DE2016801A1 - Richtkoppler aus einem Doppelleitungs abschnitt - Google Patents

Description

• RichtRoppler- aus einem Doppelleitungsabschnitt Zusatz zu Patent 1 291 807 (PA 65/3093) Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikrowellentauteil mit wenigstens einem Doppelleitungsabschnitt, von dem der eine Leiter streifenförmig ausgebildet ist und sich auf einem Isolierstreifen nach Art einer gedruckten Schaltung befindet und der andere zweiter U-Profil hat und mit seinen Seitenwänden den auf dem Isolierstoffstreifen angeordneten streifenförmigen zweiter einschließt, bei dem der den streifenförmigen Leiter tragende Isolierstoffstreifen mit seiner leiterfreien Seite auf der Bodenfläche des ein U-Profil aufweisenden Leiters aufliegt und bei dem fUr den Wellenwiderstand von 60 Ohm die Breite des streifenförmigen Leiters etwa dem 2,5ten Teil des Abstandes der Seitenwände des U-förmigen Leiters entspricht und ferner die Höhe der Seitenwände des U-förmigen Leiters wenigstens gleich der Breite der durch das U-Profil gebildeten Kammer ist, so daß die der BodenflEche des U-Profils abgewandte Endfläche desselben praktisch frei vom Feld der in der DoppelleituRg geführten Wellen ist, nach Patent 1 291 807 (PA 65/3093).
• Im Hauptpatent sind Mikrowellenbauteile beschrieben, deren Grundaufbau aus einer Leitung der genannten Art besteht. Bs ist im Hauptpatent auch ein Richtkoppler beschrieben, der mit diesem Leitungsstück aufgebaut ist, dessen Grundaufbau ebenfalls oben sGLon genannt ist. Im Koppelbereich der beiden Leiterbahnen dieses Kopplers sind die Innenleiterstreifenleitungen mit warzenförmigen Ausbuchtungen vex£.ehen, die im Bereich der Warzen eine Art Zusatzkapaz tät zu der normalerweise zwischen beiden Innenleiterstreifen vorhandenen Kopplung bilden. Von Richtkopplern wird im allgemeinen gefordert, daß sie eire möglichst große Richtwirkung in einem möglichst: breiten Arbeitsfrequenzbereich haben und ferner, dc.ß ihre Ein- und Ausgänge in diesem breiten Frequenzbereich auch weitgehend reflexionsfrei bleiben.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung des eingangs genannten Grundkonzeptes ces Richtkopplers einen Typ anzugeben, der diesen h-orderungen in hohem Maße nachkommt.
• Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Mikrowellenrichtkoppler gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Ausbildung als Richtkoppler eine gerade, streifenförmige Leitung vorgesehen ist, die in einer entsprechenden Kammer eines blockförmigen Gehäuse verläuft, und daß danebenliegend eine zweite, gegen die erstgenannte Leitung abgeknickte, streifenförmige Leitung in einer entsprechend abgeknickten Kammer des blockförmigen Gehäuses angeordnet ist und zwar derart, daß die Leiterbahnen über einen dem geforderten topplungsfaktor entsprechenden Bereich, in dem die Kammern für die beiden Leiterbahnen miteinander in Verbindung stehen, einander genähert sind, unddaß im Bereich der aneinanderliegenden Leitungen die Außenseite der durchgeienden Leitung zwei Einachnürungen hat, die etwa in der Höhe der Enden des Koppelabschnittes liege und ferner der Koppelabschnitt ebenfalls außen3eitig etwa in seiner Mitte eine derartige Einschldrung hat.
• Bei diesem Koppler haben sich dabei folgende Dimensionierungen als besonders vorteilhaft erwiesen: Die Einschnffrungen sollten sich bis etwa zur Mitte der Streifenleiter erstrecken. Die elektrisch wirksame Länge der vorzugsweise rechteckigen Einschnürungen soll etwa zwischen einem Zehntel bis einem Zwanzigstel der Betriebswellenlänge betragen. Die Enden der beiden Einschnürungen in Längsrichtung der Hauptleitung betrachtet sollten etwa ein Viertel der elektrischen Betriebswellenlänge auseinander liegen.
• Eine vorteilhafte Anwendung des Kopplers bei einem Mikrowellenempfänger besteht darin, daß der Koppler einerseits am Ausgang eines Mikrowellenoszillators liegt, für dessen Leistungsüberwachung an seinem abzweigenden Ausgang ein Meßgerät angeschaltet St, und daß seine Durchgangsleitung ausgangsseitig in einer Fortsetzung als variables Dpfungsglied ausgebildet ist, das den Ausgang der Einrichtung bildet.
• Die das Dämpfungsglied bildende Fortsetzung dr Hauptleitung des Kopplers besteht vorteilhaft aus einem über der Leiterbahn 1 der durchgehenden Streifenleitung vorzugsweise mittels eines Spindeltriebes innerhalb der Außenleiterkammer auf und ab bewegbaren Streifen aus Dämpfungsmaterial.
• Nachstehend wird die Erfindung anhand von Figuren cner erläutert.
• bei der Realisierung von Richtkopplern zeigt E'E sich, daß die eingangs geforderten idealen Eigensch£.ften, wie möglichst große Richtwirkung, Frequenzunabhängigkeit der Kopplungen und Reflexionsfreiheit der Ein-und Ausgänge zumindest teilweise widersprechende Forderungen sind. Dazu wären nämlich völlig homogene, verlustfreie Kopplungsaschnitte und störungsfieie Übergänge der Zuleitungen auf den Kopplungsbeleich erforderlich. Um z.B. wenigstens noch praktisol: ausreichende Richtwirkungen oder noch zulässige Reflexionsfaktoren zu erzielen, sind im allgemeinen Kompensationselemente üblich, die bei Richtkopplern in koaxialer Bauart oder in Streifenleitungsbauweise mit Luftdielektrikum variabel ausgeführt werden können. Komplizierter wird jedoch der Abgleich bei solchen Kopplern, bei denen der Streifenleiter an ein festes Dielektrikum, z.B. Teflon, gebunden ist, z.B. nach Art der Druckschaltungetechnik.
• Um den wirtschaftlichen und fertigungstechnischen Vorteil der Druckschaltungstechnik (Ätztechnik) nicht zu mindern, können dann Kompensationselemente meist nicht mehr variabel angebracht werden, sondern sie müssen mit ein und derselben Druckvorlage auf die Leiterplatte geätzt werden. Der Aufbau dieser Kompensationselemente und damit ihre exakte Dimensionierung ist jedoch aufgrund von rein theoretischen Überlegungen derzeit noch nicht erfaßb-ar, sondern die Abmessungen werden meist empirisch ermittelt. Eine derartige Dimensionierung liegt auch dem im Hauptpatent beschriebenen koppler in Kammerleitungstechnik zugrunde, desf3en Richtwirkung sich durch Ausbuchtungen der Innenleiterstreifen im Kopplungsbereich vor allem für größere Kopplungsdämpfungen als 15 dB verbessern ließ.
• Dagegen haben sich bei geringeren Kopplungsdämpfungen, z.B.'im Bereich zwischen 8 und 12 dB als besonders vorteilhaft Einziehungen der Innenleiterstreifen im Kopplungsbereich erwiesen. Ein Beispiel hiefür zeigt die Zig 1, in der ein Richtkoppler in .,-;reifenleitungsbauweise in perspektivischer Darstellung gezeigt ist.
• Der Außenleiter des gesamten Richtkopplers besteht aus einem Metallblock 1, in dem sich entsprechende Ausnehmungen zur Aufnahme der Leiterplatte für den Koppler befinden. Diese Leiterplatte besteht aits einem Isolierstoffträgermaterial, auf dem nach den D:.mensionierungsregeln, die im Hauptpatent gegeben sind, dünne Metallfolien als Innenleiter aufgebracht sind. In der Fig. 1 bezieht der Durchgangsleiter aus dem Streifen leiter 3, der auf dem Isolierstoffstreifen 2 festliegt.
• Dieser Streifenleiter setzt sich an einem Ende in einer Koaxialleitung 6 fort. Aus Anpassungsgründen ist der Innenleiter des Streifenleiters 3 am Ende 9 eingezogen.
• Die oben erwähnten Dimensionsierungsregeln gelten auch hierfffr. Die Breite des Streifenleiters und die Ausnehmung der Kammern sind im Hauptpatent für einen Wellenwiderstand von 60 Ohm gegeben. Diese Größen ändern sich gemäß den dort gegebenen Dimensionierungstormeln bei einem Wellenwiderstand von 50 Ohr, dei heute häufig verwendet wird, nur geringfügig.
• Die Nebenleitung 4 des Richtkopplers führt an Einem Ende, in der Zeichnung dem unteren, auf einen Koaxialleitungsanschluß, der in der Figur nicht ersichtlich ist, da er durch den Außenleiterblock hindurch nach unten herausgeführt ist. Das andere Ende der Nbenleitung ist wie üblich mit einen hbsorber abgeschlossen, der in diesem Falle aus inem auf den Inr.enleiterstreifen aufgepreßten Keil 5 und einem darunter liegenden Reil (nicht sichtbar) aus Dämpfungsmaterial besteht. Für die Verwirklichung des obengenannter. Kopplungseffektes sind die beiden Leitungen in dem Bereich, in dem sie zur Kopplung einander genähert sin, mit Einziehungen 7 und 8 versehen, deren vorzugsweise Dimensionierung bereits oben angegeben wurde.
• Die Fig. 2 zeigt den Erfolg, den der erfindungsgemäße Aufbau des Richtkopplers in einem sehr breitet Frequenzbereich anhand eines Diagramms brachte. Wie er£ichtlich, betrug die am Eingang des Kopplers gemessene Reflexion im Bereich zwischen 0,5 und 8,4 GHz # 0,05. Der Koppelbereich war dabei so ausgelegt, daß die mittlere Koppeldämpfung 10 dB betrug. Sie änderte sich, wie er sich lich, in diesem großen Frequenzbereich verhältnismäßig wenig. Nach der Theorie hätte sich nur die mit theor.-bezeichnete Kopplung ergeben.
• Die Fig. 3 zeigt schließlich eine genaue Dimen£ionierung des Kopplers für 60 Ohm-Wellenwideratand a.it einer Maßtabelle. Der Isolierstoff, auf den die Leiterstreifen aufgebracht waren, besteht aus Glasfaserverstärktem Teflon von 1/16" Dicke.
• Als Anwendungsbeispiel für den Richtkoppler zeigt die Fig.4a mit den Schnitten 4b und 4c den Koppler samt einem nachgeschalteten variablen Dämpfungsglied als Baueinheit, die auf der Kopplerseite von enem Mikrowellenoszillator gespeist wird und deren Zu gang auf der Seite des Dämpfungsgliedes auf den Mischer eines Mikrowellenempfängers führt. Der Koppler wird hier vorteilhaft dazu benützt, um an seinem ab7weigenden Ausgang mittels eines Meßgerätes die Oszillatorausgangsleistung zu überwachen. Die Durchgar.gsleitung 1 des Kopplers (linke Seite der Fig.4a) lEt unmittelbar mit einem variablen Dämpfungsglied verbunden.
• Dieses besteht aus einem an beiden Enden schweitförmig auslaufenden Streifen 10 aus Dämpfungsmaterial, der sich oberhalb des. Streifenleiters 3 in der durch den Außenleiter 1 gebildeten Kammer auf und ab bewegen läßt. folie Vertikalbewegung wird in diesem Beispiel durch einen Spindeltrieb, bestehend aus der Spindel 13 und einemFührungsstück 15, ermöglicht. Die Spindelachse ist hierzu durch den Außenleiter 1 hindurch auf einen Antrebsknopf 16 geführt. An der Spindelfthrung 15 befindet sich ein Arm 11, der durch eine schlitzförmige Ausnehmung im Außenleiter in die Kammerleitung eingreift und dort mit dem Schwert 10 verbunden ist. Der gesamte Spindeltrieb ist abgeschirmt von der Leitung ir einer weiteren Ausnehmung 14 im Außenleiterblook angeordnet.
• Falls eine größere Durchgangsdämpfung gewünscht wird, die als feste Grunddämpfung vorgesehen ist, karn mit Vorteil unter den Leiterstreifen 3 der Kamn.erleitung, wie bei der Fig. 4b ersichtlich, ein weiterer, an beiden Enden keilförmiger Streifen 12 aus Dämpfungsmaterial eingelegt werden. Dieser Streifen liegt in einer entsprechend geformten Ausnehmung des Isolierstoffstreifens, die auch zur einfacheren Herstellung einem Fräser entsprechend runde Kanten haben kann. Der Dämpfungskeil liegt also einerseits auf dem Außenleiter-Kammerboden leitend auf und andererseits ist er leitend mit dem Streifenleiter verbunden. Das hier dargestellte Dämpfungsglied hat so eine Grunddämpfung von ca. 12 bis 16 dB und eine weitere im Bereich von 10 dB veränderbare Dämpfung. Auch dieses Dämpfungsglied hat, wie sich zeigte, eine große Bandbreite. Sein Reflexionsfaktor blieb im Bereich zwischen 7 und 8 GHz unter 5 %.
• Aus der Fig. 4b ist ferner der in den vorhergehenden Darstellungen des Richtkopplers nicht erscheinende Koaxialleitungsanschluß 18 für den abzweigenden Arm des Richtkopplers ersichtlich.
• Bei der Fig. 4c, die einen Querschnitt durch die Leitung am Ort des Spindeltriebs für den Dämpfungseinsteller zeigt, sind dessen einzelnen Elemente gut erkennbar. Der mit a in der Fig. 4c bezeichnete Mindestabstand des in der Höhe veränderbaren Schwertes 10 vom Leiterstreifen wird durch einen mechanischen Anschlag eingehalten.
• 6 Patentansprüche 6 Figuren

Claims (6)

1. P a t e n t a n s p r <1 c h e Mikrowellenbauteil mit wenigstens einem Doppelleitungsabschnitt, von dem der eine Leiter streifenförmig ausgebildet ist und sich auf einem Isolierstreifen nach Art einer gedruckten Schaltung befindet und der andere Leiter U-Profil hat und mit aeinen Seitenwänden den auf dem Isolierstoffstreifen angeordneten streifenförmigen Leiter einschließt, bei dem der den streifenförmigen Leiter tragende e Isolierstoffstreifen mit seiner leiterfreien Seite auf der Bodenfläche des ein U-Profil aufweisenden Leiters aufliegt und bei dem für den Wellenwiderstand von 60 Ohm die Breite des streifenförmigen Leiters etwa dem 2,5ten Teil des Abstandes der Seitenwände des U-förmigen Leiters entspricht und ferner die Höhe der Seitenwände des Ü-fdrmigen Leiters wenigstens gleich der Breite der durch das U-Profil gebildeten Kammer ist, so daß die der Bodenfläohe des U-Profils abgewandte Endfläche desselben' praktisch frei vom Feld der in der doppelleitung geführten Wellen ist, nach Patent 1 291 807 (PA 65/3093), d a d u r c h g e k e n nz e i e h n e t , daß zur Ausbildung als Richtkoppler eine gerade streifenförmige Leitung $vorgesehen ist, die in einer entsprechenden Kammer eines blockförmigen Gehäuses' verläuft, und daß danebenliegend eine Zweite, gegen die erstgeaannte Leitung abgeknt e, streifenförmige Zeitung in einer entsprechend abgeknickten Kammer des blockförmigen Gehäuses angeordnet ist, und zwar derart, daß die LeL-terbahnen iiber einem dem geforderten Eoppluagafaktor entsprechenden Bereich, in dem die Kammern für die beiden Leiterbahnen miteinander in Verbindung stehen, einander genähert sind, ind daß im Bereich der aneinanderliegenden Leit mgen die Außenseite der durchgehenden Leitung zwei Einschnürungen hat, die etwa in der Höhe der Enden des Koppelabschnittes liegen und ferner der Koppelabschnitt ebenfalls außenseitig etwa in seiner Mitte eine derartige Einschnürung hat
2. 2. Mikrowellenbauteil nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einsehnürungen sich bis etwa zur Mitte der Streifenleiter erstrecken.
3. 3. Mikrowellenbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die elektrisch wirksame Länge der vorzugsweise rechteckigen Einschnürungen etwa ein Zehntel bis ein Zwanzigstel der Betriebswellenlänge im elektrischen Sinne beträgt.
4. 4. Mikrowellenbauteil nach einem der vorhergehenden Anspruche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Enden der Einschnürungen in Ldngsrichtung der Hauptleitung betrachtet etwa 1/4 der elektrischen Betriebswellenlänge beträgt.
5. 5. Mikrowellenbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t , daß der Koppler einerseits am Ausgang eines Mikrowellenoszillators liegt, für dessen Leistungsüberwachung an seinem abzwe gang ein Meßgerät angeschaltet ist, und daß seine Durchgangsleitung ausgangsseitig in einer Fcrtsetzung als variables Däipfungsglied ausgebildet ist, das den Ausgang der Einrichtung bildet.
6. 6. Mikrowellenbauteil nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n'e t , daß das variable Dämpfungsglied aus einem über der Leiterbahn 1 der durchgehenden Streifenleitung vorzugsweise mittels eines Spindeltriebs innerhalb der iußenleiterkammer auf und ab bewegbaren Streifen aus Dämpfungsmaterial besteht.