DE4010658A1 - Mikrowellenleistungsempfaenger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mikrowellenleistungsempfänger zum Erzeugen einer Gleichstromleistung aus der elektrischen Leistung einer empfangenen Mikrowelle.

Eine Technik zum Erzeugen einer Gleichstromleistung für einen Empfänger aus der elektrischen Energie einer empfangenen Mikrowelle, ohne daß dazu eine Betriebsstromquelle im Empfänger selbst vorgesehen werden muß, ist in der JP-PS 63-54 023 offenbart. Die in dieser Patentschrift beschriebene Technik wird nachfolgend kurz erläutert. Eine Gleichrichterdiode steht mit einer Seite eines rechteckigen Mikrostreifenleiter-Resonators in Verbindung, dessen Leitungslänge der Hälfte der Wellenlänge λ der empfangenen Mikrowelle entspricht, und erzeugt eine Gleichstromleistung für den Empfänger aus der elektrischen Leistung bzw. Energie der empfangenen Mikrowelle. Bei der in dieser Patentschrift beschriebenen Technik wird ein Ende der Diode direkt mit dem Mikrostreifenleiter-Resonator verbunden. Wie allgemein bekannt, müssen der Mikrostreifenleiter-Resonator und die Diode jedoch aneinander angepaßt werden, um eine optimale Gleichstromleistung zu erhalten.

Demzufolge wird bei einer reellen Schaltungsanordnung ein Mikrostreifenleiter für die Anpassung verwendet, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Im einzelnen steht ein Ende eines Mikrostreifenleiters 2 mit einer Seite eines rechteckigen Mikrostreifenleiter-Resonators 1, der eine Leitungslänge von λ/2 aufweist, und das andere Ende des Mikrostreifenleiters 2 mit einem Ende (z. B. der Kathode) einer Gleichrichterdiode 3 in Verbindung. Dieses eine Ende der Diode 3 ist über eine zum Entfernen einer Hochfrequenzkomponente dienende Drosselspule 4 mit einer Ausgangsklemme 5 verbunden, während das andere Ende (z. B. die Anode) der Diode 3 über eine weitere Drosselspule 6 geerdet ist.

Bei dieser Anordnung erfolgt die Anpassung des Mikrostreifenleiter-Resonators 1 an die Diode 3 mit Hilfe des Mikrostreifenleiters 2, so daß die elektrische Leistung bzw. Energie einer vom Mikrostreifenleiter-Resonator 1 empfangenen Mikrowelle von der Diode 3 mit relativ hohem Wirkungsgrad gleichgerichtet wird. Demzufolge wird an der Ausgangsklemme 5 eine Gleichstromleistung erzeugt.

Wie vorstehend erwähnt, wird bei der Technik, die einen Mikrostreifenleiter 2 zur Anpassung von Mikrostreifenleiter- Resonator 1 und Diode 3 verwendet, die zur Diode 3 übertragene elektrische Leistung einer Mikrowelle von der Diode 3 mit hohem Wirkungsgrad gleichgerichtet. Jedoch wird die elektrische Leistung durch Übertragungsverluste mehr oder weniger gedämpft, während diese vom Mikrostreifenleiter- Resonator 1 zur Diode 3 übertragen wird. Demzufolge kann wegen dieser Dämpfung keine Gleichstromleistung bei einer geringen elektrischen Leistung der empfangenen Mikrowelle erzeugt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mikrowellenleistungsempfänger vorzuschlagen, mit dessen Hilfe eine optimale, von Dämpfung freie Gleichstromleistung erzielt werden kann.

Ferner soll ein Mikrowellenleistungsempfänger vorgesehen werden, der eine zirkularpolarisierte Mikrowelle empfangen kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 2 gelöst.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruches 3.

Mit Hilfe der Erfindung können die folgenden beachtlichen Vorteile erzielt werden:

Gemäß einem Aspekt der Erfindung steht eine Diode in angepaßtem Zustand mit den durch einen im Mittelteil eines Mikrostreifenleiter-Resonators vorgenommenen Einschnitt entstandenen Endteilen in Verbindung, so daß die vom Mikrostreifenleiter-Resonator empfangene Mikrowelle der Diode direkt zugeführt und von dieser gleichgerichtet wird. Demzufolge wird die elektrische Leistung nicht wie bei einem konventionellen Empfänger, der einen Anpassungs- Mikrostreifenleiter verwendet, gedämpft, so daß die Umwandlung der elektrischen Leistung der Mikrowelle in eine Gleichstromleistung mit sehr hohem Wirkungsgrad erfolgt.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann die elektrische Leistung einer zirkularpolarisierten Mikrowelle mit hohem Wirkungsgrad in eine Gleichstromleistung umgewandelt werden, da Mikrostreifenleiter-Resonatoren senkrecht zueinander in Kreuzform angeordnet sind.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann eine einfache Anpassung an eine Diode dadurch erfolgen, daß die durch den Einschnitt entstandenen Endteile des Mikrostreifenleiter- Resonators sich zum distalen Ende verjüngen. Außerdem kann die Breite des Mikrostreifenleiter-Resonators vergrößert werden, um eine Impedanzabnahme und somit eine Abnahme des Übertragungsverlustes des Mikrostreifenleiter-Resonators zu erzielen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Äußeren eines Mikrowellenleistungsempfängers;

Fig. 2 ein Schaltdiagramm für den in Fig. 1 gezeigten Empfänger;

Fig. 3 ein Schaltdiagramm für ein anderes Ausführungsbeispiel eines Mikrowellenleistungempfängers, der eine zirkularpolarisierte Mikrowelle empfangen kann; und

Fig. 4 ein Schaltdiagramm eines konventionellen Mikrowellenleistungsempfängers, der einen Anpassungs- Mikrostreifenleiter verwendet.

Nachfolgend wird mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 ein erstes Ausführungsbeispiel erläutert, wobei Fig. 1 das Äußere eines Mikrowellenleistungsempfängers und Fig. 2 den detaillierten Schaltungsaufbau des in Fig. 1 gezeigten Empfängers wiedergibt.

Wie aus Fig. 1 bzw. 2 ersichtlich, ist auf der Oberseite eines dielektrischen Substrats 11 ein Mikrostreifenleiter-Resonator 12 angeordnet, dessen Leitungslänge der Hälfte der Wellenlänge λ der zu empfangenden Mikrowelle entspricht, während auf der Unterseite des dielektrischen Substrats 11 eine Erdungsplatte angeordnet ist. Die Breite b des Mikrostreifenleiter- Resonators 12 kann wesentlich kleiner als die Leitungslänge sein. Der Mikrostreifenleiter-Resonator 12 weist an seinem längsseitigen Mittelteil einen Einschnitt auf, wodurch dieser in zwei Abschnitte 13 unterteilt wird. Das durch den Einschnitt entstandene Endteil jedes Resonatorabschnitts 13 ist in Form eines Konusteils 13 a ausgebildet, wobei die Verjüngung zum distalen Ende, d. h. zum Einschnitt hin, verläuft. Zwischen die durch den Einschnitt vorgesehenen Endteile bzw. Konusteile 13 a ist eine Gleichrichterdiode 14, z. B. eine Schottky-Diode geschaltet. Eine Ausgangsklemme 17 steht über eine Drosselspule 15 mit dem durch den Einschnitt entstandenen Endteil eines Resonatorabschnitts 13 in Verbindung, während eine weitere Ausgangsklemme 18 über eine Drosselspule 16 mit dem durch den Einschnitt vorgesehenen Endteil des anderen Resonatorabschnitts 13 in Verbindung steht. Die Breiten der Konusteile 13 a der durch den Einschnitt entstandenen Endteile sind so bestimmt, daß die beiden Resonatorabschnitte 13 an die Diode 14 angepaßt sind. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 werden die Drosselspulen 15 und 16 sowie die Ausgangsklemmen 17 und 18 in Form von Mikrostreifenleitern gleichzeitig mit dem Mikrostreifenleiter- Resonator 12 ausgebildet.

Mit diesem Aufbau bringt der Mikrostreifenleiter-Resonator 12 eine Mikrowelle auf Resonanz, die die Wellenlänge λ auf einer Polarisationsebene in Längsrichtung des Mikrostreifenleiter- Resonators 12 aufweist, wobei der Mittelteil des Mikrostreifenleiter-Resonators 12 als Stromschwingungsbauch dient. Demzufolge wird zwischen den durch den Einschnitt entstandenen Endteilen der beiden Mikrostreifenleiter- Resonatorabschnitte 13 eine Potentialdifferenz entsprechend einem in Form einen Stromschwingungsbauches fließenden Stroms erzeugt und mit Hilfe der Diode 14 gleichgerichtet. Demzufolge wird zwischen der Kathode und der Anode der Diode 14 eine Gleichspannung erzeugt. Hochfrequenz-Komponenten werden durch die Drosselspulen 15 und 16 entfernt und eine Gleichspannung als Leistung des Empfängers wird zwischen den Ausgangsklemmen 17 und 18 erzeugt. Da im Gegensatz zu dem in Fig. 4 gezeigten Stand der Technik kein Mikrostreifenleiter zur Anpassung des Mikrostreifenleiter-Resonators 12 an die Diode 14 erforderlich ist, kann die elektrische Leistung einer empfangenen Mikrowelle ohne irgendwelche Übertragungsverluste wirksam in eine Gleichspannung umgewandelt werden.

Um eine Anpassung der beiden geteilten Mikrostreifenleiter- Resonatorabschnitte 13 an die Diode vorzunehmen, ist es nicht unbedingt erforderlich, einen Aufbau vorzusehen, bei dem die durch den Einschnitt entstandenen Endteile der Resonatorabschnitte als Konusteile ausgebildet sind. Beispielsweise kann auch die Gesamtlänge des Mikrostreifenleiter-Resonators 12 so bestimmt werden, daß dieser an die Diode 14 angepaßt ist.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Mikrowellenleistungsempfängers, der eine zirkularpolarisierte Mikrowelle empfangen kann. Die in bezug auf Fig. 1 und 2 gleichen Bezugszeichen in Fig. 3 kennzeichnen gleiche bzw. äquivalente Teile, so daß sich eine nochmalige Beschreibung dieser Teile erübrigt.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind zwei Mikrostreifenleiter- Resonatoren 12 jeweils mit einer Leitungslänge von 1/2 der Wellenlänge λ einer zu empfangenden Mikrowelle auf der oberen Fläche bzw. Seite eines dielektrischen Substrats 11 senkrecht zueinander in Form eines Kreuzes angeordnet. Jeder dieser beiden Mikrostreifenleiter-Resonatoren 12 ist an seinem längsseitigem Mittelteil in zwei Abschnitte 13 unterteilt. Zwischen die sich entsprechenden Mikrostreifenleiter­ Abschnitte 13 ist jeweils eine Diode 14 geschaltet. Die Kathoden der Dioden 14 stehen mit den einen Endteilen von entsprechenden Drosselspulen 15, 15 in Verbindung, während die beiden anderen Endteile dieser Drosselspulen 15, 15 mit einer positiven Ausgangsklemme 17 verbunden sind. Die Anoden der Dioden 14 stehen mit den einen Endteilen von entsprechenden Drosselspulen 16, 16 in Verbindung, während die beiden anderen Endteile dieser Drosselspulen 16, 16 mit einer negativen Ausgangsklemme 18 verbunden sind.

Mit Hilfe dieses Aufbaus werden die vertikalen und horizontalen Komponenten einer zirkularpolarisierten Mikrowelle entsprechend von den beiden senkrecht zueinander angeordneten Mikrostreifenleiter-Resonatoren 12 empfangen und Gleichspannungen gemäß den elektrischen Leistungen der vertikalen und horizontalen Komponenten von den Dioden 14 erzeugt. Da mittels der Drosselspulen 15 und 16 Hochfrequenzkomponenten entfernt werden, wird an den Ausgangsklemmen 17 und 18 der Mittelwert der von den Dioden 14 erzeugten Gleichspannungen erhalten.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Dioden 14 parallel geschaltet. Jedoch können die Dioden 14 auch in Reihe geschaltet werden. Im einzelnen wird die Kathode der einen Diode 14 über eine Drosselspule mit der positiven Ausgangsklemme 17 und deren Anode über eine andere Drosselspule mit der Kathode der anderen Diode 14 verbunden. Die Anode der anderen Diode 14 wird über eine weitere Drosselspule mit der negativen Ausgangsklemme 18 verbunden. Bei dieser Reihenschaltung tritt zwischen der positiven und negativen Ausgangsklemme 17 und 18 eine Gleichspannung auf, die dem Doppelten des Mittelwerts der von den Dioden 14 erzeugten Gleichspannungen entspricht.

Claims (3)

1. Mikrowellenleistungsempfänger zum Erzeugen einer Gleichstromleistung anhand einer Mikrowelle, die von einem Mikrostreifenleiter-Resonator (12) empfangen wird, dessen Leitungslänge der Hälfte der Wellenlänge der Mikrowelle entspricht, dadurch gekennzeichnet,
daß der Mikrostreifenleiter-Resonator (12) an seinem längsseitigen Mittelteil durch einen Einschnitt in zwei Abschnitte (13, 13) unterteilt ist und
daß eine Gleichrichterdiode (14) unter Anpassung zwischen die durch den Einschnitt vorgesehenen Endteile der Mikrostreifenleiter-Resonatorabschnitte (13, 13) geschaltet ist.

2. Mikrowellenleistungsempfänger mit zwei senkrecht zueinander in Kreuzform angeordneten Mikrostreifenleiter- Resonatoren (12, 12), deren Leitungslänge jeweils der Hälfte der Wellenlänge der zu empfangenden Mikrowelle entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Mikrostreifenleiter-Resonatoren (12, 12) an seinem längsseitigen Mittelteil durch einen Einschnitt in zwei Abschnitte (13, 13) unterteilt ist,
daß jeweils eine Gleichrichterdiode (14) zwischen die durch die Einschnitte vorgesehenen Endteile der entsprechenden Mikrostreifenleiter-Resonatorabschnitte (13, 13) unter Anpassung geschaltet ist und
daß die beiden Dioden (14, 14) parallel oder in Reihe verbunden sind,
wobei eine Gleichstromleistung zwischen den beiden Anschlüssen der Parallel- oder Reihenschaltung vorliegt.

3. Mikrowellenleistungsempfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Einschnitt vorgesehenen Endteile der Mikrostreifenleiter-Resonatorabschnitte (13) zur Anpassung an die Diode (14) zu ihren distalen Enden hin verjüngt sind.