DE19928943B4 - Richtkoppler mit einstellbarer Koppeldämpfung - Google Patents

Abstract

Richtkoppler mit einer Koppelleitung, die als Streifenleitung (7) auf einer Substratscheibe (6) angebracht ist, die auf dem flachen Boden (4) einer Ausfräsung im Außenleiter (1) einer Koaxialleitung befestigt und so im Raum zwischen Innen- und Außenleiter der Koaxialleitung gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausfräsung (3) im Außenleiter (1) zylindrisch und die Substratscheibe (6) kreisrund ausgebildet sind, die Substratscheibe (6) an einem zylindrischen Metallklotz (14) befestigt ist, der lösbar und winkelverdrehbar in der zylindrischen Ausfräsung (3) des Außenleiters (1) befestigt ist, und der Metallklotz (14) im Bereich hinter dem Streifenleiter (7) eine Ausnehmung (15) aufweist, so daß eine Suspended-Substrat-Koppelleitung gebildet wird.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Richtkoppler laut Oberbegriff des Hauptanspruches.
• Ein Richtkoppler dieser Art ist bekannt (Deutsche Patentschrift 23 20 458). Bei diesem bekannten Richtkoppler ist die Koppelleitung als Mikrostreifenleitung mit durchgehender rückseitiger Massefläche ausgebildet. Dieser bekannte Richtkoppler besitzt daher eine relativ geringe Direktivität, da sich die Welle auf der Koaxialleitung bzw. der Koppelleitung in unterschiedlichen Medien ausbreitet, auf der Hauptleitung in Luft und auf der Streifenleitung im Substrat. Dadurch entstehen unterschiedliche Laufzeiten, durch welche die Direktivität stark reduziert wird. Außerdem ist bei diesem bekannten Richtkoppler die den flachen Boden für die Aufnahme der Substratscheibe bildende Ausfräsung und auch die darauf befestigte Substratscheibe viereckig und die Substratscheibe kann daher nicht winkelverdreht werden.
• Bei Richtkopplern ist es an sich bekannt, die kapazitive Kopplung durch Änderung des Abstandes zwischen Koppelleitung und Innenleiter der Koaxialleitung und die induktive Kopplung durch Winkelverdrehen des Koppelsystems einzustellen ( DE 954 167 bzw. Meinke, Grundlach: Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, Springer Verlag, 5. Auflage, 1992, Seite L31). Dazu ist es bekannt, die freitragend ausgebildete Koppelleitung an einem Zylinderteil zu befestigen, das in einem zylinderförmigen und zur Koaxialleitung senkrecht stehenden Ansatz am Außenleiter axial und winkelverdrehbar gehalten ist. Diese bekannten Richtkoppler-Konstruktion ist relativ aufwendig und teuer in der Herstellung. Entsprechendes gilt für eine andere bekannte Richtkoppler-Bauart, bei der die Koppelleitung wiederum als freitragender Blechstreifen ausgebildet ist, der über Isoliermaterialschrauben an einer Grundplatte befestigt ist, die ihrerseits auf einer flachen ebenen Auflagefläche am Außenleiter der Koaxialleitung angebracht ist. Durch flache Beilagscheiben, die zwischen der Grundplatte und der flachen Auflagefläche des Außenleiters einlegbar sind, kann bei diesem bekannten Richtkoppler die kapazitive Kopplung eingestellt werden, nicht jedoch die induktive Kopplung (Deutsche Patentschrift 23 50 156).
• Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Richtkoppler der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden und zu verbessern, daß nicht nur die induktive Kopplung auf einfache Weise einstellbar ist, sondern auch eine hohe Direktivität bei einfachster Bauart erreicht wird.
• Diese Aufgabe wird mit dem Richtkoppler gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsarten der Erfindung sind im den Unteransprüchen ausgehen.
• Gemäß der Erfindung ist die Koppelleitung in sogenannter Suspended-Substrat-Technik ausgebildet, d. h. zwischen dem Streifenleiter auf der dem Innenleiter der Koaxialleitung zugewandeten Seite der Substratscheibe und dem Boden der zusätzlichen Ausnehmung im hinten angesetzten Metallklotz ist Luft und die Massekontaktierung auf der Rückseite des Substrates ist hinter dem Streifenleiter ausgespart, so daß die Hochfrequenzwelle sich auf der Hauptleitung und auf der Koppelleitung jeweils im gleichen Medium Luft ausbreitet und die Wellen auf der Hauptleitung und in der Koppelleitung annähernd gleiche Laufzeiten besitzen. Dadurch wird eine hohe Direktivität des Richtkopplers erreicht. Trotzdem kann auf einfache Weise die induktive Kopplung eingestellt werden, in dem die kreisrunde Substratscheibe in der zylindrischen Ausfräsung einfach winkelverdreht wird. Die kapazitive Kopplung kann in bekannter Weise ( DE 23 50 156 ) durch Beilagscheiben eingestellt werden. Falls erforderlich können auf der drehbaren Substratscheibe auch zusätzliche Schaltungselemente angebracht werden, wie dies ebenfalls an sich bekannt ist ( JP 10209723 ).
• Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
• 1 zeigt den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Richtkopplers,
• 2 zeigt den zugehörigen Längsschnitt,
• 3 die Draufsicht.
• Der Richtkoppler besteht aus einem durchgehenden Koaxialleitungsstück mit einem relativ massiven Außenleiter 1 und einem Innenleiter 2. Auf der Außenseite des Außenleiters 1 ist eine zylindrische Ausfräsung 3 vorgesehen, die in einem flachen Boden 4 endet. Diese Ausfräsung 3 setzt sich bis in den Raum zwischen Innenleiter 2 und Außenleier 1 der Koaxialleitung in Form eines länglichen Durchbruches 5 fort.
• Auf dem flachen Boden 4 der Ausfräsung 3 ist eine Substratscheibe 6 aufgesetzt, die auf der dem Innenleiter 2 zugewandten Seite ein gegenüber der Wellenlänge kurzes Streifenleitungsstück 7 aufweist, das zusammen mit einer dieses Streifenleitungsstück 7 umgebenden Massekaschierung 8 bzw. 9 auf beiden Seiten des Substrats in gedruckter Schaltungstechnik hergestellt ist. Die Enden des kürzer als λ/10 ausgebildeten Streifenleitungsstückes 7 stehen mit durch das Substrat hindurchführenden Leitungsstiften 10 und 11 in Verbindung, die in entsprechenden Bohrungen 12 und 13 eines zylindrischen Metallklotzes 14 angeordnet und als kurze Koaxialleitungs-Verbindungsstücke ausgebildet sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist im Bereich hinter dem Streifenleitungsstück 7 im zylindrischen Metallklotz 14 eine Ausnehmung 15 ausgebildet und die Massekaschierung 9 ist hinter dem Streifenleitungsstück 7 ausgespart, so daß eine "Suspended-Substrate"-Leitung zwischen Streifenleitungsstück 7 und dem Boden der Ausnehmung 15 entsteht. Die rückseitige Ausnehmung 15 besitzt den Vorteil, daß über das Dielektrikum Luft die Direktivität verbessert wird. Der zylindrische Metallklotz 14 ist über Schrauben 16 am massiven Außenleiter 1 der Koaxialleitung innerhalb der Ausfräsung 3 befestigt.
• Durch die zylindrische Ausfräsung 3, die sich in einem länglichen Durchbruch 5 fortsetzt, wird ein flacher ebener kreisrunder Boden 4 gebildet, auf dem die entsprechend kreisrunde Substratscheibe 6 aufliegt. Auch der Metallklotz 14 ist zylindrisch ausgebildet und paßt in die zylindrische Ausfräsung 3. Auf der ebenen Stirnfläche des Metallklotzes 14 ist die Substratscheibe 6 aufgesetzt. Der Metallklotz 14 ist in einem begrenzten Winkelbereich von beispielsweise plus oder minus 15° gegenüber der Längsachse des Innenleiters 2 winkelverdrehbar, dazu sind die Befestigungslöcher für die Schrauben 16 gemäß der Draufsicht nach 3 als gebogene Schlitze 17 ausgebildet, so daß nach Lösen der Schrauben 16 der Metallklotz 14 zusammen mit der Substratscheibe 6 winkelverdreht werden kann.
• Zur Erhöhung der Kopplung kann es von Vorteil sein, nicht nur ein einziges Streifenleitungsstück 7 vorzusehen, sondern beispielsweise zwei oder mehr parallel nebeneinander angeordnete Streifenleitungsstücke, die jeweils auf der Rückseite des Substrats durch ein entsprechend diagonal ausgebildetes Streifenleitungsstück zu einer mehrschleifigen Koppelleitung miteinander verbunden sind.
• Die Koppeldämpfung kann auf einfache Weise dadurch eingestellt werden, daß zwischen dem Substrat 6 und dem flachen Boden 4 der Ausfräsung 3 eine oder mehrere Beilagscheiben vorbestimmter Dicke zwischengelegt werden. Dadurch kann der Abstand zwischen dem Streifenleitungsstück 7 und dem Innenleiter 2 beliebig eingestellt werden. Neben dieser Einstellung der kapazitiven Kopplung kann auch die induktive Kopplung durch entsprechendes Verdrehen der Substratscheibe 6 auf einfache Weise eingestellt werden.
• Die Breite des Streifenleitungsstückes 7 bestimmt den Wellenwiderstand der Koppelschleife, sie kann beliebig gewählt werden. Auf der Vorder- bzw. Rückseite der Substratscheibe 6 können neben dem Streifenleitungsstück 7 auch noch zusätzliche Schaltungselemente des Richtkopplers angebracht sein. Nachdem ein solcher Richtkoppler eine mit der Frequenz abnehmende Koppeldämpfung aufweist und für eine konstante frequenzunabhängige Koppeldämpfung daher zweckmäßigerweise dem Koppelsystem ein Tiefpaß zugeordnet wird, kann dieser Tiefpaß beispielsweise in gedruckter Schaltungstechnik oder in Form von konzentrierten Bauelementen unmittelbar auf der Substratscheibe 6 ausgebildet werden.

Claims (4)

1. Richtkoppler mit einer Koppelleitung, die als Streifenleitung (7) auf einer Substratscheibe (6) angebracht ist, die auf dem flachen Boden (4) einer Ausfräsung im Außenleiter (1) einer Koaxialleitung befestigt und so im Raum zwischen Innen- und Außenleiter der Koaxialleitung gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausfräsung (3) im Außenleiter (1) zylindrisch und die Substratscheibe (6) kreisrund ausgebildet sind, die Substratscheibe (6) an einem zylindrischen Metallklotz (14) befestigt ist, der lösbar und winkelverdrehbar in der zylindrischen Ausfräsung (3) des Außenleiters (1) befestigt ist, und der Metallklotz (14) im Bereich hinter dem Streifenleiter (7) eine Ausnehmung (15) aufweist, so daß eine Suspended-Substrat-Koppelleitung gebildet wird.
2. Richtkoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelleitung aus zwei oder mehr elektrisch parallel geschalteten Streifenleitungsstücken besteht.
3. Richtkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Substratscheibe (6) zusätzliche Schaltungselemente, insbesondere die eines Tiefpasses ausgebildet sind.
4. Richtkoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeldämpfung durch Beilagscheiben einstellbar ist, die zwischen Substratscheibe (6) und dem flachen Boden (4) der Ausfräsung (3) einsetzbar sind.