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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für HF-Schaltungen
auf Diodenbasis.
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Elektrische
Parameter wie etwa Dämpfung, Phasenverschiebung
oder Verstärkung
von Schaltungen auf Diodenbasis, wie zum Beispiel ein Dämpfungsglied,
Phasenschieber, Verstärkungsregelverstärker oder
Linearisierer, sind von dem HF-Widerstand der Diode(n) darin abhängig. Der
HF-Widerstand der Diode variiert mit der Änderung der Diodentemperatur
und verursacht dadurch eine Änderung der
elektrischen Parameter der HF-Schaltungen, was unerwünscht ist.
Die Änderungen
der elektrischen Parameter müssen
deshalb für
eine reibungslose Funktionsweise der HF-Schaltungen kontrolliert
werden. Die elektrischen Parameter der HF-Schaltungen können kontrolliert werden, indem
man den HF-Widerstand der Diode(n) steuert, der seinerseits durch Steuern
des durch die Diode(n) fließenden
Gleichstroms gesteuert werden kann.
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STAND DER TECHNIK
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Digitale
Steuerschaltungen werden in HF-Schaltungen auf Diodenbasis verwendet,
um die Auswirkung der Temperatur der Diode(n) darin auf den elektrischen
Parameter zu minimieren, indem der durch die Diode(n) fließende Gleichstrom
gesteuert wird.
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Digitale
Steuerschaltungen umfassen Temperatursensoren oder temperaturempfindliche
Elemente, die mit einem ADC (Analog-Digital-Umsetzer) verbunden
sind, einen mit dem ADC verbundenen PROM (programmierbaren Nurlesespeicher)
oder Mikroprozessor und eine mit dem PROM oder Mikroprozessor verbundene
DAC (Digital-Analog- Steuerung).
Das Ausgangssignal der DAC wird mit der Steuerklemme (bzw. den Steuerklemmen)
der Diode(n) der HF-Schaltung verbunden. Die Temperatursensoren
werden in der Nähe
der Diode(n) angeordnet. Der PROM enthält Daten bezüglich Schwankungen
elektrischer Parameter bei verschiedenen Temperaturen. Der Temperatursensor
misst die Temperatur der Diode(n) und gibt ein Signal an den PROM aus,
das eine Funktion der von ihm gemessenen Temperatur ist. Der PROM
vergleicht dieses Signal mit den darin gespeicherten Daten und gibt
ein Signal aus, das den durch die Diode fließenden Strom so modifiziert,
dass der gewünschte
Wert des elektrischen Parameters ungeachtet der Temperaturschwankungen
in der Diode bzw. in den Dioden aufrechterhalten wird. Diese Schaltungen
erfordern jedoch viele Komponenten und weisen komplexe Konstruktion
auf und sind sehr kostspielig. Da die Temperatursensoren nur in
der Nähe
der Diode(n) angeordnet sind, werden die tatsächlichen Temperaturschwankungen
nicht unbedingt von den Sensoren gemessen. Dies ist mehr der Fall,
wenn die HF-Schaltungen
bei hohen HF-Energiewerten verwendet werden und sich die Sperrschichten
der Diode(n) erwärmen.
Dies kann zu einer falschen Steuerung des Stroms durch die Diode(n)
und des elektrischen Parameters der HF-Schaltung führen. Wenn eine allmähliche Änderung
der Temperatur der Diode(n) vorliegt, geht das Eingangssignal des
ADC durch eine Bitübergangsschwelle,
was zu abrupten Änderungen
des Ausgangssignals des ADC führt. Dies
kann zu zyklischen Oszillationen zwischen zwei Ausgangszuständen des
ADC führen,
weil Schaltungsrauschen mit niedrigem Pegel und Stromversorgungswelligkeit
eine falsche Steuerung des elektrischen Parameters der HF-Schaltung
herbeiführen.
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Es
können
auch analoge Steuerschaltungen in HF-Schaltungen auf Diodenbasis verwendet
werden, um die Auswirkung der Temperatur der Diode(n) darin auf
die elektrischen Parameter zu minimieren, indem der durch die Diode(n)
fließende
Gleichstrom gesteuert wird. Analoge Steuerschaltungen umfassen einstellbare
nichtlineare Schaltungen zur Erzielung des gewünschten Vorspannungspunkts
für jeden
Wert des zu steuernden elektrischen Parameters. Zusätzlich kann
ein temperaturempfindliches Element verwendet werden, um die Skalierung
und das Offset der Schaltung zu verändern, um Temperaturschwankungen
zu kompensieren. Diese Schaltungen können jedoch nur eine spezifische
Art von Übertragungsfunktion
und/oder nur eine spezifische Art von Temperaturkompensationsfunktion
erzeugen und können
deshalb nicht für
verschiedene Anwendungen verwendet werden. Darüber hinaus ist das Kalibrieren
analoger Schaltungen über
einen großen Temperaturbereich
zeitaufwendig und schwierig.
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AUFGABEN DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Steuerschaltung für HF-Schaltungen
auf Diodenbasis, deren elektrische Parameter ungeachtet der Temperaturschwankungen
in der Diode bzw. den Dioden darin genau gesteuert werden können.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Steuerschaltung
für HF-Schaltungen auf
Diodenbasis, deren elektrische Parameter ungeachtet der Temperaturschwankungen
in der Diode bzw. den Dioden darin aufgrund einer Selbsterwärmung der
Sperrschichten der Diode(n), die sich durch Verwendung der HF-Schaltungen bei hohen
HF-Energiewerten ergeben, genau gesteuert werden können.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Steuerschaltung
für HF-Schaltungen auf
Diodenbasis, bei der die Verwendung von Temperatur sensoren unnötig ist,
wodurch Fehler aufgrund von Temperaturgradienten eliminiert werden.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Steuerschaltung
für HF-Schaltungen auf
Diodenbasis, die kompakt und ökonomisch
ist.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Steuerschaltung
für HF-Schaltungen auf
Diodenbasis, die eine einfache Konstruktion aufweist und leicht
zu betreiben ist.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der Erfindung
wird eine Steuerschaltung für
eine HF-Schaltung auf Diodenbasis geschaffen, die Folgendes umfasst:
mindestens ein analoges Kommutierungsbauelement mit mehreren digitalen Steuerleitungen,
mehreren ansteuerbaren Polen und mindestens einem gemeinsamen Pol,
wobei die digitalen Steuerleitungen an einen digitalen Datengenerator
angeschlossen sind und die ansteuerbaren Pole und mindestens ein
gemeinsamer Pol an die Steuerklemme(n) der Diode(n) der HF-Schaltung durch ein
Netzwerk von Widerständen
unterschiedlicher Werte und einen Spannungsteiler und eine Stromversorgung
oder eine Spannungsquelle oder ein Netzwerk von Spannungsteilern
unterschiedlicher Ausgangsleistungen und eine Stromversorgung oder
Spannungsquelle angeschlossen sind, wobei das analoge Kommutierungsbauelement
eine interne Kopplung zwischen dem gemeinsamen Pol und einem der
ansteuerbaren Pole, abhängig
von dem digitalen Wert herstellen, der vom digitalen Datengenerator
generiert wird und an den digitalen Steuerleitungen erscheint.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird eine Steuerschaltung mit zwei in Tandem verbundenen
analogen Kommutierungsbauelementen geschaffen, wobei die digitalen
Steuerleitungen der zwei analogen Kommutierungsbauelemente an den
digitalen Datengenerator angeschlossen sind, wobei jeder der ansteuerbaren
Pole der zwei analogen Kommutierungsbauelemente außer einem
durch einen Widerstand an die Steuerklemme(n) der Diode(n) der HF-Schaltung
angeschlossen ist, wobei die Widerstände unterschiedliche Werte
aufweisen und der gemeinsame Pol der zwei analogen Kommutierungsbauelemente
an den Ausgang eines Spannungsteilers angeschlossen ist, der ein
Paar von Widerständen
unterschiedlicher Werte in Reihe geschaltet umfasst, wobei einer
der Widerstände
an die Stromversorgung oder die Spannungsquelle angeschlossen ist
und der andere geerdet ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird eine Steuerschaltung mit zwei analogen Kommutierungsbauelementen,
die in Tandem verbunden sind, geschaffen, wobei die digitalen Steuerleitungen
der zwei analogen Kommutierungsbauelemente an den digitalen Datengenerator
angeschlossen sind, wobei die ansteuerbaren Pole der zwei analogen
Kommutierungsbauelemente außer einem
an die Ausgänge
eines Netzwerks von Potentialteilern angeschlossen sind, wobei jeder
ein Paar in Reihe geschalteter Widerstände unterschiedlicher Werte
umfasst, wobei einer der Widerstände
an die Stromversorgung oder die Spannungsquelle angeschlossen ist
und der andere geerdet ist und der gemeinsame Pol der zwei analogen
Kommutierungsbauelemente an die Steuerklemme(n) der Diode(n) der
HF-Schaltung angeschlossen ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist der digitale Datengenerator ein Vierbitdatengenerator.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist jedes analoge Kommutierungsbauelement ein analoger
Multiplexer.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung umfasst der analoge Multiplexer vier digitale Steuerleitungen
und acht ansteuerbare Pole.
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Es
folgt eine ausführliche
Beschreibung der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
Es zeigen:
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KURZE BESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNGEN
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1 ein
Schaltbild einer Steuerschaltung für HF-Schaltungen auf Diodenbasis gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
graphische Kurve der Ausgangsspannung und des Ausgangswiderstands
der Steuerschaltung von 1; und
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3 ein
Schaltbild einer Steuerschaltung für HF-Schaltungen auf Diodenbasis gemäß einer weiteren
Ausführungsform
der Erfindung.
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Mit
Bezug auf 1 der beigefügten Zeichnungen ist IP eine
Steuerschaltung mit zwei analogen Multiplexern 2 und 3,
die in Tandem verbunden sind. Die digitalen Steuerleitungen A0,
A1, A2 und En1 des Multiplexers 2 und B0, B1 und B2 des
Multiplexers 3 sind an einen digitalen Vierbitdatengenerator 4 angeschlossen.
Die Steuerleitung En2 des Multiplexers 3 ist durch ein
NOT-Gatter 5 an
den Datengenerator angeschlossen. Die ansteuerbaren Pole der Multiplexer 2 und 3 sind
mit X0 bis XI5 markiert. Die Pole Y1 und Y2 der Multiplexer 2 und 3 sind
jeweils miteinander verknüpft
und bilden einen gemeinsamen Pol CP. Der ansteuerbare Pol X0 des
Multiplexers 2 wird unangeschlossen gelassen.
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Der
ansteuerbare Pol X1 des Multiplexers 2 ist durch einen
Widerstand 7 an eine Steuerklemme CT der Diode(n) (nicht
gezeigt) einer HF-Schaltung 6 angeschlossen. Ähnlich ist
jeder der übrigen
ansteuerbaren Pole X2 bis X15 der Multiplexer 2 und 3 jeweils
durch Widerstände 8 bis 21 an
die Steuerklemme CT der HF-Schaltung angeschlossen. 22 ist
ein Spannungsteiler, der ein Paar in Reihe geschalteter Widerstände 23 und 24 umfasst.
Der gemeinsame Pol CP ist an den Ausgang des Spannungsteilers angeschlossen.
Der Widerstand 23 ist an eine Stromversorgung 24 angeschlossen
und der Widerstand 24 ist geerdet. Die digitalen Werte
an den Steuerleitungen En1 und En2 der zwei Multiplexer steuern
die Konnektivität
zwischen den ansteuerbaren Polen und dem gemeinsamen Pol CP. Der
Vierbitdatengenerator 4 generiert sechzehn verschiedene
Vierbit-Digitalwerte
von 0000 bis 1111. Jeder dieser digitalen Werte wird in einem gewünschten
Wert des elektrischen Parameters, wie zum Beispiel Dämpfung,
Phasenverschiebung oder Verstärkung
der HF-Schaltung in bezug auf die Widerstände 7–21 unterschiedlicher Werte
auf bekannte Weise abgebildet oder übersetzt. Wenn zum beispiel
Dämpfung
der elektrische Parameter der mindestens eine PIN-Diode enthaltenden HF-Schaltung
ist, der gesteuert werden soll, wird einer der digitalen Werte 0001
in einen Wert der Dämpfung
von zum Beispiel 2 dB abgebildet oder übersetzt und so weiter. Somit
können
sechzehn Sollwerte der Dämpfung
entsprechen sechzehn digitalen Werten des Datengenerators erhalten
werden, d. h. es werden sechzehn verschiedene Kommutierungszustände erhalten.
Die Sollwerte des elektrischen Parameters können eine wohldefinierte, aber
nichtlineare Progression aufweisen, wie etwa 1,13, 2,5, oder eine beliebige Progression,
die nicht auf irgendeiner spezifischen mathematischen Funktion basiert,
wie etwa 1, 2, 5. Abhängig
von dem von dem Datengenerator ausgegebenen digitalen Wert wird
einer der ansteuerbaren Pole X0 bis X15 der Multiplexer 2 und 3 ausgewählt und
es wird ein Gleichstrom-Koppelpfad von dem an den Ausgang des Spannungsteilers
angeschlossenen gemeinsamen Pol CP zu dem gewählten Pol hergestellt, der
an die Steuerklemme CT der Diode(n) der HF-Schaltung 6 durch
einen entsprechenden Widerstand angeschlossen ist, und ein Strom
fließt
durch diesen hergestellten Koppelpfad in die HF-Schaltung. Der Wert
des in die Diode(n) der HF-Schaltung
durch den hergestellten Koppelpfad fließenden Stroms ist dergestalt,
dass der tatsächliche
Wert des elektrischen Parameters der HF-Schaltung ungeachtet der
Temperaturschwankungen in der Diode bzw. den Dioden der HF-Schaltung
mit dem Sollwert des elektrischen Parameters vergleichbar ist. Wenn
der Sollwert des elektrischen Parameters, etwa Dämpfung, zum Beispiel 2 dB beträgt, wird einer
der von den Datengenerator generierten sechzehn digitalen Werte,
etwa der digitale Wert 0001, in den Sollwert von 2 dB abgebildet
oder übersetzt. Wenn
der Datengenerator den digitalen Wert 0001 ausgibt, wird der ansteuerbare
Pol X1 des Multiplexers 2 ausgewählt und es wird ein Gleichstrom-Koppelpfad von dem
an den Ausgang des Spannungsteilers 22 angeschlossenen
gemeinsamen Pol CP zu dem ansteuerbaren Pol X1 hergestellt, der
durch den Widerstand 7 an die Steuerklemme der Diode(n)
der HF-Schaltung
angeschlossen ist, und dadurch kann ein Strom über den Gleichstrom-Koppelpfad
in die HF-Schaltung fließen.
Der Wert des Stroms ist dergestalt, dass der tatsächliche
Wert der Dämpfung
der HF-Schaltung ungeachtet der Temperaturschwankungen in der Diode
bzw. den Dioden der HF-Schaltung mit dem Sollwert 2 dB vergleichbar
ist.
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Zur
Veranschaulichung eines typischen Beispiels können die Widerstände R7 bis
R21, R22 und R23 der Widerstände 7 bis 21, 23 und 24,
die in dem jeweiligen Gleichstrom-Koppelpfad erscheinen, folgendermaßen bestimmt
werden:
Die an die Steuerschaltung angeschlossene HF-Schaltung
ist ein Dämpfungsglied,
das mindestens eine PIN-Diode enthält, und der durch die Steuerschaltung
zu steuernde elektrische Parameter des Dämpfungsglieds ist die Dämpfung über einen
Temperaturbereich von –10°C bis +50°C. Die Sollwerte der
Dämpfung
sind 0 dB bis 30 dB in Schritten von 2 dB, d. h. 0 dB, 2 dB, ...
28 dB und 30 dB. Der Datengenerator ist ein Vierbitdatengenerator,
der sechzehn unterschiedliche digitale Vierbitwerte von 0000 bis 1111
generiert. Jeder dieser sechzehn digitalen Werte wird in einen gewünschten
Dämpfungswert
abgebildet. Zum Beispiel wird der digitale Wert 0000 in den Sollwert
von 0 dB und der letzte digitale Wert 1111 in den Sollwert von 30
dB abgebildet. Wenn der Datengenerator einen Digitalwert 0000 ausgibt,
wird der ansteuerbare Pol X0 ausgewählt und es wird ein Koppelpfad
von der an den Ausgang des Spannungsteilers 22 angeschlossenen
CP zu X0 hergestellt, da aber X0 unangeschlossen gelassen wird, fließt kein
Strom in das Dämpfungsglied
und der Wert der Dämpfung
des Dämpfungsglieds
ist 0 dB. Wenn der Datengenerator einen digitalen Wert 0001 ausgibt,
wird der ansteuerbare Pol X1 gewählt
und es wird ein Gleichstrom-Koppelpfad von der an den Ausgang des
Spannungsteilers 22 angeschlossenen CP zu X1 hergestellt,
das durch den Widerstand 7 an die Steuerklemme des Dämpfungsglieds
angeschlossen ist, und es fließt
ein Strom durch diesen Pfad in das Dämpfungsglied. Der Wert des
durch diesen Pfad fließenden
Stroms ist dergestalt, dass der tatsächliche Wert der Dämpfung des
Dämpfungsglieds
bei allen Temperaturen von –10°C bis +50°C mit dem
Sollwert der Dämpfung,
d. h. 2 dB, vergleichbar ist. Der Wert des in das Dämpfungsglied
fließenden
Stroms ist eine Funktion der Stromversorgung 25, des Werts der
Widerstände 23 und 24 und
des Widerstands 7, die in dem Koppelpfad erscheinen, der
Temperatur der Diode(n) und der elektrischen Eigenschaft des Dämpfungsglieds,
d. h. HF-Widerstand. Um die tatsächliche
Dämpfung
nahe bei dem Sollwert von 2 dB zu halten, sind die in dem Gleichstrom-Koppelpfad erscheinenden
Widerstände 7, 23 und 24 sehr
wichtig. Die Werte dieser Widerstände und der übrigen Widerstände 8 bis 21 werden
mit Hilfe der Werte der Ausgangsspannung und des Ausgangswiderstands der
Steuerschaltung für
jeden der Sollwerte der Dämpfung
berechnet, die ihrerseits durch die im Folgenden angegebene Kalibrationsprozedur
erhalten werden:
Das Dämpfungsglied
ist an einen Netzwerkanalysierer angeschlossen, der dem Dämpfungsglied
ein HF-Signal zuführt
und die von dem Dämpfungsglied dem
HF-Signal gebotetene Dämpfung
misst. Das Dämpfungsglied
wird in einer temperaturgeregelten Kammer angeordnet, deren Temperatur
von –10°C bis +50°C variiert
wird. Eine programmierbare Spannungsquelle wird programmiert, um
dem Dämpfungsglied
variierende Spannungen zuzuführen.
Ein DMM (Digital-Multimeter) wird programmiert, den an der Steuerklemme
des Dämpfungsglieds
erscheinenden Strom und die an der Steuerklemme des Dämpfungsglieds
erscheinende Spannung zu messen. Die Sollwerte der Dämpfung sind
0 dB bis 30 dB mit Schritten von 2 dB, d. h. 0 dB, 2 dB, 4 dB, 8
dB und schließlich
30 dB. Der erste Sollwert der Dämpfung
ist 2 dB. Der Netzwerkanalysierer führt dem Dämpfungsglied das HF-Signal
zu und die Temperatur der Kammer wird auf –10°C gehalten. Die programmierbare
Spannungsquelle führt
der Steuerklemme des Dämpfungsglieds
die variierende Spannung zu. Gleichzeitig überwacht der Netzwerkanalysierer
die Ausgangsleistung des Dämpfungsglieds. Wenn
der Netzwerkanalysierer einen Dämpfungswert
von 2 dB anzeigt, d. h. das HF-Signal um 2 dB gedämpft wird,
wobei es sich um den ersten Sollwert der Dämpfung handelt, misst das DMM
den Strom Iatt und die Spannung Vatt an der Steuerklemme des Dämpfungsglieds,
und diese Werte werden aufgezeichnet. Die obige Prozedur wird fortgesetzt,
bis jeder der übrigen
Sollwerte der Dämpfung,
d. h. 4 dB bis 30 dB, in dem Netzwerkanalysierer registriert wird.
Die Werte der Spannung Vatt und des Stroms Iatt, die jedem Solldämpfungswert
entsprechen, werden gemessen und aufgezeichnet. Die Temperatur der
Kammer wird in 20°C
umgeändert.
Die obige Prozedur wird wiederholt. Die Werte der Spannung Vatt und
des Stroms Iatt, die jedem Solldämpfungswert entsprechen,
werden gemessen und aufgezeichnet. Die Temperatur der Kammer wird
weiter in 50°C
umgeändert.
Die Werte der Spannung Vatt und des Stroms Iatt, die jedem Solldämpfungswert
entsprechen, werden durch Wiederholung der obigen Prozedur gemessen
und aufgezeichnet. Jeder Sollwert der Dämpfung wird drei Paare entsprechender
Strom- und Spannungswerte aufweisen, d. h. Iatt und Vatt, gemessen
und aufgezeichnet bei den drei verschiedenen Temperaturen –10°C, 20°C und 50°C. Zum Beispiel
weist 2 dB drei Paare von Strom- und Spannungswerten auf, wobei
es sich bei den drei Paaren um (Iatt1, Vatt1), gemessen und aufgezeichnet
bei –10°C, (Iatt2,
Vatt2), gemessen und aufgezeichnet bei 20°C und um (Iatt3, Vatt3), gemessen
und aufgezeichnet bei 50°C
handelt. Diese Werte (Iatt1, Vatt1), (Iatt2, Vatt2) und (Iatt3,
Vatt3) werden dann auf einem Graph aufgetragen (2 der
beigefügten
Zeichnungen). Unter Verwendung der Methode der kleinsten Summe von
Quadraten werden Steigung und Spannungsdurchgang der Geraden, die
durch die in dem obigen Graph aufgetragenen Punkte verläuft, auf
der Grundlage der besten Anpassung berechnet. Die durch die in dem
obigen Graph aufgetragenen Punkte verlaufende Gerade ist die Ausgangsvorspannungslinie der
Steuerschaltung entsprechend 2 dB. Der Spannungsdurchgang ist gleich
der Ausgangsspannung Vout der Steuerschaltung und die Steigung ist
gleich dem Kehrwert des Ausgangswiderstands 1/Rout1 der Steuerschaltung.
Eine ähnliche Ausgangsspannung
Vout und ein ähnlicher
Ausgangswiderstand Rout der Steuerschaltung für jeden der übrigen Sollwerte
der Dämpfung,
d. h. 4 dB bis 30 dB, werden unter Verwendung der Paare von Spannung
und Strom berechnet, die gemessen und aufgezeichnet wurden, als
der Netzwerkanalysierer dieser Sollwerte der Dämpfung registriert hat.
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Die
Werte R23 und R24 der Widerstände 23 und 24 werden
zuerst durch Lösen
der folgenden Gleichungen erhalten: Vab = (konstante
Gleichspannung) × R24/(R23
+ R24) Rab = (R23 × R24)/(R23 + R24)
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Vab
ist der Wert der Ausgangsspannung Vout der Steuerschaltung, der
für den
höchsten
Wert des Stroms Iatt berechnet wurde, der an der Steuerklemme des
Dämpfungsglieds
während
des Kalibrationsprozesses erschienen ist. Diese Auswahl tendiert
dazu, Fehler zu minimieren, weil ein hoher Wert des Stroms hoher
Empfindlichkeit gegenüber
Fehler in Vout entspricht.
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Rab
ist ein beliebiger Wert, der kleiner als der kleinste Wert von Rout
ist, der für
jeden der Sollwerte der Dämpfung
berechnet wurde. Die Werte jedes der Widerstände 7 bis 21 können wie
unter Folgendem gerechnet werden: zum Beispiel
R7 = (Vab – Vattv)/(Iattv – Rab) wobei
Vattv und Iattv die Mittelwerte der entsprechenden Werte von Spannung
und Strom sind, die an der Steuerklemme des Dämpfungsglieds gemessen und
aufgezeichnet wurden, als der Netzwerkanalysierer den Solldämpfungswert
von 2 dB bei den verschiedenen Temperaturen von –10°C, 20°C und 50°C registriert hat. Vattv ist
der Mittelwert von Vatt1, Vatt2 und Vatt3, und Iattv ist der Mittelwert
von Iatt1, Iatt2 und Iatt3. Ähnlich
werden der Widerstand und die Werte der Widerstände 8 bis 21 berechnet.
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Die
Ausgangsvorspannungslinie der Steuerschaltung wird durch eine kalibrierte
Steigung 1/Rout und einen kalibrierten Spannungsdurchgang Vout für jeden
der Sollwerte der Dämpfung,
d. h. 0 dB bis 30 dB, gekennzeichnet sein. Wenn zum Beispiel die Ausgangsvorspannungslinie,
die in dem Graph (2) zu sehen ist, dem Sollwert
von 2 dB entspricht, erhält
man die Ausgangsvorspannungslinie durch Zeichnen einer durch die
Punkte (Vatt1, Iatt1), (Vatt2, Iatt2) und (Vatt3, Iatt3) verlaufenden
Geraden auf der Grundlage der besten Anpassung. (Vatt1, Iatt1),
(Vatt2, Iatt2) und (Vatt3, Iatt3) sind die Werte von Spannung und
Strom, die an der Steuerklemme des Dämpfungsglieds während der
Kalibrationsprozedur erschienen. Der Spannungsdurchgang Vout1 und
die Steigung 1/Rout1 wurden durch Verwendung der Methode der kleinsten
Summe der Quadrate berechnet. Die Werte der Widerstände 7, 23 und 24,
die in dem Koppelpfad erscheinen, wurden unter Verwendung der kalibrierten
Werte Vout1, Rout1 und (Vatt1, Iatt1), (Vatt2, Iatt2) und (Vatt3,
Iatt3) berechnet. Bei jeder Temperatur von –10°C bis 50°C wird deshalb der tatsächliche
Strom und die tatsächliche Spannung
Iatt und Vatt, die dem Dämpfungsglied
zugeführt
werden, beschränkt,
auf diese Ausgangsvorspannungslinie zu liegen, wodurch der tatsächliche Wert
der Dämpfung
in der Nähe
des Sollwerts der Dämpfung
von 2 dB gehalten wird.
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Die
Ausführungsform
von 3 und die beigefügten Zeichnungen umfassen eine
Steuerschaltung Q mit zwei analogen Multiplexern 2a und 3a,
die in Tandem verbunden sind. Die digitalen Steuerleitungen A0,
A1, A2 und En1 der Multiplexer 2a und B0 und B2 des Multiplexers 3a sind
an einen digitalen Vierbitdatengenerator 4a angeschlossen.
Die Steuerleitung En2 des Multiplexers 3a ist durch ein NOT-Gatter 5a an
den Datengenerator angeschlossen. Die ansteuerbaren Pole der Multiplexer 2a und 3a sind
mit X1 bis X15 markiert. Die Pole Y1 und Y2 der Multiplexer 2a bzw. 3a sind
miteinander verknüpft,
um einen gemeinsamen Pol CP1 zu bilden, der seinerseits an die Steuerklemme
CP1 der Diode(n) (nicht gezeigt) der HF-Schaltung 6a angeschlossen
ist. Der ansteuerbare Pol X0 des Multiplexers 2a wird unangeschlossen
gelassen. Jeder der ansteuerbaren Pole X1 bis X15 der Multiplexer
ist an den Ausgang jeweils der Spannungsteiler 26 bis 40 angeschlossen.
Jeder der Spannungsteiler 26 bis 40 umfasst ein
Paar Widerstände 26a und 26b jeweils bis 40a und 40b.
Jeder der Widerstände 26a bis 40a ist
an eine Stromversorgung 41 angeschlossen, und jeder der
Widerstände 26b bis 40b ist
geerdet. Die Widerstände
der Spannungsteiler weisen unterschiedliche Werte auf. Die digitalen
Werte an den Steuerleitungen En1 und En2 der beiden Multiplexer steuern
die Konnektivität
zwischen den ansteuerbaren Polen und dem gemeinsamen einen Pol CP1.
Die Steuerschaltung funktioniert auf dieselbe Weise wie die von 1.
Während
des Betriebs der Steuerschaltung wird einer der ansteuerbaren Pole
X0 bis X1S ausgewählt
und es wird ein Gleichstrom-Koppelpfad
von dem gewählten
Pol, der an den Ausgang eines Spannungsteilers angeschlossen ist,
zu dem gemeinsamen Pol CP1 hergestellt, der an die Steuerklemme
CT1 der HF-Schaltung angeschlossen ist, wodurch ein entsprechender
Strom über
den Koppelpfad in die HF-Schaltung fließen kann. Der Wert des in die
HF-Schaltung fließenden Stroms
ist dergestalt, dass der tatsächliche
Wert des elektrischen Parameters der HF-Schaltung nahe bei dem Sollwert des elektrischen
Parameters liegt.
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Die
Ausgangsspannung Vout und der Ausgangswiderstand Rout für jeden
der Sollwerte des elektrischen Parameters werden durch die oben
beschriebene Kalibrationsprozedur erhalten, und die Werte der Widerstände 26a bis 40a und 26b bis 40b werden
wie nachfolgend beschrieben berechnet.
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Wenn
zum Beispiel Vout1 und Rout1 die Ausgangsspannung und der Ausgangswiderstand der
Steuerschaltung sind, die durch die Kalibrationsprozedur für 2 dB erhalten
wurden, werden die Werte der in dem Gleichstrom-Koppelpfad erscheinenden Widerstände folgendermaßen berechnet: Vout 1 = (konstante Gleichspannung) × R26b/(R26a +
R26b) Rout 1 = (R26a × R26b)/(R26a + R26b)
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Ähnlich werden
die Werte der übrigen
Widerstände 27a bis 40a und 27b bis 40b berechnet.
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Gemäß der Erfindung
steuert die Steuerschaltung den elektrischen Parameter einer HF-Schaltung
präzise
und zuverlässig,
da die tatsächlichen
Werte des elektrischen Parameters der HF-Schaltung während ihres
Betriebs den Sollwerten des elektrischen Parameters nahe kommen.
Die Steuerschaltung steuert die elektrischen Parameter der HF-Schaltungen
als Reaktion auf Temperaturschwankungen in den Dioden der HF-Schaltung. Temperaturschwankungen
in der Diode bzw. den Dioden aufgrund der Selbsterwärmung der
Sperrschichten der Diode(n), die sich aus der Verwendung der HF-Schaltungen bei hohen
HF-Energiewerten ergibt, wirken sich deshalb nicht auf die Genauigkeit der
Steuerschaltung aus. Durch die Steuerschaltung der Erfindung wird
die Verwendung von Temperatursensoren überflüssig, wodurch Fehler aufgrund
von Temperaturgradienten beseitigt werden. Die Steuerschaltung der
Erfindung umfasst nur einige wenige Komponenten. Deshalb ist sie
kompakt und ökonomisch.
Sie ist auch in bezug auf Konstruktion einfach und leicht zu betreiben.
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Abhängig von
den Entwurfsanforderungen der Steuerschaltung kann der digitale
Datengenerator so ausgewählt
werden, dass er mehr oder weniger digitale Werte im Vergleich zu
sechzehn digitalen Werten generiert. Die Anzahl der in Tandem verbundenen
Multiplexer kann entsprechend variieren. Es können mehr als zwei Multiplexer
vorliegen. Die HF-Schaltung kann abhängig von der Anzahl ihrer Dioden
mehr als eine Steuerklemme umfassen, und entsprechend kann die Anzahl
der gemeinsamen Pole der analogen Multiplexer variieren. Solche
Varianten sind als in den Schutzumfang der Erfindung fallend aufzufassen.