EP1014472A1 - Richtkoppler - Google Patents

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EP1014472A1
EP1014472A1 EP99123509A EP99123509A EP1014472A1 EP 1014472 A1 EP1014472 A1 EP 1014472A1 EP 99123509 A EP99123509 A EP 99123509A EP 99123509 A EP99123509 A EP 99123509A EP 1014472 A1 EP1014472 A1 EP 1014472A1
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EP
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strip
coupled
coupling
substrate
conductors
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Ludwig Moll
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Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
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Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/18—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
    • H01P5/184—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers the guides being strip lines or microstrips
    • H01P5/185—Edge coupled lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
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    • H01P5/184—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers the guides being strip lines or microstrips
    • H01P5/187—Broadside coupled lines

Definitions

  • the invention relates to a broadband directional coupler according to the preamble of Claim.
  • Broadband directional couplers of this type are known (Meinke / Grundlach, paperback der Hochfrequenztechnik, 5th edition, pages L 33 and L 34; E.M.T. JONES, MICROWAVE FILTERS, IMPEDANCE MATCHING NETWORKS, AND COUPLING STRUCTURES, ARTECH HOUSE BOOKS, pages 776 and 790).
  • the Cascade switched two, three or more coupling sections different Coupling attenuation is here between spatially curved opposite ones Conductors formed, the coupling sections with a fixed coupling a relatively small Distance of these conductors and the coupling sections with loose coupling one accordingly have a greater distance between these conductors. In between, the ladder is as kinked Transitional sections formed.
  • This known structure of such broadband Directional coupler is very complex and expensive.
  • This task is based on a broadband directional coupler according to the preamble of Patent claim solved by its characteristic features.
  • all coupling sections are different Coupling attenuation in planar line technology is formed on a substrate the sections with loose coupling are coplanarly coupled on the face Microstrip lines and the sections with fixed coupling broadly coupled Microstrip lines as they are known per se (e.g. according to Meinke-Grundlach, Page L 33, table 1).
  • the only coplanar coupled on the front Microstrip lines through which the coupling sections with loose coupling are formed are, are in the usual way in printed circuit technology on the top of a Formed substrate, the broadside coupled microstrip lines through which the coupling sections with fixed coupling are formed as opposite Strip lines are formed on the front and back of the substrate.
  • the principle according to the invention is suitable for any number connected in cascade Coupling sections, also for any long coupling sections.
  • the dimensioning the length and the number of coupling sections takes place in a known manner.
  • a broadband directional coupler can be built up, for example, which a broad frequency band from 470 to 860 MHz for the exact division of a High-frequency power with mutual 90 ° phase position is suitable.
  • Fig. 1 shows a broadband directional coupler, consisting of a total of three in cascade switched coupling sections 1, 2 and 3 different coupling attenuation
  • Both outer coupling sections 1 and 3 have coupling damping, for example of - 19dB
  • the intermediate section has a coupling attenuation of - 2.2dB.
  • Each of the coupling sections 1, 2 and 3 has an electrical length of ⁇ / 4.
  • the two outer coupling sections 1 and 3 of relatively loose coupling are through two side by side and only coupled on the front Coplanar lines 4 and 5 are formed, which are S-shaped to save space.
  • the middle coupling section 2 of relatively fixed coupling is broadside by two coupled microstrip lines 6 and 7 formed on opposite sides of the substrate 8 are formed and face each other on the broad side.
  • the one Strip line 5 of the two outer coupling sections 1 and 3 goes directly in each case the strip conductor 6 of the middle one formed on the front side of the substrate 8 Coupling section 2 over, the other stripline 4 of the two coupling sections 1 and 3 ends at a distance in front of the strip conductor 6 formed on the upper side and is by means of interconnections 11 with the rear strip conductor 7 of the middle coupling section 2 galvanically connected.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Waveguide Connection Structure (AREA)

Abstract

Bei einem Breitbandrichtkoppler mit mindestens zwei in Kaskade geschalteten Koppelabschnitten unterschiedlicher Koppeldämpfung bestehen die Koppelabschnitte mit loser Kopplung aus stirnseitig verkoppelten Streifenleitern und die Koppelabschnitte mit fester Kopplung aus breitseitig verkoppelten Streifenleitern; dabei sind die breitseitig verkoppelten Streifenleiter auf gegenüberliegenden Seiten eines Substrats und die stirnseitig verkoppelten Streifenleiter daran anschließend auf der Vorderseite des gleichen Substrats als Mikrostreifenleitungen ausgebildet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen breitbandigen Richtkoppler laut Oberbegriff des Patentanspruches.
Breitbandige Richtkoppler dieser Art sind bekannt (Meinke/Grundlach, Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, 5. Auflage, Seiten L 33 und L 34; E.M.T. JONES, MICROWAVE FILTERS, IMPEDANCE-MATCHING NETWORKS, AND COUPLING STRUCTURES, ARTECH HOUSE BOOKS, Seiten 776 und 790). Die in Kaskade geschalteten zwei, drei oder mehr Koppelabschnitte unterschiedlicher Koppeldämpfung werden hierbei zwischen räumlich gekrümmten gegenüberliegenden Leitern gebildet, wobei die Koppelabschnitte mit fester Kopplung einen relativ geringen Abstand dieser Leiter und die Koppelabschnitte mit loser Kopplung einen entsprechend größeren Abstand dieser Leiter aufweisen. Dazwischen sind die Leiter als geknickte Übergangsabschnitte ausgebildet. Dieser bekannte Aufbau solcher breitbandiger Richtkoppler ist sehr aufwendig und teuer.
Es ist auch schon bekannt, die Koppelabschnitte mit loser Kopplung aus stirnseitig verkoppelten Streifenleitern und die Koppelabschnitte mit fester Kopplung aus breitseitig verkoppelten Streifenleitern herzustellen (Offenlegungsschrift 1 964 412). Die breitseitig gekoppelten Streifenleiter wurden auf der Vorderseite eines Substrats durch Zwischenlage eines gesonderten sehr dünnen keramischen Isolators voneinander getrennt aufgebaut, was schwerwiegende und grundsätzliche Herstellungsmängel mit sich brachte (OS 1 964 412, Seite 7, unten bis Seite 8, oben).
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen breitbandigen Richtkoppler dieser Art zu schaffen, der sehr preiswert in gedruckter Schaltungstechnik herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Breitbandrichtkoppler laut Oberbegriff des Patentanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
Gemäß der Erfindung werden sämtliche Koppelabschnitte von unterschiedlicher Koppeldämpfung in planarer Leitungstechnik auf einem Substrat ausgebildet und zwar sind die Abschnitte mit loser Kopplung stirnseitig koplanar verkoppelte Mikrostreifenleitungen und die Abschnitte mit fester Kopplung breitseitig verkoppelte Mikrostreifenleitungen, wie sie für sich jeweils bekannt sind (z.B. nach Meinke-Grundlach, Seite L 33, Tabelle 1). Die nur stirnseitig koplanar verkoppelten Mikrostreifenleitungen, durch welche die Koppelabschnitte mit loser Kopplung gebildet werden, sind in üblicher Weise in gedruckter Schaltungstechnik auf der Oberseite eines Substrats ausgebildet, die breitseitig verkoppelten Mikrostreifenleitungen, durch welche die Koppelabschnitte mit fester Kopplung gebildet werden, sind als gegenüberliegende Streifenleitungen auf der Vorder- und Rückseite des Substrats ausgebildet. Für den Übergang zwischen diesen Koppelabschnitten ist von dem einen Streifenleiter der Koplanar-Leitung eine Durchverbindung zur Rückseite erforderlich, was ebenfalls in bekannter gedruckter Schaltungstechnik realisierbar ist. Ein erfindungsgemäßer Breitbandrichtkoppler kann damit insgesamt sehr einfach und billig auch in Massenproduktion in gedruckter Schaltungstechnik hergestellt werden.
Das erfindungsgemäße Prinzip eignet sich für beliebig viele in Kaskade geschaltete Koppelabschnitte, ebenso für beliebige lange Koppelabsehnitte. Die Dimensionierung der Länge und der Anzahl der Koppelabschnitte erfolgt in bekannter Weise. Gemäß der Erfindung kann beispielsweise ein breitbandiger Richtkoppler aufgebaut werden, der in einem breiten Frequenzband von 470 bis 860 MHz zur exakten Aufteilung einer Hochfrequenzleistung mit gegenseitiger 90°-Phasenlage geeignet ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
  • Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Breitbandrichtkoppler, Fig. 2 zeigt die Rückseite und Fig. 3 zeigt den Schnitt längs der Linie I-I.
    • Fig. 1 zeigt einen Breitband-Richtkoppler, bestehend aus insgesamt drei in Kaskade geschalteten Koppelabschnitten 1, 2 und 3 unterschiedlicher Koppeldämpfung, die beiden äußeren Koppelabschnitte 1 und 3 besitzen beispielsweise eine Koppeldämpfung von - 19dB, der dazwischenliegende mittlere Abschnitt eine Koppeldämpfung von - 2,2dB. Jeder der Koppelabschnitte 1, 2 und 3 besitzt eine elektrische Länge von λ/4. Die beiden äußeren Koppelabschnitte 1 und 3 von relativ loser Kopplung werden durch zwei nebeneinander geführte und nur stirnseitig miteinander verkoppelte Koplanarleitungen 4 und 5 gebildet, die zur Platzersparnis S-förmig gekrümmt sind. Der mittlere Koppelabschnitt 2 von relativ fester Kopplung wird durch zwei breitseitig verkoppelte Mikrostreifenleitungen 6 und 7 gebildet, die auf gegenüberliegenden Seiten des Substrats 8 ausgebildet sind und sich breitseitig gegenüberstehen. Zur Ausbildung des rückseitigen Streifenleiters 7 ist die auf der Rückseite des Substrats 8 vorgesehene durchgehende Metallkaschierung 9 mit einer Ausnehmung 10 versehen. Der eine Streifenleiter 5 der beiden äußeren Koppelabschnitte 1 und 3 geht jeweils unmittelbar in den auf der Vorderseite des Substrats 8 ausgebildeten Streifenleiter 6 des mittleren Koppelabschnittes 2 über, der andere Streifenleiter 4 der beiden Koppelabschnitte 1 und 3 endet stirnseitig im Abstand vor dem auf der Oberseite ausgebildeten Streifenleiter 6 und ist mittels Durchverbindungen 11 mit dem rückseitigen Streifenleiter 7 des mittleren Koppelabschnittes 2 galvanisch verbunden.
    Um für den mittleren Koppelabschnitt 2 ähnlich wie bei sogenannten breitseitig verkoppelten Triplate-Leitungen (Meinke-Grundlach, Tabelle 1, Ausführung b) eine definierte Umgebung auf der Oberseite des Substrats zu schaffen, kann es von Vorteil sein, auf den mittleren Koppelabschnitt 2 eine zusätzliche Abschirmhaube 12 aufzusetzen, die mit ihren Rändern auf entsprechenden Masseleiterstreifen 13 auf der Oberseite des Substrats aufliegt.

    Claims (2)

    1. Breitbandrichtkoppler mit mindestens zwei in Kaskade geschalteten Koppelabschnitten (1, 2, 3) unterschiedlicher Koppeldämpfung, bei dem die Koppelabschnitte (1, 3) mit loser Kopplung aus stirnseitig verkoppelten Streifenleitern (4, 5) und die Koppelabschnitte (2) mit fester Kopplung aus breitseitig verkoppelten Streifenleitern (6, 7) bestehen,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß die breitseitig verkoppelten Streifenleiter (6, 7) auf gegenüberliegenden Seiten eines Substrats (8) ausgebildet sind und dazu die rückseitige durchgehende Metallkaschierung (9) des Substrats (8) eine Ausnehmung (10) für den rückseitigen Streifenleiter (7) aufweist und die stirnseitig verkoppelten Streifenleiter daran anschließend auf der Vorderseite des gleichen Substrats (8) als Mikrostreifenleitungen ausgebildet sind.
    2. Breitbandrichtkoppler nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß der eine Streifenleiter (5) der stirnseitig verkoppelten Streifenleiter (4, 5) auf der Vorderseite des Substrats (8) unmittelbar in den vorderseitigen Streifenleiter (6) der breitseitig verkoppelten Streifenleiter (6, 7) übergeht und der andere Streifenleiter (4) der stirnseitig verkoppelten Streifenleiter (4, 5) im Abstand vor dem auf der Vorderseite des Substrats ausgebildeten Streifenleiter (6) der breitseitig verkoppelten Streifenleiter (6, 7) endet und durch eine Durchverbindung (11) mit dem rückseitigen Streifenleiter (7) der breitseitig verkoppelten Streifenleiter (6, 7) galvanisch verbunden ist.
    EP99123509A 1998-12-17 1999-11-25 Richtkoppler Expired - Lifetime EP1014472B1 (de)

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