DD261901A1

DD261901A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR A MULTIFUNCTIONAL ELECTRONIC ANTENNA SWITCH

Info

Publication number: DD261901A1
Application number: DD30433287A
Authority: DD
Inventors: Lothar Schenk
Original assignee: Koepenick Funkwerk Veb
Priority date: 1987-06-30
Filing date: 1987-06-30
Publication date: 1988-11-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung fuer einen multifunktionalen elektronischen Antennenumschalter. Anwendungsgebiete sind elektronische Schaltungsanordnungen, in deren Verbindungsleitungen elektronisch Schalter angeordnet sind. Der Einsatz erfolgt in tragbaren breitbandigen UKW-Sende- und Empfangsgeraeten mit schaltbarer Vorselektion und hoher Grosssignalfestigkeit. In der erfindungsgemaessen Schaltungsanordnung sind die Funktion des Antennenumschalters, des Vorselektionsumschalters, eines Daempfungsgliedes zur Dynamikerweiterung des Empfaengers und eines automatischen Schutzes des Empfaengers vor der Sendeausgangspannung bei Fehlern in einer Baugruppe strom- und platzsparend vereinigt. Erreicht wird dies einerseits durch ein schaltbares, ausgangsseitig angepasstes Daempfungsglied als Schaltglied im Empfangszweig des Antennenschalters, andererseits durch die gleichstrommaessige Kopplung und gemeinsame Steuerung der PIN-Dioden des Vorselektionsumschalters und des Empfangszweiges des Antennenumschalters.The invention relates to a circuit arrangement for a multi-functional electronic antenna switch. Fields of application are electronic circuit arrangements, in whose connecting lines electronic switches are arranged. It is used in portable broadband VHF transmitters and receivers with switchable preselection and high signal strength. In the inventive circuit arrangement, the function of the antenna switch, the Vorselektionsumschalters, a transmission element for dynamic expansion of the receiver and an automatic protection of the receiver before the transmission output voltage for errors in an assembly combined power and space saving. This is achieved on the one hand by a switchable, output side adapted attenuator as a switching element in the receiving branch of the antenna switch, on the other hand by the Gleichstrommaessige coupling and common control of the PIN diodes of Vorselektionsumschalters and the reception branch of the antenna switch.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Schaltanordnung, in deren Verbindungsleitungen elektronische Schalter angeordnet sind und die verschiedene Punktionen in sich vereinigt. Der Einsatz erfolgt in breitbandigen UKW-Sende- und Empfangsgeräten mit schaltbarer Vorselektion und hoher Großsignalfestigkeit.The invention relates to an electronic circuit arrangement, in whose connection lines electronic switches are arranged and which combines different punctures in itself. It is used in broadband FM transceivers with switchable preselection and high signal strength.

Characteristic of the known technical solutions

Elektronische Antennenumschalter für Punksende- und Empfangsgeräte mit PIN-Dioden sind aus der DE-OS 2426506, der DE-PS 2636969 und der DE-OS 2362889 bekannt. Durch einfaches Umpolen der Steuerspannungen werden die als elektronische Schalter in den einzelnen Zweigen eingesetzten PIN-Dioden vom leitenden in den Sperrzustand versetzt, wobei bei einigen technischen Lösungen der HP-Widerstand der PIN-Dioden als Schaltglied dient, während in anderen Fällen indirekt geschaltet wird, indem entweder mit kurzgeschlossenen oder leerlaufenden X/4-Leitungen oder mit verstimmbaren Filtern gearbeitet wird.Electronic antenna switches for Punksende- and receiving devices with PIN diodes are known from DE-OS 2426506, DE-PS 2636969 and DE-OS 2362889. By simply reversing the control voltages, the PIN diodes used as electronic switches in the individual branches are switched from the conducting state into the blocking state, wherein in some technical solutions the HP resistance of the PIN diodes acts as the switching element, while in other cases it is switched indirectly. by working with either short-circuited or open-ended X / 4 lines or with tuneable filters.

Weiterhin sind aus der DE-OS 3212555 elektronische Schalter mit einer Serien- oder einer Shuntdiode bekannt. Diese Variante gewährleistet eine erhebliche, allerdings frequenzabhängige Entkopplung zwischen den beiden Toren. Elektronisch schaltbare Dämpfungsglieder, wie überbrückte T-Schaltungen und 'if-Glieder sind ebenfalls zum Beispiel aus den DE-OS 2122528 und DE-OS 2912434 bekannt.Furthermore, from DE-OS 3212555 electronic switch with a series or a shunt diode known. This variant ensures a significant, but frequency-dependent decoupling between the two gates. Electronically switchable attenuators, such as bridged T-circuits and 'if-links are also known for example from DE-OS 2122528 and DE-OS 2912434.

ρ ρ

Allgemein wird bei Empfängereingangsschaltungen mit hoher Großsignalfestigkeit mit Kombinationen aus Dämpfungsgliedern und Antennenumschalter gearbeitet, um die gestellten Anforderungen an die Entkopplung zwischen Sender und Empfänger, an die Anpassung sowie an einen linearem Dämpfungsvorlauf über der Frequenz bei Empfängern mit schaltbarer Signaldämpfung zur Erhöhung des Dynamikumfangs zu erfüllen.Generally, high-signal-strength receiver input circuits employ combinations of attenuators and antenna switches to meet the transmitter-receiver decoupling, matching, and linear attenuation biasing requirements of receivers with switchable signal attenuation to increase the dynamic range.

Dies erfordert einen hohen Aufwand an Bauelementen, Platz und Strom, was gerade bei UKW-Sende/Empfarigsgeräten sehr unerwünscht ist. Eine Vereinigung der Punktionen Antennenumschalter und Dämpfungsglied zum Beispiel im Empfangszweig des Antennenumschalters wird durch die Frequenzabhängigkeit der bekannten Schalteinrichtungen einerseits und die beidseitig wellenwiderstandsmäßige Anpassung der Dämpfungsglieder andererseits mit dem bisherigen technischen Stand unmöglich.This requires a high amount of components, space and power, which is very undesirable especially with VHF transmitting / Empfarigsgeräten. A combination of Punktionen antennas switch and attenuator, for example, in the receiving branch of the antenna switch is impossible by the frequency dependence of the known switching devices on the one hand and on both sides wave resistance adjustment of the attenuators on the other hand with the prior art.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die Wachteile bekannter technischer Lösungen zu beseitigen und durch die erfindungsmäßige Schaltungsanordnung, bei Einsparungen von Energie und Bauelementeaufwand sowie Verringerung der Abmessungen, den funktioneilen Bereich eines Antennenumschalters erheblich zu erweitern. > Darlegung des Wesens der Erfindung The aim of the invention is to eliminate the wax parts of known technical solutions and significantly expand the functional range of a Antennenumschalters by erfindungsmäßig circuit arrangement, with savings of energy and component cost and reduction in size. > Presentation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für ein tragbares breitbandiges UKW-Sende- und Empfangsgerät anzugeben, die die Punktionen des Antennenumschalters, des Vorselektionsumschalters, eines Dämpfungsgliedes zur Dynamikerweiterung des Empfängers und eines automatischen Schutzes des Empfängers vor der Senderausgangsspannung bei Fehlern in einer Baugruppe möglichst strom- und platzsparend vereinigt. Dies geschieht erfindungsgemäß einerseits durch ein schaltbares, ausgangsseitig angepaßtes Dämpfungsglied als Schaltglied im Empfangszweig des Antennenumschalters, andererseits durch die gleichstrommäßige Kopplung und gemeinsame Steuerung der PIN-Dioden des Vorselektionsumschalters und des Empfangszweiges des AntennenumschaltersThe invention has for its object to provide a circuit arrangement for a portable broadband VHF transceiver, the punctures of the antenna switch, the Vorselektionsumschalters, an attenuator for dynamic expansion of the receiver and an automatic protection of the receiver in front of the transmitter output voltage for errors in an assembly combined as save power and space. This is done according to the invention on the one hand by a switchable, output side matched attenuator as a switching element in the receiving branch of the antenna switch, on the other hand by the DC link coupling and common control of the PIN diodes of Vorselektionsumschalters and the reception branch of the antenna switch

Im normalen Empfangsfall wird durch die Überbrückung des ausgangsseitig angepaßten Dämpfungsgliedes maximale Empfindlichkeit erreicht.In the normal reception case, maximum sensitivity is achieved by bridging the output side matched attenuator.

Im Sendefall ist das Dämpfungsglied eingangsseitig hochohmig, wodurch der Sendeweg nicht belastet wird. Wird im Empfangsfall das Dämpfungsglied wegen zu hoher Nutζsignalspannung eingeschaltet, so ist ausgangsseitig für die nachfolgenden Baugruppen optimale Anpassung garantiert, wobei der eingangsseitig hohe Eingangswiderstand wegen der hohen Signalspannung ohne Einfluß bleibt. Dies ist sogar insofern noch von Vorteil, als Schwankungen der Antennenimpedanz, wie sie im mobilen Betrieb bei Sende-Empfangsgeräten in beträchtlichem Maße vorkommen, den Spannungswert am Eingang des Dämpfungsgliedes nicht beeinflussen. Alle Steuerfunktionen des Empfangszweiges werden über eine adäquate Umleitung des Steuergleichstroms realisiert.In the transmission case, the attenuator is on the input side high impedance, whereby the transmission path is not loaded. If, in the case of reception, the attenuator is switched on because of too high a slot signal voltage, optimum matching is guaranteed on the output side for the following modules, the input high input resistance having no influence due to the high signal voltage. This is even advantageous insofar as variations in the antenna impedance, which occur to a considerable extent in mobile operation in transceivers, do not affect the voltage value at the input of the attenuator. All control functions of the reception branch are realized via an adequate diversion of the control direct current.

Die einzelnen PIN-Dioden werden also nicht über getrennte Gleichstromkreise gesteuert, sondern mit Hilfe von Transistoren seriell nach Maßgabe der gewünschten Punktion in einen einzigen Steuerkreis eingefügt. Dadurch wird eine konstante Stromaufnahme des gesamten Empfängerzweiges gewährleistet, die gegenüber einer getrennten Schaltung von n-Punktionen auch nur den η-ten Teil von deren Stromverbrauch ausmacht.The individual PIN diodes are therefore not controlled via separate DC circuits, but inserted by means of transistors in series in accordance with the desired puncture in a single control circuit. This ensures a constant current consumption of the entire receiver branch, which, compared to a separate circuit of n-punctures, also accounts for only the η-th part of their power consumption.

embodiment

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.

Die dazugehörige Zeichnung zeigt die erfindungsmäßige Schaltungsanordnung. Der Sender ist über die PIN-Diode 1 mit der Antenne verbunden. Der Empfänger wird über die PIN-Diode 2 und die Vorselektionsschaltung mit den PIN-Dioden 3 bis 6 und den Vorselektionsfiltern 16 und 17 an die Antenne geschaltet. Die Sende-/Empfangsumschaltung erfolgt einfach über das wahlweise Zuschalten der in Sende-/Empfangsgeräten üblichen, getrennten Betriebsspannungen für Sender und Empfänger. Über die mit Hilfe eines digitalen Stellgliedes ansteuerbaren Stelleingänge 18 und 19 erfolgt eine Vorauswahl des gewünschten Vorselektionsfilters nach Maßgabe der gewählten Frequenz, indem durch ein "High" am entsprechenden Stelleingang,_ zum Beispiel 18, über den Widerstand 51 der Transistor 53 durchgeschaltet wird. Bei Anlegen einer Spannung an den Empfänger Betriebsspannungsanschluß fließt nun der Steuergleichstrom über die pnp-Transistoren 26 und 27, die PIN-Dioden 2 und 3, die Widerstände 34 und 35, eine weitere PIN-Diode 4 und den npn-Transistor 53 gegen Masse und öffnet so den Empfangszweig 21 des AntennenumschaltersThe accompanying drawing shows the inventive circuit arrangement. The transmitter is connected via the PIN diode 1 to the antenna. The receiver is connected via the PIN diode 2 and the preselection circuit with the PIN diodes 3 to 6 and the preselection filters 16 and 17 to the antenna. The send / receive switching is done simply by selectively connecting the usual in transmitting / receiving devices, separate operating voltages for transmitter and receiver. Via the controllable with the aid of a digital actuator control inputs 18 and 19, a preselection of the desired Vorselektionsfilters in accordance with the selected frequency by by a "high" at the corresponding control input , _ for example 18, through the resistor 51 of the transistor 53 is turned on. Upon application of a voltage to the receiver operating voltage terminal now flows the control DC current through the PNP transistors 26 and 27, the PIN diodes 2 and 3, the resistors 34 and 35, another PIN diode 4 and the NPN transistor 53 to ground and thus opens the receiving branch 21 of the antenna switch

bei gleichzeitiger Aktivierung des vorbestimmten Vorselektionsfilters 16. Der npn-Transistor 54 befindet sich durch ein "Low" am Stelleingang 19 im gesperrten Zustand und verhindert dadurch einen Steuerstromfluß durch die PIN-Dioden 5 und 6. Somit ist das andere Vorselektionsfilter 17 vom HF-Weg vollständig entkoppelt. Durch ein "High" am Steuereingang 20 wird der pnp-Transistor 30 durchgesteuert, der pnp-Transistor 29 öffnet und pnp-Transistor 27 wird über den pnp-Transistor 28 gesperrt. Hierdurch wird der ' Steuergleichstrom über die PIN-Diode 15 derart umgeleitet, daß diese durchschaltet, während die PIN-Diode 2 gleichstrommäßig leerläuft und damit sperrt. Es entsteht ein ausgangsseitig angepaßtes Dämpfungsglied mit definierter Dämpfung. Die für die Vorselektionsfilter notwendige wellenwiderstandsmäßige Anpassung wird dabei mit dem zur PIN-Diode 15 in Reihe f"\ geschalteten Widerstand 47 realisiert.with simultaneous activation of the predetermined Vorselektionsfilters 16. The npn transistor 54 is located by a "low" on the control input 19 in the locked state, thereby preventing a control current flow through the PIN diodes 5 and 6. Thus, the other Vorselektionsfilter 17 from the RF path completely decoupled. By a "high" at the control input 20 of the pnp transistor 30 is turned on, the pnp transistor 29 opens and pnp transistor 27 is turned off via the pnp transistor 28. As a result, the 'DC control current via the PIN diode 15 is redirected so that this turns on, while the PIN diode 2 DC idling and thus blocks. The result is an output side matched attenuator with defined damping. The time required for the preselection filters impedance matching is realized even with the switched to the PIN diode 15 in series f "\ resistance 47th

Da die PIN-Diode 2 im gesperrten Zustand näherungsweise eine kleine Kapazität darstellt, die einen Dämpfungsabfall von 6 dB pro Oktave bei steigender Frequenz bedingt, ist ihr ein Widerstand 50 parallelgeschaltet, der im Verhältnis mit dem Widerstand 49 das Dämpfungsmaß bestimmt. Die Dimensionierung dieses Widerstandes erfolgt weiterhin, im Zusammenhang mit der Diodenkapazität der PIN-Diode 2 nach Maßgabe der oberen Grenzfrequenz des gewünschten linearen Dämpfungsverlaufes.Since the PIN diode 2 in the locked state represents approximately a small capacity, which causes a damping drop of 6 dB per octave with increasing frequency, it is a resistor 50 in parallel, which determines in proportion to the resistor 49, the attenuation. The dimensioning of this resistor continues to take place, in connection with the diode capacity of the PIN diode 2 in accordance with the upper limit frequency of the desired linear attenuation curve.

Nach dem Umschalten von Empfangs- auf Sendebetrieb wird der pnp-Transistor hochohmig und schaltet damit den Empfänger von der Antenne 25 ab. Mit dem Anlegen der Senderbetriebsspannung öffnet der pnp-Transistor 31, die PIN-Diode 1 wird leitend und verbindet den Sender mit der Antenne 25. Dabei wird durch die jetzt am Kollektor des pnp-Transistors 31 stehende V.;- Spannung die Dämpfungsfunktion des Empfangsweges über den npn-Transistor 30, wie oben beschrieben, aktiviert, so daß bei erwünschtem oder unerwünschtem gleichzeitigen Einschalten von Sender und Empfänger letzterer vor zu hohen HP—Spannungen geschützt ist.After switching from receive mode to transmit mode, the pnp transistor becomes high-impedance and thus switches the receiver off the antenna 25. With the application of the transmitter operating voltage opens the pnp transistor 31, the PIN diode 1 is conductive and connects the transmitter to the antenna 25. In this case, by standing at the collector of the PNP transistor 31 V.; - Voltage the attenuation function of the reception path via the npn transistor 30, as described above, activated, so that when desired or undesirable simultaneous switching of the transmitter and receiver latter is protected from high HP voltages.

Die Schalt-Dioden 56 und 57 bilden ein ODER-Gatter und dienen der Entkopplung des Steuereingangs 20 und der als Sendereinschaltkriterium verwendeten Spannung am Kollektor des pnp-Transistors 31.The switching diodes 56 and 57 form an OR gate and serve to decouple the control input 20 and the voltage used as a transmitter switch-on criterion at the collector of the PNP transistor 31.

Die Kondensatoren 7 bis 11 sowie 55, die Drosseln 58 und 59 sowie die Widerstände 32 bis 39 dienen der Trennung von Hochfrequenz- und Gleichstromkreisen. Die Kondensatoren 12 bis 14 sind Abblockkondensatoren.The capacitors 7 to 11 and 55, the inductors 58 and 59 and the resistors 32 to 39 are used for the separation of high-frequency and DC circuits. The capacitors 12 to 14 are blocking capacitors.

Claims

claim

1. Circuit arrangement for a multifunctional electronic antenna switch for selectively connecting the antenna to the transmitter or receiver, characterized in that starting from a receiver operating voltage connection (24) a pnp transistor (26), a pnp transistor (27), a PIN diode ( 2), which is bridged with a resistor (50), two or more preselection filters (16) and (17) with PIN diodes (3) and (4) or (5) and (6) and their associated npn transistors (53) and (54) are DC-connected in series with ground, the latter being connected at the bases respectively to set inputs (18) and (19), respectively, and another PIN diode (15) connected to the cathode at the input-side branch point Vorselektionsfilter (16, 17) and is connected to the anode via a resistor (49) and a capacitor (55) connected to ground, wherein another compound via a pnp transistor (29) connected to the collector of the pnp- Transistor (26) and the base of the PNP transistor (29) via an NPN transistor (30) with a further control input (20) and via a negative-going PNP transistor (28) with the base of the PNP transistor (27) connected is.

2. Circuit arrangement according to item 1, characterized in that the base of the npn transistor (30) with the collector of a pnp transistor (31). is connected to the emitter at the transmitter operating voltage terminal (23) and its collector via resistors (33) and (32) and an intermediate PIN diode (1) in the transmitting branch (22) to ground.

3. Circuit arrangement according to item 1, characterized in that the PIN diodes (1 to 6) and (15) can be completely or partially replaced by switch diodes.

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