DE2932220A1 - Elektrische hf-schaltung, insbesondere richtkoppler, mit mehreren miteinander verkoppelten induktivitaeten - Google Patents

Description

• Elektrische HF-Schaltung, insbesondere Richtkoppler' mit
• mehreren miteinander verkoppelten Induktivitäten.
• Die Erfindung betrifft eine elektrische HF-Schaltung, insbesondere einen Richtkoppler1 mit mehreren miteinander verkoppelten Induktivitäten, welche einen Ferritkern mit zwei zueinander zumindest annähernd parallelen Durch brüchen und durch diese Durchbrüche verlaufende, Spulen bildende elektrische Leitungen enthält. Derartige Schaltungen sind bekannt. Richtkoppler sind beispielsweise durch einen Doppellochkern gebildet, durch dessen beide Löcher jeweils zwei Wicklungen von Hand gewickelt sind. Derartige Richtkoppler sind beispielsweise in Antennensteckdosen eingesetzt. Sie werden mit ihren Wicklungsdrähten auf die entsprechende Schaltung aufgelötet.
• Dieses Verfahren ist aufwendig und nicht ohne weiteres automatisierbar.
• Demgegenüber besteht die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, in einem Aufbau von Schaltungen der eingangs beschriebenen Art, der einer Automatenfertigung zugänglich ist.
• Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Ferritkern aus zwei Teilkernen zusammengesetzt ist, daß zumindest in einem Teilkern die Durohbrüche bis an den Rand des Teilkerns reichen und daß de elektrischen Leitungen in Form von elektrisch leitenden Schichten auf ein Substrat mit einer Dicke von höchstens etwa 0,1mm aufgebracht sind.
• Für die Funktion der eingangs beschriebenen Schaltung spielt jede Streukapazität eine erheblihe Rolle. Sehr dünne Schichten ergeben nun einerseits eine hohe kapazi tät, sofern sich auf beiden Oberflächen Metallschichten gegenüberliegen, andererseits aber eine besonders kleine Streukapazität zwischen benachbarten-Leiterbahnen. Die letztere Streukapezität hat einen erheblichen Einfluß auf die Daten der Schaltung und ist bei bei dünnen Dielektrikum sehr viel geringer als bei einem dicken, sofern das Dielektrikum eine Dielektrizitätskonstante hat, die über der des umgebenden Mediums, a2so in der Regel der Luft, liegt.
• Demgemäß ist für die Streukapazität und damit für die maximal zulässige Dicke des Substrates das Produkt aus der Dicke des Substratmaterials und seiner Dielektrizitätskonstante Zu maßgebend. Das Produkt aus Dicke des Substrates in µm und der Dielektrizitätskonstante # ist für Richtkoppler vorteilhaft nicht größer als 200µm. Als # ist hier die relative Dielektrizitätskonstante bezeichnet, welche dnmensionslos ist. Vorteilhaft ist ein Richtkoppler durch die Merkmale gekennzeichnet, daß das Substrat eine 1 3»m dicke Tetrafluoräthylenperf uorpropylenfolie ist, daß je zwei Spulen des Richtkopplers auf einer Folienoberfläche angebracht und miteinander einstückig verbunden sind und daß die elektrischen leiterbahnen im Bereich der Kreuzungspunkte nur etwa 100µm breit sind. Für die Leiterbahnen eignet sich hierbei 35m dickes Kupfer. Noch dünnere Substrate können eingesetzt werden, wenn das Substrat auf eine Verstärkung aufgeklebt ist und wenn die Verstärkung im Bereich der Spulen zumindest eine Ausnehmung aufweist, so daß keine Leitungszüge der Spulen und keine Kreuzungspunkte der Leitungen auf verstärkten Teilen des Substrates liegen.
• Eine Kompensation von Störungen wird erreicht, indem die jeweils in Serie geschalteten Spulen auf je einer Seite des Substrates liegen und daß die hierzu dienenden Leiterbahnen zu den entsprechenden Leiterbahnen auf der anderen Seite des Substrates streng symmetrisch angeordnet sind. Kapazitive Einstreuungen über den Ferritkern werden vermieden, indem Abschirmungen vorgesehen sind, welche eine kapazitive Kopplung über das Kernmaterial vseitgehend verhindern. Die Abschirtrung erfolgt durch an Masse gelegte Abschirmbleche, cder sie erfolgt vorteilhafterweise durch Metallisierung des Kernes oder einer Kernhälfte. Vorteilhaft wird ein Abschlußwiderstand vorgesehen, welcher auf die Parailelkapazität zum Richtkoppler abgestimmt ist. Die Parallelkapazität zum Richtkoppler ist die zwischen dem Primärkreis und dem Sekundärkreis wirksame Kapazität, wobei der Primärkreis und der Sekundärkreis jeweils durch eine Spulenkombination auf einer Seite des Substrates dargestellt ist.
• Der Querschnitt des Ferritkernes wird vorteilhaft so groß gewählt, daß der magnetische Widerstand des Ferritkernes nicht größer ist als der eines Doppellochkernes der bisher üblichen Bauart. Dadurch wird an der unteren Frequenzgrenze von 50MHz die erforderliche niedrige Durchgangsdämpfung realisiert.
• Um einen ausreichend geringen Kernwiderstand zu realisieren, genügt es, daß die aneinanderliegenden Flächen der beiden Teile des Ferritkernes geschliffen sind und daß die beiden Teile des Ferritkernes miteinander verklebt oder durch eine Federhalterung gegeneinander gedrückt sind. Der Kleber kann mittels eines Infrarotspots rasch gehärtet werden.
• Die Erfindung wird nun anhand von drei Figuren näher erläutert.
• Figur 1 zeigt das Schaltbild eines Richtkopplers, Figur 2 zeigt die Bewicklung des Ferritkernes schematisch und Figur 3 zeigt einen Schnitt durch einen Richtkoppler gemäß Figur 2.
• Die Erfindung ist nicht auf das in den Figuren gezeigte Beispiel beschränkt.
• Zwischen den Anschlüssen 1 bis 3 sind folgende Dämpfunn vorgesehen: 1 nach 2 Durchgangsdämpfung, soll relativ niedrig sein.
• 1 nach 3 Auskoppeldämpfung oder Anschlußdämpfung, soll über den gesamten Frequenzbereich eine bestimmte Dämpfung einhalten.
• 2 nach 3 Richtkoppeldämpfung (Richtdämpfung) soll möglichst hoch sein, derzeit erforderlich ca.35db.
• Diese Dämpfungen werden in bekannter Weise durch die Induktivitäten der Spulen 4 bis 7 erreicht. Erfindungsgemäß sind jeweils die Spulen 4 und 6 bzw. 5 und 7 auf einer Oberfläche des Substrates 8 untergebracht und miteinander einstückig verbunden. Zumindest in den Kreuzur.9-punkten 9 und 10 von Leiterbahnen sind die Leiterbahnen vorzugsweise nur etwa 100po breit. Die Spulen 4 bis 7 sind streng symmetrisch angeordnet. Die Spulen 4 und 7 bestehen außerdem aus nur einer einzigen Windung in Form eines geraden Leiters, der durch den Ferritkern 11 gezogen ist. Der Ferritkern 11 besteht aus zwei Teilker- nen 12 und 13, von denen ein Teilkern 12 zueinander parallele Ausnehmungen 14 aufweist, die bis an die Oberfläche des Teilkernes 12 reichen. Diese Ausnehmungen 14 werden durch den zweiten Teilkern 13 begrenzt. Die Ausnehmungen 14 reichen durch den Ferritkern 11 vollständig hindurch.
• Die Substratfolie 8 weist Durchbrüche 15 und 16 auf, durch die der eine Teilkern 12 hindurchgesteckt ist. Der Ferritkern 11 ist vorzugsweise geklebt. Er kann auch durch eine nicht dargestellte federnde Halterung zusammengehalten oder anders montiert werden. Die die Trennfuge 17 bildenden Flächen der beiden Teilkerne 12 und 13 sind geschliffen. Der Teilkern 12 ist vorteilhaft als E-Kern ausgebildet, der durch die Substratfolie hindurchreicht und die Ausbildung des Teilkernes 13 als einfachen I-Kern zuläßt. Der Widerstand 18 ist so gewählt, daß sich im ganzen Frequenzbereich eine möglichst hohe Richtdämpfung ergibt. Abschirmbleche 19, die geerdet sind, verhindern eine störende kapazitive Kopplung der Hochfrequenzspulen über den Ferritkern. Hierfür kann auch der Ferritkern 11 mit einer geerdeten Metallschicht 22 überzogen sein. Dabei genügt es, daß der eine Teilkern 12 mit den Durchbrüchen 14 metallisiert ist.
• Eine Verstärkung 20 ermöglicht den Einsatz besonders dünner Substrate 8. Sie weist eine Ausnehmung 21 auf, die sich über den Bereich der Spulen 4 bis 7 und über die Kreuzungspunkte 9, 10 von Leitungen erstreckt. Dadurch liegen die Spulen 4 bis 7 und die Kreuzungspunkte 9, 10 frei von der Verstärkung. Zusätzliche kapazitive Kopplungen, die durch das in der Regel deutlich über 1 liegende 6 der Verstärkungen hervorgerufen werden können und eine erhebliche Verschlechterung des Richtkopplers zur Folge haben, werden vermieden.
• 11 Patentansprüche 3 Figuren

Claims (11)

1. Patentanstrüche 1. Elektrische HF-Schaltung, insbesondere Richtkoppler, mit mehreren miteinander verkoppelten Induktivitäten, welche einen Ferritkern mit zwei zueinander zumindest annähernd parallelen Durchbrüchen und durch diese Durchbrüche verlaufende Spulen bildende elektrische Leitungen enthält, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Ferritkern (11) aus zwei Teilkernen (12, 13) zusammengesetzt ist, daß zumindest in einem Teilkern (12) die Durchbrüche bis an den Rand des Teilkernes (12) relchen, an den der zweite Teilkern (13) des Ferritkernes (11) angrenzt, und daß die elektrischen Leitungen in Form von elektrisch leitenden Schichten aus ein dünnes Substrat (8) mit einer Dicke von höchstens etwa 0,1mm aufgebracht sind.
2. 2. Richtkoppler nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß des Stbstret (8) ein Produkt seiner Dicke (in µm) mal Elektrizitätskonstante von höchstens etwa 200µm aufweist,
3. 3. Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Substrat eine 13fm dicke Tetrafluoräthylenpropylenfolie ist, daß je zwei Spulen des Richtkopplers auf einer lienoberfläche angebracht und miteinander einstückig verbunden sind und daß die elektrischen Leiterbahnen im Bereich von Kreuzungspunkten nur etwa 100µm breit sind.
4. 4. Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Substrat (8) auf eine Verstärkung (20) aufgeklebt ist und daß die Verstärkung (20) im Bereich der Spulen zuminiest eine Ausnehmung (21) aufweist und daß @eine Leitungszüge der Spulen und keine Kreuzungspunkte (9, 10) der Leitungen auf verstärkten Teilen des Substrates (8) liegen.
5. 5. Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a -durch g e k e n n z e i c h ne t, daß die jeweils in Serie geschalteten Spulen auf Je einer Seite des Substrates liegen und daß die Leiterbahnen der Spulen auf der einen Seite zu den entsprechenden Leiterbahnen auf der anderen Seite des Substrates streng symmetrisch angeordnet sind.
6. 6. Richtkoppler nach einem der AnsprU de 1 bis 5, d a -durch g e k e n n z e i c h n e t, daß Abschirmungen vorgesehen sind, welche eine kapazitive Kopplung der Spulen weitgehend verhindern.
7. 7. Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i r h n e t, daß ein Abschlußwiderstand vorgesehen ist, welcher für eine hohe Richtdämpfung günstig gewählt wurde.
8. 8. Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Querschnitt des Ferritkernes so groß gewählt ist, daß der magnetische Widerstand des Ferritkernes nicht größer ist, als der eines Doppellochkernes der bisher üblichen Bauart.
9. 9. Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die aneinanderliegenden Flächen der beiden Teilkerne (12, 13) des Ferritkernes (11) geschliffen sind und daß die beiden Teilkerne miteinander verklebt oder durch eine Federhalterung gegeneinander gedrückt sind.
10. 10. Richtkoppler nach Anspruch 6, da dur c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß Abschirmbleche (19) zumindest auf einer Seite des Substrates bis in die Nähe des Kernes (11) ragen und zumindest annähernd symmetrisch zu den Spulen (4, 7) mit der kleineren Windungszahl angeordnet sind.
11. 11. Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zumindest der eine Teilkern (12) mit den Durchbrüchen (14) metallisiert und die Metallisierung geerdet ist.