FI83003C - 180-grads hybridkoppling. - Google Patents

Description

1 83003 180-asteen hybridikytkentä

Keksinnön kohteena on 180-asteen hybridikytkentä, joka käsittää sisääntulon ja kaksi toisiinsa nähden 180-5 asteen vaihesiirrossa olevaa ulostuloa.

Tietyissä sovellutuksissa, kuten esimerkiksi balansoiduissa sekoittimissa, tarvitaan 180-asteen hybridiä, jossa sekä vaihe- että amplitudibalanssi hybridin eri ulostulojen eli haarojen välillä ovat erittäin hyviä tai lä-10 hellä optimia laajalla taajuuskaistalla. Suurtaajuuksilla ja mikroaaltotaajuuksilla tällaiset 180-asteen hybridit eli balunit on toteutettu pääasiassa mikroliuskarakenteil-la, kuten Rat-Race, kytketyt johdot, parijohto, koplanaari, kaksois-Lange-kytkin, ym. Esimerkiksi Rat-Race-rakenteella 15 saavutetaan 10-asteen vaihebalanssi ja 1 dB:n amplitudi-balanssi noin 20 %:n taajuuskaistalla.

Artikkelissa "Designing with the Double Lange Coupler", Derek Fitzgerald, RF design, October 1988, s. 46-48, on esitetty kahdella Lange-kytkimellä toteutettu 180-asteen 20 hybridi. Siinä on kaksi 90-asteen Lange-kytkintä kytketty . . sarjaan siten, että sarjaankytkettyjen hybridien läpikul- kenut signaali on 180-asteen vaihesiirrossa sisääntulosig-naaliin nähden. Kuten kyseisen artikkelin kuviosta 5 voidaan nähdä, myös tällaisen hybridikytkennän ongelmana on 25 huono amplitudi- ja vaihebalanssi. Siten niitä voidaan käyttää vain pistemäisillä taajuuksilla eikä laajalla taajuusalueella.

Esillä olevan keksinnön päämääränä on aikaansaada 180-asteen hybridikytkentä, jossa amplitudi- ja vaiheba-30 lanssi eri haarojen välillä ovat erittäin hyviä laajalla taajuusalueella.

Tämä päämäärä ratkaistaan johdannossa esitettyä tyyppiä olevalla hybridikytkennällä, jolle on keksinnön mukaisesti tunnusomaista, että hybridikytkentä käsittää 35 signaalijakajan ja kaksi keskenään symmetristä 90-asteen 2 83003 hybridipiiriä, joista toinen on kytketty aiheuttamaan si-sääntulosignaalille +90-asteen vaihesiirron ja toinen -90-asteen vaihesiirron kahden toisiinsa nähden 180-asteen vaihesiirrossa olevan ulostulosignaalin tuottamiseksi.

5 Käyttämällä kahta 90-asteen hybridiä ja niitä yh distävää 0-asteen hybridiä, muodostuu kaksi symmetristä vaiheensiirtohaaraa, minkä seurauksena amplitudi- ja vai-hebalanssi saadaan erittäin hyviksi yli oktaavin kaistalla. Keksintö perustuu siten hakijan havaintoon, että tunnetuis-10 sa ratkaisuissa on ongelmana ollut niiden epäsymmetrisyys, jolloin vaihe- ja amplitudibalanssi muuttuvat voimakkaasti taajuuden muuttuessa. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa kummatkin haarat ovat symmetrisiä, jolloin myös haarojen taa-juusriippuvuudet ovat oleellisesti samanlaiset.

15 Keksinnön mukaisessa hybridikytkennässä voidaan käyttää yleisesti saatavissa olevia komponentteja, jotka kytketään keksinnön mukaisesti uudella tavalla.

Edullisesti hybridit on toteutettu mikroliuskaraken-teilla, jolloin lisäetuina saavutetaan pieni koko ja mah-20 dollisuus valmistaa hybridikytkentä piirilevytekniikalla.

Keksintöä selitetään nyt yksityiskohtaisemmin viitaten oheiseen piirrokseen, jossa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen hybridikytkennän lohkokaavion muodossa, 25 kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen hybridikytkennän toteutettuna Wilkinson-jakajalla ja kahdella Lange-kytki-mellä, ja kuviot 3 ja 4 esittävät kuvion 2 kytkennän amplitu-dibalanssikuvaajan ja vaihebalanssikuvaajan taajuuden funk-30 tiona.

Kuvion 1 mukaisesti keksinnön mukainen 180-asteen hybridikytkentä käsittää sisääntulon IN ja kaksi toisiinsa nähden 180-asteen vaihesiirrossa olevaa ulostuloa OUTI ja OUT2. Hybridikytkennän sisääntulon muodostaa 0-asteen hyb-35 ridi tai jakaja, joka jakaa sisääntulosignaalin kahteen 3 83003 samanvaiheiseen ulostuloonsa. 0-asteen jakajan kumpaankin ulostuloon on kytketty samanlainen 90-asteen hybridi 6 ja 7.

Kumpikin 90-asteen hybridi 6 ja 7 käsittää sisään-5 tuloportin 1, kvadratuurivaiheessa toisiinsa nähden olevat ulostuloportit 3 ja 4 sekä isoloidun ulostuloportin 2. Normaalisti kytkettynä tällainen 90-asteen hybridi aiheuttaa sen, että sisääntuloporttiin 1 syötetty signaali jaetaan kahdeksi kvadratuurivaiheiseksi signaaliksi, jotka 10 esiintyvät ulostuloporteissa 3 ja 4. Isoloituun ulostulo-porttiin 2 ei normaalisti mene signaalia ja se on tavallisesti päätetty 50 ohmin vastukseen.

Esillä olevan keksinnön hybridikytkennässä on hybridin 6 sisääntulo kytketty signaalinjakajan 5 ulostuloon 15 2 ja ulostuloportit 3 ja 4 kytketty avoimiksi, niin että isoloituun ulostuloporttiin 2, joka on hybridikytkennän ulostulo OUTI, muodostuu signaali, joka on +90-asteen vai-hesiirrossa sisääntulosignaaliin nähden. Vastaavasti on hybridin 7 sisääntuloportti 1 kytketty signaalijakajan 5 20 toiseen ulostuloporttiin 3 ja ulostuloportit 3 ja 4 kytketty maapotentiaaliin, niin että isoloituun ulostuloporttiin 2, joka on hybridikytkennän toinen ulostulo OUT2, muodostuu signaali, joka on -90-asteen vaihesiirrossa sisääntulosignaaliin nähden. Täten hybridit 6 ja 7 kääntävät sisääntu-25 losignaalin vaihetta toisiinsa nähden 90 astetta vastakkaisiin suuntiin ja ulostulojen OUTI ja 0UT2 väliseksi vaihe-eroksi saadaan muodostettua 180 astetta. Koska keksinnön mukaisessa hybridikytkennässä hybridit 6 ja 7 ovat keskenään symmetrisiä, eli muuttuvat taajuuden suhteen 30 samalla tavalla samaan suuntaan, pysyy hybridikytkennän eri haarojen väliset amplitudi- Ja vaihebalanssit erittäin hyvinä laajalla taajuuskaistalla.

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön ensisijainen suoritusmuoto, jossa 0-asteen hybridinä 5 on käytetty Wilkin-35 son-jakajaa ja 90-asteen hybrideinä 6 ja 7 Lange-kytkintä 4 83003 mikroliuskarakenteina. Kuviossa 2 esitetty keksinnön mukainen hybridikytkentä on luonnollisessa mittakaavassa soveltuen noin 1,5-3,0 GHz:n taajuusalueelle. Kuvioon 2 on lisäksi piirretty katkoviivalla 100 ohmin vastus, joka 5 on kytkettävä Wilkinson-jakajan 5 haarojen väliin.

Kuviossa 3 on havainnollistettu kuvion 2 hybridikyt-kennän amplitudibalanssia Ρουτι - Ρουτ2 taajuuden funktiona. Vastaavasti kuviossa 4 on esitetty kuvion 2 hybridikyt-kennän vaihebalanssi Φουτ1 - Φουτ 2 taajuuden funktiona. Ku-10 vioista voidaan nähdä, että 10 asteen vaihebalanssi ja 1 dB:n amplitudibalanssi saavutetaan taajuusalueella 1,5-3,3 GHz, eli yli oktaavin kaistalla.

Erilaisia Lange-kytkimiä ja niiden ominaisuuksia on käsitelty esimerkiksi edellä mainitussa RF designin 15 artikkelissa. Mikroliuskajohtohybridien yleiset valmistusmenetelmät ovat alan ammattimiehen tuntemia.

Vaikka keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa on parhaan tuloksen aikaansaamiseksi käytetty mahdollisimman laajakaistaisia hybridejä, keksinnön mukainen symmet-20 rinen 180-asteen hybridikytkentä voidaan periaatteessa toteuttaa millä tahansa 90- ja 0-asteen hybrideillä.

Oheiset kuviot ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksintöä. Keksinnön mukainen hybridikytkentä voi yksityiskohdiltaan vaihdella 25 oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

t·

Claims (5)

1. 5 83003 1. 180-asteen hybridikytkentä, joka käsittää sisääntulon (IN) ja kaksi toisiinsa nähden 180-asteen vaihesiir- 5 rossa olevaa ulostuloa (OUTI, OUT2), tunnettu siitä, että hybridikytkentä käsittää signaalijakajan (5) ja kaksi keskenään symmetristä 90-asteen hybridipiiriä (6, 7), joista toinen on kytketty aiheuttamaan sisääntulosig-naalille +90-asteen vaihesiirron ja toinen -90-asteen vai-10 hesiirron kahden toisiinsa nähden 180-asteen vaihesiirrossa olevan ulostulosignaalin tuottamiseksi.
2. 2. Hybridkoppling enligt patentkravet 1, där 90 graders hybridkretsarna (6, 7) Sr av en typ, som om- 15 fattar en ingängsport, en 0 graders utgängsport, en 90 graders utgängsport och en isolerad utgängsport, kännetecknad därav, att i 90 graders hyb-ridkretsen, som förorsakar en +90 graders fasförskjutning ät ingängssignalen, är 0 graders och 90 20 graders utgängsportarna kopplade öppna och den isole- rade utgängsporten tili en utgäng, medan i den andra 90 graders hybridkretsen, som förorsakar en -90 graders fasförskjutning ät ingängssignalen, 0 graders och 90 graders utgängsportarna är kopplade tili en 25 jordpotential och den isolerade utgängsporten tili en utgäng.

   2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hybridikytkentä, jossa 90-asteen hybridipiirit (6, 7) ovat tyyppiä, jotka käsittävät sisääntuloportin, 0-asteen ulostuloportin, 90- 15 asteen ulostuloportin ja isoloidun ulostuloportin, tunnettu siitä, että 90-asteen hybridipiirin, joka aiheuttaa sisääntulosignaalille +90-asteen vaihesiirron, 0-asteen ja 90-asteen ulostuloportit on kytketty avoimiksi ja isoloitu ulostuloportti ulostuloksi, kun taas toisen 20 90-asteen hybridipiirin, joka aiheuttaa sisääntulosignaalin -90-asteen vaihesiirron, 0-asteen ja 90-asteen ulostuloportit on kytketty maapotentiaaliin ja isoloitu ulostuloportti ulostuloksi.
3. 3. Hybridkoppling enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknad därav, att signalfördela-ren (5) och hybriderna (6, 7) är förverkligade med 30 mikrobandstrukturer.

   3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen hybridikyt-25 kentä, tunnettu siitä, että signaalijakaja (5) ja hybridit (6, 7) on toteutettu mikroliuskarakenteilla.
4. 4. Hybridkoppling enligt patentkravet 3, kännetecknad därav, att signalfördelaren (5) är en VJilkinson-fördelare.

   4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen hybridikytkentä, tunnettu siitä, että signaalijakaja (5) on Wilkinson- jakaja.

   5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen hybridikyt kentä, tunnettu siitä, että 90-asteen hybridit (6, 7) ovat Lange-kytkimiä. 6 83003 1. 180 graders hybridkoppling, vilken omfattar en ingäng (IN) och tvä utgängar (OUTI, 0UT2) med 5 sinsemellan 180 graders fasförskjutning, känne-t e c k n a d därav, att hybridkopplingen omfattar en signalfördelare (5) och tvä sinsemellan symmetris-ka 90 graders hybridkretsar (6, 7), av vilka den ena är kopplad att förorsaka en +90 graders fasförskjut-10 ning ät ingängssignalen och den andra en -90 graders fasförskjutning för alstring av tvä utgängssignaler med sinsemellan 180 graders fasförskjutning.
5. 5. Hybridkoppling enligt patentkravet 3 eller 35 4, kännetecknad därav, att 90 graders hybriderna (6, 7) är Lange-kopplingar.