DE2715331B1 - Elektronischer Schalter - Google Patents

Description

• Beschreibung
• Die Erfindung wird nun anhand einer Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt den Stromlaufplan des elektronischen Schalters und als Blockschaltung die zugehörige Steuerschaltung.
• Der dargestellte elektronische Schalter für hohe Frequenzen und große Leistung ist in Form eines Vierpols aufgebaut und enthält einen Längszweig und einen Querzweig. Der Längszweig weist nach einer Eingangsklemme 1 einen Kondensator 2, eine Diode 3, zwei weitere Kondensatoren 4 und 5 und schließlich eine Ausgangsklemme 6 auf. Der Querzweig enthält eine Reihenschaltung aus einer Diode 7 mit einem Kondensator 8, wobei die Diode 7 an die Verbindungsleitung der beiden Kondensatoren 4 und 5 angeschlossen ist und der Kondensator 8 einseitig auf Masse liegt.
• Die Dioden 3 und 7 sind vorzugsweise PlN-Dioden und werden durch einen Durchlaßstrom niederohmig und durch Anlegen einer Sperrspannung hochohmig gesteuert. Der Weg für den Durchlaßstrom für die Diode 3 ist folgender: Von einem Anschluß, der mit + gekennzeichnet ist, einer Steuerschaltung 9 über eine eisenfreie Spule 10 mit einem kleinen Induktivitätswert und hoher Güte zur Anode der Diode 3, über eine weitere eisenfreie Spule 11 mit einem kleinen Induktivitätswert und hoher Güte und einem Widerstand 12 zur Strombegrenzung zurück zu einem Anschluß, der mit - gekennzeichnet ist, der Steuerschaltung 9. An die Spulen 10 und 11 ist jeweils am zur Steuerschaltung 9 weisenden Ende je ein Kondensator 13 bzw. 14 angeschaltet, der die Spulen an diesen Enden für die Hochfrequenz auf Massepotential legt.
• Der Weg der Sperrspannung für die Diode 7 ist folgender: Von einem Anschluß, der mit - gekennzeichnet ist, der Steuerschaltung 9 an die Anode der Diode 7 und über eine eisenfreie Spule 13 mit einem kleinen Induktivitätswert und hoher Güte und einem Widerstand 14, der im Fall der durchgeschalteten Diode 7 als Strombegrenzung wirkt, zurück zu einem Anschluß, der mit + gekennzeichnet ist, der Steuerschaltung 9. Die Spule 13 ist wie die Spulen 10 und 11 mit einem Kondensator 15 verbunden, der dieses Ende der Spule 13 für die Hochfrequenz auf Massepotential legt.
• Der beschriebene Zustand stellt den durchgeschalteten Leitungszustand des elektronischen Schalters dar.
• Für den gesperrten Leitungszustand wird von der Steuerschaltung 9 an die Diode 3 eine Sperrspannung, deren Polarität unter die Polarität für den Durchlaßstrom in Klammern angegeben ist, und durch die Diode 7 ein Durchlaßstrom, dessen Polarität unter die Polarität für die Sperrspannung in Klammern angegeben ist, gegeben. Die Steuerschaltung ist bekannter Bauart und braucht daher nicht näher erläutert zu werden.
• Die Kapazitätswerte der Kondensatoren 2 und 4 und die Induktivitätswerte der Spulen 10 und 11 sind derart gewählt worden, daß sich für das zu schaltende Nutzsignal ein Hochpaß in Form eines T-Gliedes ergibt, dessen Grenzfrequenz knapp unter der untersten Frequenz des Nutzsignals liegt und der wellenwiderstandsrichtig ausgeführt ist. Durch die Anordnung der Diode 3 in diesem Hochpaß mußte die an sich einzige Spule im Querzweig des T-Gliedes in die zwei Spulen 10, 11 aufgeteilt werden, die daher je den doppelten Induktivitätswert der an sich einzigen Spule aufweisen.
• An diesen ersten Hochpaß schließt sich ein zweiter Hochpaß an, der auf die gleiche Art wie beschrieben bestimmt wurde und aus den Kondensatoren 4 und 5 und der Spule 13 besteht. Wie man sieht, ist der ausgangsseitige Kondensator des ersten Hochpasses mit dem eingangsseitigen Kondensator des zweiten Hochpasses zu dem Kondensator 4 vereinigt. Daher weist der Kondensator 4 den halben Kapazitätswert der an sich an dieser Stelle vorzusehenden einzelnen Kondensatoren auf.
• Durch den Aufbau des elektronischen Schalters aus zwei hintereinander geschalteten Hochpässen mit genau abgestimmten Werten und mit eisenfreien Spulen mit kleinen Induktivitätswerten und mit hoher Güte gelingt es, den Wechsel vom durchgeschalteten in den gesperrten Zustand und umgekehrt ohne die Schaltzeit verlängernde Aus-Einschwingungen in kürzester Zeit vorzunehmen. Bei einem ausgeführten Schalter liegt diese Umschaltzeit bei wenigen zur was fast der eigentlichen Schaltzeit der verwendeten Dioden entspricht. Außerdem tritt im durchgeschalteten Zustand nur eine geringe Durchlaßdämpfung des Nutzsignals auf und die Spulen im Querzweig haben nur eine sehr geringe Verlustleistung abzuführen. Die eisenfreien Spulen setzen dem gerade eingeschalteten Durchlaßstrom nur einen geringen Widerstand entgegen und bauen auch den eingeschwungenen Zustand beim Abschalten schnell wieder ab.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Elektronischer Schalter in Form eines Vierpoles für Signale mit hohen Frequenzen mit einer Diode im Längszweig und einer Diode im Querzweig und einer Steuerschaltung zum wechselweisen Einschalten eines Durchlaßstromes für die Diode im Längszweig und einer Sperrspannung für die Diode im Querzweig und umgekehrt, wobei im Längszweig ein Kondensator zur Potentialtrennung und in den Zuleitungen des Durchlaßstromes und der Sperrspannung Induktivitäten vorhanden sind, d a d u r c h gekennzeichnet, daß im Längszweig zwei weitere Kondensatoren (2, 5) vorhanden sind, daß die Induktivitäten eisenfreie Spulen (10, 11, 13) mit einem kleinen Induktivitätswert und mit hoher Güte sind und daß die Kondensatoren (2, 4, 5) und die Spulen (10, 11, 13) zwei hintereinandergeschaltete Hochpässe mit dem Wellenwiderstand der dem elektronischen Schalter vorhergehenden und der nachgeschalteten Anordnung bilden.
2. 2. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfrequenzen der Hochpässe mit der zuschaltenden untersten Nutzfrequenz zusammenfallen.
3. 3. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß die Hochpässe in Form von T-Gliedern ausgeführt sind.
4. 4. Elektronischer Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator auf der Ausgangsseite des ersten Hochpasses mit dem Kondensator auf der Eingangsseite des zweiten Hochpasses zu einem gemeinsamen Kondensator (4) mit dem halben Kapazitätswert der jeweiligen einzelnen Kondensatoren vereinigt ist
5. 5. Elektronischer Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (3) im Längszweig des Schalters im ersten Hochpaß angeordnet ist
6. 6. Elektronischer Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule im ersten Hochpaß in zwei Spulen (10, 11) mit dem doppelten Induktivitätswert einer Einzelspule aufgeteilt ist und daß die Diode (3) zwischen den Verbindungspunkten der Spulen (10, 11) mit dem Längszweig angeordnet ist.

   Die Erfindung betrifft einen elektronischen Schalter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

   Stand der Technik Ein derartiger elektronischer Schalter ist aus der DE-AS 2345 988 bekannt. Dieser Schalter ist vielpolig ausgeführt und soll in ZF-Schaltverteilern eingesetzt werden. Da nur kleine Leistungen zu schalten sind, ist die Sperrspannung für die jeweiligen Dioden niedrig.

   Hieraus folgt, daß bei fehlerhaften Steuersignalen oder anderen ähnlichen Störungen die Sperrspannung die durchgeschalteten Dioden nicht zerstören kann.

   Bei einem elektronischen Schalter für große H F- Lei stungen sind demzufolge hohe Sperrspannungen vorzusehen, was besondere Schutzschaltungen erfordert. Soll der elektronische Schalter auch noch äußerst kurze Schaltzeiten aufweisen, dann sind, wie beim obenge- nannten Stand der Technik, Drosseln in der Zuleitung der Dioden nicht günstig. Diese Drosseln verzögern die An- und Ausschaltung der Steuerspannung der Dioden und können zusammen mit den anderen Bauteilen störende Resonanzstellen für das zu schaltende Nutzsignal und dessen Harmonische bilden.

   Aufgabe Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Schalter der eingangs genannten Art anzugeben, der sehr schnell vom durchgeschalteten Zustand in den gesperrten Zustand und umgekehrt schalten kann.

   Lösung Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit dem im Patentanspruch 1 angegebenen Mittel. Ausgestaltungen können den Unteransprüchen entnommen werden.

   Vorteile Der erfindungsgemäße elektronische Schalter für große HF-Leistungen weist wesentlich verkürzte Aus-Einschwingungen nach Wahl des jeweils anderen Leitungszustandes auf. Hieraus resultieren sehr kurze Schaltzeiten des Schalters, die in der Größenordnung der eigentlichen Schaltzeiten der verwendeten Dioden liegen.