DE3617359C1

DE3617359C1 - 3-dB-Richtkoppler

Info

Publication number: DE3617359C1
Application number: DE3617359A
Authority: DE
Inventors: Georg Dr-Ing Spinner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-05-23
Filing date: 1986-05-23
Publication date: 1987-10-01
Also published as: IT1203953B; GB2190797A; FR2599191B1; IT8720231A0; GB2190797B; US4754241A; GB8710327D0; FR2599191A1

Description

Die Erfindung betrifft einen 3-dB-Richtkoppler der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Ein derartiger Richtkoppler, der vorzugsweise zur Lei stungskombination oder -aufteilung verwendet wird, ist aus der DE-OS 23 26 810 bekannt, eignet sich aller dings nicht ohne weiteres zur Übertragung sehr hoher Leistungen bei sehr kurzen Wellen. Wenn nämlich der Leitungsquerschnitt im Hinblick auf die zu übertragende Leistung so groß werden muß, daß die Grenzfrequenz der Leitung nur noch knapp oberhalb der Betriebsfrequenz liegt, läßt sich die Koppelstrecke nicht mehr genau definieren, weil die großen Abmessungen der Bandleiter im Vergleich zur Betriebswellenlänge große Radien am Übergang zur Koppelstrecke erforderlich machen. Dies zeigt das folgende Zahlenbeispiel: Eine Koaxialleitung mit einem Wellenwiderstand von 50 Ω, die für 800 MHz und die bei dieser Frequenz maximal übertragbare Leistung dimensioniert ist, hat einen Außenleiterdurchmesser von ca. 150 mm und einen Innenleiterdurchmesser von 63 mm. Die Koppelstrecke des Richtkopplers hat eine Länge von λ/4≈93 mm.

Bei diesem Verhältnis von Innenleiterdurchmesser zu Länge der Koppelstrecke kommt es bei einem Richtkoppler der eingangs genannten Art aus den erwähnten Gründen am Übergang von dem jeweiligen Innenleiter der Koaxial leitung in den im Bereich der Koppelstrecke angeordneten Bandleiter unvermeidbar zu Feldverzerrungen bzw. Feld inhomogenitäten, die das Richtverhältnis und den Frequenz gang des Richtkopplers verschlechtern. Eine weitere Schwierigkeit besteht bei dem bekannten Richtkoppler auch hinsichtlich der Einstellung der Koppeldämpfung durch axiale Verschiebung der auf der Mitte der Band leiter aufsitzenden Isolierstifte, weil diese eine Durch biegung der Bandleiter hervorrufen, so daß diese über die Koppelstrecke nicht mehr parallel verlaufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Richt koppler der einleitend angegebenen Art zu schaffen, der mit der maximalen Leistung belastbar ist, die über die angeschlossenen Koaxialleitungen übertragbar ist, ohne daß Einbußen hinsichtlich der Richtwirkung und/oder des Frequenzganges in Kauf genommen werden müssen.

Diese Aufgabe ist bei einem Richtkoppler der genannten Gattung erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 genannten Merkmale gelöst.

Dieser Ausbildung liegen die beiden folgenden Maßnahmen zugrunde:

- Zum Abbau der Feldverzerrungen, die am Übergang von den Innenleitern der Koaxialleitungen auf die betreffenden Bandleiter unvermeidbar auftreten, sind der eigentlichen Koppelstrecke homogene Bandleitungsabschnitte ausreichender Länge vor geschaltet bzw. nachgeschaltet;
- zur Erzielung genau definierter Übergänge zu der Koppelstrecke sind die Bandleiter unter Berücksichtigung von Grenzfrequenz, Wellenwider stand und zu übertragender Leistung so breit wie möglich und so dünn wie möglich ausgebildet, wodurch die Biegeradien an den Übergängen im Verhältnis zur Wellenlänge klein gehalten werden können.

Gleichzeitig gewinnt man durch diese Ausbildung des Richtkopplers die Möglichkeit, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Bandleiter im Bereich der Koppel strecke biegesteifer auszubilden als in den an die Koppelstrecke anschließenden Abschnitten. Auf diese Weise läßt sich mittels der Isolierstifte eine weit gehend parallele Verschiebung der Bandleiter in der Koppelstrecke erreichen, wie sie zur Einstellung der Koppeldämpfung erforderlich ist.

Darüber hinaus ermöglicht der vorliegende Vorschlag auch eine Verringerung des Reflexionsfaktors, und zwar da durch, daß die Bandleiter der homogenen Bandleitungs abschnitte aus der zur Trennwand parallelen Symmetrieebene ihres zugehörigen Teils des Metallgehäuses heraus in Richtung der Trennwand parallel versetzt angeordnet sind. Durch diese Maßnahme wird nämlich der Wellenwiderstand des Richtkopplers an den jenigen der Koaxialleitungen noch besser angenähert, wobei das Maß des notwendigen Parallelversatzes leicht durch Versuch ermittelbar ist.

In der Zeichnung ist der Richtkoppler nach der Erfindung in einer beispielsweise gewählten Ausführungsform sche matisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie A-B in Fig. 1 und

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie C-D in Fig. 1.

Der Richtkoppler besteht aus einem rechteckigen Metall gehäuse 1 mit einem Seitenverhältnis, das bevorzugt im Bereich von etwa 1 : 2 bis 1 : 3 liegt. Das Metallgehäuse 1 ist mit vier Koaxialleitungsanschlüssen 2 versehen, die hier rechtwinklig zur Gehäuselängsachse angeordnet sind, aber auch in jedem anderen Winkel angebracht sein könnten. Das Metallgehäuse 1 wird durch eine Trennwand 3 unterteilt, in der sich mittig eine Koppelöffnung 4 befindet.

Die gleichseitigen Innenleiter 2 a bzw. 2 b der Koaxial anschlüsse 2 sind über je einen Bandleiter 5 a bzw. 5 b verbunden. Die Bandleiter 5 a bzw. 5 b bilden, zusammen mit den entsprechenden Teilen des Metallgehäuses 2 und der Trennwand 3, Bandleitungen mit einem definierten Wellen widerstand entsprechend demjenigen der angeschlossenen Koaxialleitungen.

Die Bandleiter 5 a bzw. 5 b sind im Bereich der Koppel öffnung 4 durch entsprechende Abwinkelungen nahe aneinan der herangeführt und verlaufen parallel. Dieser Bereich ist die Koppelstrecke. Zur Einstellung der Koppeldämpfung dienen Isolierstifte 6 a bzw. 6 b, die in der Mitte der Koppelstrecke auf den Bandleitern aufsitzen und deren Abstandsveränderung durch Verdrehung der Madenschrauben 7 a bzw. 7 b gestatten.

Jede Bandleitung besteht aus drei Abschnitten, nämlich einem mittleren Abschnitt 5 a′ bzw. 5 b′ und zwei gleich artigen, sich hieran beidseits anschließenden Abschnit ten 5 a′′ bzw. 5 b′′. Die Abschnitte 5 a′′ bzw. 5 b′′ außerhalb der Koppelstrecke bilden in Verbindung mit den Wänden des Metallgehäuses 1 bzw. der metallischen Trennwand 3 homogene Bandleitungen (vergleiche Fig. 3), deren Länge etwa gleich dem Innendurchmesser des Außenleiters der Koaxialan schlüsse ist und die dazu dienen, die durch den Übergang von den Innenleitern 2 a bzw. 2 b auf die Bandleiter hervorge rufenen Feldinhomogenitäten vor der Koppelstrcke abzubauen. Zur Erzielung einer maximalen Leistungs belastbarkeit sind die Bandleiter so dimensioniert, daß ihre Breite etwa der Differenz der beiden Querschnittsabmessungen a und b ihrer zugehörigen Teilräume des Metallgehäuses 1 entspricht. Der Querschnitts umfang jedes Bandleiters ist etwa gleich dem Umfang des Innenleiters der Koaxialanschlüsse. Auf diese Weise ist die Mindestdicke der Bandleiter definiert. Aller dings sind die Bandleiter in ihren mittleren Abschnitten 5 a′ bzw. 5 b′ dicker als in den Abschnitten 5 a′′ bzw. 5 b′′, um eine größere Biegesteifheit zu erzielen, so daß sich diese mittleren Abschnitte bei Verstellung der Isolier stifte 6 a bzw. 6 b weitgehend parallel zueinander ver schieben, während die nicht koppelnden, außenliegenden Abschnitte der Bandleiter eine entsprechende elastische Verbiegung erfahren.

Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, sind darüber hinaus die außenliegenden Abschnitte 5 a′′ bzw. 5 b′′ der Bandleiter aus der zur Trennwand 3 parallelen Symmetrieebene ihres zugehörigen Teils des Metallgehäuses 1 heraus in Richtung der Trennwand 3 um einen kleinen Betrag parallel versetzt angeordnet, da hier durch eine bessere Wellenwiderstandsanpassung der Bandleitungen an die Koaxialleitungen erzielt wird.

Claims

1. 3-dB-Richtkoppler, bestehend aus zwei sich parallel zueinander erstreckenden, die Innenleiter von je zwei Koaxialanschlüssen verbindenden Bandleitern, die über eine Koppelöffnung (4) in einer Trennwand (3) innerhalb eines als Außenleiter wirkenden Metallgehäuses mit Rechteckquerschnitt auf einer Länge von ca. ^λ/₄ breit seits miteinander gekoppelt sind, wobei die Koppel dämpfung über in der Mitte der Koppelstrecke auf den Bandleitern aufsitzende Isolierstifte (6 a, 6 b) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite jedes Bandleiters (5 a, 5 b) etwa der Differenz der beiden Querschnittsabmessungen (a, b) ihrer zugehörigen Teilräume des Metallgehäuses (1) entspricht und die Dicke derart bemessen ist, daß der Querschnitts umfang jedes Bandleiters (5 a, 5 b) etwa dem Umfang des Innenleiters (2 a, 2 b) der Koaxialanschlüsse entspricht, und daß die Bandleiter im Bereich zwischen ihren Verbindungsstellen mit dem Innenleiter (2 a, 2 b) des zugeordneten Koaxialanschlusses und der Koppelstrecke (5 a′, 5 b′) derart ausgeführt sind, daß sie homogene Bandleitungsabschnitte (5 a′′, 5 b′′) von einer Länge etwa gleich dem Innendurchmesser des Außenleiters (2) der Koaxialanschlüsse bilden.

2. Richtkoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandleiter (5 a, 5 b) im Bereich der Koppel strecke biegesteifer ausgebildet sind als in den an die Koppelstrecke anschließenden Abschnitten (5 a′′, 5 b′′).

3. Richtkoppler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Bandleiter (5 a′′, 5 b′′) der homogenen Bandleitungsabschnitte aus der zur Trennwand (3) parallelen Symmetrieebene ihres zugehörigen Teils des Metallgehäuses (1) heraus in Richtung der Trennwand (3) parallel versetzt angeordnet sind.