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Dokumentenidentifikation DE3825511C2 18.11.1993
Titel Schaltungsanordnung zur Nachbildung beliebiger Abschlußimpedanzen
Anmelder Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München, DE
Erfinder Klossek, Joachim, Dipl.-Ing., 4132 Kamp-Lintfort, DE;
Asmussen, Holger, Dipl.-Ing., 4330 Mülheim, DE
DE-Anmeldedatum 27.07.1988
DE-Aktenzeichen 3825511
Offenlegungstag 01.02.1990
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 18.11.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.11.1993
IPC-Hauptklasse H03H 11/46

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Nachbildung beliebiger Abschlußimpedanzen für eine hochfrequente Baugruppe.

Durch die DE 23 32 836 A1 ist ein einstellbares Eintor (Zweipol) bekannt, das unter anderem als Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art verwendet werden kann. Diese Anordnung besteht zunächst aus einer Meß- und Steuerschaltung, der am Eingangstor eine elektrische Größe zugeführt wird. Am Ausgangstor der Meß- und Steuerschaltung wird ein zur Eingangsgröße proportionales Meßsignal zur Verfügung gestellt, das von einer nachgeschalteten Rechenschaltung verarbeitet und über den Steuereingang der Meß- und Steuerschaltung zur Erzeugung einer zur Eingangsgröße komplementären elektrischen Größe dient.

Bei der Entwicklung, Prüfung und Handhabung hochfrequenter Baugruppen ist es sehr oft notwendig, eine Abschlußimpedanz zu verwenden, deren Vektor alle Punkte des Smith-Diagramms erreichen kann. Eine solche Abschlußimpedanz soll nach der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe in Verbindung mit hoher Absorptionsleistung, Verschleißfreiheit und hohem Bedienungskomfort erstellt werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß das Eingangssignal der Baugruppe zunächst in einem Leistungsteiler aufgeteilt und zwei Leitungspfaden zugeführt wird, von denen der eine die Baugruppe und der andere einen 0 . . . 360°-Phasenschieber in Serie mit einem einstellbaren Verstärker und einem 3-Tor-Richtungsleiter mit einem an seinem dritten Tor angeschlossenen Absorber enthält, und daß der die Baugruppe als hinlaufende Spannungswelle passierende Signalteil im Absorber der Richtungsleitung absorbiert wird und der den Richtungsleiter durchlaufende Signalteil, mit entsprechend der nachzubildenden Abschlußimpedanz eingestellter Phasenlage und Amplitude, als rücklaufende Spannungswelle zur Baugruppe gelangt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild einer variablen Abschlußimpedanz und

Fig. 2 das Blockschaltbild eines 0 . . . 360°-Phasenschiebers.

Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 wird ein hochfrequentes Eingangssignal U für eine zu untersuchende Baugruppe 6 (Prüfling) zunächst in einem Leistungsteiler 4 verzweigt, wobei der eine Pfad die Baugruppe 6 und einen dieser vorgeschalteten HF-Pegelwandler 5 zur Pegelanpassung enthält und der andere, nun vorhandene zusätzliche Pfad einen mit einem 0 . . . 360°-Phasenschieber 1 in Reihe geschalteten einstellbaren Verstärker 2 und einen nachfolgenden 3-Tor-Richtungsteiler 3, dessen in Durchgangsrichtung liegender Ausgang mit dem Ausgang der Baugruppe 6 verbunden ist und an dessen drittes Tor ein Absorber 7 angeschlossen ist. Dieser zusätzliche Pfad dient der Aufbereitung einer aus der Sicht der Baugruppe rücklaufenden Welle Ur, während die die Baugruppe 6 als hinlaufende Welle Uh passierende Welle im Absorber 7 des 3-Tor-Richtungsleiters 3 in Wärme umgewandelt wird.

Das Verhältnis von rücklaufender Welle zu hinlaufender Welle ist als Reflexionsfaktor definiert. Aus den beispielsweise dem Taschenbuch der Hochfrequenztechnik (1968, 3. Auflage, Springer-Verlag, S. 286-289) von H. Meinke und F. W. Gundlach entnehmbaren Gleichungen für den Reflexionsfaktor





läßt sich zur Beschreibung einer Abschlußimpedanz Z2 folgender funktioneller Zusammenhang ableiten:



wobei

Z&sub2; die Abschlußimpedanz

ZL der Wellenwiderstand

Ur die rücklaufende Spannungswelle

Uh die hinlaufende Spannungswelle und

r der Reflexionsfaktor am Abschlußort jeweils in komplexer Form sind.

Voraussetzung für eine solche Simulierung von Impedanzen, bei der man der aus der HF-Baugruppe austretenden hinlaufenden Welle eine der Impedanz bzw. dem gewünschten Reflexionsfaktor entsprechende rücklaufende Welle mit den Kenngrößen Betrag und Phase überlagert, ist eine starre Phasenbeziehung zwischen der aufzubereitenden rücklaufenden und der hinlaufenden Welle. Dies wird bei Mehr-Toren wie Verstärkern, Weichen und sonstigen Filtern durch die erfindungsgemäß vorgesehene Verzweigung des Eingangssignals der zu untersuchenden Baugruppe erreicht. Dabei wird in dem der Aufbereitung der rücklaufenden Welle dienenden zusätzlichen Pfad die Welle zunächst in ihrer Phase mit dem 0 . . . 360°-Phasenschieber gedreht und anschließend mit dem Verstärker auf den gewünschten Betrag angehoben. Mit einem entsprechenden Koppler wird sichergestellt, daß zum einen die vorlaufende Welle des Prüflings in einem Absorber in Wärme umgewandelt wird, zum anderen das im zusätzlichen Pfad aufbereitete Signal aus der Sicht des Prüflings diesem als rücklaufende Welle zugeführt wird.

Fig. 2 zeigt einen 0 . . . 360°-Phasenschieber im Blockschaltbild. Bei diesem elektronisch steuerbaren Phasenschieber wird das in der Phase zu drehende Signal in vier betragsmäßig gleiche Anteile zerlegt, deren Phasenlagen 0°, 90°, 180° und 270° betragen. Es läßt sich jede beliebige Phase (0° . . . 360°) einstellen, indem man in jedem Quadranten die beiden zuständigen Vektoren mit mathematisch berechenbarer Amplitude addiert, so daß der Betrag des resultierenden Zeigers für beliebige Winkel auf einem Kreis liegt.

Schaltungstechnisch ist dies in der Weise realisiert, daß das Eingangssignal zunächst in einem 3dB-0°-Teiler 8 in zwei Leitungspfade aufgeteilt wird, in denen jeweils ein Branchline- Koppler 12 bzw. 13 angeordnet ist, an deren beiden Ausgängen jeweils ein elektronisch einstellbares, stetig veränderbares Dämpfungsglied 14, 15 bzw. 16, 17 angeschlossen ist. Deren Ausgänge sind über jeweils einen Addierer 10 bzw. 11 zusammengeführt. Die Ausgänge der Addierer 10 und 11 der beiden Pfade sind über einen weiteren 3dB Φ° Addierer 9 zusammengeführt, der das Ausgangssignal des Phasenschiebers liefert. Dem Branchline- Koppler 13 des einen Leitungspfades ist ein 180°-Phasenschieber 18 vorgeschaltet zur Erreichung der Phasenlagen im dritten und vierten Quadranten.


Anspruch[de]
  1. Schaltungsanordnung zur Nachbildung beliebiger Abschlußimpedanzen für eine hochfrequente Baugruppe, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal der Baugruppe zunächst in einem Leistungsteiler aufgeteilt und zwei Leitungspfaden zugeführt wird, von denen der eine die Baugruppe und der andere einen 0 . . . 360°-Phasenschieber in Serie mit einem einstellbaren Verstärker und einem 3-Tor- Richtungsleiter mit einem an seinem dritten Tor angeschlossenen Absorber enthält, und daß der die Baugruppe als hinlaufende Spannungswelle passierende Signalteil im Absorber der Richtungsleitung absorbiert wird und der den Richtungsleiter durchlaufende Signalteil, mit entsprechend der nachzubildenden Abschlußimpedanz eingestellter Phasenlage und Amplitude, als rücklaufende Spannungswelle zur Baugruppe gelangt.






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