DE3203961C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Sende-Empfangsumschalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Elektronische Sende-Empfangsumschalter dieser Art sind beispielsweise aus der DE 26 16 185 C3 bekannt.

Beim Umschalten der Dioden von ihrem Sperrzustand in den Durchlaßzustand und umgekehrt werden, wenn diese Umschaltung relativ schnell, beispielsweise in der Größenordnung weniger Millisekunden, erfolgen muß, re­ lativ hohe Steuerströme benötigt. Grund hierfür sind die unverzichtbaren Entkopplungsnetzwerke und hier wiederum die Entkoppelkondensatoren, die bei jeder Änderung des Schaltzustandes umgeladen werden müssen. Zwar könnten die mit jedem Umschaltvorgang erforder­ lichen Steuerströme ausreichend klein gehalten werden, wenn die Kapazitätswerte dieser Koppelkondensatoren entsprechend klein bemessen werden könnten. Der Größe der Koppelkondensatoren ist jedoch nach unten eine Grenze gesetzt. Beispielsweise erfordern sie bei einem Wellenwiderstand von 50 Ohm im Kurzwellenbereich Kapa­ zitätswerte von <100 nF. Bei Transceivern mit hoher Ausgangsleistung wird diese Problematik noch dadurch verschärft, daß für eine ausreichende Sperrung des Senders im Betriebszustand "Empfang" relativ hohe Sperrspannungen an den hierfür zuständigen Schaltdioden in der Größenordnung von 300 Volt und mehr benötigt werden.

In der oben angeführten Literaturstelle wird vorge­ schlagen, der im Zusammenhang mit einem schnellen Um­ schalten gegebenen geschilderten Problematik dadurch zu begegnen, daß die Antennenankopplung von Sender und Empfänger über den Sende-Empfangsumschalter mit Hilfe eines speziellen Ankopplungsnetzwerkes in Form eines Breitbandübertragers vorgenommen wird.

Wie sich zeigt, läßt sich eine solche Breitbandübertra­ gerlösung nicht in allen Anwendungsfällen verwirkli­ chen. Gerade bei Transceivern mittlerer Sendeleistung in der Größenordnung von 100 bis 400 Watt müßte das für ein solches Gerät an sich benötigte Volumen wegen der relativ großen Abmessungen solcher Breitbandüber­ trager im Kurzwellenbereich in unangemessener Weise vergrößert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen elektronischen Sende-Empfangsumschalter der einleitend beschriebenen Art eine weitere Lösung anzugeben, die bei Verzicht auf eine Übertragerankopplung der Antenne ein schnelles Umschalten in der Größenordnung weniger Millisekunden ermöglicht und zwar bei relativ geringem Aufwand an die für die benötigten Steuerströme auszu­ legende Steuereinrichtung.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Patentan­ spruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die zu Beginn eines Umschaltvorgangs auftretenden hohen Spitzen der Steuer­ ströme für die Auslegung der Steuereinrichtung und damit für den sie darstellenden technischen Aufwand entscheidend sind. Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Konstantstromquellen und -senken läßt sich die gewünschte schnelle Umladung der Koppelkondensatoren ebenfalls herbeiführen, ohne daß hierzu die Steuertransistoren für die genannten Stromspitzen ausgelegt werden müssen. Mit anderen Worten ist es hierdurch möglich, die erforderlichen Steuerstromquellen der Steuereinrichtung mit relativ billigen, weil wesentlich leistungsschwächeren Tran­ sistoren zu verwirklichen, die hierbei zusätzlich noch für einen Konstantstrom ausgelegt werden können, der praktisch gleich dem maximal zulässigen Transistorstrom sein kann.

Kurzwellentransceiver mittlerer Leistung sind üblicherweise für einen mobilen Einsatz vorgesehen und hierzu in der Regel für eine Betriebsgleichspannung von 24 Volt ausgelegt, die fahrzeugseitig verfügbar ist. Da, wie bereits erwähnt worden ist, im Betriebszustand "Senden" zum sicheren Sperren der Empfangsseite Diodensperrspannungen in der Größenordnung von mehr als 300 Volt benötigt werden, ist es erforderlich, die entsprechend hohe Betriebsgleichspannung von den 24 Volt Betriebsgleichspannung über einen Wechselrichter zu erzeugen. Ein solcher Wechselrichter stellt eine interne Störquelle des Transceivers dar, da die in einem solchen Wechselrichter periodisch auf­ tretenden kurzen Strom- und Spannungsspitzen, wenn auch in stark abgeschwächter Form, als Streustrahlung am Empfängereingang wirksam werden können. Um diese Störquelle unwirksam zu machen, müssen nicht nur um­ fangreiche und aufwendige Abschirmmaßnahmen für die­ sen Wechselrichter getroffen werden, sondern auch durch spezielle Siebmittel dafür gesorgt werden, daß die Störspannung nicht am Empfängereingang wirksam werden kann.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, den erwähnten Aufwand an Abschirmung und Siebmitteln da­ durch auf ein Minimum zu beschränken, daß der Wechsel­ richter bei Empfang abgeschaltet wird. Die Schaltung muß so gesteuert sein, daß der Wechselrichter bei der Umschaltung von Empfang auf Senden zuverlässig sehr schnell anschwingt.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 3 angegeben.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeuten

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Transceivers mit einem Sende-Empfangsumschalter,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Sen­ de-Empfangsumschalters nach Fig. 1.

In der schematischen Darstellung nach Fig. 1 bedeuten S den Sender und E den Empfänger des Transceivers, die miteinander über den Sende-Empfangsumschalter SU wechselweise an die gemeinsame Antenne A anschaltbar sind. Der Sende-Empfangsumschalter SU besteht im we­ sentlichen aus dem Sendeschalter Ss auf seiten des Senderanschlusses, dem Empfangsschalter Se auf der Empfängerseite und der beiden Schaltern gemeinsamen Steuereinrichtung ST, die einen besonderen Steuerein­ gang für das Steuersignal st aufweist. Zusätzlich ist noch der Anschluß für die Betriebsgleichspannung Ub angegeben.

Die elektronische Ausführung des Sendeschalters Ss und des Empfangsschalters Se für einen Transceiver mit einer Sendeleistung von mehreren 100 Watt zeigt die Fig. 2. Der Sendeschalter Ss weist im Signalweg die PIN-Diode Ds 1 und auf seiten des Senderausgangs im Querzweig die weitere PIN-Diode Ds 2 auf. Die PIN-Diode Ds 2 schließt in Stellung "Empfang" des Sende-Empfangs­ schalters SU den Senderausgang kurz. Hierdurch werden am Senderausgang eventuell auftretende Rauschspannungen unterdrückt. Zur Entkopplung des Steuerstromkreises weist der Sendeschalter im Signalweg eingangsseitig und ausgangsseitig die Koppelkondensatoren Cs 1 und Cs 2 und in Reihe zur PIN-Diode Ds 2 gegen Masse den weiteren Koppelkondensator Cs 3 auf. Zur Realisierung der Steuer­ stromkreise für die beiden Dioden sind einerseits ihr gemeinsamer Verbindungspunkt über die Hochfrequenz­ drossel Ls 1 mit der Konstantstromquelle SQ 1 und der jeweils andere Anschluß (in Fig. 2 jeweils der Katho­ denanschluß) der beiden Dioden über die Hochfrequenz­ drosseln Ls 2 bzw. Ls 3 mit der Konstantstromquelle SQ 2 bzw. dem Ausgang des Wechselrichters WR verbunden.

Die Steuereinrichtung ST weist neben den bereits ge­ nannten Konstantstromquellen SQ 1, SQ 2 und dem Wechsel­ richter WR noch die weitere Konstantstromquelle SQ 3 und den Transistorschalter S 1 auf, die zusammen mit dem Wechselrichter WR für die Steuerung der weiteren PIN- Dioden des Empfangsschalters Se dienen.

Der Empfangsschalter Se weist die drei PIN-Dioden De 1, De 2 und De 3 in Form einer T-Schaltung auf. Hierbei sind die PIN-Dioden De 1 und De 3 im Hochfrequenzsignalweg gegensinnig in Reihe geschaltet, während die PIN-Diode De 2 in Reihe mit dem Entkoppelkondensator Ce 3 den Querzweig bildet. Die Entkopplung der Steuerkreise vom Hochfrequenzsignalweg bei Empfang wird entsprechend dem Sendeschalter Ss durch die beiden Koppelkondensa­ toren Ce 1 und Ce 2 herbeigeführt. Der gemeinsame Verbin­ dungspunkt der drei Dioden ist über die Hochfrequenz­ drossel Le 2 an die Konstantstromquelle SQ 3 angeschal­ tet. Der zweite Anschluß (Kathode) der PIN-Diode De 1 ist über die Hochfrequenzdrossel Le 1 mit dem Ausgang des Wechselrichters WR verbunden. Der Transistorschal­ ter S 1 schließlich ist ausgangsseitig einerseits über den Widerstand Re 1 an den gemeinsamen Verbindungspunkt der PIN-Diode De 2 mit dem Entkoppelkondensator Ce 3 und andererseits über die Hochfrequenzdrossel Le 3 in Reihe mit dem Widerstand Re 2 an den gemeinsamen Verbindungs­ punkt der PIN-Diode De 3 mit dem Koppelkondensator Ce 2 angeschaltet. Die Stromquellen und der Wechselrichter WR sind, soweit erforderlich, an die Betriebsgleich­ spannung Ub bzw. an Masse angeschaltet. Weiterhin wei­ sen der Wechselrichter WR, die Konstantstromquellen SQ 1, SQ 2, SQ 3 sowie der Transistorschalter S 1 einen Steuereingang für das Steuersignal st auf. Bei Empfang wird die Konstantstromquelle SQ 1 gesperrt, und die PIN-Diode Ds 2 erhält ihren Strom über den Wider­ stand Re 3.

Da der Sendeschalter Ss und der Empfangsschalter Se stets wechselweise zu schalten sind, ist das Steuer­ signal st dem Wechselrichter WR, der Konstantstrom­ quelle SQ 1 und dem Transistorschalter S 1 unmittelbar und den Konstantstromquellen SQ 2 und SQ 3 über den In­ verter I zugeführt. Der Wechselrichter WR liefert in Stellung "Senden" eine hohe Sperrspannung sowohl für die PIN-Diode Ds 2 im Querzweig des Sendeschalters als auch für die PIN-Diode De 1 auf der Antennenseite im Längszweig des Empfangsschalters Se. Sie beträgt bei­ spielsweise 350 Volt und ist erforderlich, um ein si­ cheres Sperren der genannten PIN-Dioden im Hinblick auf die hohe Sendeleistung und eventuelle Fehlanpassung der Antenne zu gewährleisten. Bei Senden sind die PIN- Dioden Ds 1 und De 2 leitend, während die PIN-Dioden Ds 2, De 1 und De 3 gesperrt sind, bei Empfang ist es umgekehrt. Gleichzeitig wird über das Steuersignal st der Wechselrichter WR bei Empfang abgeschaltet und auf diese Weise, unabhängig von Abschirmmaßnahmen, eine vom Wechselrichter WR ausgehende Störeinstrahlung in den Empfängereingang auf einfache und sichere Weise unterbunden.

Claims (3)

1. Elektronischer Sende-Empfangsumschalter, bestehend aus einem Sendeschalter und einem Empfangsschalter, von denen der Sende­ schalter den Sender und der Empfangsschalter den Empfänger mit der Sender und Empfänger gemeinsamen Antenne verbindet, sowie einer den Sende- und den Empfangsschalter wechselweise betäti­ genden Steuereinrichtung, bei dem die Schaltstrecken der beiden Schalter durch stromgesteuerte Dioden, vorzugsweise PIN-Dioden, realisiert sind und hierbei die erforderliche Entkopplung der Steuerstromkreise vom hochfrequenten Signalweg mittels Netzwer­ ken aus Koppelkondensatoren und Hochfrequenzdrosseln herbeige­ führt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Steuerstromkreis einer Diode der sende- und empfangs­ seitigen Diodenanordnungen eine auf Betriebsgleichspannung (Ub) liegende, den Steuerstrom liefernde Konstantstrom-Quelle (SQ 1, SQ 3) und in Reihe hierzu zusätzlich entweder eine auf Bezugs­ potential liegende, als Senke wirksame Konstantstrom-Quelle (SQ 2) oder ein Transistorschalter (S 1) angeordnet sind, und daß die in Reihe zu Dioden (Ds 1, De 1, De 3) der Diodenanordnungen im Signalweg angeordneten Konstantstrom-Quellen (SQ 1, SQ 3) und die als Senke wirksame Konstantstrom-Quelle (SQ 2) bzw. der Tran­ sistorschalter (S 1) zum Durchschalten bzw. Sperren dieser Dioden mittels eines Umschaltsignals der Steuereinrichtung ein- bzw. ausschaltbar sind.

2. Elektronischer Sende-Empfangsumschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Betriebszustand - Senden - wenigstens an einer Diode (De 1) des Empfangsschalters (Se) erforderliche hohe, die verfügbare Betriebsgleichspannung (Ub) wesentlich überschreitende Sperr­ spannung von der Betriebsgleichspannung mittels eines Wechsel­ richters (WR) abgeleitet ist und daß bei Auftreten eines Um­ schaltsignals von Senden auf Empfang bzw. von Empfang auf Senden der Wechselrichter vom Umschaltsignal (st) gleichzeitig ausgeschaltet bzw. eingeschaltet wird.

3. Elektronischer Sende-Empfangsumschalter nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Sendeschalter (Ss) neben einem Dio­ denlängszweig (Ds 1) auf seiten des Senderausgangs einen Diodenquerzweig (Ds 2) und der Empfangsschalter (Se) nach Art eines T-Gliedes zwei Diodenlängszweige (De 1, De 3) und einen Diodenquerzweig (De 2) aufweist und daß die hohe Ausgangsgleichspannung des Wechsel­ richters (WR) gleichzeitig den Diodenquerzweig des Sendeschalters und den Diodenlängszweig des Empfangs­ schalters auf seiten der Antenne (A) speist.