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Vorrichtung zur Amplitudenregelung hochfrequenter Signale
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur
Amplitudenregelung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Solche, auch Dämpfungssteller
genannte Amplitudenregler mit PIN-Dioden in s-Schaltung sind zum Beispiel aus der
Veröffentlichung der Firma Interinetall "Kapazitätsdioden - Schalterdioden -Pin-Dioden,
Grundlagen und Anwendungen", Ausgabe 1975, Seiten 52 bis 58, bekannt. PIN-Dioden
verhalten sich bei Frequenzen oberhalb etwa 10 MHz wie reelle Widerstände, deren
Betrag vom fließenden Durchlaß-Gleichstrom abhängt. Durch das Einstellen des Stroms
der in n-Schaltung geschalteten PIN-Dioden kann somit das Dämpfungsverhalten eingestellt
werden.
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Dabei besteht das Problem, daß eine hohe' maximale Sperrdämpfung und
eine gute Reflexionsdämpfung über den gesamten Stellbereich erreicht wird. Die Widerstände
im Längs- und in den Querzweigen des Dämpfungsglieds sollten dazu das in Fig. 2
aufgezeigte Verhalten aufweisen (in der Beschreibung näher erläutert). Eine Erhöhung
des Stroms im Längs zweig muß demnach
eine Verringerung des Stroms
in den Querzweigen zur Folge haben (und umgekehrt). Die Einstellung gemäß den vorgegebenen
Kennlinien ist beim aufgezeigten Stand der Technik nur umständlich erreichbar, und
die entsprechende Schaltung ist aufwendig aufzubauen. Wird zum Beispiel die Optimierung
im Kreuzungspunkt der beiden Widerstandskennlinien durchgeführt, so ist eine schlechte
Anpassung bei stärkerer Dämpfung die Folge. Es erfolgt ein unsymmetrischer Stromfluß
durch die Dioden. Bei maximaler Dämpfung wird der wirksame Dämpfungswiderstand durch
die beiden unsymmetrischen Widerstände eingestellt. Ein Abgleich bei zum Beispiel
5 dB Dämpfung ist dann nicht möglich.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine hohe Reflexionsdämpfung
über den gesamten Stellbereich bei gleichzeitig geringem Aufwand für die Ansteuerschaltung
erreicht wird. Eine hohe maximale Sperrdämpfung ist gegeben.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung
möglich. Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des Spannungsteilers zur Einstellung
der Spannung an den beiden Quer-PIN-Dioden als variabler Spannungsteiler sowie die
Verwendung eines zweiten Spannungsteilers zur Einstellung der Spannung am Verknüpfungspunkt
zwischen dem Trennglied und der Längs-PIN-Diode. Dadurch wird eine einfache und
schnelle Optimierung des Dämpfungsglieds möglich. Durch Variation des ersten Spannungsteilers
kann der gesamte Dämpfungsbereich optimal durchfahren werden.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig.
1 eine schaltungsmäßige Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels und Fig. 2 Kennlinien
zur Erläuterung des optimalen Verhaltens der Widerstände im Längs- und in den Querzweigen.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels In Fig. 1 ist an einen variablen
Widerstand 10, der zwischen eine positive Klemme 11 und Masse geschaltet ist, eine
Versorgungsspannung angelegt Der Abgriff des variablen Spannungsteilers 10 ist über
eine erste Reihenschaltung einer Induktivität 12 mit einer PIN-Diode 13 und einem
Widerstand 14 sowie über eine zweite Reihenschaltung einer Induktivität 15 mit einer
PIN-Diode 16 und einem Widerstand 17 an Masse gelegt.
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Die jeweils mit den Induktivitäten 12, 15 verbundenen Anoden der PIN-Dioden
13, 16 sind über die Reihenschaltung eines Kondensators 18 mit einer weiteren PIN-Diode
19 miteinander verbunden. Die drei PIN-Dioden 13, 16, 19 bilden zusammen mit den
Widerständen 14, 17 ein s-Dämpfungsglied, wobei die PIN-Diode 19 den Längszweig
und die Reihenschaltungen der Dioden 13, 16 mit den Widerständen 14, 17 die Querzweige
darstellen.
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Der Eingang 20 des Dämpfungsglieds ist über einen Entkopplungskondensator
21 mit der Anode der PIN-Diode 13 und der Ausgang 22 über einen Entkopplungskondensator
23 mit der Anode der PIN-Diode 16 verbunden.
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Parallel zum Spannungsteiler 10 ist ein zweiter, aus zwei Widerständen
24, 25 bestehender Spannungsteiler geschaltet.
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Der Verknüpfungspunkt der beiden Widerstände 24, 25 ist über eine
Induktivität 26 mit den Verknüpfungspunkt zwischen dem Kondensator 18 und der PIN-3iode
19 verbunden.
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Die der Gleichspannungsquelle zugewandten Anschlüsse der Induktivitäten
12, 15 bzw. 26 sind über Kondensatoren 27 bzw. 28 mit Masse verbunden. Die Induktivitäten
12, 15, 26 in Verbindung mit den Kondensatoren 27, 28 dienen der hochfrequenzmäßigen
Entkopplung gegenüber dem Gleichspannungsteil.
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Das in Fig. 2 dargestellte Diagramm dient der Erläuterung der Wirkungsweise
des Ausführungsbeispiels. Im Bereich hoher Dämpfung wird der Widerstand R19 der
PIN-Diode 19 sehr groß, während die Widerstände der Querzweige 13, 14 bzw. 16, 17
ihr Minimum erreicht haben. Dieses Minimum entspricht dem Wellenwiderstand Z und
wird durch die Widerstände 14 bzw. 17 vorgegeben. In der Praxis müssen die Widerstände
14 bzw. 17 etwas darunter liegen, da die Dioden 13, 16 Verluste aufweisen.
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Bei sehr kleiner Dämpfung a wird der Widerstand R19 Null, während
die Widerstände R13, 14 bzw. R 16, 17 der Querzweige sehr groß werden. Bei einem
Dämpfungswert, der in der Größenordnung von 5 dB liegt, erfolgt eine Überschneidung
der Kurven.
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Diese vorgegebenen Kurven müssen durch die Schaltung eines Dämpfungsglieds
nachgebildet werden, um optimale Dämpfungseigenschaften zu erreichen. Beim Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 1 wird dazu zunächst das Potentiometer 10 auf seinen Anschlag maximaler
Spannung verstellt, was einen maximalen Strom durch die Querzweige 13, 14 bzw. 16,
17 zur Folge hat.
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Der Widerstand der Dioden 13, 16 wird demzufolge minimal, und durch
die Wahl der Widerstände 14, 17 kann demzufolge der Wert Z eingestellt werden. Danach
wird der Schnittpunkt der beiden Kurven eingestellt, indem durch Verändern des variablen
Widerstands 10 der Strom durch die Zweige 12, 13, 14 bzw. 15, 16, 17 so eingestellt
wird, daß die Widerstände R13, 14 bzw. R16, 17 der Querzweige 13, 14 bzw. 16, 17
den Wert Ro annehmen. Schließlich wird durch Dimensionierung les Spannungsteilers
24, 25 der Strom durch die Bauteile 26, 19, 15, 10 so eingestellt, daß die PIN-Diode
19 ebenfalls den Widerstandswert Ro aufweist. Die Verhältnisse bei kleiner Dämpfung
a ergeben sich automatisch, da in der anderen Extremstellung des variablen Widerstands
10 der Strom durch die beiden Querzweige 13, 14 bzw. 16, 17 Null wird, wodurch der
Widerstand gegen Ç geht.
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Gleichzeitig fließt durch die Bauteile 26, 19, 15 der maximale Strom,
da in dieser Extremstellung des variablen Widerstands 10 die Induktivität 15 direkt
mit Masse verbunden ist. Der Widerstandswert der PIN-Diode 19 geht daher gegen Null.
Durch Veränderung des variablen Widerstands 10 lassen sich somit sämtliche Dämpfungswerte
über den gesamten Dämpfungsbereich einstellen, wobei sich die Widerstände im Längszweig
jeweils gegenläufig zu den Widerständen in den Querzweigen verhalten.
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Es wird eine Vorrichtung zur Amplitudenregelung hochfrequenter Signale
(Dämpfungsglied) vorgeschlagen, das im wesentlichen aus einem aus drei PIN-Dioden
(13, 16, 19) aufgebauten s-Glied besteht. Zur Einstellung der Widerstandswerte im
Längszweig (19) und in den Querzweigen (13, 16) des w-Glieds werden jeweils die
Ströme so eingestellt, daß die Widerstandswerte gegenläufig sind. Dazu ist ein Spannungsteiler
(10) zur Einstellung der Spannung an den beiden Querzweig-PIN-Dioden (13, 16) vorgesehen.
Eine der Querzweig-PIN-Dioden (13) ist durch ein vorzugsweise als Kondensator ausgebildetes
Gleichspannungs-Trennglied (18) von der Längszweig-PIN-Diode (19) getrennt. Weiterhin
wird die Spannung am Verknüpfungspunkt zwischen dem Kondensator (18) und der Längszweig-PIN-Diode
(19) - vorzugsweise ebenfalls über einen Spannungsteiler - eingestellt. Am Verknüpfungspunkt
zwischen den PIN-Dioden (19, 16) entsteht dadurch eine Stromverzweigung, die das
gegenläufige Verhalten der Widerstandswerte bewirkt.