WO2018091229A1 - Elektrische schaltung zum übertragen eines analogen nutzsignals mit einer kompensationsschaltung zum kompensieren von verzerrungen im nutzsignal - Google Patents

Elektrische schaltung zum übertragen eines analogen nutzsignals mit einer kompensationsschaltung zum kompensieren von verzerrungen im nutzsignal Download PDF

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    • H04B1/44—Transmit/receive switching

Definitions

  • the invention relates to an electrical circuit for transmitting an analogue useful signal on a signal transmission path, in which one or more switches are arranged, with which or which guided on the input path
  • Payload signal can be switched through to the output path.
  • Electrical circuits which are referred to below, are used in the field of mobile telecommunications to transmit an analogue useful signal from an input to an output or to separate the output from the signal source.
  • the useful signal is typically a high-frequency modulated signal, the z. B. voice or image information contains.
  • Such electrical circuits may also have a plurality of input paths and a plurality of output paths, which can be connected to each other via switches or separated from each other. A useful signal applied to one of the input paths can be switched through to one or more of the output paths depending on the activation of the switches.
  • Known field effect transistors have a transfer characteristic (U / I characteristic), as shown by way of example in FIG. 2.
  • U / I characteristic transfer characteristic
  • a field effect transistor is usually operated in the steepest part of the characteristic curve
  • the current I D flowing through the field effect transistor is relatively high at relatively low voltages V D s, where D denotes "drain” and S denotes "source””ON” state, ie the steepest branch of the characteristic field of FIG. 2, is achieved by applying a corresponding gate voltage.
  • Due to the non-linear transfer characteristic in this area a field-effect transistor, but also a PIN diode, generates a distortion which superimposes the wanted signal.
  • the analogue useful signal is thus distorted in the switched-on state of the switch, which can have a negative effect on the transmission quality of the useful signal.
  • Signal transmission path includes an input path and an output path and at least one component with which or on which the guided on the input path useful signal can be switched through to the output path.
  • the component such as e.g. a FET to generate a signal distortion.
  • the US 63 07436 B1 also shows an electrical circuit for
  • an electrical circuit for transmitting an analogue useful signal on a signal transmission path which has one or more switches, with which the useful signal carried on an input path can be switched through to an output path.
  • the electrical circuit comprises a
  • Compensating circuit having one or more auxiliary switches of the same type as the (s) arranged in the signal transmission path (s) switch, wherein the auxiliary switch or is coupled to the signal transmission path or are that the or the auxiliary switch in the on state a
  • the term "input path” is understood to mean a section of the signal transmission path which lies on the input side, ie on the side of a signal source, with respect to the switch or signal switches arranged in the signal transmission path.
  • Signal transmission path arranged switch output side, d. H. on the side of an electrical load.
  • switches transistors in particular FET transistors, or diodes, in particular PIN diodes.
  • diodes in particular PIN diodes.
  • one or more auxiliary switches of the "same type" has, as the one or more in the signal transmission path (s) switch, it means that in the case of using a transistor as a switch, the auxiliary switch is also a transistor, and in the case of using a diode as a switch, the auxiliary switch is also a diode , According to a preferred embodiment of the invention, the one or more auxiliary switches are designed to be substantially smaller than that or in the
  • An auxiliary switch is preferably designed to be a factor of 2 to 10 or more than 10 times smaller than a switch arranged in the signal transmission path. Ie. the auxiliary switch carries at least 50% to 90% or more lower current than a corresponding switch arranged in the signal transmission path.
  • the auxiliary switch (s) may be coupled to the signal transmission path in a variety of ways, such as via a resistor, an inductor, a capacitor, or a high frequency coupler.
  • auxiliary switch eg drain and source or collector and emitter
  • the auxiliary switch can be connected directly or indirectly to the load terminals
  • directly connected means that the relevant load connection is directly connected to a node on the
  • “Indirectly connected” means that the relevant load connection via at least one other component on Signal transmission path is connected.
  • the "other component” mentioned above may be, for example, at least one element from the group: resistance, capacitance or inductance.
  • the one or more auxiliary switches are in a path parallel to the signal transmission path.
  • the other load connection is preferably connected against a reference potential.
  • Auxiliary switch coupled via a resistor to the signal transmission path.
  • the resistor and the at least one auxiliary switch form a
  • Compensation circuit arranged in the signal transmission path inductor and at least one auxiliary switch which is connected in parallel with the inductance.
  • Compensation circuit a capacitor which is arranged in the signal transmission path, and at least one auxiliary switch, which is connected in parallel with the capacitor.
  • the compensation circuit according to the invention can also arbitrary
  • the compensation circuit can either only on
  • Input path or only be coupled to the output path or both the input path and the output path. If a plurality of series-connected switches are provided in the signal transmission path, the compensation circuit can also be coupled, for example, between two switches connected in series.
  • the electrical circuit comprises a plurality of input paths and a plurality of output paths, which can optionally be electrically connected to one another or decoupled from one another by means of switches.
  • At least one switch is provided in each possible signal transmission path, so that the useful signal carried on one of the input paths can be switched through to any of the output paths.
  • at least one compensation circuit is preferably provided for each possible signal transmission path. If a signal transmission path comprises a plurality of switches arranged in series, it is also possible, for example, for each of the switches to be assigned its own compensation circuit. Alternatively, however, only a single compensation circuit can be present.
  • the or the auxiliary switch of the compensation circuit is or are preferably synchronous to the or in the signal transmission path
  • a control unit For appropriate control of the switch and auxiliary switch, a control unit is provided.
  • FIG. 1 shows an electrical circuit for transmitting an analogue useful signal with a compensation circuit for compensating distortions in FIG
  • FIG. 2 shows a characteristic field with transfer characteristics of field effect transistors of different sizes
  • FIG. 3 shows an electrical circuit for transmitting an analogue useful signal with a compensation circuit according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows an electrical circuit for transmitting an analogue useful signal with a compensation circuit according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows an electrical circuit for transmitting an analogue useful signal with a compensation circuit according to a third embodiment of the invention
  • FIG. 6 shows an electrical circuit for transmitting an analogue useful signal with a compensation circuit according to a fourth embodiment of the invention
  • FIG. 7 shows an electrical circuit for transmitting an analogue useful signal with a compensation circuit according to a fifth embodiment of the invention
  • Invention shows an electrical circuit for transmitting an analogue useful signal with a compensation circuit according to a sixth embodiment of the invention
  • FIG. 10 shows an electrical circuit for transmitting an analogue useful signal having a plurality of input paths and a plurality of output paths in which an arbitrary input path by means of switches with an arbitrary
  • Output path can be connected or disconnected
  • Fig. 1 1 shows an electrical circuit for transmitting an analogue useful signal with a compensation circuit according to an eighth embodiment of the
  • Fig. 1 shows an electrical circuit 1 for transmitting an analog
  • the analogue useful signal may be, for example, a
  • the electrical circuit 1 comprises a signal transmission path 16 with an input path 2 and an output path 3.
  • a switch 6 is arranged, by means of which the guided on the input path 2 useful signal can be switched to the output path 3 or by means of the input path 2 of Output path 3 can be decoupled.
  • the switch 6 In switch the analogue useful signal on the output, the switch 6 in brought the low-impedance state.
  • the switch 6 is brought into the high-resistance state.
  • switch 6 may be, for example, a transistor such. B. a field effect transistor or a diode, in particular a PIN diode act. It may also be a series connection of a plurality of transistors or diodes instead of a single transistor or a single diode. Is such a switch 6 in the low-resistance, d. H.
  • a compensation circuit 7 is provided, which is shown schematically in Fig. 1.
  • Compensation circuit 7 are shown in more detail by way of example in FIGS. 3 to 10.
  • Fig. 3 shows an electrical circuit for transmitting an analogue
  • the compensation circuit 7 comprises in this case an auxiliary transistor 17, which is coupled via a resistor 8 to the signal transmission path 16.
  • the resistor 8 and the auxiliary transistor 17 are connected in series within a branch line and connected to a reference potential, here ground.
  • the compensation circuit 7 could also have a plurality of auxiliary switches 17, as shown by way of example in FIG. 8.
  • the auxiliary transistor or transistors 17 are ideally produced in the same manufacturing process as the actual switch 6 and therefore possess or have the same current-voltage characteristic as the actual switch 6.
  • the auxiliary switch or switches 17 therefore have essentially the same characteristics
  • FIG. 4 shows an electrical circuit 1 for transmitting an analogue
  • the electrical circuit 1 is identical with the exception of the compensation circuit 7 as the circuit 1 of FIG. 3, so that the identical elements of the circuit 1 will not be discussed further.
  • the second embodiment of the compensation circuit 7 comprises a high-frequency coupler 20, by means of which an auxiliary transistor 17 to the
  • Signal transmission path 16 is coupled.
  • the auxiliary transistor 17 is connected to its power terminals on the high-frequency coupler 20. The decoupling and subsequent coupling of a portion of the useful signal each cause a 90 ° out of phase distortion. Overall, the
  • Compensation circuit 7 therefore a relation to the distortion caused by the switch 6 in phase opposition signal distortion.
  • This embodiment has the advantage of high robustness to changes in the
  • Fig. 5 shows an electrical circuit for transmitting an analogue
  • the compensation circuit 7 comprises in this case a in
  • Signal transmission path 16 arranged capacitor 19 and a
  • this embodiment has the advantage that it can be implemented in a simple and space-saving.
  • Fig. 6 shows an electrical circuit 1 for transmitting an analogue
  • the compensation circuit 7 comprises in this case a in
  • Signal transmission path 16 arranged capacitor 19 and a
  • auxiliary transistor 17 which is connected in parallel to the inductance 18. Again, the auxiliary transistor 17 again generates a signal distortion that is about the same size and out of phase as the distortion caused by the arranged in the signal transmission path 16 switch 6 distortion.
  • this embodiment has the advantage that it can be implemented in a simple and space-saving.
  • Fig. 7 shows an electrical circuit 1 for transmitting an analogue
  • Compensation circuit 7 according to a fifth embodiment of the invention. As can be seen, this compensation circuit 7 comprises both elements of the compensation circuit of FIG. 5 and elements of the FIG
  • Compensation circuit of Fig. 5 and 6 are here arranged in the input path 2 of the electrical circuit 1.
  • One or both compensation circuits 7 but could also in
  • Output path 3 of the electrical circuit 1 may be arranged.
  • the compensation circuit 7 of FIG. 1 is arranged.
  • Compensation circuits of Fig. 5 or Fig. 6 has the advantage that a higher bandwidth can be achieved. So z. B. by means of that part of the compensation circuit containing the inductance 18, an optimal
  • Fig. 8 shows a compensation circuit 7 according to a sixth
  • auxiliary transistors 17 are connected in series.
  • the auxiliary transistors 17 are connected here in series in a branch line. They are connected via a resistor 8 on the signal transmission path 16.
  • a resistor 9 is connected in each case.
  • Resistors 10 are provided at the load terminals of the individual auxiliary transistors 17.
  • Fig. 9 shows an electrical circuit 1 for transmitting an analogue
  • the compensation circuit 7 here comprises a type of bridge circuit with two branches 21, 22, in each of which a capacitor 19 and an inductor 18 are arranged in antiparallel.
  • An auxiliary transistor 17 is connected to its load terminals in the bridge diagonal 23. Even by such a circuit, the distortion caused by the switch 6 can be substantially completely compensated.
  • Fig. 10 shows an electrical circuit for transmitting an analogue
  • any input path 2 by means of switches 4 and 5 can be connected to any output path 3 or separated therefrom.
  • Each possible transmission path comprises two serially arranged switches 4, 5.
  • In each of the input and output paths is also a
  • FIG. 1 1 shows a compensation circuit 7 according to an eighth
  • the one in the signal transmission path 16th arranged capacitor 19 includes. Parallel to the capacitor 19, an inductor 18 and a parallel circuit of a further capacitor 19 and an auxiliary transistor 17 is connected, wherein the parallel circuit with the elements 19, 17 is connected in series with the inductance 18. Again, the auxiliary transistor 17 again generates a signal distortion that is about the same size and out of phase as the distortion caused by the arranged in the signal transmission path 16 switch 6 distortion.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung (1) zum Übertragen eines analogen Nutzsignals, die einen Signalübertragungspfad (16) mit einem Eingangspfad (2) und einem Ausgangspfad (3) und einen oder mehrere Schalter (4 - 6) aufweist, mit dem bzw. denen das auf dem Eingangspfad (2) geführte Nutzsignal auf den Ausgangspfad (3) durchgeschaltet werden kann, indem der bzw. die Schalter (4 - 6) in den eingeschalteten Zustand geschaltet werden. Gemäß der Erfindung umfasst die elektrische Schaltung (1) eine Kompensationsschaltung (7), die einen oder mehrere Hilfsschalter (17) desselben Typs aufweist wie der bzw. die Schalter (4 - 6), und dass der bzw. die Hilfsschalter (17) so an den Signalübertragungspfad (16) angekoppelt ist bzw. sind, dass er bzw. sie im eingeschalteten Zustand eine Signalverzerrung erzeugen, die eine durch den bzw. die Schalter (4 - 6) erzeugte Verzerrung des analogen Nutzsignals im Wesentlichen kompensiert.

Description

Elektrische Schaltung zum Übertragen eines analogen Nutzsiqnals mit einer Kompensationsschaltung zum Kompensieren von Verzerrungen im
Nutzsignal
FACHGEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung zum Übertragen eines analogen Nutzsignals auf einem Signalübertragungspfad, in dem ein oder mehrere Schalter angeordnet sind, mit dem bzw. denen das auf dem Eingangspfad geführte
Nutzsignal auf den Ausgangspfad durchgeschaltet werden kann.
Elektrische Schaltungen, auf die im Folgenden Bezug genommen wird, werden im Bereich der mobilen Telekommunikation dazu eingesetzt, ein analoges Nutzsignal von einem Eingang zu einem Ausgang zu übertragen bzw. den Ausgang von der Signalquelle zu trennen. Bei dem Nutzsignal handelt es sich typischerweise um ein hochfrequentes moduliertes Signal, das z. B. Sprach- oder Bildinformationen enthält.
Derartige elektrische Schaltungen können auch mehrere Eingangspfade und mehrere Ausgangspfade aufweisen, die über Schalter miteinander verbunden bzw. voneinander getrennt werden können. Ein auf einem der Eingangspfade anliegendes Nutzsignal kann dabei je nach Ansteuerung der Schalter auf einen oder mehrere der Ausgangspfade durchgeschaltet werden.
Als Schalter werden in der Regel Analogschalter, wie z. B. Feldeffekttransistoren benutzt, da sie insbesondere geringe Durchgangsverluste, eine schnelle
Umschaltfähigkeit und eine hohe Isolation des abgeschalteten Pfades bieten. Es kommen aber auch Dioden, insbesondere PIN-Dioden, zum Einsatz. Durch Anlegen einer Steuerspannung (beim Feldeffekttransistor) oder eines
Steuerstroms (bei der PIN-Diode) wird der Schalter in den hoch- oder
niederohmigen Teil der Kennlinie gebracht. Bekannte Feldeffekttransistoren haben eine Übertragungskennlinie (U/I-Kennlinie), wie sie beispielhaft in Fig. 2 dargestellt ist. Im eingeschalteten Zustand„ON" wird ein Feldeffekttransistor üblicherweise im steilsten Bereich der Kennlinie betrieben. Der durch den Feldeffekttransistor fließende Strom lD ist dabei relativ hoch bei relativ kleinen Spannungen VDs , wobei D„Drain" und S„Source" bezeichnet. Der „ON"-Zustand, also der steilste Ast des Kennlinienfeldes von Fig. 2, wird durch Anlegen einer entsprechenden Gate-Spannung erreicht. Aufgrund der nicht linearen Ubertragungskennlinie in diesem Bereich erzeugt ein Feldeffekttransistor, aber auch eine PIN-Diode, eine Verzerrung, die das Nutzsignal überlagert. Das analoge Nutzsignal wird also im eingeschalteten Zustand des Schalters verzerrt, was sich negativ auf die Übertragungsqualität des Nutzsignals auswirken kann.
Aus der DE 42 39 551 A1 ist eine elektrische Schaltung zum Übertragen eines analogen Signals über einen Signalübertragungspfad bekannt. Der
Signalübertragungspfad umfasst einen Eingangspfad und einen Ausgangspfad sowie mindestens ein Bauteil, mit dem bzw. denen das auf dem Eingangspfad geführte Nutzsignal auf den Ausgangspfad durchgeschaltet werden kann. Auch in diesem Fall kann das Bauteil, wie z.B. ein FET, eine Signalverzerrung erzeugen.
Die US 63 07436 B1 zeigt ebenfalls eine elektrische Schaltung zum
Kompensieren einer Signalverzerrung, die durch einen FET erzeugt wurde. Eine weitere Kompensationsschaltung ist aus der DE 40 37 292 A1 bekannt. Die bekannten Kompensationsschaltungen sind jedoch relativ komplex aufgebaut und können bezüglich ihrer Wirkung noch verbessert werden.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Schaltung zum Übertragen eines analogen Nutzsignals auf einem Signalübertragungspfad, der einen Eingangspfad und einen Ausgangspfad umfasst, die mittels wenigstens eines Schalters elektrisch verbunden oder voneinander getrennt werden können, zu schaffen, die im eingeschalteten Zustand des wenigstens einen Schalters eine wesentlich geringere Verzerrung des analogen Nutzsignals verursacht.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind
Gegenstand von Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung wird eine elektrische Schaltung zum Übertragen eines analogen Nutzsignals auf einem Signalübertragungspfad vorgeschlagen, die einen oder mehrere Schalter aufweist, mit dem bzw. denen das auf einem Eingangspfad geführte Nutzsignal auf einen Ausgangspfad durchgeschaltet werden kann.
Gemäß der Erfindung umfasst die elektrische Schaltung eine
Kompensationsschaltung, die einen oder mehrere Hilfsschalter desselben Typs aufweist wie der bzw. die im Signalübertragungspfad angeordnete(n) Schalter, wobei der bzw. die Hilfsschalter so an den Signalübertragungspfad angekoppelt ist bzw. sind, dass der bzw. die Hilfsschalter im eingeschalteten Zustand eine
Signalverzerrung erzeugen, die eine durch den bzw. die Schalter erzeugte
Verzerrung des analogen Nutzsignals im Wesentlichen kompensiert.
Im Rahmen dieser Erfindung wird unter der Bezeichnung„Eingangspfad" ein Abschnitt des Signalübertragungspfads verstanden, der bezüglich des bzw. der im Signalübertragungspfad angeordneten Schalter eingangsseitig, d. h. auf der Seite einer Signalquelle liegt. Unter der Bezeichnung„Ausgangspfad" wird ein Abschnitt des Signalübertragungspfads verstanden, der bzgl. des bzw. der im
Signalübertragungspfad angeordneten Schalter ausgangsseitig, d. h. auf der Seite einer elektrischen Last liegt.
Wie vorstehend bereits beschrieben wurde, können als Schalter Transistoren, insbesondere FET-Transsistoren, oder Dioden, insbesondere PIN-Dioden, eingesetzt werden. Gleiches gilt auch für den bzw. die Hilfsschalter der
Kompensationsschaltung. Wenn davon gesprochen wird, dass die
Kompensationsschaltung einen oder mehrere Hilfsschalter„desselben Typs" aufweist, wie der bzw. die im Signalübertragungspfad angeordnete(n) Schalter, so bedeutet dies, dass im Falle der Verwendung eines Transistors als Schalter der Hilfsschalter ebenfalls ein Transistor ist, und im Falle der Verwendung einer Diode als Schalter der Hilfsschalter ebenfalls eine Diode ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist bzw. sind der bzw. die Hilfsschalter wesentlich kleiner ausgelegt als der bzw. die im
Signalübertragungspfad angeordnete(n) Schalter. Je kleiner die Hilfsschalter sind, desto geringer ist auch die durch die Kompensationsschaltung verursachte
Verlustleistung. Es muss allerdings darauf geachtet, dass die von dem bzw. den Hilfsschalter(n) erzeugte Signalverzerrung ausreichend groß und gegenphasig zu der von dem bzw. den im Signalübertragungspfad angeordnete(n) Schalter(n) ist. Die vorstehend genannte Definition„kleiner ausgelegt" bedeutet in diesem
Zusammenhang, dass ein Hilfsschalter im eingeschalteten, gesättigten Zustand einen kleineren Strom führt als ein im Signalübertragungspfad angeordneter Schalter bei gleicher Steuerspannung bzw. gleichem Steuerstrom.
Ein Hilfsschalter ist vorzugsweise um einen Faktor 2 bis 10 oder mehr als 10-fach kleiner ausgelegt als ein im Signalübertragungspfad angeordneter Schalter. D. h. der Hilfsschalter führt einen um wenigstens 50% bis 90% oder mehr geringeren Strom als ein entsprechender, im Signalübertragungspfad angeordneter Schalter.
Der bzw. die Hilfsschalter kann bzw. können in unterschiedlicher Art und Weise an den Signalübertragungspfad angekoppelt werden, wie beispielsweise über einen Widerstand, eine Induktivität, einen Kondensator oder einen Hochfrequenzkoppler.
Der bzw. die Hilfsschalter können mit ihren Lastanschlüssen (z. B. Drain und Source bzw. Kollektor und Emitter) jeweils direkt oder indirekt am
Signalübertragungspfad angeschlossen sein.„Direkt angeschlossen" bedeutet dabei, dass der betreffende Lastanschluss direkt an einem Knoten am
Signalübertragungspfad angeschlossen ist.„Indirekt angeschlossen" bedeutet, dass der betreffende Lastanschluss über wenigstens ein anderes Bauelement am Signalübertragungspfad angeschlossen ist. Bei dem vorstehend genannten „anderen Bauelement" kann es sich z. B. um wenigstens ein Element aus der Gruppe: Widerstand, Kapazität oder Induktivität handeln.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung befinden sich der oder die Hilfsschalter in einem zum Signalübertragungspfad parallelen Pfad.
Gemäß einer anderen Ausführungsvariante kann auch nur einer der
Lastanschlüsse des Hilfstransistors direkt oder indirekt am
Signalübertragungspfad angeschlossen sein. Der andere Lastanschluss ist vorzugsweise gegen ein Referenzpotential geschaltet.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein
Hilfsschalter über einen Widerstand am Signalübertragungspfad angekoppelt. Der Widerstand und der wenigstens eine Hilfsschalter bilden dabei eine
Serienschaltung in Form einer Abzweigleitung, die über einen Knoten am
Signalübertragungspfad angeschlossen und gegen ein Referenzpotential, wie z. B. Masse, geschaltet ist.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung umfasst die
Kompensationsschaltung eine im Signalübertragungspfad angeordnete Induktivität und wenigstens einen Hilfsschalter, der parallel zur Induktivität geschaltet ist.
Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung umfasst die
Kompensationsschaltung einen Kondensator, der im Signalübertragungspfad angeordnet ist, und wenigstens einen Hilfsschalter, der parallel zum Kondensator geschaltet ist.
Gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung umfasst die
Kompensationsschaltung einen im Signalübertragungspfad angeordneten
Hochfrequenzkoppler und einen Hilfsschalter, dessen Leistungsanschlüsse am Hochfrequenzkoppler angeschlossen sind. Die erfindungsgemäße Kompensationsschaltung kann auch beliebige
Kombinationen der vorstehend genannten Ausführungsformen umfassen.
Gemäß der Erfindung kann die Kompensationsschaltung entweder nur am
Eingangspfad oder nur am Ausgangspfad oder sowohl am Eingangspfad als auch am Ausgangspfad angekoppelt sein. Sofern im Signalübertragungspfad mehrere in Serie geschaltete Schalter vorgesehen sind, kann die Kompensationsschaltung beispielsweise auch zwischen zwei in Serie geschalteten Schaltern angekoppelt sein.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung umfasst die elektrische Schaltung mehrere Eingangspfade und mehrere Ausgangspfade, die mittels Schaltern wahlweise elektrisch miteinander verbunden bzw. voneinander entkoppelt werden können. In jedem möglichen Signalübertragungspfad ist wenigstens ein Schalter vorgesehen, so dass das auf einem der Eingangspfade geführte Nutzsignal auf einen beliebigen der Ausgangspfade durchgeschaltet werden kann. Bei einer solchen Ausführungsform ist vorzugsweise für jeden möglichen Signalübertragungspfad wenigstens eine Kompensationsschaltung vorgesehen. Wenn ein Signalübertragungspfad mehrere in Serie angeordnete Schalter umfasst, kann beispielsweise auch jedem der Schalter eine eigene Kompensationsschaltung zugeordnet sein. Alternativ kann aber auch nur eine einzige Kompensationsschaltung vorhanden sein.
Der bzw. die Hilfsschalter der Kompensationsschaltung wird bzw. werden vorzugsweise synchron zu dem bzw. den im Signalübertragungspfad
angeordneten Schalter(n) ein- oder ausgeschaltet. Zur entsprechenden Steuerung der Schalter und Hilfsschalter ist eine Steuereinheit vorgesehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine elektrische Schaltung zum Übertragen eines analogen Nutzsignals mit einer Kompensationsschaltung zum Kompensieren von Verzerrungen im
Nutzsignal;
Fig. 2 ein Kennlinienfeld mit Übertragungskennlinien von Feldeffekttransistoren unterschiedlicher Größe; Fig. 3 eine elektrische Schaltung zum Übertragen eines analogen Nutzsignals mit einer Kompensationsschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 4 eine elektrische Schaltung zum Übertragen eines analogen Nutzsignals mit einer Kompensationsschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 eine elektrische Schaltung zum Übertragen eines analogen Nutzsignals mit einer Kompensationsschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 6 eine elektrische Schaltung zum Übertragen eines analogen Nutzsignals mit einer Kompensationsschaltung gemäß einer vierten Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 7 eine elektrische Schaltung zum Übertragen eines analogen Nutzsignals mit einer Kompensationsschaltung gemäß einer fünften Ausführungsform der
Erfindung; Fig. 8 eine elektrische Schaltung zum Übertragen eines analogen Nutzsignals mit einer Kompensationsschaltung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 9 eine elektrische Schaltung zum Übertragen eines analogen Nutzsignals mit einer Kompensationsschaltung gemäß einer siebten Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 10 eine elektrische Schaltung zum Übertragen eines analogen Nutzsignals mit mehreren Eingangspfaden und mehreren Ausgangspfaden bei der ein beliebiger Eingangspfad mit Hilfe von Schaltern mit einem beliebigen
Ausgangspfad verbunden bzw. davon getrennt werden kann; und
Fig. 1 1 eine elektrische Schaltung zum Übertragen eines analogen Nutzsignals mit einer Kompensationsschaltung gemäß einer achten Ausführungsform der
Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Fig. 1 zeigt eine elektrische Schaltung 1 zum Übertragen eines analogen
Nutzsignals, das von einer schematisch dargestellten Signalquelle 13 erzeugt und an eine am Ausgang (im Bild rechts) dargestellte elektrische Last 1 übertragen wird. Bei dem analogen Nutzsignal kann es sich beispielsweise um ein
hochfrequentes, moduliertes Signal handeln, das beispielsweise Sprach- oder Bildinformationen enthält.
Die elektrische Schaltung 1 umfasst einen Signalübertragungspfad 16 mit einem Eingangspfad 2 und einem Ausgangspfad 3. Im Signalübertragungspfad 16 ist ein Schalter 6 angeordnet, mittels dessen das auf dem Eingangspfad 2 geführte Nutzsignal auf den Ausgangspfad 3 durchgeschaltet werden kann bzw. mittels dessen der Eingangspfad 2 vom Ausgangspfad 3 entkoppelt werden kann. Um das analoge Nutzsignal auf den Ausgang durchzuschalten, wird der Schalter 6 in den niederohmigen Zustand gebracht. Zum Trennen des Eingangspfads 2 vom Ausgangspfad 3 wird der Schalter 6 in den hochohmigen Zustand gebracht.
Bei dem genannten Schalter 6 kann es sich beispielsweise um einen Transistor, wie z. B. einen Feldeffekttransistor oder eine Diode, insbesondere eine PIN-Diode, handeln. Es kann sich auch anstatt eines einzelnen Transistors oder einer einzelnen Diode um eine Serienschaltungen mehrerer Transistoren oder Dioden handeln. Befindet sich ein solcher Schalter 6 im niederohmigen, d. h.
eingeschalteten Zustand, verursacht der Schalter 6 aufgrund seiner nicht-linearen Übertragungskennlinie (siehe Fig. 2) eine Verzerrung des analogen Nutzsignals. Um diese Verzerrung des Nutzsignals wenigstens teilweise zu kompensieren, ist daher einer Kompensationsschaltung 7 vorgesehen, die in Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Verschiedene Ausführungsformen einer solchen
Kompensationsschaltung 7 sind in den Figuren 3 bis 10 beispielhaft näher dargestellt.
Fig. 3 zeigt eine elektrische Schaltung zum Übertragen eines analogen
Nutzsignals über einen Signalübertragungspfad 16. Im Signalübertragungspfad 16 befindet sich ein Schalter 6, mit dessen Hilfe das analoge Nutzsignal entweder auf den Ausgang durchgeschaltet oder der Ausgangspfad 3 vom Eingangspfad 2 entkoppelt werden kann. Die Kompensationsschaltung 7 umfasst im diesem Fall einen Hilfstransistor 17, der über einen Widerstand 8 am Signalübertragungspfad 16 angekoppelt ist. Der Widerstand 8 und der Hilfstransistor 17 sind innerhalb einer Abzweigleitung in Serie geschaltet und mit einem Referenzpotential, hier Masse, verbunden. Wahlweise könnte die Kompensationsschaltung 7 auch mehrere Hilfsschalter 17 aufweisen, wie beispielhaft in Fig. 8 dargestellt ist.
Der bzw. die Hilfstransistoren 17 sind idealerweise im selben Herstellungsprozess wie der eigentliche Schalter 6 hergestellt und besitzt bzw. besitzen daher die gleiche Strom-Spannungs-Charakteristik wie der eigentliche Schalter 6. Der bzw. die Hilfsschalter 17 haben daher im Wesentlichen die gleichen
Verzerrungseigenschaften im eingeschalteten Zustand wie der Schalter 6. Da die von dem bzw. den Hilfsschalter(n) 17 erzeugte Signalverzerrung allerdings gegenphasig zu der vom Schalter 6 erzeugten Verzerrung ist, kann die am
Ausgang der elektrischen Schaltung vorliegende Verzerrung im Wesentlichen eliminiert werden. Fig. 4 zeigt eine elektrische Schaltung 1 zum Übertragen eines analogen
Nutzsignals mit einer Kompensationsschaltung 7 gemäß einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung. Die elektrische Schaltung 1 ist mit Ausnahme der Kompensationsschaltung 7 identisch aufgebaut wie die Schaltung 1 von Fig. 3, so dass auf die identischen Elemente der Schaltung 1 nicht weiter eingegangen wird.
Die zweite Ausführungsform der Kompensationsschaltung 7 umfasst einen Hochfrequenzkoppler 20, mittels dessen ein Hilfstransistor 17 an den
Signalübertragungspfad 16 angekoppelt wird. Der Hilfstransistor 17 ist dabei mit seinen Leistungsanschlüssen am Hochfrequenzkoppler 20 angeschlossen. Die Auskopplung und nachfolgende Einkopplung eines Teils des Nutzsignals bewirken jeweils eine um 90° phasenversetzte Verzerrung. Insgesamt erzeugt die
Kompensationsschaltung 7 daher eine gegenüber der durch den Schalter 6 verursachten Verzerrung gegenphasige Signalverzerrung. Diese Ausführungsform hat den Vorteil einer hohen Robustheit gegenüber Änderungen des
Lastwiderstandes 1 1 .
Fig. 5 zeigt eine elektrische Schaltung zum Übertragen eines analogen
Nutzsignals über einen Signalübertragungspfad mit einer
Kompensationsschaltung 7 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Die Kompensationsschaltung 7 umfasst in diesem Fall einen im
Signalübertragungspfad 16 angeordneten Kondensator 19 und einen
Hilfstransistor 7, der parallel zur Kapazität 9 geschaltet ist. Auch hier erzeugt der Hilfstransistor 17 wiederum eine Signalverzerrung, die etwa gleich groß und gegenphasig ist wie die durch den im Signalübertragungspfad 16 angeordneten Schalter 6 verursachte Verzerrung. Neben einer hohen Robustheit gegenüber Änderungen des Lastwiderstands 1 1 hat diese Ausführungsform den Vorteil, dass sie einfach und platzsparend realisiert werden kann.
Fig. 6 zeigt eine elektrische Schaltung 1 zum Übertragen eines analogen
Nutzsignals über einen Signalübertragungspfad 16 mit einer
Kompensationsschaltung 7 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Die Kompensationsschaltung 7 umfasst in diesem Fall einen im
Signalübertragungspfad 16 angeordneten Kondensator 19 und einen
Hilfstransistor 17, der parallel zur Induktivität 18 geschaltet ist. Auch hier erzeugt der Hilfstransistor 17 wiederum eine Signalverzerrung, die etwa gleich groß und gegenphasig ist wie die durch den im Signalübertragungspfad 16 angeordneten Schalter 6 verursachte Verzerrung. Neben einer hohen Robustheit gegenüber Änderungen des Lastwiderstands 1 1 hat diese Ausführungsform den Vorteil, dass sie einfach und platzsparend realisiert werden kann. Fig. 7 zeigt eine elektrische Schaltung 1 zum Übertragen eines analogen
Nutzsignals über einen Signalübertragungspfad 16 mit einer
Kompensationsschaltung 7 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Wie zu erkennen ist, umfasst diese Kompensationsschaltung 7 sowohl Elemente der Kompensationsschaltung von Fig. 5 als auch Elemente der
Kompensationsschaltung von Fig. 6. Beide Kompensationsschaltungen 7 der Fig. 5 und 6 sind hier im Eingangspfad 2 der elektrischen Schaltung 1 angeordnet. Eine oder beide Kompensationsschaltungen 7 könnten aber auch im
Ausgangspfad 3 der elektrischen Schaltung 1 angeordnet sein. Die Kompensationsschaltung 7 von Fig. 9 hat gegenüber den
Kompensationsschaltungen von Fig. 5 oder Fig. 6 den Vorteil, dass eine höhere Bandbreite erreicht werden kann. So kann z. B. mittels desjenigen Teils der Kompensationsschaltung, der die Induktivität 18 enthält, eine optimale
Kompensation bei einer bestimmten ersten Frequenz, und mit dem anderen Teil der Kompensationsschaltung 7, der die Kapazität 19 erhält, eine optimale
Kompensation bei einer anderen, zweiten Frequenz erreicht werden. Als Summeneffekt kann auch eine gute Kompensation der Verzerrung im Bereich zwischen diesen beiden Frequenzen erreicht werden.
Fig. 8 zeigt eine Kompensationsschaltung 7 gemäß einer sechsten
Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind mehrere Hilfstransistoren 17 in Serie geschaltet. Die Hilfstransistoren 17 sind hier in einer Abzweigleitung in Serie geschaltet. Sie sind dabei über einen Widerstand 8 am Signalübertragungspfad 16 angeschlossen. An den Steueranschlüssen (Gates) der einzelnen Hilfstransistoren 17 ist jeweils ein Widerstand 9 angeschlossen. An den Lastanschlüssen der einzelnen Hilfstransistoren 17 sind jeweils Widerstände 10 vorgesehen.
Fig. 9 zeigt eine elektrische Schaltung 1 zum Übertragen eines analogen
Nutzsignals über einen Signalübertragungspfad 16 mit einer
Kompensationsschaltung gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung. Die Kompensationsschaltung 7 umfasst hier eine Art Brückenschaltung mit zwei Ästen 21 , 22, in denen jeweils eine Kapazität 19 und eine Induktivität 18 antiparallel angeordnet sind. Ein Hilfstransistor 17 ist mit seinen Lastanschlüssen in der Brückendiagonale 23 angeschlossen. Auch durch eine solche Schaltung können die vom Schalter 6 verursachten Verzerrungen im Wesentlichen vollständig kompensiert werden.
Fig. 10 zeigt eine elektrische Schaltung zum Übertragen eines analogen
Nutzsignals mit mehreren Eingangspfaden und mehreren Ausgangspfaden, bei der ein beliebiger Eingangspfad 2 mit Hilfe von Schaltern 4 und 5 mit einem beliebigen Ausgangspfad 3 verbunden bzw. davon getrennt werden kann. Jeder mögliche Übertragungspfad umfasst dabei zwei seriell angeordnete Schalter 4, 5. In jedem der Eingangs- und Ausgangspfade ist außerdem eine
Kompensationsschaltung 7 angeschlossen. Fig. 1 1 zeigt eine Kompensationsschaltung 7 gemäß einer achten
Ausführungsform der Erfindung, die einen im Signalübertragungspfad 16 angeordneten Kondensator 19 umfasst. Parallel zum Kondensator 19 ist eine Induktivität 18 und eine Parallelschaltung aus einem weiteren Kondensator 19 und einem Hilfstransistor 17 angeschlossen, wobei die Parallelschaltung mit den Elementen 19, 17 seriell zur Induktivität 18 geschaltet ist. Auch hier erzeugt der Hilfstransistor 17 wiederum eine Signalverzerrung, die etwa gleich groß und gegenphasig ist wie die durch den im Signalübertragungspfad 16 angeordneten Schalter 6 verursachte Verzerrung.

Claims

Patentansprüche
1 . Elektrische Schaltung (1 ) zum Übertragen eines analogen Nutzsignals, die einen Signalübertragungspfad (16) mit einem Eingangspfad (2) und einem
Ausgangspfad (3) und einen oder mehrere Schalter (4 - 6) aufweist, mit dem bzw. denen das auf dem Eingangspfad (2) geführte Nutzsignal auf den Ausgangspfad (3) durchgeschaltet werden kann, indem der bzw. die Schalter (4 - 6) in den eingeschalteten Zustand geschaltet wird bzw. werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Kompensationsschaltung (7) vorgesehen ist, die einen oder mehrere
Hilfsschalter (17) desselben Typs wie der bzw. die Schalter (4 - 6) aufweist, und dass der bzw. die Hilfsschalter (17) so an den Signalübertragungspfad (16) angekoppelt ist bzw. sind, dass der bzw. die Hilfsschalter (17) im eingeschalteten Zustand eine Signalverzerrung erzeugt bzw. erzeugen, die eine durch den bzw. die Schalter (4 - 6) im eingeschalteten Zustand erzeugte Verzerrung des analogen Nutzsignals im Wesentlichen kompensiert.
2. Elektrische Schaltung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Hilfsschalter (17) wesentlich kleiner ausgelegt ist bzw. sind, so dass er bzw. sie im eingeschalteten, gesättigten Zustand einen kleineren Strom führt bzw. führen als ein im Signalübertragungspfad angeordneter Schalter bei gleicher Steuerspannung bzw. gleichem Steuerstrom.
3. Elektrische Schaltung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass der bzw. die Hilfsschalter (17) wenigstens um einen Faktor 2 bis 10 oder mehr als 10-fach kleiner ausgelegt sind als der bzw. die im
Signalübertragungspfad (16) angeordnete(n) Schalter (4 - 6), so dass er bzw. sie im eingeschalteten, gesättigten Zustand einen um den genannten Faktor kleineren Strom führt bzw. führen als ein im Signalübertragungspfad angeordneter Schalter bei gleicher Steuerspannung bzw. gleichem Steuerstrom.
4. Elektrische Schaltung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Hilfsschalter (17) der
Kompensationsschaltung (7) über einen Widerstand (8), eine Induktivität (18), einen Kondensator (19) oder einen Hochfrequenzkoppler (20) an den
Signalübertragungspfad (16) angekoppelt ist.
5. Elektrische Schaltung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsschaltung am Eingangspfad (2) und/oder am Ausgangspfad (3) der elektrischen Schaltung (1 ) angekoppelt ist.
6. Elektrische Schaltung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Signalübertragungspfad (16) wenigstens zwei in Serie geschaltete Schalter (4, 5) vorgesehen sind, mit denen ein bestimmter Eingangspfad (2) mit einem bestimmten Ausgangspfad (3) elektrisch verbunden oder davon getrennt werden kann.
7. Elektrische Schaltung (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsschaltung (7) zwischen zwei der in Serie geschalteten Schalter (4, 5) am Signalübertragungspfad (16) angekoppelt ist.
8. Elektrische Schaltung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Eingangspfade (2) und mehrere Ausgangspfade (3) aufweist, die jeweils wenigstens einen Schalter (4, 5) umfassen, so dass ein auf einem der Eingangspfade (2) geführtes analoges Nutzsignal auf einen beliebigen der Ausgangspfade (3) durchgeschaltet werden kann.
9. Elektrische Schaltung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsschaltung (7) eine im
Signalübertragungspfad (16) angeschlossene Induktivität (18) und einen
Hilfsschalter (17) umfasst, der parallel zur Induktivität (18) geschaltet ist.
10. Elektrische Schaltung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsschaltung (7) einen im
Signalübertragungspfad (16) angeschlossenen Kondensator (19) und einen Hilfsschalter (17) umfasst, der parallel zum Kondensator (19) geschaltet ist.
1 1 . Elektrische Schaltung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsschaltung (7) einen im
Signalübertragungspfad (16) angeschlossenen Hochfrequenzkoppler (20) und einen Hilfsschalter (17) umfasst, dessen Leistungsanschlüsse am
Hochfrequenzkoppler (20) angeschlossen sind.
12. Elektrische Schaltung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Hilfsschalter ( 7) die gleiche Strom- Spannungs-Charakteristik aufweisen wie der bzw. die Schalter (4 - 6) der elektrischen Schaltung (1 ).
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