DE3810674C2

DE3810674C2 -

Info

Publication number: DE3810674C2
Application number: DE3810674A
Authority: DE
Inventors: Takashige Terakawa; Noriyuki Akaba; Sadayoshi Yokohama Kanagawa Jp Hattori
Original assignee: TOKYO KEIKI CO Ltd TOKIO/TOKYO JP
Current assignee: TOKYO KEIKI CO Ltd TOKIO/TOKYO JP
Priority date: 1987-04-01
Filing date: 1988-03-29
Publication date: 1992-04-23
Also published as: GB2204186B; GB2204186A; GB8807078D0; JPS63246002A; DE3810674A1; US4901042A

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenzleistungsverteiler in Wellenleitertechnik nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 5. Ein solcher Hochfrequenzleistungsverteiler in Micro-Streifenleitertechnik ist aus dem Microwave Journal, November 1984, Seiten 125 bis 135 bekannt.

Eine vereinfachte Darstellung eines solchen Leistungsverteilers zeigt die Fig. 5 (2). Gemäß dieser ist ein Leitungsmuster auf einer der beiden Oberflächen einer dielektrischen Grundplatte 50 aufgebracht, deren gegenüberliegende Oberfläche eine durchgehende Metallisierung 52 aufweist und als Erdungsfläche wirkt.

Das Schaltungsmuster wird gebildet von einer einzelnen Eingangsleitungsstück 60, zwei Ausgangsleitungsstücken 70 und 71 und zwei Übertragungsleitungen 62 und 63 mit hoher Impedanz, die sich, ausgehend von einem Verzweigungspunkt 61 am Eingangsleitungsstück 60 zu den Ausgangsleitungsstücken 70 und 71 erstrecken. Ein Entkopplungswiderstand R ist zwischen ausgangsseitige Teile der Übertragungsleitungen 62 und 63 mit hoher Impedanz geschaltet und verbindet diese beiden ausgangsseitigen Teile.

Die Impedanz des Eingangsleitungsstücks 60 und die Impedanz einer jeden der Ausgangsleitungsstücke 70 und 71 ist jeweils auf Z [Ω] festgesetzt, und die Impedanz einer jeden der Übertragungsleitungen 62 und 63 mit hoher Impedanz ist auf √ · Z festgesetzt. Die Länge einer jeden der beiden Übertragungsleitungen 62 und 63 mit hoher Impedanz ist durch die Gleichung

l = (2n + 1) · λg/4

festgelegt, wobei n=0, 1, 2, . . ., und λg die Wellenlänge bei Betriebsfrequenzen bedeuten.

Mit der Bezugsziffer 80 ist ein Eingangsanschluß bezeichnet, und mit Be zugsziffern 81 und 82 sind Ausgangsanschlüsse an der bezeichnet.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 (2) läßt sich im Ideal zustand durch ein in Fig. 5 (1) gezeigtes Ersatzschaltbild wiedergeben. In diesem Fall wird die am Eingangsanschluß 80 vorhandene elektrische Leistung gleicher maßen auf die Ausgangsanschlüsse 81 und 82 verteilt. Die Phasendifferenz zwischen den verteilten elektrischen Leistungen an den Ausgangsanschlüssen 81 und 82 beträgt 0°.

Umgekehrt läßt sich auch elektrische Leistungen mit gleicher Höhe in Phase an die dann als Eingänge dienenden Anschlüsse 81 und 82 ein geben, summiert dann am als Ausgang wirkenden Anschluß 80 erscheinen. Da in diesem Fall die Phasen der beiden elektrischen Leitungen zueinander gleich sind, erscheint am Entkopplungs widerstand R keine Potentialdifferenz, und es fließt daher kein Strom durch den Widerstand. Aus diesem Grund kann der elektrische Leistungsverteiler auch als elektrischer Leistungssynthesizer verwendet werden.

Da jedoch bei der beschriebenen herkömmlichen Einrichtung die gesamte Schaltung in Form einer planaren Mikrowellen schaltung auf einer dielektrischen Grundplatte 50 realisiert ist, wie es in der Fig. 5 (2) gezeigt ist, besitzt jede Leitung, die zur Übertragung elektrischer Energie dient, eine ka pazitive Komponente, die gleichförmig verteilt ist. Außerdem ergibt sich eine gewisse kapazitive Komponente C, zwischen dem Entkopplungswiderstand R und der Erdungs fläche 52 auf der Rückfläche der Grundplatte 1 wie es die Fig. 5 (3) darstellt. Hieraus ergibt sich eine Impedanzfehlanpassung an jedem der Anschlüsse 80, 81 und 82, die zu unerwünschten Reflexionen führt.

Probleme dieser Art traten auch bei Leitungsvorteilen auf, die in Koaxialkabeltechnik ausgeführt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Hochfrequenz leistungsverteiler der eingangs genannten Art zu schaffen, der von der vom Entkopplungswiderstand gebildeten Streukapazität unbeeinflußt ist.

Diese Aufgabe wird bei einem in Mikro-Streifenleitungstechnik ausgebildeten Leistungsverteiler durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Eine Lösung dieser Aufgabe ist für einen in koxialkabeltechnik ausgebildeten Leistungsverteiler durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 5 gelöst. Die Ansprüche 2 bis 4 betreffen Ausführungsvarianten der Lösung nach Anspruch 1.

Die Figuren dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung in Streifenleitertechnik;

Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild für die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung;

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung in Streifenleitertechnik;

Fig. 4 in schematischer Darstellung die Konstruktion eines Ausführungsbeispiels der Erfin dung in Koaxialkabeltechnik, und

Fig. 5 (1), 5 (2) und 5 (3) Darstellungen herkömmlicher Vorrichtungen.

In den Fig. 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Komponenten, welche denen entsprechen, die im Zusammenhang mit der Fig. 5 beschrieben wurden, sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen.

Wie die Fig. 1 zeigt, ist ein gewünschtes Muster einer Leistungsverteilerschaltung auf einer von zwei Oberflächen einer dielektrischen Grundplatte 1 gebildet. Eine Erdungs fläche 52 ist an der anderen Oberfläche der dielektrischen Grundplatte 1, diese Oberfläche gleich förmig bedeckend, ausgebildet.

Das Schaltungsmuster ist ähnlich dem Schaltungsmuster, wie es bei der beschriebenen herkömmlichen Anordnung zur Anwen dung kommt. Es enthält eine Eingangsleitung 60, ein Paar Ausgangsleitungen 70, 71, ein Paar Übertragungsleitungen 62, 63 mit hoher Impedanz, die von der Eingangsleitung 60 an einem Verzweigungspunkt 61 sich verzweigen und zu den Ausgangsleitungen 70 und 71 erstrecken. Ein Entkopplungswiderstand R ist an der Ausgangsseite zwischen einem Paar Leitungsstücken der Übertragungsleitungen 62 und 63 mit hoher Impedanz angeord net und mit diesen verbunden.

Ein Durchbruch 1A ist in der dielektri schen Grundplatte 1 in der Nähe des Verzweigungspunktes 61 ausgebildet. Ein Kompensationskondensator 3, der einen gewünschten Kapazitätswert aufweist, ist in diesem Durchbruch 1A angeordnet und elektrisch mit dem Verzweigungspunkt 61 einerseits und der Erdungsfläche 52 andererseits verbunden. Mit Ausnahme dieses Merkmals ist der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels der gleiche wie der Aufbau der beschriebenen herkömmlichen Einrichtung.

Die parasitäre oder Streu-Kapazität C, die der Entkopplungs widerstand R mit sich bringt, wie es in Fig. 2 dar gestellt ist, wird durch den Kondensator 3 kompensiert. Eine Reflexion, die durch die Kapazität C bewirkt wird, wird durch ihn gelöscht. Auf diese Weise wird der Welligkeitsfaktor an jedem der Anschlüsse 80, 81 und 82 verbessert.

Das bedeutet, daß die Anordnung des Kompensationskondensa tors 3 am Verzweigungspunkt 61 sicherstellt, daß die Phase der Reflexion, welche durch die Kapazität C verursacht ist, und die Phase der Reflexion, welche durch den Kompen sationskondensator 3 verursacht wird, im wesentlichen gleich zueinander sind aufgrund ihrer Eigenschaften. Die Phase einer der beiden reflektierten Wellen unterscheidet sich nach dem Hin- und Rücklauf der Welle von der der anderen reflektierten Welle um einen Win kel, der der halben Wellenlänge entspricht (da die Länge jeder der Übertragungsleitungen 62 und 63 mit der hohen Im pedanz einer Viertel Wellenlänge entspricht), so daß die reflektierten Wellen sich gegenseitig löschen beim Zueinanderaddieren mit einer Phasendifferenz von 180° in Vektoraddition an den Anschlüssen 80, 81 und 82.

Aus obiger Beschreibung ergibt sich, daß bei der Erfindung selbst dann, wenn die kapazitive Komponente, die am Entkopplungs widerstand R gebildet wird, einen relativ hohen Wert aufweist, Reflexionen, die durch diese kapazitive Kompo nente hervorgerufen werden, wirkungsvoll unterdrückt werden. Auf diese Weise werden die Eingangswelligkeiten verbessert. Bei der Erfindung ist es daher möglich, als Entkopplungswiderstand R ein Bauelement zu verwen den, das verbesserte Eigenschaften im Hinblick auf die wirksamen elektrischer Leistungen hat und einen vergleichs weise hohen Widerstand aufweist. Damit lassen sich die Eigenschaften des Hochfrequenzleistungsverteilers verbes sern.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.

Bei diesem Ausführungsbeispiel besitzt das Schaltungsmuster auf der dielektrischen Grundplatte 1 einen Elektrodenteil 4, der am Verzweigungspunkt 61 angesetzt ist und der Erdungsfläche 52 an der Rückseite der Grundplatte gegenüberliegt und damit einen Kondensator bildet, wodurch eine kapazitive Kompen sationskomponente geschaffen wird. Beim zweiten Ausführungs beispiel ist daher die Bildung eines Durchbruchs, wie sie beim ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, nicht erforderlich. Mit Ausnahme dieses Merkmals ist der Aufbau der gleiche wie beim ersten Ausführungsbeispiel.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel werden die gleichen Funkti onen und Wirkungen erreicht, wie sie beim ersten Ausfüh rungsbeispiel realisiert sind. Von Vorteil ist außerdem, daß das zweite Ausführungsbeispiel mit herkömmlichen Her stellungsverfahren gebildet werden kann. Der Elektrodenteil 4 des Schaltungsmusters kann nämlich gleichzeitig mit der Bildung des Hauptschaltungsmusters, bei dem die minia turisierten Streifenleitungen hergestellt werden, gebildet werden. Damit gewinnt man eine Vorrichtung, die zur Kompensation ebenfalls eine kapazitive Komponente auf weist, wie dies beim ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Die Herstellungskosten bleiben dabei jedoch die glei chen wie bei der herkömmlichen Ausführungsform.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 wird ein Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung auf der Basis des Schaltbildes der Fig. 2, das unter Verwendung von Koaxial kabeln realisiert ist, erläutert.

Die Eingangsleitung 60, die Ausgangsleitungen 70 und 71 und die dazwischen vorgesehenen Übertragungsleitungen 62 und 63 mit hoher Impedanz werden von Koaxialkabeln gebildet, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Der Impedanzwert einer jeden dieser Komponenten ist der gleiche wie der Impedanzwert der entsprechenden Komponenten der jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsformen.

Bei dieser Anordnung werden die gleichen Funktionen und Wir kungen erreicht, wie sie beim ersten Ausführungsbeispiel erreicht werden. Wie dort ist ein Kompensationskondensator 6 am Verzweigungspunkt 61 der Eingangsleitung 60 vorgesehen.

Claims

1. Hochfrequenzleistungsverteiler in Mikro-Streifenleitungstechnik, bestehend aus einer dielektrischen Grundplatte, einer Erdungsfläche auf der Rückseite, einem Eingangsleitungsstück auf einer Seite (der Vorderseite) der Grundplatte und zwei Ausgangsleitungsstücken auf der gegenüberliegenden Seite (der Vorderseite) der Grundplatte, wobei

a) das Eingangsleitungsstück und die Ausgangsleitungsstücke die gleiche Impedanz aufweisen,
b) das Eingangsleitungsstück sich an einem Verzweigungspunkt in zwei Übertragungsleitungen hoher Impedanz aufteilt, die jeweils zu einem Ausgangsleitungsstück führen und sich aus einzelnen, verschieden gerichteten Leitungsstücken zusammensetzen,
c) zwischen zwei benachbarten Leitungsstücken der beiden Übertragungsleitungen ein Widerstand angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

d) am Verzweigungspunkt (61) eine Kapazität (3; 4) angeordnet ist und daß
e) die Größe dieser Kapazität (3; 4) so gewählt ist, daß durch sie die durch die zwischen der Erdungsfläche (52) und dem Widerstand (R) vorhandene parasitäre Kapazität verursachten unerwünschten Reflexionen am Eingangsleitungsstück (60) und an den Ausgangsleitungsstücken (70, 71) kompensiert werden.

2. Hochfrequenzleistungsverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität von einem als konzentriertes Bauelement ausgeführten Kondensator (3) gebildet ist, dessen Anschlüsse mit dem Verzweigungspunkt (61) und der Erdungsfläche (52) verbunden sind.

3. Hochfrequenzleistungsverteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (3) in einem in der Grundplatte (1) ausgebildeten Durchbruch (1A) angeordnet ist.

4. Hochfrequenzleistungsverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität als mit dem Verzweigungspunkt (61) verbundener Belagabschnitt (4) in Streifenleitungstechnik auf der Vorderseite der Grundplatte (1) ausgebildet ist.

5. Hochfrequenzleistungsverteiler in Koaxialkabeltechnik, bestehend aus einem Eingangsleitungsstück und zwei Ausgangsleitungsstücken, die sämtlich gleiche Impedanz aufweisen, und zwei Übertragungsleitungen hoher Impedanz, die jeweils eines der Ausgangsleitungsstücke mit einem Verzweigungspunkt am Eingangsleitungsstück verbinden, und einem Widerstand, der die Innenleiter der Übertragungsleitungen an den Verbindungspunkten mit den zugehörigen Ausgangsleitungen miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß am Verzweigungspunkt (61) der Innenleiter des Eingangsleitungsstücks (60) mit dem Außenleiter desselben mittels eines Kondensators (6) verbunden ist, dessen Kapazität eine solche Größe hat, daß durch sie eine zwischen dem Widerstand (R) und den Außenleitern der benachbarten Kabelstücke (62, 63, 70, 71) gebildete parasitäre Kapazität, die unerwünschte Reflexionen am Eingangsleitungsstück (60) und an den Ausgangsleitungsstücken (70, 71) hervorruft, kompensiert wird.