DE19860379A1 - Leistungsteiler für Hochfrequenzsignale - Google Patents
Leistungsteiler für HochfrequenzsignaleInfo
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- H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
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Abstract
Ein nach dem Wilkinson-Prinzip ausgeführter Leistungsteiler, der eine an einem Tor (1) eingespeiste Leistung zu gleichen Anteilen auf zwei Tore (2, 3) aufteilt, besteht aus einer Leitungsverzweigung, deren Verzweigungsarme aus lambda/4 langen Leitungen (L1, L2) gebildet sind, wobei die Tore (2, 3) der beiden Verzweigungsarme (L1, L2) über einen ohmschen Widerstand (R) miteinander verbunden sind. Zu beiden Seiten des Widerstandes (R) ist jeweils eine ca. lambda/2 lange Leitung (L3, L4) in Reihe geschaltet, um eine möglichst gute Isolation zwischen den beiden Toren (2, 3) zu erreichen.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leistungsteiler
für Hochfrequenzsignale, bestehend aus einer
Leitungsverzweigung, deren Verzweigungsarme aus λ/4 langen
Leitungen gebildet sind, wobei die Tore der beiden
Verzweigungsarme über einen ohmschen Widerstand miteinander
verbunden sind. Es handelt sich hierbei um einen nach dem
Wilkinson-Prinzip aufgebauten Leistungsteiler, wie er in
IRE Transactions On Microwave Theory And Techniques, Januar
1960, Seite 116 bis 119 beschrieben ist. Das in Fig. 3
dargestellte Schaltbild verdeutlicht den Aufbau dieses
bekannten Leistungsteilers. Er besteht aus einer
Leitungsverzweigung mit zwei λ/4 langen Leitungen L1 und
L2. Am Verzweigungspunkt der beiden Leitungen L1 und L2
befindet sich das Eingangstor 1, und die Enden der beiden
Leitungen L1 und L2 bilden die Tore 2 und 3. Zwischen den
beiden Toren 2 und 3 ist zu deren gegenseitiger Isolation
ein ohmscher Widerstand R geschaltet.
Soll ein Leistungsteiler für hochfrequente Signale
eingesetzt werden, so wird die Leitungsverzweigung L1, L2
üblicherweise in planarer Leitungstechnik ausgeführt. Bei
hohen Frequenzen hat aber der ohmsche Widerstand in der
Regel parasitäre Effekte, er wirkt induktiv und bildet eine
Kapazität gegen Masse und besitzt außerdem eine nicht zu
vernachlässigende elektrische Leitungslänge. Diese vom
idealen Verhalten abweichenden Eigenschaften des ohmschen
Widerstandes R verschlechtern die Isolation zwischen den
Tore 2 und 3. Denn das über den Widerstand R dem jeweils
gegenüberliegenden Tor 2 bzw. 3 zugeleitete Signal ist nun
nicht mehr exakt gegenphasig zu dem Signalanteil, der jenes
Tor über die beiden λ/4 langen Leitungen L1 und L2
erreicht. In dem Maß, in dem die Isolation zwischen den
beiden Toren 2 und 3 verschlechtert wird, verschlechtert
sich auch die Anpassung an den Tore 2 und 3.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
Leistungsteiler für Hochfrequenzsignale nach dem Wilkinson-
Prinzip der eingangs genannten Art anzugeben, der auch bei
Verwendung eines nicht idealen ohmschen Widerstandes sowohl
eine gute Isolation zwischen den Verzweigungsarmen als auch
eine gute Anpassung an allen Toren aufweist.
Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1
dadurch gelöst, daß zu beiden Seiten des ohmschen
Widerstandes, der die beiden Tore an den Enden der λ/4
langen Leitungen miteinander verbindet, jeweils eine
Leitung von einer solchen Länge in Reihe geschaltet ist,
daß die Reihenschaltung aus den beiden Leitungen
einschließlich dem Widerstand eine elektrisch wirksame
Länge von 2 λ/2 hat. Durch die beiden zum Widerstand in
Reihe geschalteten Leitungen werden die störende
elektrische Länge und parasitäre Blindwiderstandsanteile
des ohmschen Widerstandes kompensiert.
Die Einfügung der beiden ca. λ/2 langen Leitungen zwischen
den Enden der λ/4 langen Leitungen hat zusätzlich den
Effekt, daß die Enden der λ/4 langen Leitungen einen
größeren Abstand voneinander haben können, so daß
unerwünschte Überkopplungen zwischen den λ/4 langen
Leitungen vermieden werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den
Unteransprüchen hervor.
Ein vorteilhafter Aufbau des Leistungsteilers besteht
darin, daß sich die in planarer Leitungstechnik
ausgeführten λ/4 langen Leitungen der Verzweigungsarme von
ihrem Verzweigungspunkt aus in entgegengesetzter Richtungen
erstrecken, und daß die Reihenschaltung aus den beiden ca.
λ/2 langen Leitungen und dem ohmschen Widerstand
bogenförmig von einem Tor zum anderen geführt ist. Die
beiden λ/4 langen Leitungen der Leitungsverzweigung haben
somit den größtmöglichen Abstand voneinander, der eine
unerwünschte Überkopplung zwischen den Toren der
Verzweigungsarme minimiert.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels wird nachfolgend die Erfindung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines Leistungsteilers gemäß
der Erfindung,
Fig. 2 eine mögliche Leitungsstruktur dieses
Leistungsteilers und
Fig. 3 ein Prinzipschaltbild eines Leistungsteilers gemäß
dem Stand der Technik.
Der in Fig. 1 als Prinzipschaltbild dargestellte
Leistungsteiler besitzt, wie der in der
Beschreibungseinleitung anhand von Fig. 3 beschriebene
Leistungsteiler gemäß dem Stand der Technik, eine aus zwei
λ/4 langen Leitungen L1 und L2 bestehende
Leitungsverzweigung. λ ist dabei die mittlere
Betriebswellenlänge des Leistungsteilers. Am
Verzweigungspunkt der beiden λ/4 langen Leitungen L1 und L2
befindet sich ein gemeinsames Tor 1, und die Enden der
beiden λ/4 langen Leitungen bilden die Tore 2 und 3, auf
die sich eine am Tor 1 eingespeiste Leistung zu gleichen
Teilen aufteilt.
Im Unterschied zum in der Fig. 3 dargestellten Stand der
Technik ist der ohmsche Widerstand nicht direkt zwischen
die Enden der beiden λ/4 langen Leitungen L1 und L2
geschaltet, sondern es sind zu beiden Seiten des ohmschen
Widerstandes R noch zwei ca. λ/2 lange Leitungen L3 und L4
eingefügt. Zweck der beiden ca. λ/2 langen Leitungen L3 und
L4, die zum ohmschen Widerstand R in Reihe geschaltet sind,
besteht darin, daß die für Hochfrequenzsignale nicht
unerhebliche elektrische Leitungslänge des ohmschen
Widerstandes R kompensiert wird, so daß an den beiden Toren
2 und 3 die für eine gute Isolation erforderlichen
Phasenbeziehungen nicht gestört werden. Dazu wird die Länge
der mit dem Widerstand R in Reihe geschalteten Leitungen so
gewählt, daß die elektrisch wirksame Gesamtlänge der
Reihenschaltung des Widerstandes R und der Leitungen L3 und
L4 2 λ/2 beträgt. Mit dieser elektrischen Länge werden bei
der Wellenlänge λ (entspricht der Mittenfrequenz des
Betriebsbereichs des Leistungsteilers) dieselben
Phasenbeziehungen an den Toren 2 und 3 hergestellt wie bei
Einsatz eines idealen (elektrische Länge gleich 0)
Widerstandes R.
Die Fig. 2 zeigt ein vorteilhaftes Layout des in der Fig. 1
als Prinzipschaltbild dargestellten Leistungsteilers. Die
beiden λ/4 langen Leitungen L1 und L2 der
Leitungsverzweigung erstrecken sich gerade in
entgegengesetzte Richtungen. Dadurch entsteht ein optimaler
Abstand zwischen den beiden Leitungen L1 und L2, der keine
störende Überkopplung zwischen beiden zuläßt. Die
Reihenschaltung des z. B. als Chip-Widerstand ausgeführten
ohmschen Widerstandes R mit den beiden Leitungen L3 und L4
ist bogenförmig vom Ende der λ/4 langen Leitung L1 zum Ende
der λ/4 langen Leitung L2 geführt. Erst durch die
Reihenschaltung des ohmschen Widerstandes R mit den beiden
ca. λ/2 langen Leitungen L3 und L4 ist es möglich, die
Leitungen L1 und L2, welche nur λ/4 lang sind und damit
Übertragungsverluste des Leistungsteilers sehr gering
halten, in der in Fig. 2 dargestellten Weise in
entgegengesetzter Richtungen mit einem maximal möglichen
Abstand zueinander zu führen.
Claims (3)
1. Leistungsteiler für Hochfrequenzsignale, bestehend aus
einer Leitungsverzweigung, deren Verzweigungsarme aus λ/4
langen Leitungen (L1, L2) gebildet sind, wobei die Tore (2,
3) der beiden Verzweigungsarme (L1, L2) über einen ohmschen
Widerstand (R) miteinander verbunden sind, dadurch
gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten des ohmschen
Widerstandes (R) jeweils eine Leitung (L3, L4) von einer
solchen Länge in Reihe geschaltet ist, daß die
Reihenschaltung aus den beiden Leitungen (L3, L4)
einschließlich dem Widerstand (R) eine elektrisch wirksame
Länge von 2 λ/2 hat.
2. Leistungsteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß alle Leitungen (L1, L2, L3, L4) in
planarer Leitungstechnik ausgeführt sind.
3. Leistungsteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die λ/4 langen Leitungen (L1, L2) der
Verzweigungsarme von ihrem Verzweigungspunkt aus in
entgegengesetzte Richtungen erstrecken und daß die
Reihenschaltung aus den beiden Leitungen (L3, L4) und dem
ohmschen Widerstand (R) bogenförmig von einem Tor (2) zum
anderen (3) geführt ist.
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