger zu verbinden, sondern sie muß vielmehr auch den Sender vom Empfänger trennen oder isolieren, so daß beispielsweise im Sendemodus der Empfänger nicht durch das gesendete Signal überlastet wird.

Es ist grundsätzlich bekannt, als Antennen-Umschalteinrichtung einen elektromagnetischen Schalter oder ein Relais zu verwenden. Solche Relais sind jedoch nicht nur teuer, sondern sie benötigen auch einen großen Raura und sind daher nicht für Anwendungsfälle geeignet, bei welchen der Raum und das Gewicht eine Rolle spielen, wie es beispielsweise bei tragbaren Sender-Empfängern der Fall ist.

Es sind auch bereits PIN-Dioden in einer Vorspannungsanordnung verwendet worden, wobei die PIN-Dioden entweder den Empfänger oder den Sender mit der Antenne verbinden bzw. von der Antenne trennen. Mit Hilfe von diesen PIN-Dioden aufgebaute Schalteinrichtungen sind jedoch sehr teuer, und zwar wegen der Kosten solcher Dioden, und sie sind auch verhältnismäßig kompliziert in ihrem Aufbau, weil eine außerordentlich aufwendige Vorspannungstechnik erforderlich ist,

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um die PIN-Dioden ordnungsgemäß zu steuern.

Aus der DE-OS 23 62 889 ist ein Funk-Sende/Empfangssysitem bekannt, das eine Antennen-Umschalteinrichtung der eingangs genannten Art aufweist. Mittels dieses Umschaltsystems kann eine Antenne wahlweise an einen Sender oder an einen Empfänger angeschlossen werden. Bei dieser Umschalteinrichtung wird die Impedanz \n jedem der beiden Filter verändert, wenn eine gewünschte Umschaltung von Sendebeti'eb auf Empfangsbetrieb und umgekehrt vorgenommen wird. Die Impedanzveränderung ist dabei komplementär, d. h. die Impedanz im einen Filter wird hoch, während die Impedanz im anderen Filter einen niedrigen Wert annimmt Für diese Impedanzänderung werden Diodenpaare benötigt, die ihrerseits wieder mit entsprechenden Vorspannungspotentialen beaufschlagt werden müssen, was den Schaltungsaufwand für die Umschalteinrichtung beträchtlich erhöht

Ein ähnliches Funk-Sende/Empfangsgerät, das in seiner Umschalteinrichtung ebenfalls mehrere Dioden benötigt, ist aus der DE-OS 24 26 506 bekannt. Auch diese Dioden müssen mit entsprechenden Vorspannungspotentialen beaufschlagt werden, um eine Umschaltung von Sendebetrieb auf Empfangsbetrieb und umgekehrt vornehmen zu können.

Weiterhin ist aus der DE-AS 15 16 727 eine Schaltungsanordnung für<üe kontaktlose wahlweise Verbindung zwischen einem gemeinsamen Anschluß und einem von mindestens zwei Ein- oder Ausgängen bekannt. In beiden Zweigen dieser Schaltungsanordnung ist jeweils eine Diode vorgesehen, von denen eine Diode abhängig von der gewünschten Betriebsart in Durchlaßrichtung vorgespannt ist, während die andere Diode gesperrt wird.

Schließlich ist noch in der FR-PS 13 72 506 eine Antennen-Umschalteinrichtung beschrieben, bei der im Empfangsmodus zur Trennung des Senders von der Antenne ein zu einem weiteren Filter bezüglich des Senders in Reihe liegendes Tiefpaß-Pi-Filter für die Impedanz-Invertierung mittels einer Diode verwendet wird, die den Eingang des Tiefpaß-Pi-Filters an Massepotential legt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Antennen-Umschalteinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei gut wirksamer Filterung der jeweils gewünschten Signale eine besonders einfache und dabei zugleich zuverlässige Trennung des Senders bzw. Empfängers von der Antenne ermöglicht.

Diese Aufgabe wrrd bei einer Antennen-Umschalteinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches erfingungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Im Gegensatz zum oben erläuterten Stand der Technik wird bei der erfindungsgemäßen Antennen-Umschalteinrichtung nicht in beiden Zweigen, sondern nur in einem Zweig mit Hilfe eines einzigen Bauelements, nämlich der einen Diode, die Umschaltung zwischen Empfangsbetrieb und Sendebetrieb vorgenommen, was den erforderlichen Schaltungsaufwand wesentlich herabsetzt.

Während die Antennen-Umschalteinrichtung entweder im Sendemodus oder im Empfangsmodus arbeiten kann, um die Antenne entweder mit dem Sender oder mit dem Empfänger zu verbinden, können der Sender und der Empfänger in einem vorgegebenen Frequenzbereich betrieben werden. Die Umschalteinrichtung weist ein Hochpaßfilter auf, dessen Eingang mit der Antenne verbunden ist, während der Filterausgang an den

Empfänger angeschlossen ist. Das Hochpaßfilter ist derart ausgebildet, daß es normalerweise Signale von der Antenne zum Empfänger durchläßt, wobei Signale unterhalb des gewünschten Frequenzbandes ausgefiltert werden. Wenn jedoch der Ausgang des Hochpaßfilters in der Nähe des Massepotentials liegt bildet das Hochpaßfilter einen Antiresonanzkreis mit sehr hoher Impedanz. Der Sender ist mit dem Filtereingang verbunden, und eine Schaitereinrichtung erdet den Fiitsrausgang, wenn die Antennen-Umschalteinrichtung im Sendemodus arbeitet Somit werden die Empfangsmodussignale normalerweise durch die Antenne zum Empfänger geleitet Wenn jedoch der Sendemodus eingeschaltet ist liegt der Ausgang des Hochpaßfilters in der Nähe des Massepotentials, wodurch die Eingangsimpedanz zum Hochpaßfilter außerordentlich hoch wird. Dadurch wird in besonders wirksamer Weise der Empfänger vom Sender getrennt so daß die Sendeenergie über die Antenne abgestrahlt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt die einzige Figur ein Schaltschema für eine Ausführungsform der Antennen-Umschalteinrichtung, wie sie in Verbindung mit einem Sender und einem Empfänger verwendet wird.

Gemäß der Zeichnung ist eine Antenne 12 mit einem Tiefpaßfilter 14 verbunden. Das Tiefpaßfilter 14 enthält eine Folge von Shunt-Kondensatoren 18, 20 und 22 in einer pi-Schaltungskonfiguration mit entsprechenden Reiheninduktionsspulen 24 und 26. Die Werte der Kondensatoren 18, 20 und 22 und der Induktionsspulen 24 und 26 werden in üblicher Weise gewählt, um eine Tiefpaß-Charakteristik für Signale innerhalb und unterhalb eines vorgegebenen Frequenzbandes zu gewährleisten.

Der Ausgang des Tiefpaßfilters 14 ist mit einem Eingang 30 eines Hochpaß-Filter-Netzwerkes 32 verbunden. Das Hochpaß-Filter-Netzwerk 32 ist ein »"!"«-Filter, welches ein Paar von in Reihe liegenden Kondensatoren 34 und 36 mit einer Shunt-Induktionsspule 38 dazwischen aufweist. Die Kondensatoren 34 und 36 sowie die Induktionsspule 38 weisen solche Werte auf, daß Signa-Ie innerhalb und oberhalb eines gewünschten Frequenzbandes vom Eingang 30 zu einem Ausgang 40 durchgelassen werden. Wenn der Ausgang 40 in der Nähe des Massepoteniials liegt, bilden der Kondensator 36 und die Induktionsspule 38 einen Gegenresonanz-Schwingkreis im gewünschten Frequenzband, der über den Kondensator 34 zum Eingang 30 des Hochpaß-Filter-Netzwerkes 32 eine hohe Impedanz aufweist.

Der Ausgang 40 des Hochpaß-Filter-Netzwerkes 32 ist mit einer Eingangsklemme 42 eines Empfängers 44 verbunden. Weiterhin ist mit dem Ausgang 40 des Hochpaß-Filter-Netzwerkps 32 eine Schaltereinrichtung 46 verbunden, die eine in Reihe geschaltete Diode 48 aufweist, deren Anode mit dem Ausgang 40 verbunden ist und deren Kathode über einen HF-Bypass-Kondensator 50 an Massepotential geführt ist. Eine Vorspannung wird normalerweise an die Diode 48 über einen Spannungsteiler angelegt, der ein Paar von Widerständen 52 und 54 aufweist, die zwischen einer Quelle für ein Gleichspannungspotential B+ und Massepotential angeordnet sind. Eine HF-Isolationsinduktionsspule 56 ist zwischen dem gemeinsamen Punkt der Widerstände 52 und 54 und der Anode der Diode 48 angeordnet.

Von der Kathode der Diode 48 aus ist ein Reihenwiderstandsteiler angeschlossen, der einen ersten Widerstand 56a und einen zweiten Widerstand 58 aufweist und an die obengenannte Quelle für die Gleichspannungsvorspannung B+ angeschlossen ist. Der gemeinsame Punkt zwischen den Widerständen 56a und 58 ist an einen manuell betätigbaren Schalter 60 angeschlocsen, dessen andere Seite auf Massepotential liegt. Der Schalter 60 ist ein Sprechschalter, wie er normalerweise bei einem Handmikrophon vorgesehen ist.

Ein Sender 62 treibt eine Leistungsendstufe, weiche einen Transistor 64 aufweist dessen Kollektor sowohl über eine induktive Last 66 an ein Vorspannungspotential 68 als auch über einen Kopplungskondensator 70 mit dem Eingang 30 des Hochpaß-Filter-Netzwerkes 32 verbunden ist.

Die Arbeitsweise der Schaltung wird nachfolgend beschrieben. Im Empfangsmodus ist der Sprechschalter 60 (gemäß der Darstellung in der Zeichnung) geöffnet, so daß die Halbleiter-Diode 48 in einen gesperrten Zustand vorgespannt ist, d. h. eine hohe Impedanz aufweist. Somit werden Signale, welche von der Antenne 12 empfangen werden, zunächst durch das Tiefpaßfilter 14 hindurchge'ührt, und sie werden anschließend durch das Hochpaß-Filter-Netzwerk 32 geleilt·,-, wonach sie der Eingangsklemme 42 des Empfängers 44 ; ugeführt werden. Das Tiefpaßfilter 14 und das Hochpaß-Filter-Netzwerk 32 liefern einen Bandpaß-Schutz gegen Störsignale außerhalb des gewünschten Frequenzbandes. Da die Werte ^f~ir die Bauteile des Tiefpaßfilters 14 und des Hochpaß-Filter-Netzwerkes 32 entsprechend gewählt sind, wird die Impedanz der Antenne 12 am Empfängereingang auf einen geeigneten Wert umgeformt.

Zum Umschalten in den Sendemodus wird der Sprechschalter 60 betätigt, wodurch die Halbleiter-Diode 48 vorwärts vorgespannt wird, d. h. in einen Zustand geringer Impedanz übergeht. Somit ist der Ausgang 40 des Hochpaß-Filter-Netzwerkes 32 über den Kondensator 50 praktisch auf Massepotential gelegt. Zumindest ist der Ausgang 40 annähernd auf Massepotential gelegt. Dadurch wird erreicht, daß der Kondensator 36 und die Induktionsspule 38 in Resonanz kommen, wodurch für den Eingang 30 des Hochpaß-Filter-Ne-wiwerkes 32 eine hohe Impedanz gebildet wird. Nunmehr speist der Sender 62, welcher die Ausgangsstufe 64 treiot, direkt durch das Tiefpaßfilter 14 die Antenne 12 mit Sendeenergie. Aufgrund der sehr hohen Eingangsimpedanz, welche der Sender 62 an dem Eingang 30 des Hochpaß-Filter-Netzwerks 32 vorfindet wird nur eine sehr geringe Energie über das Hochpaß-Filter-Netzwerk 32 zum Empfänger 44 geführt. Somit ist der Empfänger praktisch gegenüber dem Sender 62 isoliert, wenn die Einrichtung im Sendemodus arbeitet.

Zusammenfassend läßt sich somit feststellen, daß eine außerordentlich einfache, jedoch hochwirksame Umschalteinrichtung geschaffen wird, welche den Empfänger wirksam vom Sender trennt bzw. isoliert, wenn im S^ndv aiodus gearbeitet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanüpruch:

Antennen-Umschalteinrichtung zur wahlweisen Verbindung eines Senders oder eines Empfängers mit einer Antenne, mit einem ersten Filter zwischen der Antenne und dem Empfänger, mit einem zweiten Filter zwischen dem Sender und der Antenne und mit mindestens einer Diode, durch die die Impedanz wenigstens eines Filters umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Filter(32) und das zweite Filter (14) in Reihe zwischen der Antenne (12) und dem Empfänger (44) angeordnet sind, daß der Sender zwischen dem ersten (32) und dem zweiten (14) Filter über ein Kopplungsglied (70) angeschlossen ist, daß das erste Filter (32) ein Hochpaßfilter und das zweite Filter (14) ein Tiefpaßfilter ist, daß das erste und das zweite Filter (32 und 14) zusammen ein Bandpaßfilter bilden, dessen Durchlaßfrequsnzbereich de.ir Empfangsband entspricht, daß nur an die mit depc Empfänger (44) verbundene Seite (40) des ersten Filters (32) eine Schaltereinrichtung (46) angeschlossen ist, weiche im Sendebetrieb die mit dem Empfänger (44) verbundene Seite des ersten Filters (32) auf Massepotential schaltet und dadurch bei unveränderter Charakteristik des zweiten Filters (14) den Empfangszweig durch die Impedanztransformation des ersten Filters (32) sperrt und welche im Empfangsbefrieb bei unveränderter Charakteristik des zweiten Filters (14) die mit dem Empfänger (44) verbundene Seite des ersten Filters (32) von Massepotential trennt, und daß das Schaltelement (48) in der Schaltereir.richtur.^ (46) aus nur einer einzigen Diode (48) gebildet ist.