EP-Basics: HF-Technik Topologien für integrierte HF-Dämpfungsglieder

Während es im vorangegangenen Artikel der Serie um die Vielfalt bei integrierten HF-Dämpfungsbauteilen und deren Haupttypen ging, verfolgt dieser Beitrag das Thema weiter. Er konzentriert sich auf die wichtigsten Schaltungskonfigurationen.

Es gibt drei wichtige Konfigurationen für Dämpfungsglieder, die ein HF-Entwickler kennen muss: Diese Grundstrukturen, die T-Schaltung, π-Schaltung und überbrückte T-Schaltung für Dämpfungsglieder mit festem Wert, sind in Bild 1 skizziert. Dabei werden Widerstände in Dünn- und Dickschicht-Hybridtechnologie verwendet.

Spannungsgesteuerte Dämpfungsglieder

Spannungsgesteuerte Dämpfungsglieder basieren auf einer T- oder π-Konfiguration mit Dioden- oder Transistoren, die in einem nichtlinearen Widerstandsbereich betrieben werden. Die Widerstandskenndaten der Basiselemente werden dazu genutzt, um den gewünschten Dämpfungsgrad über die Steuerspannung einzustellen.

Digitale Stufenabschwächer

Digitale Stufenabschwächer (DSAs) bestehen aus mehreren kaskadierten Einheiten, die einzelne Bits darstellen. Die Bits können ein- oder ausgeschaltet werden, um den gewünschten Abschwächungsgrad binär gestuft einzustellen.

Bild 2 zeigt vier Konfigurationsbeispiele: Integrierte SPDT-Schalter, die Eingang und Ausgang mit dem Dämpfungsglied und einer Durchgangsleitung umschalten (a). Switched-Scaled-Design mit Transistoren oder Dioden als schaltbare Widerstände (b). Schaltbare Widerstände, bei der die Widerstände in oder außerhalb der Schaltung geschaltet werden (c). FET-Embedded-Design mit einem Transistor oder einer Diode als integralem Bestandteil der Schaltung (d).

Dämpfungstopologien können als Reflexions- oder als symmetrische Ausführungen aufgebaut werden (Bild 3). Reflexionsbauteile verwenden gleiche Dämpfungsglieder, die mit dem Ausgang eines 3-dB-Quadraturkopplers verbunden sind. Sie bieten einen großen Dynamikbereich.

Symmetrische Konfigurationen enthalten ein Paar identischer Dämpfungsglieder mit zwei 3-dB-Quadraturkopplern. Sie bieten ein gutes Stehwellenverhältnis (VSWR) und sind hoch belastbar.

Zusätzlich zu den hier beschriebenen Grundschaltungen gibt es noch andere Konfigurationen, mit denen sich IC-Dämpfungsglieder realisieren lassen, deren Betrachtung jedoch den Rahmen dieses kurzen Artikels sprengen würde [1], [2].  (KR)

EP Basics: HF-Technik

Die drei Typen der HF-Dämpfung

Literaturhinweise

[1] Bahl, I. J.: Control Components Using Si, GaAs, and GaN Technologies, Artech House, 2014.

[2] Robertson, I.; Lucyszyn, S.: RFIC and MMIC Design and Technology, London: The Institution of Engineering and Technology, 2001.

[3] „RF, Microwave, and Millimeter Wave Products Selection Guide 2021“, Analog Devices, 2021.

* Anton Patyuchenko arbeitet als HF-Applikationsingenieur bei Analog Devices in München.

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