DE1183145B

DE1183145B - Directional coupler

Info

Publication number: DE1183145B
Application number: DES84190A
Authority: DE
Inventors: Ernst Welz; Peter Schubotz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-03-15
Filing date: 1963-03-15
Publication date: 1964-12-10

Description

Richtungskoppler Die Erfindung betrifft einen Richtungskoppler für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bei dem zwei parallel verlaufende streifenartige Leiter in einem metallischen Gehäuse über eine vorgegebene Länge elektrisch und magnetisch miteinander gekoppelt sind und bei dem der Abstand der Leiter untereinander sowie der Abstand der Leiter von den Gehäusewandungen durch Streifen aus einem dielektrischen Material festgelegt ist.Directional coupler The invention relates to a directional coupler for very short electromagnetic waves in which two parallel stripe-like waves Conductor in a metallic housing over a predetermined length electrically and are magnetically coupled to one another and in which the distance between the conductors and the distance between the conductors and the housing walls by means of strips of a dielectric Material is set.

In Schaltungsanordnungen der Mikrowellentechnik werden häufig Richtungskoppler eingesetzt, da, sie wegen ihrer besonderen Eigenschaften einen vorteilhaften Aufbau der Gesamtschaltung ermöglichen. Eine besondere Ausführungsform ist der sogenannte Streifenleitungs-Richtungskoppler, der im allgemeinen verhältnismäßig breitbandig gemacht werden kann und der immer dann gern verwendet wird, wenn koaxiale Anschlußleitungen eingesetzt werden. Zur Verkürzung der Baulänge, erforderlichenfalls auch zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit wird das Ge-. häuse in dem sich die Streifenleitungen befinden, häufig mit einem im Bereich der Mikrowellen geeigneten dielektrischen Material, wie z. B. Polystyrol, aufgefüllt. Hierbei tritt häufig die Schwierigkeit auf, einen derartigen Richtungskoppler konstruktiv so auszubilden, daß die Anforderungen an die mechanische Genauigkeit mit einem fertigungstechnisch erträglichen Aufwand erfüllt werden können und daß weiterhin einmal eingestellte Verhältnisse über einen längeren Zeitraum konstant bleiben. Es ist wichtig, den Abstand zwischen den Streifenleitungen mit großer Genauigkeit einzuhalten, da dieser Abstand den Grad der Kopplung bestimmt. Weiterhin ist es erforderlich, den Abstand der Streifenleitungen von den Gehäusewänden konstant zu halten, da dieser Abstand im wesentlichen den Wellenwiderstand der einzelnen Leitungen festlegt. An den übergangssteilen der Streifenleitungen zu den koaxialen Anschlußleitungen werden in der Regel Metallplatten vorgesehen, die über Kontaktfederstreifen verschiebbar im Gehäuse angeordnet sind. Derartige Kontaktfedern erfordern jedoch eine verhältnismäßig genaue Justierung und können leicht zu unerwünscht großen Übergangswiderständen führen.Directional couplers are often used in circuit arrangements in microwave technology used because they have an advantageous structure because of their special properties enable the overall circuit. A special embodiment is the so-called Stripline directional coupler, which is generally relatively broadband can be made and which is always popular when coaxial connection lines can be used. To shorten the overall length, if necessary also to increase it the dielectric strength is the ge. housing in which the striplines are located, often with a dielectric material suitable for microwaves, such as B. polystyrene, filled. The difficulty often arises here, one to train such directional coupler constructively so that the requirements on the mechanical accuracy is met with an expense that is tolerable in terms of manufacturing technology can be and that once set conditions continue over a longer period of time Stay constant. It is important the spacing between the striplines must be adhered to with great accuracy, since this distance determines the degree of coupling. It is also necessary to measure the distance between the strip lines and the housing walls to keep constant, since this distance is essentially the wave resistance of the individual Defines lines. At the transition parts of the striplines to the coaxial ones Connecting lines are usually provided with metal plates that have contact spring strips are arranged displaceably in the housing. However, such contact springs require a relatively precise adjustment and can easily lead to undesirably large contact resistances to lead.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten Schwierigkeiten zu mindern. Ausgehend von einem Richtungskoppler für sehr kurze elektromagnetische Wellen, bei dem zwei parallel verlaufende streifenartige Leiter in einem metallischen Gehäuse über eine vorgegebene Länge elektrisch und magnetisch miteinander gekoppelt sind und bei dem der Abstand der Leiter untereinander sowie der Abstand der Leiter v(m den Gehäusewandungen durch Streifen aus einem dielektrischen Material festgelegt ist, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch döst, daß die streifenartigen Leitungen und die dielektrisahen Sifen durch ein sich an einer Gehäuseinnenwand abstützendes federndes Element spielfrei gegen die andere Gehäusewand angepreßt sind.The invention is based on the object mentioned above To alleviate difficulties. Starting from a directional coupler for very short electromagnetic waves in which two parallel strip-like conductors in a metallic housing over a predetermined length electrically and magnetically are coupled to one another and in which the distance between the conductors as well as the distance between the conductors v (m the housing walls by strips of a dielectric Material is set, this object is dozed according to the invention in that the strip-like lines and the dielectric soaps through a housing inner wall supporting resilient element pressed against play against the other housing wall are.

Hierbei ist es vorteilhaft, wenn. das :federnde Element aus einer perfbrierten Gummiplatte besteht, die mit einer MeMIlfolie umwickelt ist.It is advantageous if. the: resilient element from one Perfected rubber sheet, which is wrapped with a membrane film.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn zur Verbindung mit den koaxialen Zufiikrungsletttügen die Streifenleitungen zu den Enden deg Kopplungsbereiches rechtwinklig umgebogen sind und wenn die Zuführungsleitungen senkrecht auf die Streifenleitungen stehen. Die koaxWen Zuführungsleitungen können dabei in einem beliebigen Winkel zu den Streifen-Leitungen stehen.It is also advantageous if for connection to the coaxial The strip lines are attached at right angles to the ends of the coupling area are bent and if the feed lines are perpendicular to the strip lines stand. The koaxWen supply lines can be at any angle to the strip lines.

Kantaktfederstreifen werden dadurch vermieden, daß an den Übergangsstellen von den. Streifenleitun= gen zu den koaxialen Anschlußleitungef Abstimmschrauben angeordnet sind und däß für jeweils zwei Übergänge eine gemeinsame Abstimmschraube vorgesehen ist.Kantakt spring strips are avoided that at the transition points of the. Strip lines to the coaxial connection lineef tuning screws are arranged and that a common tuning screw for every two transitions is provided.

Eine Verschiebung der Streifenleitungen in Längsrichtung läßt sich in einfacher Weise dadurch vermeiden, daß sie durch aus einem dielektrischen Material bestehende topfartige Pfropfen abgestützt sind, deren Stirnseiten an den zu den koaxialen Anschlußleitungen führendem Abschnitten der Streifenleitungen anliegen.The striplines can be shifted in the longitudinal direction in a simple manner by avoiding them by being made of a dielectric material existing pot-like plug are supported, the end faces of which to the coaxial connection lines rest against leading sections of the strip lines.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is described below using an exemplary embodiment explained in more detail.

In der F i g. 1 ist der Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Streifenleitungs-Richtungskopplers dargestellt. Die F i g. 2 zeigt einen Querschnitt längs der Schnittlinie A-B des in der F i g. 1 gezeichneten Längsschnittes. In einem metallischen Gehäuse 5 sind die Außenleiterbohrungen 3 und 4 koaxialer Zuführungsleitungen vorgesehen. Das Gehäuse 5 ist durch einen Deckel 6 verschließbar, der mit den Schrauben 7 auf das Gehäuse aufgeschraubt wird. Im Deckel 6 sind die Außenleiterbohrungen 1 und 2 koaxialer Zuführungsleitungen angeordnet. An 'den Innenleitern 8 und 9 der koaxialen Zuführungsleitungen ist der Streifenleiter 12 befestigt, an den Innenleitern 10 und 11 der Streifenleiter 13. Die Innenleiter 8, 9, 10, 11 sind durch geeignete; in der Zeichnung nicht näher dargestellte Stützscheiben gehaltert. Zwischen dem Gehäuse 5 (s. auch F i g. 2) und dem Streifenleiter 13 liegt eine Kunststoffplatte 14, zwischen dem Deckel 6 und dem Streifenleiter 12 eine Kunststoffplatte 15, und zwischen den beiden Streifenleitungen 12 und 13 liegt eine weitere Kunststoffplatte 16. Im Gehäuse 5 ist eine Aussparung 17 vorgesehen, in die eine mit einer Metallfolie 19 umwickelte Gummiplatte 18 eingelegt ist. Die Dicke der Gummiplatte 18 ist so gewählt; daß sie beim Aufschrauben des Deckels 6 auf das Gehäuse 5 zusammengedrückt wird. Dadurch stehen die Streifenleitungen 12 und 13 sowie die Kunststoffplatten 14, 15 und 16 unter einem gleichmäßigen Druck und werden somit spielfrei in einer einmal eingestellten Lage gehalten. Da die Kunststoffplatten 14,15 und 16 ohne erheblichen fertigungstechnischen Aufwand, beispielsweise mittels einer Fräsmaschine, sehr genau anzufertigen sind, lassen sich gut reproduzierbare Verhältnisse schaffen, und dadurch größere Exemplarstreuungen praktisch vermeiden. Es ist zweckmäßig, die Gummiplatte 18 mit einer Reihe von Perforationslöchern 20 (s. F i g. 2) zu versehen, da hierdurch unerwünschte Druckverhältnisse vermieden werden, die durch die Breitenausdehnung der Gummiplatte beim Zusammenpressen entstehen. Außerdem werden damit die üblichen Dickentoleranzen derartiger-Gummiplatten ausgeglichen. Durch die Metallfolie 19 wird eine Veränderung der elektrischen Verhältnisse innerhalb des Richtungskopplers vermieden. In ähnlicher Weise könnte die Gummiplatte 18 auch durch Stahlfedern oder andere federnde Elemente ersetzt werden.In FIG. 1 is the longitudinal section of a stripline directional coupler according to the invention shown. The F i g. FIG. 2 shows a cross section along section line A-B of the FIG. 1 drawn longitudinal section. The outer conductor bores are in a metallic housing 5 3 and 4 coaxial feed lines are provided. The housing 5 is through a Cover 6 closable, which is screwed onto the housing with the screws 7. In the cover 6, the outer conductor bores 1 and 2 of coaxial supply lines are arranged. At 'the inner conductors 8 and 9 of the coaxial supply lines is the The strip conductor 12 is attached to the inner conductors 10 and 11 of the strip conductor 13. The inner conductors 8, 9, 10, 11 are by suitable; not closer in the drawing Supporting disks shown supported. Between the housing 5 (see also Fig. 2) and the strip conductor 13 is a plastic plate 14, between the cover 6 and the strip conductor 12 a plastic plate 15, and between the two strip lines 12 and 13 is another plastic plate 16. In the housing 5 is a recess 17 provided into which a rubber plate 18 wrapped with a metal foil 19 is inserted is. The thickness of the rubber plate 18 is chosen; that when you unscrew the Cover 6 is pressed onto the housing 5. This means that the striplines are in place 12 and 13 and the plastic plates 14, 15 and 16 under an even pressure and are thus held in a position that has been set once without play. As the plastic panels 14, 15 and 16 without significant manufacturing effort, for example by means of a milling machine, which are to be manufactured very precisely, can be reproducible Create conditions and thereby practically avoid larger specimen variations. It is expedient to provide the rubber plate 18 with a series of perforation holes 20 (see Fig. 2), since this avoids undesirable pressure conditions caused by the expansion of the width of the rubber sheet when pressed together. In addition, the usual thickness tolerances of such rubber sheets are compensated for. The metal foil 19 changes the electrical conditions within of the directional coupler avoided. Similarly, the rubber plate 18 could also be replaced by steel springs or other resilient elements.

Im Ausführungsbeispiel sind zur Verbindung mit den Innenleitern 8 bis 11 der koaxialen Anschlußleitungen die Streifenleitungen 12 und 13 rechtwinkelig abgebogen, was durch die Leitungsabschnitte 21, 22, 23 und 24 angedeutet ist. Zur Sicherung gegen eine Verschiebung der Streifenleiter in Längsrichtung sind im Gehäuse 5 topfartige Pfropfen 25 eingelegt, deren äußerer Querschnitt mit dem Querschnitt des Gehäuses 5 übereinstimmt und die durch die Schrauben 26 an die Leitungsabschnitte 21 und 23 bzw. 22 und 24 angepreßt werden. (Zur besseren Übersicht sind die Schrauben 26 lediglich durch Pfeile angedeutet.) Im einfachsten Fall bestehen die Pfropfen 25 aus dem gleichen dielektrischen Material wie die Platten 14, 15 und 16. Es ist hierbei zu berücksichtigen, daß die Abschnitte 21 bis 24 der Streifenleitungen 12 und 13 den koaxialen Zuführungsleitungen zuzurechnen sind, da sie auf die Kop- pelwirkung zwischen den Leitern 12 und 13 p keinen Einfluß mehr ausüben: Da der Wellenwider- stand an den übergangsstellen der koaxialen An- schlußleiter zu den Streifenleitungen gestört wird, sind Abgleichschrauben 27 vorgesehen, : die di Störungen kompensieren. Zusätzlich können zzW Kompensation dieser Störungen die Pfropfen 25 gegebenenfalls auch aus einem dielektrischen Mato- rial bestehen, dessen Dielektrizitätskonstante ver- schieden ist von der des Materials, aus dem die Platten 14, 15 und 16 gefertigt sind. Wie praktische Untersuchungen gezeigt haben; ist es ausreichend für jeweils zwei übergangsstellen nur eine Abgleich- schraube anzuordnen, .durch :die der Eingangs- reflexionsfaktor an den koaxialen Anschlüssen in einem breiten Frequenzbereich auf einen für die Praxis unerheblichen Wert gebracht werden kann. 7e nach den konstruktiven Erfordernissen der t. samtanlage, in die der erfindungsgemäße Richtun# koppler einzusetzen ist, können auch eine oder; mehrere der koaxialen Anschlußieitungen beispielp: weise in einem Winkel senkrecht zur Zeichenebene, angeordnet werden, wodurch sich mitunter ei günstige Führung der Zuführungsleitungen ergibt. ; In the exemplary embodiment, the strip lines 12 and 13 are bent at right angles for connection to the inner conductors 8 to 11 of the coaxial connection lines, which is indicated by the line sections 21, 22, 23 and 24. To secure against displacement of the striplines in the longitudinal direction, pot-like plugs 25 are inserted in the housing 5, the outer cross-section of which corresponds to the cross-section of the housing 5 and which are pressed against the line sections 21 and 23 or 22 and 24 by the screws 26. (For a better overview, the screws 26 are only indicated by arrows.) In the simplest case, the plugs 25 consist of the same dielectric material as the plates 14, 15 and 16 and 13 are to be assigned to the coaxial supply lines, as they are pel effect between conductors 12 and 13 p no longer exert any influence: Since the wave resistance stand at the transition points of the coaxial the final conductor to the strip lines is disturbed, adjustment screws 27 are provided: the di Compensate for disruptions. In addition, zzW Compensation of these disturbances the plug 25 possibly also made of a dielectric material rial, the dielectric constant of which is different from that of the material from which the Plates 14, 15 and 16 are made. How practical Research has shown; is it alright for every two transition points only one adjustment to arrange screw, .by: that of the input reflection factor at the coaxial connections in a wide frequency range on one for the Practice insignificant value can be brought. 7e according to the design requirements of t. complete system in which the direction according to the invention coupler is to be used, one or; several of the coaxial connection lines examplep: wise at an angle perpendicular to the plane of the drawing, be arranged, which sometimes leads to a favorable leadership of the supply lines results. ;

Claims

Patentansprüche: 1. Richtungskoppler für sehr kurze elekt- magnetische Wellen; bei dem zwei parallel ver- laufende streifenartige Leiter in einem meialU-' sehen Gehäuse über eine. vorgegebene Länge elektrisch und magnetisch miteinander gekoppe4t; sind und bei dem der Abstand der Leiter unter; einander sowie der Abstand der Leiter von den Gehäusewandungen durch Streifen aus einem dielektrischen Material festgelegt ist, d a d u r c gekennzeichnet, daß die streifenartjgt Leitungen und die dielektrischen Streifen durch ein sich an einer Gehäuseinnenwand abstützend federndes Element spielfrei gegen die andere Gehäusewand angepreßt sind. 2. Richtungskoppler nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element aus einer perforierten Gummiplatte besteht, die mit einer Metallfolie umwickelt ist. 3: Richtungskoppler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung mit den koaxialen Zuführungsleitungen die StreUez- Leitungen an den Enden des Kopplungsbereicbs rechtwinklig umgebogen sind. 4. Richtungskoppler nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den übergangsstellen von den Streifen- - leitungen zu den' koaxialen Anschlußleitung Abstimmschrauben angeordnet sind und dsß #r jeweils zwei Übergänge eine gemeinsame Ab- stimmschraube vorgesehen ist. 5: Richtungskoppler nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenleitungen in Längsrichtung durch aus einem dielektrischen Material bestehende topfartige Pfropfen abgestützt sind, deren Stirn- selten an den zu den koaxialen Anschlußleitungen - führenden Abschnitten der Streifenleitungen an- liegen.

Patent claims: 1. Directional coupler for very short electrical magnetic waves; in which two parallel running strip-like ladder in a meialU- ' see housing over a. given length electrically and magnetically coupled to each other; are and where the spacing of the ladder is below; each other as well as the distance of the ladder from the Housing walls by strips of one dielectric material is specified, dadurc marked that the strip type Lines and the dielectric strips through one supported on an inner wall of the housing resilient element with no play against the other Housing wall are pressed. 2. Directional coupler according to claim 1; through this characterized in that the resilient element is made consists of a perforated rubber plate, which with is wrapped in a metal foil. 3: directional coupler according to claim 1 or 2, characterized in that for connection with the coaxial supply lines the scattering Lines at the ends of the coupling area are bent at right angles. 4. Directional coupler after one of the previous going claims, characterized that at the transition points from the strip - lines to the 'coaxial connection line Tuning screws are arranged and dsß #r two transitions each have a common exit tuning screw is provided. 5: Directional coupler after one of the previous going claims, characterized that the strip lines through in the longitudinal direction made of a dielectric material pot-like plugs are supported, the forehead rarely on the coaxial connection lines - leading sections of the striplines lie.