DE3744782C2 - Betriebsspannungszuf}hrungsschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Betriebsspannungs­ zuführungsschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Um eine Betriebsspannung zu einer Mikrowellen- Schaltung, beispielsweise einem im Mikrowellen­ bereich arbeitenden FET-Kettenverstärker zu liefern, kann eine Betriebsspannungszuführungs­ schaltung wie in Fig. 1 wiedergegeben und in der japanischen Patentveröffentlichung 2 33 912/85 offenbart verwendet werden. Diese weist Übertragungsleitungen 24, 25, einen Widerstand 26, Kondensatoren 27, 28 und 29, sowie eine Eingangsklemme 30 und eine Aus­ gangsklemme 31 auf.

In dieser Betriebsspannungszuführungsschaltung sind zwischen der Eingangsklemme 30 und der Ausgangsklemme 31 zwei Übertragungsleitungen 24, 25 vorgesehen. Die Übertragungsleitung 24 ist am rechten Ende über eine Reihenschaltung aus dem Widerstand 26 und dem Kondensator 27 und am linken Ende über den Kondensator 28 geerdet. Die Übertragungsleitung 25 ist am linken Ende über den Kondensator 29 geerdet. In dieser Anordnung kann ein Tiefpaßfilter, bestehend aus den Übertragungsleitungen 24, 25 und den Kondensatoren 28, 29 als geerdet an seinem rechten Ende über eine Reihenschaltung aus dem Widerstand 26 und dem Kondensator 27 angesehen werden. Die Eingangsklemme 30 ist mit einer Spannungsquelle VS und die Ausgangsklemme 31 ist mit einem Breitbandverstärker wie einem FET-Kettenverstärker (nicht gezeigt) verbunden.

Die Übertragungsleitungen 24, 25 und die Kondensatoren 28, 29, die das Tiefpaßfilter darstellen, haben in der Weise ausgewählte Parameter, daß die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters niedriger als ein ge­ wünschtes Frequenzband ist. Der Kondensator 27 hat eine so gewählte Kapazität, daß sie in dem gewünschten Frequenzband eine Impedanz erzeugt, die klein genug ist. Als Folge hiervon ist die vom Punkt A in Fig. 1 gesehene Impedanz in einem gewünschten Frequenzband im wesentlichen unendlich. Die Impedanz, gesehen von der Ausgangsklemme 31 zur Eingangs­ klemme 30, ist im wesentlichen gleich dem Wert des Widerstandes 26.

Die Ausgangsklemme 31 ist demgemäß durch den Widerstand 26 im gewünschten Frequenzband abgeschlossen, wodurch es möglich ist, die Arbeitsweise des damit verbundenen Breitband­ verstärkers zu stabilisieren. Wenn weiterhin eine gewünschte Gleichspannung aus der Spannungsquelle VS an die Eingangs­ klemme 30 gelegt wird, kann eine Betriebsspannung von der Ausgangsklemme 31 zum Breitband­ verstärker über die Übertragungsleitungen 24, 25 ohne jeden Spannungsabfall geliefert werden.

Eine derartige Betriebsspannungszuführungsschaltung in der vorerwähnten Ausbildung ist jedoch da­ durch nachteilig, daß die vom Punkt A aus betrachtete Impedanz stark von der Impedanz der mit der Eingangsklemme 30 verbundenen Spannungsquelle VS abhängt, wenn nicht das Tiefpaßfilter ausreichend viele Stufen besitzt, um die Impedanz, vom Punkt A aus gesehen, unendlich zu machen. Da die Impedanz, von der Ausgangsklemme 31 zur Eingangsklemme 30 gesehen, von der Impedanz der Spannungsquelle VS abhängt, sind die Eigenschaften des Verstärkers von der verwendeten Spannungsquelle bestimmt. Manchmal wird die Arbeitsweise des Breitbandverstärkers durch die Betriebsspannungszuführungsschaltung instabil.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Er­ findung, eine Betriebsspannungszuführungsschaltung zu schaffen, bei der die von der Ausgangsklemme aus zur Eingangsklemme hin gesehene Impedanz konstant gehalten werden kann unab­ hängig von der Impedanz einer mit der Eingangsklemme verbundenen Spannungsquelle, um Beeinträchtigungen der mit der Betriebsspannung belieferten Mikrowellen- Schaltung durch die Spannungsquelle zu ver­ hindern.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die Betriebsspannungs­ zuführungsschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine erste Übertragungsleitung, deren eines Ende mit der Eingangsklemme verbunden ist, eine zweite Übertragungsleitung, deren eines Ende offen ist und deren anderes Ende mit dem anderen Ende der ersten Übertragungsleitung und der Ausgangsklemme verbunden ist, und wenigstens einen Widerstand auf, der zwischen einem Punkt auf der ersten Übertragungsleitung und einem Punkt auf der zweiten Übertragungsleitung geschaltet ist.

Bei dieser Betriebsspannungszuführungs­ schaltung wird eine Mikrowelle, die von einer mit der Ausgangsklemme verbundenen Verbraucher­ schaltung zu der Betriebsspannungszuführungsschaltung durchgedrungen ist, von den die erste und zweite Übertragungsleitung verbindenden Widerständen absorbiert. Das mit der Spannungs­ quelle verbundene Ende der ersten Übertragungsleitung ist in bezug auf eine Mikrowelle über den Kondensator geerdet.

Demgemäß kann die von der Ausgangsklemme aus zur Eingangsklemme hin betrachtete Impedanz konstant gehalten werden unabhängig von der Impedanz der Spannungsquelle. Dies bedeutet, daß die Eigenschaften der Verbraucherschaltung nicht durch die Spannungsquelle beeinträchtigt werden, wodurch es möglich ist, die Verbraucher­ schaltung zu stabilisieren.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungs­ beispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine bekannte Betriebsspannungs­ zuführungsschaltung,

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Betriebsspannungs­ zuführungsschaltung,

Fig. 3 ein Ersatzschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der er­ findungsgemäßen Betriebsspannungs­ schaltung,

Fig. 4 ein Ersatzschaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der er­ findungsgemäßen Betriebsspannungs­ zuführungsschaltung, und

Fig. 5 ein Ersatzschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels der erfin­ dungsgemäßen Betriebsspannungszu­ führungsschaltung.

In Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Betriebsspannungszuführungs­ schaltung wiedergegeben. Es sind eine erste und eine zweite Übertragungsleitung 43 bzw. 44 zwischen der Eingangsklemme 30 und der Ausgangsklemme 31 angeordnet. Weiterhin sind Widerstände 45 und 46, ein Kondensator 47 und eine T-Verzweigung 48 vorgesehen. Die Punkte a und b auf der Übertragungs­ leitung 43 sowie die Punkte a′ und b′ auf der Übertragungs­ leitung 44 entsprechen vorbestimmten Posi­ tionen. Das eine Ende der Übertragungsleitung 43 ist über den Kondensator 47 geerdet und mit der Eingangsklemme 30 verbunden, und ihr anderes Ende ist über die T-Verzweigung 48 mit der Ausgangsklemme 31 verbunden, die ihrerseits an eine Betriebsspannungsklemme eines eine Betriebsspannung benötigenden Schaltkreises angeschlossen ist. Das eine Ende der zweiten Übertragungs­ leitung 44 ist offen und ihr anderes Ende ist über die T-Verzweigung 48 mit der Ausgangs­ klemme 31 verbunden. Der Widerstand 45 stellt eine Verbindung zwischen dem vorbestimmten Punkt a auf der ersten Übertragungsleitung 43 und dem vorbe­ stimmten Punkt a′ auf der zweiten Übertragungsleitung 44 her, und der Widerstand 46 verbindet den vorbestimmten Punkt b auf der ersten Übertragungsleitung 43 mit dem vorbestimmten Punkt b′ auf der zweiten Übertragungsleitung 44. Die Längen der ersten und zweiten Übertragungsleitung 43 bzw. 44 sind so gewählt, daß sie einander gleich sind. Die elektrische Länge zwischen der Ausgangsklemme 31 und dem Punkt a ist gleich der zwischen der Ausgangsklemme 31 und dem Punkt a′. Entsprechend ist die elektrische Länge zwischen der Ausgangsklemme 31 und dem Punkt b gleich der zwischen der Ausgangs­ klemme 31 und dem Punkt b′. Der Kondensator 47 hat eine Kapazität, bei der die erzeugte Impedanz in einem gewünschten Frequenzband ausreichend klein ist.

In der derart ausgebildeten Betriebsspannungs­ zuführungsschaltung wird eine über die Ausgangs­ klemme 31 von einem mit dieser verbundenen Schaltkreis empfangene Mikrowelle durch die T-Verzweigung 48 gleichmäßig geteilt. Die beiden Hälften der so geteilten Mikrowelle laufen jeweils durch die erste und zweite Übertragungs­ leitung 43 bzw. 44 zur Eingangsklemme 30, wobei sie in Phase miteinander sind und eine gleiche Amplitude besitzen, ohne von den Widerständen 45 und 46 verbraucht zu werden. Diese Mikrowellen werden gänzlich an den linken Enden der Übertragungsleitungen 43 und 44 reflektiert und laufen zur Ausgangsklemme 31 zurück. da jedoch das linke Ende der ersten Übertragungsleitung 43 über den Kondensator geerdet und das linke Ende der zweiten Übertragungsleitung 44 offen sind, sind die reflektierten Mikrowellen nicht mehr in Phase miteinander und haben gleiche Amplitude. Daher sind die reflektierten Mikrowellen an den Punkten a und a′ sowie auch an den Punkten b und b′ außer Phase. Dementsprechend werden die reflektierten Mikrowellen von den Widerständen 45 und 46 verbraucht und kehren nicht zur Ausgangsklemme 31 zurück.

Als Folge hiervon wird die von der Ausgangs­ klemme 31 aus zur Eingangsklemme 30 hin gesehene Impedanz gleich dem durch die Widerstände 45 und 46 und die erste und zweite Übertragungsleitung 43 und 44 in einem gewünschten Frequenzband bestimmten Ersatzwiderstand. Da das linke Ende der ersten Übertragungsleitung 43 für Mikrowellen über den Kondensator 47 geerdet ist, ist die von der Ausgangsklemme 31 aus zur Eingangsklemme 30 hin gesehene Impedanz konstant gehalten unabhängig von der Impedanz der mit der Eingangs­ klemme 30 verbundenen Betriebsspannungszuführungs­ quelle. Wenn weiterhin eine Gleichspannung an die Eingangsklemme 30 gelegt wird, kann die Betriebsspannung von der Ausgangs­ klemme 31 zu dem Schaltkreis wie einem Breit­ bandverstärker über die erste Übertragungsleitung 43 ohne jeglichen Spannungsabfall geliefert werden.

Somit hält diese Betriebsspannungszuführungsschaltung nicht nur die Impedanz, von der Ausgangs­ klemme 31 aus zur Eingangsklemme 30 hin gesehen, konstant, sondern kann auch arbeiten, ohne durch die mit der Eingangsklemme 30 verbundene Spannungsquelle beeinträchtigt zu werden.

Fig. 3 ist ein Ersatzschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Betriebsspannungszuführungs­ schaltung gemäß der Erfindung. Hier werden eine erste und zweite Übertragungsleitung 43 bzw. 44 mit unterschiedlichen Längen benutzt. Daher sind die elektrischen Längen zwischen der Ausgangsklemme 31 und dem Punkt b einerseits und zwischen der Ausgangsklemme 31 und dem Punkt b′ andererseits verschieden voneinander. Entsprechend sind auch die elektrischen Längen zwischen der Ausgangsklemme 31 und dem Punkt a einerseits und zwischen der Ausgangsklemme 31 und dem Punkt a′ andererseits unterschiedlich.

In einer derartigen Betriebsspannungszuführungsschaltung wird eine über die Ausgangsklemme 31 von dem mit dieser verbundenen Schaltkreis empfangene Mikrowelle gleichmäßig durch die T-Verzweigung 48 aufgeteilt. Die beiden Hälften der so ge­ teilten Mikrowelle laufen durch die erste und zweite Übertragungsleitung 43 und 44 zur Eingangs­ klemme 30. Da die Phasen der Mikro­ wellen am Punkt b und am Punkt b′ voneinander verschieden sind und ebenso die Phasen am Punkt a und am Punkt a′, werden die Mikrowellen teilweise von den Widerständen 45, 46 verbraucht und ihr verbleibender Rest setzt sich jeweils zum linken Ende der Übertragungsleitungen 43 und 44 hin fort. Jede Mikrowelle wird am linken Ende der ersten bzw. zweiten Übertragungsleitung 43, 44 voll­ ständig reflektiert und läuft dann zurück in Richtung zur Ausgangsklemme 31. Die beiden so reflektierten Mikrowellen sind außer Phase. Sie werden daher von den Widerständen 45 und 46 verbraucht und erreichen die Ausgangsklemme 31 nicht.

Wie vorstehend beschrieben, wird eine Mikrowelle, die die Ausgangsklemme 31 passiert hat, teilweise von den Widerständen 45, 46 verbraucht, während sie sich zur Eingangsklemme 30 hin fortpflanzt. Der Rest der Mikrowelle wird am linken Ende der ersten bzw. zweiten Übertragung­ leitung 43, 44 reflektiert und dann von den Widerständen 45, 46 verbraucht. Im Ergebnis arbeitet die Betriebsspannungszuführungsschaltung nach Fig. 3 in der gleichen Weise wie die nach Fig. 2.

Fig. 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Betriebsspannungszuführungsschaltung nach der Erfindung. Diese ist unterschiedlich gegenüber der Betriebsspannungszuführungsschaltung nach Fig. 2, dadurch, daß Kondensatoren 49 und 50 jeweils in Reihe mit einem der Widerstände 45 bzw. 46 geschaltet sind.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Impedanz der Serienschaltung aus dem Widerstand 45 und dem Kondensator 49 bestimmt durch die Kapazität des Kondensators 49. Dies gilt auch für die Serienschaltung aus dem Wider­ stand 46 und dem Kondensator 50. Demgemäß kann die Höhe des Verbrauchs der Mikrowellen durch die Widerstände 45 und 46 durch ge­ eignete Wahl der Kondensatoren 49 und 50 geändert werden. Somit kann die von der Ausgangsklemme 31 aus zur Eingangs­ klemme 30 hin gesehene Impedanz auf einen gewünschten Wert eingestellt werden.

Fig. 5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Betriebsspannungszuführungsschaltung gemäß der Erfindung. Diese unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 2 dadurch, daß die erste Übertragungsleitung 43 durch Induktivitäten 51 und Kondensatoren 52 und die zweite Übertragungsleitung 44 durch Induktivitäten 53 und Kondensatoren 54 dargestellt sind. Anstelle der ersten und zweiten Übertragungsleitung 43 und 44 werden konzentrierte konstante Schaltungselemente, wie Induktivi­ täten 51, 53 und Kondensatoren 52, 54 verwendet, die die Bildung einer kleineren Betriebsspannungs­ zuführungsschaltung ermöglichen.

Während in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 bis 5 zwei Widerstände zur Verbindung der Übertragungsleitungen eingesetzt werden, können auch ein oder mehr Widerstände benutzt werden, um die gleiche Wirkung zu erzielen.

Die Betriebsspannungszuführungsschaltung ist nicht nur für Breitbandverstärker verwendbar, sondern kann auch für Hochleistungsverstärker und Oszillatoren eingesetzt werden.

Claims (4)

1. Betriebsspannungszuführungsschaltung für Mikrowellen­ schaltung, insbesondere einen FET-Kettenverstärker, mit einer mit einer Spannungsquelle verbundenen Eingangsklemme, die über einen Kondensator geerdet ist, einer mit der Mikrowellenschal­ tung, der die Betriebsspannung zuführbar ist, verbundenen Ausgangsklemme (31), und Übertragungsleitungen, gekenn­ zeichnet durch eine erste Übertragungsleitung (43), deren eines Ende mit der Eingangsklemme (30) verbunden ist, eine zweite Übertragungsleitung (44), deren eines Ende offen ist und deren anderes Ende mit dem anderen Ende der ersten Übertragungsleitung (43) und der Ausgangsklemme (31) ver­ bunden ist, und wenigstens einen Widerstand (45; 46), der zwischen einen Punkt (a; b) auf der ersten Übertragungslei­ tung (43) und einen Punkt (a′; b′) auf der zweiten Übertragungs­ leitung (44) geschaltet ist.

2. Zuführungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Übertragungsleitung (43, 44) die gleiche Länge aufweisen, und daß der Widerstand (45; 46) zwischen Punkten auf diesen Leitungen mit gleichem Abstand von der Ausgangsklemme (31) geschaltet ist.

3. Zuführungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Widerstand (45; 46) in einer Reihenschaltung ein Kondensator (49; 50) angeordnet ist.

4. Zuführungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Über­ tragungsleitung (43, 44) unterschiedliche Längen aufweisen.