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Duplexer mit PIN-Dioden

Bild 1: Prinzip eines Duplexers mit PIN-Dioden

Bild 1: Prinzip eines Duplexers mit PIN-Dioden

Eine PIN-Diode ändert ihren Innenwiderstand abhängig von der Vorspannung und ihrer Polarisation. Bei einer negativen Vorspannung (Sperrrichtung) ist ihr Wechselstrom-Innenwiderstand etwa 6 kΩ, bei einer positiven Vorspannung (Durchlassrichtung) ist er hingegen nur etwa 5 Ω. Die PIN- Dioden können also abhängig von ihrer Vorspannung als schnelle Schalter genutzt werden, wie es im Bild 1 gezeigt wird.

Duplexer in Halbleitertechnologie mit PIN- Dioden wurden zu einer attraktiven Alternative durch eine gute Sperrisolation, einer schnellen Erholzeit und langer Lebensdauer. Ein Begrenzungsschaltung mit PIN- Dioden und einer vernachlässigbarer Durchlassdämpfung begrenzt das Signal am Empfängereingang auf ein konstanten Pegel. Allerdings müssen die PIN- Dioden für eine gute Sperrung der Sendeleistung bei geringen Verlusten im Empfangsweg aktiv geschaltet werden. Das verkompliziert die Schaltung und führt zu dem Risiko des Totalausfalls, wenn die Schaltspannungen in Folge eines Defektes ausbleiben. Deswegen werden in der Praxis zur Sicherheit mehrere Schaltstufen hintereinander verwendet.

Dieses Modul schaltet mit zwei PIN- Dioden einen Kurzschluss in je eine Resonanzleitung und schaltet somit die HF-Energie vom Eingang in Abhängigkeit einer Steuerspannung entweder auf die Abschlusswiderstände (Dummy-Loads) oder zum Ausgang dieses Moduls, also zum Empfängereingang.

Dummy
loads
Resonanzleitungen
Richtkoppler
PIN-
Dioden

Bild 2: Streifenleitermodule aus einem Radarempfänger

Dummy
loads
Resonanzleitungen
Richtkoppler
PIN-
Dioden

Bild 2: Streifenleitermodule aus einem Radarempfänger

PIN-Dioden benötigen zum Schalten eine Steuerspannung, die meist durch den Synchronisator bereitgestellt wird.

Vorteile: 

  • hohe Lebensdauer
  • keine Schaltverzögerung
  • schnelle Erholzeit
     

Nachteile: 

  • erfordert aktive Schaltspannungen
  • Fehlschaltungen können katastrophale Folgen haben
  • hohe zu schaltende Leistungen erfordern zusätzliche Absicherung