Hochfrequenz-Umschalter

Beschreibung

[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.

Ansprüche

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 E_n) 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.

Claims

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 E_n) ,
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).

Revendications

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).

Zeichnung