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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung für das Verbinden eines Funkfrequenz-(RF)-Leistungsverstärkers mit
einer unsymmetrischen Last.
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Die
Schaltung dient zur Verwendung mit einem symmetrischen RF-Leistungsverstärker, der erste
und zweite nicht abgeschlossene Ausgänge, die gegenphasig wirken,
aufweist. Die unsymmetrische Last kann beispielsweise eine massebezogene Antenne
sein.
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Die
Schaltung ist von der Art, die eine erste Nebenschluss-Spule und ein Reihenkondensator,
die mit dem ersten Ausgang verbunden sind, und einen ersten Nebenschluss-Kondensator
und eine Reihenspule, die mit dem zweiten Ausgang verbunden sind, umfasst,
wobei der Reihenkondensator und die Reihenspule jeweils einen Teil
eines Strompfades bilden, der zur Last führt. Die erste Nebenschluss-Spule
bildet einen Teil eines Strompfads von einer Stromversorgung zu
diesem ersten Ausgang. Eine ähnliche
Schaltung ist beispielsweise aus der
EP 0 852 428 A2 bekannt.
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Von
Richard Frey: "A
Push-Pull 300-Watt Amplifier for 81,36 MHz", Applied Microwave & Wireless, April 1998, Seiten 36-42 ist eine Schaltung
bekannt für
das Koppeln einer symmetrischen OD-Ausgangsleistungsstufe (open-drain
balanced output power stage) mit einer unsymmetrischen Antenne.
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In
dieser Schaltung wird ein Symmetrieübertrager, der auf einen geraden
Ferritkern gewickelt ist, für
das Umwandeln des symmetrischen RF-Leistungssignals in ein unsymmetrisches
Signal für
die Antenne verwendet.
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Die
Gleichstromversorgungsspannung wird an die Drain-Anschlüsse der MOS-FET-Transistoren durch
Spulen L4 beziehungsweise L5 gelegt.
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Aus
einem Applikationsbericht des symmetrischen Verstärkers HELA-10,
der von der Mini-Circuits Company (USA) hergestellt wird, ist eine
Schaltung derselben Art bekannt. Hier ist der Symmetrieübertrager
ohne Ferrit-Kern.
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Aus
dem Artikel "Silicon
Chases GaAs for Cellular PA Slots", Microwave Engineering Europe, April
1999, Seiten 15 bis 18 ist eine integrierte Ausgangsleistungsverstärkerschaltung
für 900
MHz mit einem NPN-Transistor mit offenen Kollektorausgängen bekannt.
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Aus
Werner Simbürger
et al., Paper TP 13.6, 1999 IEEE International Solid-State Circuits
Conference Slide Supplement, session 13, Seiten 200-201 und 1999
IEEE International Solid-State Circuits Conference Digest of Technical
Papers Seiten 230-231 ist eine Anwendungsschaltung für das Koppeln
des letzteren symmetrischen Leistungsverstärkers mit einer unsymmetrischen
50 Ω Antenne
bekannt.
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Die
Anwendungsschaltung umfasst eine Schnittstellenschaltung mit einer
Nebenschluss-Spule und einem Reihenkondensator vom ersten offenen Kollektorausgang,
und einen Nebenschluss-Kondensator
und eine Reihenspule vom zweiten offenen Kollektorausgang zur Antenne.
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Eine
solche Schnittstellenschaltung ist aus dem Stand der Technik der
symmetrischen und unsymmetrischen Signale als "Hochpass-Tiefpass-Schaltung" wohl bekannt. Das
Kondensator-Spulen-Paar
jedes Ausgangs bildet einen Schwingkreis, der auf die in Frage stehende
Frequenz abgestimmt ist, die Phase des Signals vom ersten Ausgang
wird um einen Winkel von +90° verschoben,
und die Phase des Signals vom zweiten Ausgang wird um einen Winkel
von –90° verschoben, womit
die zwei Signale somit phasengleich werden, wobei diese Tatsache
es erlaubt, dass sie am Antennenanschluss ohne irgend welche weitere
das Gleichgewicht verschiebende Komponenten zusammen gekoppelt werden
können.
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In
dieser bekannten Anwendungsschaltung werden mehrere Komponenten
für das
Liefern von Versorgungsstrom an die offenen Kollektorausgänge verwendet.
Der Versorgungsstrom zum ersten Ausgang wird durch die Nebenschluss-Spule
zugeführt, wobei
die letztere an ihrem entfernten Ende durch einen Kondensator entkoppelt
ist. Der Versorgungsstrom zum zweiten Ausgangs wird in die Reihenspule vom
Ausgangsknoten geführt.
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Da
der RF-Energiepegel an diesem Knoten notwendigerweise ziemlich hoch
sein muss, wird offensichtlich ein RF-Filter zwischen dem Stromversorgungsentkoppelungskondensator
und dem Ausgangsknoten verwendet. In diesem Applikationsbericht
scheint dieses Filter zwei Mikrostreifenleitungen von 84 Ω und eine
Reihenspule zu umfassen.
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Dieses
Verfahren der Versorgung der Ausgänge mit Gleichstromleistung
weist jedoch verschiedene Nachteile auf. Zwei Pfade führen von
Anschlüssen
mit hohen RF-Leistungspegeln
zum Gleichstromversorgungsanschluss, und das Filter, das vom Ausgangsknoten
(der den höchsten
Leistungspegel aufweist) weg führt,
scheint eine Art abgestimmtes Filter sein, das vermutlich nicht
fähig sein
wird, sowohl die Grundwelle als auch die Harmonischen wirksam zu
filtern. Weiterhin wird ein Filter dieser Art, das ziemlich viele
Bauteile enthält,
zu parasitären Schwingungen
neigen.
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Weitere
Nachteile dieser bekannten Anwendungsschaltung sind:
Die Anwendungsschaltung
ist asymmetrisch; dies ist in symmetrischen Schaltungen im allgemeinen schädlich; und
Die
Anwendungsschaltung wird den Verstärker immer induktiv belasten,
da die Reihenspule zwischen den Mikrostreifenleitungen sich in die
Nebenschluss-Spulen transformiert, was beide Verstärkerausgänge belastet.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltung für das Ankoppeln
eines symmetrischen RF-Leistungsverstärkers an eine unsymmetrische
Last mit einer minimalen Anzahl von Bauteilen zu liefern und die
Nachteile des Stands der Technik zu eliminieren.
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In
einer Schaltung zum Ankoppeln eines symmetrischen RF-Leistungsverstärkers, der
erste und zweite nicht abgeschlossene Ausgänge aufweist, die gegenphasig
zu einer unsymmetrischen Last, wie beispielsweise einer massebezogenen
Antenne wirken, umfasst die Schaltung eine erste Nebenschluss-Spule
und ein Reihenkondensator, die mit dem ersten Ausgang verbunden
sind, und einen ersten Nebenschluss-Kondensator und eine Reihenspule, die
mit dem zweiten Ausgang verbunden sind, wobei der Reihenkondensator
und die Reihenspule jeweils einen Teil eines Strompfads bilden,
der zu der Last führt,
wobei die erste Nebenschluss-Spule einen Teil eines Strompfads von
einer Stromversorgung zu dem ersten Ausgang bildet, wobei diese
Aufgabe dadurch erfüllt
wird, dass die Schaltung eine zweite Nebenschluss-Spule umfasst,
die mit dem zweiten Ausgang verbunden ist und einen Teil eines Strompfads von
einer Stromversorgung zu dem zweiten Ausgang bildet.
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Hierdurch
erreicht man, dass der zweite Ausgang mit Leistung direkt vom Ausgangsanschluss versorgt
werden kann, während
man dennoch die allgemeinen Vorteile der Hochpass-Tiefpass-Schaltung erhält.
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Weiterhin
weist der nicht abgeschlossene zweite Ausgangsanschluss einen beträchtlich
niedrigeren RF-Energiepegel
als der Ausgangsknoten auf; um somit die Spule, die den Teil des
Stromversorgungspfads bildet mit einem Anschluss mit einem reduzierten
RF-Energiepgel zu verbinden, wodurch das Risiko einer unerwünschten
Strahlung, parasitärer
Schwingungen etc. beträchtlich
vermindert wird.
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Es
wird im allgemeinen bevorzugt, dass die erste Nebenschluss-Spule
mit dem Reihenkondensator und/oder der ersten Nebenschluss-Kondensator
mit der Reihenspule Schwingkreise bei oder nahe der Betriebsfrequenz
der Schaltung bilden.
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Hierdurch
wird eine korrekte Leistung der Hochpass-Tiefpass-Schaltung gewährleistet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
entspricht die Kapazität
des ersten Nebenschluss-Kondensators ungefähr der Summe der Kapazitäten der zwei
Kondensatoren, die erforderlich sind, um Schwingkreise mit der Reihenspule
beziehungsweise der zweiten Nebenschluss-Spule bei oder nahe der
Betriebsfrequenz der Schaltung zu bilden.
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Hierdurch
wird der erste Nebenschluss-Kondensator einen Teil von zwei Schwingkreisen
bilden, wobei sich beide bei der Betriebsfrequenz in Resonanz befinden;
das heißt
ein Parallelschwingkreis, der von der zweiten Nebenschluss-Spule
und einem Teil des ersten Nebenschluss-Kondensators gebildet wird,
und ein Reihenschwingkreis, der vom Rest des ersten Nebenschluss-Kondensators
und der Reihenspule gebildet wird.
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Auf
diese Weise wird die zweite Nebenschluss-Spule, die einen Teil des
Parallelschwingkreises bildet, den zweiten Ausgangsanschluss nicht belasten.
Weiterhin kann der Wert der zweiten Nebenschluss-Spule beliebig
gewählt
werden, da der Wert des ersten Nebenschluss-Kondensators eingestellt
werden kann, um eine Parallelresonanz mit der zweiten Nebenschluss-Spule zu gewährleisten.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform übersteigt
die Induktivität
der zweiten Nebenschluss-Spule um einen gewissen Betrag den Wert, der
erforderlich ist, um den Schwingkreis bei oder nahe der Betriebsfrequenz
der Schaltung mit einem Kondensator zu bilden, der die Kapazität des ersten Nebenschluss-Kondensators
minus der Kapazität
eines Kondensators aufweist, der erforderlich ist, um einen Schwingkreis
bei derselben Frequenz mit der Serienspule zu bilden, und wobei
die Induktivität
der ersten Nebenschluss-Spule
den Wert um ungefähr denselben
Betrag übersteigt,
der erforderlich ist, um einen Schwingkreis mit dem Serienkondensator
bei derselben Frequenz zu bilden.
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Hierdurch
wird erreicht, dass die erste und die zweite Nebenschluss-Spule
ungefähr
dieselbe induktive Last auf jeden jeweiligen Verstärkersausgang ausüben. Somit
wird diese Ausführungsform
der Schaltung gemäß der Erfindung
die Verstärkerausgänge mit
virtuellen Induktivitäten
eines gewissen, gewünschten
Werts belasten.
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In
einer dritten bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Schaltung weiter einen zweiten Nebenschluss-Kondensator,
der mit dem ersten Ausgang verbunden ist, und die Kapazität des ersten
Nebenschluss-Kondensators übersteigt
die Summe der Kapazitäten
der zwei Kondensatoren, die erforderlich sind, um Schwingkreise
an oder nahe der Betriebsfrequenz der Schaltung mit der Reihenspule
und der zweiten Nebenschluss-Spule zu bilden, um einen Betrag, der
ungefähr
der Kapazität
des zweiten Nebenschluss-Kondensators entspricht.
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Hierdurch
erreicht man, dass die ersten und zweiten Verstärkerausgänge mit im wesentlichen derselben
kapazitiven Last, die dem zweiten Nebenschluss-Kondensator entspricht,
unter Verwendung von nur einem zusätzlichen Bauteil belastet werden.
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Es
wird allgemein bevorzugt, dass die Induktivitäten der ersten und zweiten
Nebenschluss-Spulen ungefähr
gleich sind.
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Dies
wird eine hohen Grad der Symmetrie der Schaltung in einem Fall gewährleisten,
bei dem entfernte Enden der Nebenschluss-Spulen beispielsweise mit
virtuellen Masseanschlüssen
(in einem Fall der Stromversorgung) verbunden sind.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Schaltung bezieht sich auch auf eine Gestaltung einer Schaltung
gemäß der Erfindung,
die für
Schaltungen verwendet werden kann, bei der die Komponenten auf irgend
eine Weise montiert sind, beispielsweise indem sich ihre Beine von
Anschlussstreifen erstrecken, wobei die Gestaltung aber insbesondere für Leiterplattengestaltungen,
wie die Gestaltung einer gedruckten Leiterplatte oder Dickfilmsubstrate oder
die innere Anordnung von Komponenten innerhalb einer integrierten
Schaltung geeignet sind.
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In
der Schaltung gemäß der Erfindung
sind die Anschlüsse
der ersten und der zweiten Nebenschluss-Spule, die sich am weitesten
von den Ausgängen
des Verstärkers
befinden, mit demselben Knoten, typischerweise einem Stromversorgungsknoten,
verbunden.
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Hierdurch
wird weiter ein großer
Grad einer Symmetrie bei der Gestaltung der Schaltung gemäß der Erfindung
gewährleistet,
insbesondere in dem Fall, bei dem die zwei Nebenschluss-Spulen gleiche Induktivitäten aufweisen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Stromversorgungsknoten zwischen Leiterbahnen, die mit jedem
Ausgang des Verstärkers
verbunden sind, angeordnet.
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Auf
diese Weise wird eine sehr kompakte und hoch symmetrische Schaltungskonstruktion
erhalten, und somit werden die bestmöglichen Bedingungen für die Unterdrückung von
parasitären Schwingungen
und insbesondere unerwünschter Strahlung
erzielt.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
sind die Anschlüsse
des ersten und zweiten Nebenschluss-Kondensators, die sich am weitesten entfernt
von den Ausgängen
des Verstärkers
befinden, mit demselben Knoten, typischerweise Masse oder einem
virtuellen Masseknoten, verbunden.
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Hierdurch
wird weiter ein hoher Grad von Symmetrie bei der Konstruktion der
Schaltung gemäß der Erfindung
gewährleistet,
insbesondere im dem Fall, bei dem die zwei Nebenschluss-Kondensatoren dieselben
oder ähnliche
Kapazitätswerte
aufweisen.
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In
einer nochmals anderen bevorzugten Ausführungsform ist dieser Masseknoten
oder virtuelle Masseknoten zwischen Leitungsbahnen angeordnet, die
mit jedem Ausgang des Verstärkers
verbunden sind.
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Gemäß der Erfindung
ist es vorteilhaft, wenn die Anschlüsse des Reihenkondensators
und der Reihenspule auf ihrer Lastseite mit demselben Ausgangsknoten
verbunden sind, und dass dieser Ausgangsknoten vorzugsweise zwischen
Leitungsbahnen angeordnet ist, die mit jedem Ausgang des Verstärkers verbunden
sind.
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Es
wird insbesondere bevorzugt, dass dieser Knoten auf halbem Weg zwischen
den Leitungsbahnen angeordnet ist.
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Durch
alle diese Maßnahmen
wird eine speziell kompakte Konstruktion erzielt, bei der das Risiko unerwünschter
Strahlungen minimiert wird.
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Nachfolgend
wird die Erfindung detaillierter mittels Ausführungsbeispielen und unter
Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
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1 zeigt
ein schematisches Diagramm einer Schaltung gemäß der Erfindung;
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2 zeigt
ein schematisches Diagramm der Schaltung der 1, wobei
der erste Nebenschluss-Kondensator als zwei parallele Kondensatoren
gezeichnet ist;
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3 zeigt
ein schematisches Diagramm der Schaltung der 1, wobei
die erste Nebenschluss-Spule als zwei parallele Spulen gezeichnet ist;
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4 zeigt
ein schematisches Diagramm der Schaltung in 1, wobei
ein zweiter Nebenschluss-Kondensator hinzugefügt ist;
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5 zeigt
ein schematisches Diagramm der Schaltung in 4, wobei
der erste Nebenschluss-Kondensator als drei parallele Kondensatoren
gezeichnet ist;
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6 zeigt
schematisch eine Gestaltung der Schaltung in 4 in Form
einer gedruckten Leiterplatte mit montierten Bauteilen; und
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7 zeigt
ein schematisches Diagramm der Schaltung in 4, die gemäß der Gestaltung
in 6 gezeichnet ist.
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8 zeigt
eine Modifikation der in 4 gezeigten Schaltung, in der
der zweite Nebenschluss-Kondensator zwischen den zwei Ausgängen verbunden
ist.
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Dieselben
Bezugszeichen bezeichnen dieselben oder ähnliche Elemente in allen Figuren.
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Die 1 und 2 zeigen
eine Schaltung gemäß der Erfindung,
die hier einen symmetrischen RF-Verstärker mit einer unsymmetrischen
Antenne 15 koppelt. Solche Schaltungen werden nachfolgend als "Schnittstellenschaltungen" bezeichnet.
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Der
Verstärker 1 weist
einen ersten 2 und einen zweiten 3 nicht abgeschlossenen
Ausgang, wie beispielsweise einen nicht abgeschlossenen Kollektorausgang
oder einen nicht abgeschlossenen Drain-Ausgang, auf. Diese Ausgänge 2-3 arbeiten gegenphasig,
das heißt
die Phasendifferenz zwischen den RF-Spannungen auf den zwei Ausgangsanschlüssen 2-3 beträgt 180°.
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Der
Verstärker 1 ist
in den Zeichnungen nicht im Detail gezeigt. Somit ist die Eingangsschaltung nur
als Bezeichnungen 21-22 gezeigt, und die Ausgangsimpedanz
des Verstärkers
ist als Bezeichnung 4 gezeigt. In den 1-2 ist
die Ausgangsimpedanz 4 ohmisch.
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Die
RF-Leistung, die vom Verstärker 1 erzeugt
wird, muss zu einer unsymmetrischen Last geführt werden, die in den Zeichnungen
beispielhaft durch eine massebezogene Antenne 15 dargestellt ist.
Zu diesem Zweck hat die Schaltung gemäß der Erfindung einen unsymmetrischen
Ausgangsanschluss 12, an den die Antenne 15 über einen
Ausgangskondensator 13 mittels einer Buchsen-Steckerverbindung 14 gekoppelt
ist.
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Es
wird nun Bezug auf 2 genommen, die dieselbe Schaltung
wie in 1 zeigt, wobei sie aber etwas anders gezeichnet
ist.
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Um
das symmetrische Signal, das durch die Spannungen an den Verstärkerausgängen 2-3 gebildet
wird, in ein unsymmetrisches Signal am Ausgangsanschluss 12 umzuwandeln,
wird eine sogenannte Hochpass-Tiefpass-Schaltung, die an sich bekannt
ist, verwendet. Die Hochpass-Tiefpass-Schaltung umfasst eine erste
Nebenschluss-Spule 5, einen Reihenkondensator 6,
einen Nebenschluss-Kondensator 8 und eine Reihenspule 7.
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Die
erste Nebenschluss-Spule 5 und der Reihenkondensator 6 sind
so dimensioniert, dass sie einen Schwingkreis bilden, der auf die
Betriebsfrequenz der Schnittstellenschaltung abgestimmt ist. Daneben
bilden die Spule 5 und der Kondensator 6 eine
Art Hochpassfilter, das abgestimmt ist, um dieselbe Frequenz abzuschneiden,
und somit dem Signal vom ersten Verstärkerausgang 2 eine
positive Phasenverschiebung von 90° zu verleihen.
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Entsprechend
sind der Nebenschluss-Kondensator 8 und die Reihenspule 7 so
dimensioniert, dass sie bei derselben Betriebsfrequenz in Resonanz kommen,
und somit eine Art Tiefpassfilter bilden, das abgestimmt ist, um
diese Frequenz abzuschneiden, und somit dem Signal vom ersten Verstärkerausgang 2 eine
negative Phasenverschiebung von 90° zu verleihen.
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Da
jedoch die Eingangssignale zu diesen zwei Filtern, das sind die
Signale von den ersten 2 und zweiten 3 Verstärkerausgängen, gegenphasig sind,
werdend die Signale auf der Ausgangsseite des Reihenkondensators 6 und
der Reihenspule 7 sich in Phase befinden, und können somit
am Ausgangsanschluss 12 zusammengeführt werden.
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Dies
ist die Funktion der an sich bekannten Hochpass-Tiefpass-Schaltung 5-8.
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Da
der RF-Verstärker
in den 1-2 nicht abgeschlossene Ausgänge aufweist,
muss Stromversorgungsstrom zu den Ausgängen über eine äußere Schaltung geführt werden.
Der Versorgungsstrom für
den ersten Verstärkerausgang 2 wird vom
Stromversorgungsanschluss 10 über die erste Nebenschluss-Spule 5 zum
Ausgang 2 geführt.
Der Stromversorgungsanschluss 10 dient als virtueller Masseanschluss
für die
erste Nebenschluss-Spule 5.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Stromversorgungsstrom zum zweiten Verstärkerausgang 3 in derselben
Weise von einem Stromversorgungsanschluss 11 zum Ausgang 3 über eine
zweite Nebenschluss-Spule 9 geführt. Da diese Nebenschluss-Spule 9 ebenfalls
einen Nebenschluss zur Hochpass-Tiefpass-Schaltung 5-8 bildet,
wird sie dazu neigen, die Funktion dieser Schaltung zu stören.
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Gemäß der Erfindung
wird dies jedoch verhindert durch das Umgehen der zweiten Nebenschluss-Spule 9 mit
einem Kondensator 16 (2) und das
Abstimmen des Kondensator- Spulen-Paares 9, 16 auf
die Betriebsfrequenz der Schnittstellenschaltung. Somit wird das
Kondensator-Spulen-Paar 9, 16 einen
Parallelschwingkreis in Resonanz und somit eine sehr hohe Nebenschluss-Impedanz
bilden, die weder die Hochpass-Tiefpass-Schaltung 5-8 noch
den Ausgang 3 belastet oder beeinflusst. Die Kondensatoren 8, 16 sind
an ihrem entfernten Anschluss 19 beziehungsweise 20 mit
Masse verbunden.
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Weiter
werden gemäß der Erfindung
die zwei Kondensatoren 8, 16 vorzugsweise in einen
ersten Nebenschluss-Kondensator 17 (1) kombiniert, um
somit die Zahl der Bauteile um eins zu vermindern.
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Auf
die oben beschriebene Weise und durch eine passende Wahl der Bauteilwerte,
erhält
man eine sehr einfache Schaltung für das Transformieren eines
symmetrischen RF-Leistungssignals in ein unsymmetrisches Signal,
wobei die Schaltung insbesondere für das Koppeln eines symmetrischen RF-Leistungsverstärkers mit
einer unsymmetrischen Last geeignet ist.
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Ein
wichtiger Vorteil der Schnittstellenschaltung gemäß der Erfindung
besteht darin, dass der Wert der zweiten Nebenschluss-Spule 9 willkürlich gewählt werden
kann, da sie sich nur in Resonanz mit einem Kondensator 16 befinden
muss, der ebenso willkürlich
gewählt
werden kann. Dies liefert die Möglichkeit,
der zweiten Nebenschluss-Spule 9 beispielsweise denselben
Wert wie der ersten Nebenschluss-Spule 5 zu geben, um somit
die bestmögliche
Symmetrie der Schnittstellenschaltung zu gewährleisten, was dazu führen wird,
unerwünschte Strahlung
zu reduzieren.
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In 3 ist
eine alternative Ausführungsform der
Schnittstellenschaltung gemäß der Erfindung
gezeigt. Diese Schaltung wird einen Verstärker mit einer kapazitiven
Ausgangsimpedanz korrekt belasten, das heißt mit einer induktiven Lastimpedanz,
wobei sie aber in jedem Fall verwendet werden kann, bei dem eine
induktive Belastung des Verstärkers
bevorzugt wird. Die kapazitive Ausgangsimpedanz des Verstärkers ist
durch einen Kondensator 24 parallel zum Ausgangswiderstand 4 symbolisch
dargestellt.
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Um
die ersten und zweiten Verstärkerausgänge 2-3 induktiv
zu belasten, sind zwei Nebenschluss-Spulen 23 beziehungsweise 25 parallel
mit den ersten 5 und zweiten 9 Nebenschluss-Spulen hinzugefügt.
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Die
Spulen 23 und 25 können jedoch gemäß der Erfindung
in die ersten 5 und zweiten 9 Nebenschluss-Spulen
eingefügt
werden, indem diese mit einer geeigneten höheren Impedanz konstruiert
werden, was somit zur Konfiguration in 1 führt.
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In 3 ist
der erste Nebenschluss-Kondensator 17 eine Kombination
von zwei Nebenschluss-Kondensatoren 8, 16 in derselben
Art wie in den 1-2.
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Auf
diese Weise kann die Schnittstellenschaltung mit der Konfiguration
in 1 in Anwendungen verwendet werden, bei denen ein
RF-Verstärker
mit einer rein ohmschen oder mit einer mehr oder weniger induktiven
Last zu belasten ist.
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In
den 4-5 ist eine alternative Ausführungsform
der Schnittstellenschaltung gemäß der Erfindung,
die für
eine mehr oder weniger kapazitive Belastung des Verstärkers 1 geeignet
ist, gezeigt.
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In
den 4-5 ist der Verstärker 1 gezeigt,
wie er eine mehr oder weniger induktive Ausgangsimpedanz aufweist,
die durch eine Spule 26 parallel zum Widerstand 4 symbolisch
dargestellt ist, wobei aber Situationen auftreten können, bei
denen es wünschenswert
ist, einen RF-Leistungsverstärker 1 kapazitiv
zu belasten, sogar dann wenn der Verstärker keine mehr oder weniger
induktive Ausgangsimpedanz 4, 26 aufweist.
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Somit
kann die kapazitive Belastung eines RF-Leistungsverstärkers die erhaltene PAE erhöhen (Power
Added Efficiency, Leistungswirkungsgrad, das heißt die Ausgangs-RF-Leistung minus der
Eingangs-RF-Leistung, geteilt durch die gelieferte Gleichstromleistung,
(Pout-Pin)/PDC). Dies kann bei durch Batterie versorgten Geräten, wie
Mobiltelefonen, vorteilhaft sein.
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In 5 ist
eine Schnittstellenschaltung gezeigt, die ähnlich der Schaltung in 2 ist,
wobei aber ein zweiter Nebenschluss-Kondensator 27 und ein
Lastkondensator 28 hinzugefügt sind. Diese zwei Nebenschluss-Kondensatoren
werden die Verstärkerausgänge 2-3 kapazitiv
belasten.
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Gemäß der Erfindung
ist der Lastkondensator 28 vorzugsweise in einen ersten
Nebenschluss-Kondensator 29 (4) zusammen
mit dem Kondensator 16 eingefügt, wie das oben erläutert wurde.
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4 zeigt
die fertiggestellte Schnittstellenschaltung für eine kapazitive Belastung
des Verstärkers 1.
Wie man aus der Figur sehen kann, ist diese Schnittstellenschaltung
mit im Verhältnis
zur Basisschaltung in 1 nur einem zusätzlichen
Bauteil, nämlich
dem zweiten Nebenschluss-Kondensator 27,
verwirklicht.
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Die 6-7 zeigen
eine bevorzugte Ausführungsform
der Schnittstellenschaltung gemäß der Erfindung,
bei dem der Verstärker 1 kapazitiv
belastet ist, und bei der ein speziell hoher Grad von Symmetrie
erhalten wird.
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Wie
ein Fachmann wohl weiß,
ist es in symmetrischen RF-Schaltungen
vorteilhaft, eine möglichst
hohe Symmetrie zu erhalten, hauptsächlich um eine unerwünschte Strahlung
zu reduzieren, aber auch um beispielsweise Schleifenströme in Masseschleifen
zu reduzieren.
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Auch
wird eine möglichst
kompakte Gestaltung der Komponenten bevorzugt, hauptsächlich um Raum
in den heutigen miniaturisierten Geräten zu sparen, aber auch um
unerwünschte Strahlungen, Streukapazitäten und
parasitäre
Schwingungen zu reduzieren.
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Die
Schaltung in den 6-7 dient
allen diesen Zwecken in einer sehr effizienten Art. In 6 ist
die Gestaltung der Schaltung in 4 gezeigt,
unter Verwendung von oberflächenmontierten
Bauelementen auf einer gedruckten Leiterplatte. In 7 ist ein
schematisches Diagramm der Schaltung in 4 gezeigt,
wobei diese aber gemäß der Gestaltung
in 6 gezeichnet ist.
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In 6 sind
die Ausgangsanschlussbeine 2-3 des Verstärkers 1 an
jeder der Bahnen 30-31 angelötet, und die drei mit jedem
dieser Ausgänge 2-3 zu
verbindenden Bauteile sind auch an diesen Bahnen angelötet.
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Wie
man schon aus dem schematischen Diagramm in 4 erkennt,
müssen
die Anschlüsse dieser
sechs Bauteile, die sich am entferntesten von den Verstärkerausgängen befinden,
in drei Knoten miteinander verbunden werden. Diese drei Knoten sind
der Stromversorgungsknoten 32 (6-7), der
den Stromversorgungsanschlüssen 10-11 (4)
entspricht, der Masseknoten 33, der den Masseanschlüssen 18, 34 entspricht,
und der Ausgangsanschluss 12.
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Diese
drei Knoten werden gemäß der Erfindung
somit vorteilhafterweise zwischen den Bahnen 30-31,
am besten mitten zwischen den Bahnen platziert. Dies erlaubt tatsächlich eine
sehr kompakte Montage dieser sechs Komponenten und eine sehr gute
elektrische Symmetrie in der Schnittstellenschaltung, die die oben
beschriebenen Vorteile liefert.
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Insbesondere
wenn die zwei Nebenschluss-Spulen 5, 9 und/oder
die zwei Nebenschluss-Kondensatoren 27, 29 eine
gleiche oder ähnliche
Größe aufweisen,
werden die RF-Ströme, die
in den Stromversorgungsknoten und den Masseknoten fließen, sehr klein
oder vernachlässigbar
sein, was weiter eine gute Symmetrie und eine verminderte Strahlung
liefert.
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8 zeigt
eine Modifikation der 4, bei der die kapazitive Belastung
der zwei Ausgänge durch
das Verbinden eines Nebenschluss-Kondensators 28 zwischen
den zwei Ausgängen
erhalten wird.
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Sogar
obwohl die unsymmetrische Last in der vorliegenden Beschreibung
nur beispielhaft als eine Antenne angegeben ist, kann die Schaltung
gemäß der Erfindung
gut für
ein Koppeln eines symmetrischen Verstärkers mit irgend einer unsymmetrischen
Last oder Schaltung verwendet werden.