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EP 1 921 706 B1 |
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EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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15.07.2009 Patentblatt 2009/29 |
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Anmeldetag: 18.09.2007 |
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Internationale Patentklassifikation (IPC):
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Hochfrequenz-Umschalter
High frequency switch
Commutateur haute fréquence
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Benannte Vertragsstaaten: |
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DE FR GB |
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Priorität: |
07.11.2006 DE 102006052433
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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14.05.2008 Patentblatt 2008/20 |
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Patentinhaber: Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG |
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81671 München (DE) |
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Erfinder: |
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- Kleine, Gregor
82515 Wolfratshausen (DE)
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Vertreter: Körfer, Thomas et al |
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Mitscherlich & Partner
Patent- und Rechtsanwälte
Sonnenstrasse 33 80331 München 80331 München (DE) |
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Entgegenhaltungen: :
US-A- 5 442 812 US-A1- 2006 030 355
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US-A- 5 789 995
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-Umschalter laut Oberbegriff des Hauptanspruches.
[0002] Hochfrequenz-Umschalter dieser Art sind bekannt als sog. Frequenzweichen oder Diplexer.
Sie bestehen aus einem Tiefpass-Zweig, über den Hochfrequenzsignale mit einer Frequenz
bis zur Grenzfrequenz des Tiefpasses zu einem gemeinsamen Ausgang übertragbar sind,
sowie einem Hochfrequenz-Zweig, über den Hochfrequenzsignale von Frequenzen oberhalb
dieser Tiefpassgrenzfrequenz zum Ausgang übertragbar sind. Es sind auch sog. schaltbare
Frequenzweichen bekannt, bei denen beispielsweise über PIN-Dioden die Grenzfrequenz
des Hoch- bzw. Tief-Passes so umschaltbar ist, dass die Frequenzbereiche des Hoch-
und Tiefpasses sich nicht mehr überlappen (z.B. nach
US-Patent 6,411,176). Diese bekannten Frequenzweichen sind schaltungstechnisch sehr aufwändig, vor allem
für Anwendungen bei sehr hohen Frequenzen im GHz-Bereich.
[0003] Dokument
US-A-5 442 812 wird als nächstliegender Stand der Technik angesehen und es offenbart ein Tiefpassfilter
aus Kapazitäten und dielektrischen koaxialen Resonatoren vorgesehen. Zur Entkopplung
der Empfängerseite bei durchgeschaltetem Sendersignal ist eine Induktivität, die als
Drossel wirkt, vorgesehen. Dieser Aufbau des Tiefpassfilters ist relativ aufwändig
und vor allem bei sehr hohen Frequenzen im GHZ-Bereich schwierig zu realisieren.
[0004] Es ist Aufgabe der Erfindung, einen im Aufbau einfacheren Hochfrequenz-Umschalter
zu schaffen, der diese Nachteile vermeidet.
[0005] Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Hochfrequenz-Umschalter laut Hauptanspruch.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
[0006] Beim erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Umschalter wird der bei Frequenzweichen übliche
Hochpass vermieden, die hochfrequenten Signale oberhalb der Grenzfrequenz des Tiefpasses
werden nur über elektronische Schalter, vorzugsweise PIN-Dioden, zugeführt. Zusätzliche
Schaltelemente im Hochfrequenz-Zweig sind überflüssig. Nur die Zufuhr der tiefen Frequenzen
bis zur Grenzfrequenz erfolgt beim erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Umschalter noch
über einen Tiefpass, der vorzugsweise zusätzlich noch so umschaltbar ist, dass bei
eingeschaltetem Hochfrequenz-Zweig der Tiefpass nur noch als Drossel zur Trennung
von Tiefpasszweig und Hochfrequenz-Zweig wirkt.
[0007] Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Umschalters,
- Fig. 2
- ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines solchen Hochfrequenz-Umschalters.
[0008] Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Umschalter, mit dem wahlweise Hochfrequenz-Signale
von tiefen Frequenzen bis zu einer vorbestimmten Grenzfrequenz (beispielsweise bis
3 GHz) vom Eingang E1 zum Ausgang A durchschaltbar sind und Hochfrequenz-Signale von
Frequenzen oberhalb dieser Grenzfrequenz des Tiefpasses (beispielsweise über 3 GHz)
vom Eingang E2 zum gemeinsamen Ausgang A. Über den Eingang E1 können so beispielsweise
wahlweise HF-Signale eines Signalgenerators mit einem Frequenzbereich von tiefen Frequenzen
bis zu 3 GHz oder über den Eingang E2 HF-Signale in einem Frequenzbereich von 3 bis
6 GHz zum Ausgang A durchgeschaltet werden.
[0009] Der tieffrequente Zweig zwischen Eingang E1 und Ausgang A besteht in bekannter Weise
aus einem Tiefpass TP, im Ausführungsbeispiel aufgebaut aus den beiden Parallelkapazitäten
12, 13 sowie den Serien-Induktivitäten 10 und 11. Der hochfrequente Zweig zwischen
Eingang E2 und Ausgang A besteht nur aus einer schaltbaren PIN-Diode 30. Die an dem
zum Ausgang A führenden Knoten K anliegende Induktivität 11 des Tiefpasses wird so
dimensioniert, dass sie für den hochfrequenten Weg bei eingeschalteter PIN-Diode 30
als Drossel wirkt und so den Tiefpass TP und dessen Eingang E1 vom hochfrequenten
Eingang E2 trennt.
[0010] Die zum EIN- und AUS-Schalten der PIN-Diode 30 erforderlichen Steuerleitungen sind
in dem Ausführungsbeispiel nicht dargestellt, sie sind in üblicher Weise ausgebildet
und so dimensioniert, dass sie das direkte Durchschalten der hochfrequenten Signale
vom Eingang E2 zum Ausgang A nicht weiter stören.
[0011] Die Induktivität 11 kann je nach gewünschter Grenzfrequenz des Tiefpasses einen für
dessen Realisierung ungeeigneten hohen Wert annehmen. Um auch in solchen Fällen diese
vorteilhafte Struktur eines Hochfrequenz-Umschalters nach Fig. 1 zu ermöglichen, wird
gemäß der Weiterbildung nach Fig. 2 parallel zur Induktivität 11 eine über eine PIN-Diode
15 zu- und abschaltbare weitere Induktivität 14 angeordnet. Die PIN-Diode 15 wird
zusammen mit der PIN-Diode 30 des Hochfrequenz-Zweiges so geschaltet, dass bei eingeschalteter
PIN-Diode 30 und damit Zufuhr eines hochfrequenten Signales über den Eingang E2 die
PIN-Diode 15 AUS-geschaltet und somit die Induktivität 14 abgeschaltet wird und nur
noch die Induktivität 11 zugeschaltet bleibt. Die PIN-Diode 15 hat keinen störenden
Einfluss auf den tieffrequenten Signalweg, da dieser vom Eingang E1 über die Induktivitäten
10 und 11 führt.
[0012] In einem praktischen Ausführungsbeispiel für das oben angegebene Frequenzkonzept
von tieffrequentem Zweig bis 3 GHz und hochfrequentem Zweig von 3 bis 6 GHz besteht
die Induktivität 11 beispielsweise aus einer Spule von relativ hoher Induktivität,
beispielsweise 12 nH, und die für die Dimensionierung des Tiefpasses TP mit zu berücksichtigende
Induktivität 14 aus einer sehr kleinen Induktivität von beispielsweise nur 3-4 nH,
so dass bei EIN-geschalteter PIN-Diode 15 die beiden Induktivitäten 11, 14 parallel
geschaltet sind und damit ein für die Dimensionierung des Tiefpasses erforderliche
geringer Induktivitätswert wirksam ist, während bei AUS-geschalteter PIN-Diode 15
nur die Induktivität 11 von relativ großem Induktivitätswert als Trenndrossel zwischen
den Eingängen E1 und E2 wirksam ist.
[0013] Fig. 2 zeigt noch eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Umschalters.
Der hochfrequente Zweig besteht in Fig. 2 nicht nur aus einem einzigen Eingang E2
mit einer zugehörigen Schalt-PIN-Diode 30, sondern kann aus mehreren parallel geschalteten
Hochfrequenz-Zweigen E2 bis En mit entsprechenden PIN-Dioden 30 bis 40 aufgebaut sein.
Auf diese Weise können über die Eingänge E2 bis En wahlweise eines von mehreren verschiedenen
hochfrequenten Signalen dem gemeinsamen Ausgang A zugeführt werden.
[0014] Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Im
obigen Ausführungsbeispiel sind als elektronische Schalter 15 sowie 30 bis 40 jeweils
PIN-Dioden erwähnt, es könnten jedoch auch andere elektronische Schalter wie Feldeffekttransistoren
oder dergleichen benutzt werden. PIN-Dioden besitzen zwar eine untere Grenzfrequenz
im MHz-Bereich, was bei ihrem Einsatz als elektronische Schalter zum Durchschalten
der hochfrequenten Zweige über die Eingänge E2 bis E
n jedoch nicht weiter stört.
1. Hochfrequenz-Umschalter, mit dem wahlweise Hochfrequenz-Signale mit Frequenzen bis
zu einer vorbestimmten Grenzfrequenz über einen Tiefpass (TP) oder Hochfrequenz-Signale
von Frequenzen oberhalb dieser Grenzfrequenz über hochfrequente Zweige zu einem Ausgang
(A) durchschaltbar sind,
wobei die Hochfrequenz-Signale von Frequenzen oberhalb der Grenzfrequenz über mindestens
einen elektronischen Schalter (30, 40) direkt zum Ausgang (A) durchschaltbar sind,
wobei in dieser Schaltstellung der induktive Anteil des Tiefpasses (TP) nur noch als
den tieffrequenten Eingang (E1) von dem oder den hochfrequenten Eingängen (E2 bis
En) trennende Drossel wirkt,
dadurch gekennzeichnet
dass eine weitere mit dem Ausgang (A) verbundene Induktivität (14) des Tiefpasses (TP)
über einen weiteren elektronischen Schalter (15) parallel zu einer größeren Induktivität
(11) geschaltet ist, so dass bei eingeschaltetem Zustand des weiteren elektronischen
Schalters (15) die Parallelschaltung der beiden Induktivitäten (11,14) den Tiefpass
(TP) bestimmt und bei ausgeschaltetem Zustand des weiteren elektronischen Schalters
(15) nur noch die größere Induktivität (11) zwischen Ausgang (A) und Tiefpass (TP)
wirkt, wobei der Tiefpass (TP) zu einer Trenndrossel umgeschaltet wird.
2. Hochfrequenz-Umschalter nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der oder die die hochfrequenten Signale zum Ausgang (A) durchschaltenden elektronischen
Schalter schaltbare PIN-Dioden (30, 40) sind.
3. Hochfrequenz-Umschalter nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der den Tiefpass (TP) zu einer Trenndrossel umschaltende weitere elektronische Schalter
eine schaltbare PIN-Diode (15) ist.
1. High frequency changeover switch with which high frequency signals with frequencies
up to a predetermined limit frequency can optionally be switched through to an output
(A) via a low pass filter (TP), or high frequency signals of frequencies above this
limit frequency can be switched through to an output (A) via high frequency branches,
it being possible to switch through the high frequency signals of frequencies above
the limit frequency directly to the output (A) via at least one electronic switch
(30, 40),
the inductive part of the low pass filter (TP), in this switch position, acting only
as a choke which separates the low frequency input (E1) from the high frequency input(s)
(E2 to En) ,
characterized in that a further inductor (14), connected to the output (A), of the low pass filter (TP),
is switched via a further electronic switch (15) parallel to a greater inductor (11),
so that in the switched-on state of the further electronic switch (15), the parallel
connection of the two inductors (11, 14) determines the low pass filter (TP), and
in the switched-off state of the further electronic switch (15), only the greater
inductor (11) acts between the output (A) and the low pass filter (TP), the low pass
filter (TP) being switched to a separating choke.
2. High frequency changeover switch according to one of the preceding claims,
characterized in that
the electronic switch(es) which switch the high frequency signals through to the output
(A) are switchable PIN diodes (30, 40).
3. High frequency changeover switch according to one of the preceding claims,
characterized in that
the further electronic switch which switches the low pass filter (TP) to a separating
choke is a switchable PIN diode (15).
1. Commutateur haute fréquence, grâce auquel, au choix, des signaux haute fréquence avec
des fréquences allant jusqu'à une fréquence limite prédéterminée peuvent être commutés
par l'intermédiaire d'un passe bas (TP) ou des signaux haute fréquence présentant
des fréquences au-delà de cette fréquence limite peuvent être commutés par l'intermédiaire
de branches haute fréquence vers une sortie (A),
dans lequel les signaux haute fréquence présentant des fréquences au-delà de la fréquence
limite peuvent être commutés par l'intermédiaire d'au moins un commutateur électronique
(30, 40) directement à la sortie (A),
dans lequel, dans cette position de commutation, la partie inductive du passe bas
(TP) fonctionne en tant que inductance séparant l'entrée basse fréquence (E1) de la
ou des entrées haute fréquence (E2 à En),
caractérisé en ce qu'une autre inductivité (14) du passe bas (TP) relié à la sortie (A) est commutée par
l'intermédiaire d'un autre commutateur électronique (15) parallèlement à une inductivité
plus importante (11), de sorte que, dans l'état enclenché de l'autre commutateur électronique
(15), le montage parallèle des deux inductivités (11, 14) assure le passe bas (TP)
et, dans l'état coupé de l'autre commutateur électronique (15), seule l'inductivité
la plus importante (11) fonctionne entre la sortie (A) et le passe bas (TP), dans
lequel le passe bas (TP) est commuté à une inductance de séparation.
2. Commutateur haute fréquence selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le ou les commutateurs électroniques commutant les signaux haute fréquence vers la
sortie (A) sont des diodes PIN commutables (30, 40).
3. Commutateur haute fréquence selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'autre commutateur électronique commutant le passe bas (TP) à une inductance de
séparation est une diode PIN commutable (15).
IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE
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des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes.
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Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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