DE9419377U1

DE9419377U1 - Elektronisch veränderbares Dämpfungsglied für HF-Signale oberhalb etwa 1 MHz

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Publication number: DE9419377U1
Application number: DE9419377U
Authority: DE
Original assignee: SPAUN ELECTRONIC GmbH
Current assignee: SPAUN ELECTRONIC GmbH
Priority date: 1994-12-06
Filing date: 1994-12-06
Publication date: 1995-02-09
Anticipated expiration: 2004-12-07

Description

Dipl.-ing. KLAUS WESTPHAL ; J J* · &idigr; WalSstralssS3.1. Telefon (07721) 56007

Dr. rer.nat. BERND MUSSGNUG ·· · "..^8048US-VILLINGEN Telex 7921573 wemu d

Dr.-Ing. PETER NEUNERT Telefax (07721) 55164

Dipi.-lng. ROBERT GÖHRING Dr. rer. nat. OTTO BÜCHNER

PATE NTANWÄLTE European Patent Attorneys

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D-81245 MÜNCHEN

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Elektronisch veränderbares Dämpfungsglied für HF-Signale oberhalb etwa 1 MHz

Die Erfindung betrifft ein elektronisch veränderbares Dämpfungsglied für HF-Signale oberhalb etwa 1 MHz gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Dämpfungsglieder sind lineare, reziproke Schaltungseinrichtungen zur Verringerung der Leistung eines hochfrequenten Eingangssignales. Solche Dämpfungsglieder werden insbesondere zur Verringerung des Signalpegels in HF-Signalstrecken eingesetzt. Im Idealfall sollten solche Dämpfungsglieder allseitig Anpassung aufweisen.

Elektronisch veränderbare Dämpfungsglieder sind beispielsweise im Abschnitt 4.3 des Buches "Taschenbuch der Hochfrequenztechnik", Meinke; Gundlach, 5. Aufl., 1992, beschrieben. Hieraus ist bekannt, PIN-Dioden in den Dämpfungsgliedern als gleichstromgesteuerte ohmsche Widerstände einzusetzen. Eine PIN-Diode hat das gleiche Dotierungsschema wie ein Leistungsgleichrichter und wird deshalb vorzugsweise als Dämpfungsglied und Schalter bei hohen Frequenzen bis in das Mikrowellengebiet verwendet. Dabei wird ausgenutzt, daß sich durch Leitfähigkeitsmodulation der HF-Leitwert in

Postbank: Karlsruhe 769 79-754 BärTlikWSo: D^utscte Bank AO Viltingen (BLZ 694 700 39) 146332 V.A.T. No. DE142989261

weiten Bereichen ändern läßt.

Ein in der genannten Veröffentlichung beschriebenes elektronisch veränderbares Dämpfungsglied weist eine in Serie zur Signalstrecke liegende PIN-Diode auf, die eingangs- und ausgangsseitig mit Kondensatoren zur Gleichstromtrennung in Reihe geschaltet ist. Der Anodenanschluß der PIN-Diode, der dem Eingang der Signalstrecke zugeordnet ist, ist über einen ohmschen Widerstand an ein Gleichstromsteuersignal· angeschlossen. In Abhängigkeit des Gleichstromsteuersignales kann das Potential an der Anode der PIN-Diode verändert und dadurch die gewünschte Dämpfung in der HF-Signalstrecke erreicht werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses eiektronisch veränderbare Dämpfungsglied weiter zu verbessern und insbesondere eine Anpassung am Eingang und am Ausgang des Dämpfungsgliedes zu gewährleisten. Darüber hinaus soll mit dem aufzufindenden Dämpfungsglied eine Synchronpegeistellung für mehrere HF-Signalstrecken in einfacher Weise möglich sein.

Diese Aufgabe wird durch ein elektronisch veränderbares Dämpfungsglied gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das elektronisch veränderbare Dämpfungsglied nach der Erfindung weist in bekannter Weise einen in Serie zur Signalstrecke geschalteten ersten gleichstromgesteuerten Widerstand und eine Stelleinrichtung zur Veränderung des am eingangsseitigen Anschluß dieses ersten gleichstromgesteuerten Widerstandes anliegenden Potentials auf. Zusätzlich zu

diesen bekannten Maßnahmen wird ein zweiter gleichstromgesteuerter Widerstand vorgesehen, durch welchen die vom ersten gleichstromgesteuerten Widerstand blockierte HF-Energie gegen Bezugspotential ableitbar ist. Als gleichstromgesteuerte Widerstände werden vorzugsweise PIN-Dioden eingesetzt.

Der wesentliche Vorteil des Dämpfungsgliedes nach der Erfindung liegt darin, daß mit einer einzigen Stelleinrichtung gleichzeitig und damit synchron mehrere HF-Signalstrecken in gleicher Weise gedämpft werden können. Hierdurch ist neben einem äußerst einfachen Aufbau des erfindungsgemäßen Dämpfungsgliedes auch der Einstellaufwand zum gezielten Bedampfen der HF-Signalstrecken erheblich reduzierbar, da nur eine einzige Stelleinrichtung betätigt werden muß.

Durch das Ableiten der vom ersten gleichstromgesteuerten Widerstand blockierten HF-Energie gegen Bezugspotential mittels eines zweiten gleichstromgesteuerten Widerstandes, vorzugsweise einer zweiten PIN-Diode, wird unabhängig von der eingestellten Dämpfung des Dämpfungsgliedes Anpassung sowohl am Eingang als auch am Ausgang des Dämpfungsgliedes gewährleistet.

Vorzugsweise ist die Stelleinrichtung ein veränderbarer ohmscher Widerstand (Potentiometer), der zwischen den eingangsseitigen Anschluß des ersten gleichstromgesteuerten Widerstandes und ein vorgegebenes Versorgungsspannungspotentxal geschaltet ist. Dieser eine veränderbare ohmsche Widerstand kann für mehrere parallel geschaltete Dämpfungsglieder als Stelleinrichtung verwendet werden.

Das Versorgungsspannungspotentxal ist vorzugsweise eine stabilisierte Versorgungsspannung.

Der zweite gleichstromgesteuerte Widerstand wird in einer Weiterbildung der Erfindung mit einem Anschluß an den ersten gleichstromgesteuerten Widerstand geschaltet und mit seinem anderen Anschluß über eine kapazitive Einrichtung an Bezugspotential· gelegt. Dieser andere Anschluß ist zugleich an eine Versorgungsspannung geschaltet, die kleiner als das bereits erwähnte Versorgungsspannungspotential an der Stelleinrichtung ist. Wird beispielsweise als Versorgungsspannungspotential 12 V gewählt, könnte diese Versorgungsspannung etwa 6 V betragen.

Die Versorgungsspannung für den zweiten gleichstromgesteuerten Widerstand wird vorzugsweise durch eine Spannungsteilereinrichtung bereitgestellt. Diese Spannungsteilereinrichtung verfügt über zwei in Reihe geschaltete Widerstände, wobei der eine Anschluß der Reihenschaltung mit dem bereits erwähnten Versorgungsspannungspotential von beispielsweise 12 V und der andere Anschluß der Reihenschaltung mit dem zweiten gleichstromgesteuerten Widerstand verbunden ist. Der Verbindungspunkt der beiden in Reihe geschalteten Widerstände wird über eine Zenerdiode auf Bezugspotential gelegt.

Darüber hinaus kann der eingangsseitige Anschluß des ersten gleichstromgesteuerten Widerstandes über eine ohmsche Einrichtung mit der Steileinrichtung verbunden und über einen Blockkondensator gegen Bezugspotential abgeblockt sein. Die ohmsche Einrichtung kann z. B. die Reihenschaltung einer Drossel mit einem Widerstand sein, wobei der Verbindungspunkt dieser Drossel und des Widerstandes über einen Blockkondensator auf Bezugspotential gelegt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Prinzipschaltbild einer Ausführungsform eines elektronisch veränderbaren Dämpfungsgliedes nach der Erfindung.

Figur 2 zwei Dämpfungsglieder gemäß Figur 1, die von einer gemeinsamen Stelleinrichtung synchron verstellbar sind und

Figur 3 ein detailliertes Schaltbild eines Dämpfungsgliedes nach der Erfindung.

In den nachfolgenden Figuren 1 bis 3 bezeichnen gleiche Teile, sofern nicht anders angegeben, gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.

In Figur 1 ist das Prinzipschaltbild eines elektronisch veränderbaren Dämpfungsgliedes nach der Erfindung dargestellt. Das Dämpfungsglied weist einen Eingangsanschluß El und einen Ausangsanschlu(3 Al auf, zwischen denen ein erster gleichstromgesteuerter Widerstand Dl in Serie geschaltet ist, über den das in seinem Pegel zu variierende HF-Signal geführt wird.

Im Ausführungsbeispiel von Figur 1 ist der erste gleichstromgesteuerte Widerstand Dl eine PIN-Diode, deren Anodenanschluß über einen Kondensator C2 zur Gleichstromtrennung an den Eingangsanschluß El geschaltet ist. Der Kathodenanschluß der PIN-Diode Dl ist über einen weiteren Kondensator C3, der ebenfalls zur Gleichstromtrennung dient, mit dem Ausgangsanschluß Al verbunden. Sowohl der Anodenanschluß als

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auch der Kathodenanschluß der ersten PIN-Diode Dl ist jeweils über einen ohmschen Widerstand Rl bzw. R2 mit Bezugspotential in Verbindung.

Der Anodenanschluß der ersten PIN-Diode Dl ist zugleich über einen veränderbaren ohmschen Widerstand Pl, hier ein Potentiometer, an ein stabilisiertes Versorgungsspannungspotential UB, das beispielsweise 12 V betragen kann, geschaltet. Je nach Einstellung des veränderbaren Widerstandes Pl ist somit das Potential am Anodenanschluß der ersten PIN-Diode Dl veränderbar. Das Potential am Anodenanschluß der ersten PIN-Diode Dl ist auf Werte einstellbar, die zwischen dem Versorgungsspannungspotential UB und dem Verhältnis der Widerstandswerte des Widerstandes Rl und des maximalen Wertes des veränderbaren Widerstandes Pl liegen.

Zusätzlich ist in der Schaltungsanordnung gemäß Figur 1 ein zweiter gleichstromgesteuerter Widerstand, hier ebenfalls eine PIN-Diode D2, vorgesehen, durch den die vom ersten gleichstromgesteuerten Widerstand Pl blockierte HF-Energie gegen Be2ugspotential ableitbar ist. Die zweite PIN-Diode D2 ist hierfür mit ihrem Kathodenanschluß an den Anodenanschluß der ersten PIN-Diode Dl geschaltet. Der Kathodenanschluß der zweiten PIN-Diode D2 ist einerseits über einen Blockkondensator Cl auf Bezugspotential und andererseits an eine Versorgungsspannung geschaltet, die kleiner als das Versorgungsspannungspotential UB ist. In der Darstellung von Figur 1 ist die Versorgungsspannung als 1/2 UB gewählt.

Die Funktionsweise des in Figur 1 dargestellten elektronisch veränderbaren Dämpfungsgliedes stellt sich folgendermaßen dar.

Ist der veränderbare ohmsche Widerstand Pl auf seinen kleinsten Wert eingestellt, bedeutet dies praktisch einen Kurzschluß des veränderbaren ohmschen Widerstandes Pl. Das VersorgungsSpannungspotential UB liegt somit am Anodenanschluß der ersten PIN-Diode Dl. Diese erste PIN-Diode Dl ist voll leitend, wodurch das am Eingangsanschluß El anliegende HF-Signal nahezu ungedämpft an den Ausgangsanschluß Al gelangt. Die zweite PIN-Diode D2 sperrt dagegen, da deren Anodenanschluß auf niedrigerem Potential als dessen Kathodenanschluß liegt.

Wird der veränderbare ohmsche Widerstand Pl auf seinen maximalen Wert eingestellt, liegt am Anodenanschluß der ersten PIN-Diode Dl und damit auch am Kathodenanschluß der zweiten PIN-Diode D2 ein Potential an, das durch das Verhältnis der ohmschen Werte des Widerstandes Rl und des veränderbaren Widerstandes Pl bestimmt ist. Das Potential kann beispielsweise 1/10 ÜB sein. Die erste PIN-Diode Dl sperrt in diesem Fall, während die zweite PIN-Diode D2 leitend wird. Die von der ersten PIN-Diode Dl abgeblockte HF-Energie wird somit über die zweite PIN-Diode D2 und den Kondensator Cl auf Bezugspotential abgeleitet. Hierdurch wird die Anpassung am Eingangsanschluß El und Ausgangsanschluß Al des Dämpfungsgliedes gewährleistet.

Der wesentliche Vorteil der in Figur 1 dargestellten Schaltungsanordnung liegt darin, daß die Stelleinrichtung in Form des Potentiometers Pl nicht in Serie zur HF-Signalstrecke liegt. Hierdurch ist es möglich, daß diese Stelleinrichtung zugleich zur Dämpfungseinstellung von weiteren, ähnlich aufgebauten Dämpfungsgliedern herangezogen werden kann. Hierzu muß lediglich der dem Versorgungsspannungspotential gegenüberliegende Anschluß des veränderbaren Widerstandes Pl mit dem anderen oder den anderen Dämpfungsgliedern verbunden

werden. Ein synchrones Einstellen der Dämpfung dieser Dämpfungsglieder ist dann möglich. In Figur 1 ist dies durch, den gestrichelt gezeichneten Abgriff am veränderbaren Widerstand Pl gezeigt.

In Figur 2 ist ein Blockschaltbild dargestellt, wie mit einem einzigen Potentiometer Pl zwei Dämpfungsglieder, die ähnlich zu Figur 1 aufgebaut sind, synchron eingestellt werden können. Der Eingangsanschluß El und der Ausgangsanschluß Al ist einem ersten Dämpfungsglied DAl und der Eingangsanschluß E2 und der Ausgangsanschluß A2 einem zweiten Dämpfungsglied DA2 zugeordnet. Beide Dämpfungsglieder DAl, DA2 werden von dem einzigen veränderbaren Widerstand Pl eingestellt.

Obwohl in Figur 2 lediglich zwei einstellbare Dämpfungsglieder gezeigt sind, ist es ohne weiteres möglich, mit diesem einzigen Potentiometer Pl eine Vielzahl von Dämpfungsgliedern einzustellen.

Als besonders vorteilhaft hat sich diese Anordnung beispielsweise zur Balanceregelung für Übersprechkorrektureinrichtungen erwiesen.

Die Durchgangsdämpfung des in Figur 1 dargestellten Dämpfungsgliedes beträgt etwa 1,5 dB. Der Regelumfang des Dämpfungsgliedes ist abhängig von der ohmschen Beschaltung und kann bis über 20 dB betragen. Durch entsprechendes Beschälten könnten auch Verstärkerstufen betrieben werden, die bereits herabgeregelt sind.

Die Schaltung gemäß Figur 1 und Figur 2 ist auch als Synchronpegelsteller für terrestrische und Satelliten-ZF-Frequenzsignale im Bereich zwischen 47 und 2200 MHz einsetzbar.

Anstelle des erwähnten veränderbaren Widerstandes Pl könnte bei großen Leistungen auch ein gesteuerter Leistungstransistor zur Potentialeinstellung verwendet werden.

In Figur 3 ist eine konkrete Schaltungsanordnung eines elektronisch veränderbaren Dämpfungsgliedes dargestellt, das von seiner Funktionsweise ähnlich dem in Figur 1 vorgestellten Dämpfungsglied ist. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen wieder die bereits bekannten Teile.

Im Gegensatz zur Schaltungsanordnung von Figur 1 ist der Anodenanschluß der zweiten PIN-Diode D2 jetzt über einen Spannungsteiler, bestehend aus den beiden ohmschen Widerständen R3 und R5, an das Versorgungsspannungspotential UB geschaltet. Der Verbindungspunkt der beiden Widerstände R3 und R5 ist über eine Zenerdiode ZD an Bezugspotential geschaltet. Der Kathodenanschluß der Zenerdiode ZD ist mit dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände R3 und R5 verbunden. Darüber hinaus ist der Anodenanschluß der ersten PIN-Diode Dl über die Serienschaltung einer Drossel DR und eines Widerstandes R4 mit dem veränderbaren Widerstand Pl verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen Drossel DR und ohmschem Widerstand R4 ist über einen Blockkondensator C4 gegen Bezugspotential abgeblockt.

Um verschiedene Dämpfungsglieder ähnlicher Art mit nur einer Stelleinrichtung, also nur einem Potentiometer Pl, synchron zu verstellen, müssen die anderen Dämpfungsglieder, die in Figur 3 der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt sind, lediglich mit den in Figur 3 strichliert gezeichneten Abgriffen verbunden werden.

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Dimensioniert wird das in Figur 3 dargestellte elektronisch veränderbare Dämpfungsglied beispielsweise folgendermaßen:

Cl: Cl, C2, C3 und C4: InF
Rl, R2 und R5 =1 KOhm R3 =15 KOhm

R4 = 220 Ohm

Pl = 10 KOhm

UB = 12 Volt.

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BEZUGSZEICHENLISTE

Al	Ausgangsanschluß
A2	Ausgangsanschluß
Cl	Blockkondensator
C2	Kondensator
C3	Kondensator
C4	Blockkondensator

Dl gleichstromgesteuerter Widerstand

D2 gleichstromgesteuerter Widerstand

DAl Dämpfungsglieder

DA2 Dämpfungsglieder

DR Drossel

Sl Eingangsanschluß

E2 Eingangsanschluß

Pl Potentiometer

Rl...R5 Widerstände

UB Versorgungsspannungspotential

ZD Zenerdiode

Claims

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SCHUTZANSPRÜCHE

1. Elektronisch veränderbares Dämpfungsglied für HF-Signale oberhalb etwa 1 MHz mit einem in Serie zur Signalstrecke geschalteten ersten gleichstromgesteuerten Widerstand (Dl) und mit einer Stelleinrichtung (Pl) zur Veränderung des am ausgangsseitigen Anschluß des ersten gleichstromgesteuerten Widerstandes (Dl) anliegenden Potentiales, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter gleichstromgesteuerter Widerstand (D2) vorgesehen ist, durch welchen die vom ersten gleichstromgesteuerten Widerstand (Dl) blockierte HF-Energie gegen Bezugspotential ableitbar ist.
2. Elektronisch veränderbares Dämpfungsglied nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung (Pl) ein veränderbarer ohmscher Widerstand ist, der zwischen den eingangsseitigen Anschluß des ersten gleichstromgesteuerten Widerstandes (Dl) und ein vorgegebenes Versorgungsspannungspotential (UP) geschaltet ist.
3. Elektronisch veränderbares Dämpfungsglied nach Anspruch

2, dadurch gekennzeichnet, daß das Versorgungsspannungspotential (UP) aus einer stabilisierten Versorgungsspannung abgeleitet wird.

Postbank: Karlsaihe 769 79-754 BanfcfcdW: D<&JtstfTiJ Sanf Äff Villkigen (BLZ 69470039) 146 332 V.A.T. No. DE142989261
4. Elektronisch veränderbares Dämpfungsglied nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite gleichstromgesteuerte Widerstand (D2) mit einem Anschluß an den ersten gleichstromgesteuerten Widerstand (Dl) geschaltet ist und sein anderer Anschluß über eine kapazitive Einrichtung (Cl) an Bezugspotential· einerseits und an eine Versorgungsspannung, die kieiner als das Versorgungsspannungspotential ist, andererseits geschaitet ist.
5. Elektronisch veränderbares Dämpfungsglied nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannung für den zweiten gleichstromgesteuerten Widerstand (D2) durch eine Spannungsteilereinrichtung bereitgestellt wird, welche zwei in Reihe geschaltete Widerstände (R3, R5) aufweist, und der eine Anschluß der Reihenschaltung mit dem Versorgungsspannungspotential (UP) und der andere Anschluß der Reihenschaltung mit dem zweiten gleichstromgesteuerten Widerstand <D2) verbunden ist, und daß der Verbindungspunkt der beiden in Reihe geschalteten Widerstände (R3, R5) über eine Zenerdiode (ZD) auf Bezugspotential liegt.
6. Elektronisch veränderbares Dämpfungsglied nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der eingangsseitige Anschluß des ersten gleichstromgesteuerten Widerstandes (Dl) über eine ohmsche Einrichtung (R4, DR) mit der Stelleinrichtung (Pl) verbunden und über einen Blockkondensator (C4) gegen Bezugspotential abgeblockt ist.
7. Elektronisch veränderbares Dämpfungsglied nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlüsse des ersten gleichstromgesteuerten

Widerstandes (Dl) jeweils über ohmsche Widerstände (Rl, R2) an Bezugspotential geschaltet sind.
8. Elektronisch veränderbares Dämpfungsglied nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalstrecke eingangs- und ausgangsseitig jeweils mit Abblockkondensatoren (C2, C3) beschaltet ist.
9. Elektronisch veränderbares Dämpfungsglied nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite gleichstromgesteuerte Widerstand (Dl, D2) jeweils erste und zweite PIN-Dioden sind.
10. Elektronisch veränderbares Dämpfungsglied nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodenanschluß der ersten PIN-Diode der Eingangsseite der Signalstrecke zugeordnet und mit dem Kathodenanschluß der zweiten PIN-Diode verbunden ist.
11. Elektronisch veränderbares Dämpfungsglied nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Stelleinrichtung (Pl) zur Veränderung des am eingangsseitigen Anschluß des ersten gleichstromgesteuerten Widerstandes (Dl) anliegenden Potentials zugleich zur Veränderung des am eingangsseitigen Anschluß des ersten gleichstromgesteuerten Widerstandes anliegenden Potentials von anderen Dämpfungsgliedern eingesetzt ist.