DE2151478C2

DE2151478C2 - Richtungskoppler

Info

Publication number: DE2151478C2
Application number: DE19712151478
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl-Ing Macht
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Kathrein SE
Priority date: 1971-10-15
Filing date: 1971-10-15
Publication date: 1981-05-07
Also published as: DE2151478B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Richtungskoppler, bestehend aus drei in einer gemeinsamen Ebene über die Koppellänge parallel zueinander geführten Streifenleitern, von denen der mittlere den Durchgangsleiter und die beiden äußeren Koppelleiter darstellen.

Richtungskoppler in Streifenleitungstechnik sind bekannt. Aus der deutschen Offenlegungsschrift 19 64412 ist ein Richtungskoppler bekannt, dessen Koppelleiter in einer Ebene mit dem Durchgangsleiter liegt und mit diesem kammförmig verzahnt ist Die in Koppelwirkung miteinander stehenden Bereiche des Durchgangsleiters und des Koppelleiters sind gerade und enden übergangslos, wobei die kammförmigen Bereiche des Durchgangsleiters bzw. des Kopptlleiters für sich durch zusätzlich aufgebrachte Drahtstückchen

iü untereinander verbunden sind. Dieser bekannte Richtungskoppler hat den Nachteil, daß das Übersetzungsverhältnis der Wellenwiderstände von Durchgangsleiter und Koppelleiter nur schwer festzulegen ist. Die zusätzlich aufzulötenden Drahtstückchen verursachen einerseits zusätzliche Kosten und bringen andererseits störende Stoßstellen mit sich.

Ein anderer Richtungskoppler in Streifenleitungstechnik ist aus der DE-PS 10 02 828 bekannt. Bei diesem Richtungskoppler sind die Streifenleitungen als unsymmetrische Bandleitungen ausgebildet, bei welchen die Streifenleiter durch eine Platte aus dielektrischem Material von einer Massefläche getrennt sind.

Aus der DE-PS 10 05 146 ist es bekannt, das Phasenmaß des Koppelleiters eines Richtungskopplers

2^ri gegenüber dem Phasenmaß seines Durchgangsleiters dadurch zu erhöhen, daß der Koppelleiter mäander- oder zickzackförmig gestaltet wird.

Ein Richtungskoppler der eingangs näher erläuterten Art ist aus der DE-OS 20 47 001 bekannt. Um die

jo Baulänge dieses Richtungskopplers zu halbieren, ist dessen Koppelleiter je zur Hälfte beiderseits des Durchgangsleiters angeordnet. Die beiden Koppelleiterhälften sind durch eine Drahtbrücke in Serie geschaltet, so daß die ausgekoppelten Signale nachein-

J5 ander durch beide Hälften des Koppelleiters laufen.

Die aus dem Koppelleiter abführbare Leistung hängt nicht zuletzt vom Abstand des Koppelleiters zum Durchgangsleiter ab. Die ausgekoppelte Leistung wird um so größer, je kleiner der Abstand ist. Andererseits wird es bei einer Verringerung des Abstands jedoch immer schwerer, vorgegebene Toleranzwerte der Wellenwiderstände des Koppelleiters und des Durchgangsleiiers sowie des Übersetzungsverhältnisses dieser Wellenwiderstände einzuhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Weg zu zeigen, wie bei einem Richtungskoppler die auskoppelbare Leistung erhöht werden kann, ohne daß der Abstand des Koppelleiters vom Durchgangsleiter auf Werte verringert werden muß, die sich hinsichtlich des Wellenwiderstands des Koppelleiters und des Durchgangsleiters sowie des Übersetzungsverhältnisses dieser Wellenwiderstände nur schwer beherrschen lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Koppelleiter zu einer den Durchgangsleiter allseitig umschließenden einheitlichen Streifenleiter-Schleife zusammengefaßt sind, wobei die beiden Anschlußpunkte des derart gebildeten Koppelleiters nahe den durchverbundenen gleichseitigen Enden der äußeren Streifenleiter liegen. Die beiden äußeren Koppelleiter sind auf diese Weise parallel geschaltet, wodurch das ausgekoppelte Signal vergrößert wird. Der Richtungskoppler eignet sich speziell als Richtungskopplerabzweiger, da sich die Wellenwiderstände des Koppelleiters und des Durchgangsleiters sowie das Übersetzungsverhältnis dieser Wellenwiderstände trotz einfacher Herstellbarkeit des Richtungskopplers genau einstellen lassen. Im Gegensatz zu bekannten, kammförmig verzahnten Richtungskopplern kann der Abstand

zwischen dem Koppelleiter und dem Durchgangsleiter bzw. die Breite des Koppelleiters jeweils für sich zum Einstellen des Übersetzungsverhältnisses bzw. des Wellenwiderstands geändert werden. Der Richtungskoppler kann in gedruckter Schaltungsrechnik hergestellt werden, wobei sich das Aufbringen zusätzlicher Drahtstückchen zur Verbesserung der Koppeleigenschaften erübrigt

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung befinden sich der Durchgaugsleiter und der ringförmige Koppelleiter auf der einen Seite, die Masseplatte auf der anderen Seite einer doppelt kaschierten Leiterplatte. Als Trägermaterial wird vorzugsweise Isoliermaterial, z. B. Hartpapier, Glasfaser-Epoxydharz, Fluorkunststoffe u. dgl., verwendet

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind der Durchgangsleiter und der ringförmige Koppelleiter gemeinsam ganz oder teilweise mit Ferritstücken belegt.

Als Trägermaterial kann auch ferromagnetische Material, z. B. Ferrit oder Carbonyieisen, verwendet werden, auf das die Leiterbahnen und die Masseplatte aufgebracht sind.

Die Leiterbahnbreite des Koppelleiters sollte zur Erreichung einer Wellenwiderstandsübersetzung von 1 : 1 etwa halb so groß wie die Breite des Durchgangsleiters sein. Zur Erzielung anderer Wellenwiderstandsübersetzungen ist die Leiterbahnbreite des Koppelleiters entsprechend zu verkleinern oder zu vergrößern.

Der erfindungsgemäße Richtungskoppler kann zum Zwecke des Einsatzes als Richtungskoppler-Abzweiger mit anderen Bauteilen kombiniert sein.

Durch das vollständige Herumführen des gedruckten Koppelleiters um den Durchgangsleiter und durch Bemessung der Breite des Koppelleiters auf die Hälfte der Breite des Durchgangsleiters läßt sich eine besonders gute Kopplung erzielen. Wenn eine Transformation des Wellenwiderstandes gewünscht wird (z. B. 60 auf 75 Ohm), so kann die Breite des Koppelleiters oder des Durchgangsleiters entsprechend verändert werden. Erfindungsgemäß kann auch eine aus Ferrit bestehende Platte mit Leiterzügen verwendet werden, auf der der erfindungsgemäße Koppelleiter, der Durchgangsleiter und die Masseplatte entweder einzeln aufgeklebt oder, zwecks größerer Maßhaltigkeit, aus aufgebrachten Kupferfolien in gedruckter Bauweise hergestellt werden. Damit läßt sich die Kopplung weiter verbessern.

Der erfinduhgsgemäße Richtungskoppler kann in vielen technischen Einrichtungen verwendet werden. Er ist bei kleiner Baugröße vorteilhaft für die Fernsehbänder FI bis FV einsetzbar und besitzt eine Anschlußdämpfung von kleiner als 8 dB bei etwa 650MHz (Vierteilwellenlänge). Durch die Anwendung von Ferrit können diese Anschlußdämpfungen noch bei wesentlich niedrigeren Frequenzen erreicht werden. Anwendungsfälle sind insbesondere Abzweiger, Entzerrer, aktive Abzweiger und Verstärkerausgangsnetzwerke.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von beispielsweisen Ausführungsformen näher erläutert. Als Ausführungsbeispiel dient ein Richtungskoppler-Abzweiger.

Fig. 1 zeigt eine bekannte Schaltungsanordnung eines Richtungskoppler-Abzweigers;

F i g. 2 zeigt die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eines Richtungskoppler bei Anwendung als Abzweiger mit dem um den Durchgangsleiter herumgeführten Kopplungsleiter;

F i g. 3 zeigt einen R;chtungskoppler-Abzweiger, der aus doppelt kaschiertem Hartpapier oder Ferrit hergestellt ist;

Fig.4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel aus doppelt kaschiertem Material, das mit Ferritstücken belegt ist

In Fig. 1 ist eine bekannte Ausführung eines Richtungskoppler-Abzweigers dargestellt, wie sie beispielsweise bei Gemeinschaftsantennen-Anlagen verwendet wird. Der Richtungskoppler 1 umfaßt einen an die Anschlüsse 4 und 5 geführten Durchgangsleiter 2. Der Koppelleiter 3 ist über die Länge des Richtungskoppler 1 zum Durchgangsleiter 2 parallel geführt Hierbei werden die Leiterbreiten des Durchgangsleiters 2 und des Koppelleiters 3, die in geeignetem Abstand von der Masseplatte 10 geführt werden, etwa gleich bemessen. Der Widerstand 7 ist der Abschlußwiderstand des Koppelleiters. Die Bemessung des Richtungskopplers ist so gewählt, daß am Abzweiganschluß 6 die Fernsehfrequenzbänder ausgekoppelt werden. Für die Auskopplung der Rundfunkfrequenzen ist vorgesehen, daß diese direkt vom Durchgangsleiter 2 über ein Netzwerk 9, das meist aus der Serienschaltung einer HF-Drossel 11 und einem Widerstand 12 zur Entkoppelung besteht, an den Anschluß 8 gelangen.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist in F i g. 2 dargestellt und vermeidet die früher geschilderten Nachteile durch die ringförmige Anordnung des Koppelleiters, durch die wesentlich günstigere Koppelwerte erzielt werden können. Der Richtungskoppler 1 besteht aus einem Durchgangsleiter 2 mit den Anschlüssen 4 und 5, der von einem ringförmigen Koppelleiter 13 in Leiterebene umhüllt ist, wobei sich beide Leiter über einer Masseplatte 10 befinden. Der Widerstand 7 ist als Abschluß des Koppelleiters 13 an einen Abgriff in nächster Nähe des Anschlusses 5 gelegt. Die Auskopplung der Rundfunkfrequenzen geschieht, wie bekannt, unmittelbar vom Durchgangsleiter 2 über das Netzwerk 9, das hier ebenfalls als Serienschaltung einer HF-Drossel 11 mit einem Widerstand 12 dargestellt ist. Eine erfindungsgemäße, abgewandelte Ausführungsform dieser Auskopplung zeigt F i g. 2a. Diese Auskopplung ist jedoch auf die Anwendung des erfindungsgemäßen Richtungskopplers als Abzweiger für Gemeinschaftsantennen-Anlagen beschränkt. Will man eine Belastung des Fernsehbereiches FI durch den Lang-, Mittel-, Kurz- und UKW-Anschluß 8 vermeiden, so wird hier das Netzwerk als Serienschaltung einer HF-Drossel 11, eines auf den Bereich FI abgestimmten, aus Spule 14 und Kondensator 15 bestehenden Parallelschwingkreises und eines Widerstandes 12 aufgebaut.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Richtungskopplers, ebenfalls ein Richtungskoppler-Abzweiger, ist in Fig. 3 im Grundriß und Schnitt 18 gezeigt. Auf einem Trägermaterial 16, das entweder aus Isolierstoff, wie Hartpapier oder Glasfasermaterial, oder einem ferromagnetischen Material, z. B. aus einer Ferritplatte aus galvanisch nicht-leitendem Ferrit, besteht, ist einseitig die Masseplatte 10 vorgesehen. Auf der anderen Seite sind in Form eines offenen Vierecks die Leiterzüge des Durchgangsleiters 2 und des ringförmig um denselben angebrachten Koppelleiters 13 vorgesehen.

Die Breite jeder einzelnen den Durchgangsleiter 2 umschließenden Koppelleiterbahn ist, wenn das Übersetzungsverhältnis des Wellenwiderstandes eins beträgt, etwa halb so groß wie die Breite des

Durchgangsleiters 13. Soll dagegen eine Unter- oder Übersetzung des Wellenwiderstandes erreicht werden, so kann dies durch Vergrößerung oder Verkleinerung der Breite des Koppelleiters erreicht werden, wenn die Breite des Durchgangsleiters für einen bestimmten eingangsseitigen Wellenwiderstandswert bemessen ist.

Am Abgriff 2Ό des Koppelleiters 13 ist der Auskoppelleiter 21 angeschlossen. Dieser Abgriff befindet sich in der Nähe des Anschlusses 5. Durch entsprechende Breite des Auskoppelleiters 21 kann auch hier ein wellenwiderstandsgerechter Anschluß erreicht werden.

Die Stützpunkte 17 sind so angebracht, daß sich die Bauelemente des Netzwerkes 9 und der Abschlußwiderstand 7 freitragend in nicht näher bezeichneter Weise anbringen lassen.

Bei einer Ausführung des Richtungskoppler-Abzweigers, die beispielsweise auf einer doppelt kaschierten Leiterplatte aus Hartpapier aufgebaut ist, hat der Richtungskoppler eine Viertelwellenlänge bei 650 MHz. Die Anschlußdämpfung erreicht hier ein Minimum von kleiner als 8 dB. Für tiefere Frequenzen ist der Richtungskoppler kürzer als eine Viertelwellenlänge. Die Anschlußdämpfung erreicht hierbei in Band FI etwa 25 dB. Baut man die Anordnung erfindungsgemäß mit ferromagnetischen Stoffen (z. B. Ferrit) als Trägermaterial 16 auf, so erzielt man wesentlich verbesserte Anschlußdämpfungen, auch bei Frequenzen im Band FI.

Die Auswahl der Sorte des ferromagnetischen Materials läßt es zu, derartige Abzweiger mit verschiedener Frequenzcharakteristik zu bauen, so daß man in der Lage ist, die frequenzabhängige Kabeldämpfung in gewissen Maße auszugleichen (Entzerrercharakter).

Eine weitere Abwandlungsform des erfindungsgemäßen Richtungskopplers ist nur teilweise mit ferromagnetischem Material, vorzugsweise Ferrit, belegt (Fig.4). Die Leiterbahnen der Durchgangs- und Koppelleiter werden mit einzelnen Ferritstücken 19 belegt. Die Befestigung kann durch Verkleben unter Druck erfolgen. Diese Abart der Erfindung zeichnet sich durch besonders niedrige Herstellungskosten aus.

Derartige Richtungskoppler nach F i g. 3 und 4 können außer als passive Abzweiger insbesondere in aktive Abzweigschaltungen eingebaut werden, bei denen sie den bei hohen Frequenzen abfallenden Frequenzgang des einzelnen Verstärkers entzerren. Dabei erreicht man erstklassige Anpassungswerte auf der über den Durchgangsleiter des Richtungskopplers geführten Hauptstammleitung. Weiterhin ist der Richtungskoppler als Ausgangsnetzwerk von Verstärkern verwendbar, insbesondere wenn diese auf eine gemeinsame Sammelschiene arbeiten, da sich eine sehr gute Anpassung, gegebenenfalls unter zusätzlicher Auslegung des Richtungskopplers mit Wellenwiderstandstransformation erreichen läßt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Richtungskoppler, bestehend aus drei in einer gemeinsamen Ebene über die Koppellänge parallel zueinander geführten Streifenleitern, von denen der mittlere den Durchgangsleiter und die beiden äußeren Koppelleiter darstellen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Koppelleiter zu einer den Durchgangsleiter (2) allseitig umschließenden, einheitlichen Streifenleiter-Schleife zusammengefaßt sind, wobei die beiden Anschlußpunkte des derart gebildeten Koppelleiters (13) nahe den durchverbundenen gleichseitigen Enden der äußeren Streifenleiter liegen.

2. Richtungskoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgangsleiter (2) und der ringförmige Koppelleiter (13) auf der einen Seite, die Masseplatte (10) auf der anderen Seite einer doppelt kaschierten Leiterplatte liegen.

3. Richtungskoppler nach Anspruch ! oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägermaterial (16) Isoliermaterial wie Hartpapier, Glasfaser-Epoxydharz, Fluorkunststoffe u. dgl. verwendet wird.

4. Richtungskoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgangsleiter (2) und der ringförmige Koppelleiter (13) gemeinsam ganz oder teilweise mit Ferritstücken (19) belegt sind.

5. Richtungskoppler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägermaterial (16) ferromagnetisches Material wie Ferrit oder Carbonyleisen verwendet wird, auf das die Leiterbahnen (2,13) und die Masseplatte (10) aufgebracht sind.

6. Richtungskoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnenbreite des Koppelleiters (13) zur Erreichung einer Wellenwiderstandsübersetzung von 1 :1 etwa halb so groß wie die Breite des Durchgangsleiters (2) ist.

7. Richtungskoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung anderer Wellenwiderstandsübersetzungen der Koppelleiter entsprechend breiter oder schmaler bemessen wird.

8. Richtungskoppler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelleiter (13) mit einem Abzweiganschluß (6) und einem Abschlußwiderstand (7) verbunden ist und daß ein weiterer Abzweiganschluß (8) über eine Serienschaltung aus einem Widerstand (12), einer HF-Drossel (11) und gegebenenfalls einem Parallelschwingkreis aus einer Spule (14) und einem Kondensator (15) an den Durchgangsleiter (2) angeschlossen ist.

9. Richtungskoppler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich aktive Elemente wie Transistoren vorgesehen sind.