EP1014472B1 - Richtkoppler - Google Patents

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EP1014472B1
EP1014472B1 EP99123509A EP99123509A EP1014472B1 EP 1014472 B1 EP1014472 B1 EP 1014472B1 EP 99123509 A EP99123509 A EP 99123509A EP 99123509 A EP99123509 A EP 99123509A EP 1014472 B1 EP1014472 B1 EP 1014472B1
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EP
European Patent Office
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coupled
striplines
coupling
stripline
substrate
Prior art date
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EP99123509A
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English (en)
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EP1014472A1 (de
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Ludwig Moll
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Original Assignee
Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
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Publication date
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    • 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
    • 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
    • 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
    • H01P5/187—Broadside coupled lines

Definitions

  • the invention relates to a broadband directional coupler according to the preamble of Patent claim 1.
  • Broadband directional couplers of this type are known (Meinke / Gundlach, Taschenbuch the high-frequency technology, 5th edition, Springer Verlag, 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 of different Coupling attenuation are here between spatially curved opposite Ladders formed, wherein the coupling sections with a fixed coupling a relatively small Distance between these conductors and the coupling sections with loose coupling a corresponding have greater distance of these conductors. In between, the ladder is kinked Transition sections formed.
  • This known construction of such broadband Directional coupler is very complicated and expensive.
  • This object is based on a broadband directional coupler according to the preamble of Patent claim 1 solved by the characterizing features.
  • all coupling sections of different Coupling attenuation in planar line technology formed on a substrate and indeed the sections with loose coupling are coplanar coupled frontally Microstrip lines and the sections coupled with fixed coupling broadside Microstrip lines as they are known per se (for example according to Meinke-Gundlach, Page L 33, Table 1).
  • the inventive principle is suitable for any number of cascade connected Coupling sections, as well as any long coupling sections.
  • a broadband directional coupler can be constructed which in a wide frequency band from 470 to 860 MHz for the exact distribution of a High frequency power with mutual 90 ° phase position is suitable.
  • FIG. 1 shows the plan view of a broadband directional coupler according to the invention
  • FIG. 2 shows the back
  • Fig. 3 shows the section along the line I-I.
  • Fig. 1 shows a broadband directional coupler consisting of a total of three in cascade switched coupling sections 1, 2 and 3 different coupling damping
  • the both outer coupling sections 1 and 3 have, for example, a coupling damping from - 19dB
  • the intermediate middle section has a coupling loss 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 guided and only frontally coupled together Coplanar lines 4 and 5 are formed, which are S-shaped curved to save space.
  • the middle coupling portion 2 of relatively fixed coupling is by two broadside coupled microstrip lines 6 and 7 formed on opposite sides of the substrate 8 are formed and facing each other on the wide side.
  • the back strip conductor 7 is provided on the back side of the substrate 8 continuous metal lamination 9 is provided with a recess 10.
  • the one Strip conductor 5 of the two outer coupling sections 1 and 3 are each directly in formed on the front side of the substrate 8 strip conductor 6 of the middle Coupling section 2 on, the other strip conductor 4 of the two coupling sections 1 and 3 ends frontally at a distance in front of the strip conductor 6 formed on the upper side and is by means of through-connections 11 with the rear stripline 7 of the middle coupling section 2 galvanically connected.
  • a Creating a defined environment on top of the substrate can be beneficial be on the middle coupling section 2 an additional shielding hood 12th set up with their edges on corresponding ground strip 13 on the Top of the substrate rests.

Landscapes

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

Description

Die Erfindung betrifft einen breitbandigen Richtkoppler laut Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Breitbandige Richtkoppler dieser Art sind bekannt (Meinke/Gundlach, Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, 5. Auflage, Springer Verlag, 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 (DE-A-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 (DE-A-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 Patentanspruchs 1 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-Gundlach, 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 Koppelabschnitte. 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-Gundlach, Seite L 33, 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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DE19858470A1 (de) 2000-06-21
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