Richtkoppler in Koaxialleitungstechnik
Die Erfindung betrifft einen Richtkoppler in Koaxialleitungstechnik.
Richtkoppler werden in der Hochfrequenztechnik zur getrennten Messung von hin- und rücklaufender Welle in einer Leitung verwendet . In Endstufen von Verstärkern werden Richtkoppler z. B. zur Messung des Stehwellen- Verhältnisses eingesetzt. Hierbei wird schwerpunktmäßig ein Richtkoppler in Koaxialleitungstechnik verwendet.
Ein derartiger Richtkoppler in Koaxialleitungstechnik ist z. B. in der US 5,926,076 beschrieben. Der Richtkoppler besteht hierbei aus einer Koaxialleitung mit einem Innenleiter, einem um den Innenleiter geführten hohl zylindrischen Dielektrikum und einem am Mantel des hohl zylindrischen Dielektrikums aufgebrachten hohl zylindrischen Außenleiter und einer Leiterplatte, auf der im wesentlichen die beiden Auskoppeleinheiten des Richtkoppler aufgebracht sind. Koaxialleitung und Leiterplatte mit Auskoppeleinheiten sind in einem einstellbaren Abstand zueinander in einem Gehäuse angeordnet .
Nachteilig an dieser Anordnung ist der vergleichsweise hohe Aufwand hinsichtlich einer mechanischen und auch elektrischen Verbindung zwischen der Koaxialleitung und den beiden Auskoppeleinheiten sowie deren Anschlüsse über eine gemeinsame Beabstandung, Befestigung und Lagerung in einem gemeinsamen Gehäuse. Auch die gezielte und effiziente Abführung von entstandener Wärme aus der Richt- kopplerschaltung mittels Widerständen und Hitzeableitungsschienen ist vergleichsweise aufwendig gestaltet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Richtkoppler in Koaxialleitungstechnik zu schaffen, bei dem die mechanische und auch elektrische Verbindung zwischen der Koaxialleitung und den Anschlüssen des
Richtkopplers, insbesondere den Auskoppelanschlüssen, unter minimalem zusätzlichem gerätetechniLschem Aufwand realisiert ist .
Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Richtkoppler in Koaxialleitungstechnik mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst .
Die elektrische Verbindung zwischen dem Innen- und Außenleiter der Koaxialleitung und den einzelnen Anschlüssen des Richtkopplers erfolgt am Ein- und Ausgang der Koaxialleitung über jeweils ein Widerstandsnetzwerk.
Die mechanische Verbindung zwischen der Koaxiialleitung und den einzelnen Anschlüssen des Richtkopplers, die auf einer planaren Leiterplatte positioniert sind, wird dadurch realisiert, dass die Koaxialleitung z. B. halbringförmig oder U-förmig gebogen ausgeführt ist und somit mit ihren beiden Anschlußflächen parallel zur planaren Leiterplatte ausgerichtet ist und somit über Verbindungsleitungen bzw. Widerstände, die zu den obengenannten Widerstandsnetzwerken gehören, eine vergleichsweise einfache mechanische Verbindung zwischen dem Innen- und Außenleiter der Koaxialleitung und den Anschlüssen des Richtkopplers verwirklicht wird.
Eine derart realisierte elektrische und. mechanische Verbindung zwischen einer Koaxialleitung und den Anschlüssen eines Richtkopplers stellt eine hinsichtlich Material- und Fertigungsaufwand kostenmin±mierte Lösung dar.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung- sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die planare Leiterplatte kann in SMD-Technologie ausgeführt sein. Insbesondere die Anordnung der Widerstände der beiden Widerstandsnetzwerke, die an den beiden Enden der Koaxialleitung die Schirmung und damit
den Außenleiter der Koaxialleitung auf Massepotenzial führen, sind für die Richtkopplercharakteristik ganz entscheidend und können so relativ flexibel angeordnet werden.
Durch Bestückung der Koaxialleitung mit Ferriten erreicht man eine nutzbare Charakteristik des Richtkopplers über mehrere Oktaven.
Die Ausführungsform der Erfindung wird in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm eines erfindungsge- mäßen Richtkopplers in Koaxialleitungstechnik;
Fig. 2 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Richtkopplers in Koaxialleitungstechnik und
Fig. 3 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Richtkopplers in Koaxialleitungstechnik.
Der erfindungsgemäßen Richtkoppler in Koaxialleitungs- technik wird in seiner Ausführungsform nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis Fig. 3 beschrieben.
Der erfindungsgemäße Richtkoppler in Koaxialleitungstechnik umfaßt gemäß Fig. 1 im wesentlichen eine Koaxialleitung 1, die aus einem Innenleiter 2 und über ein Dielektrikum getrennt aus einem Außenleiter 3 besteht . Die Koaxialleitung 1 ist an ihrem Außenmantel von mehreren aneinander gereihten Ferritkernringen 4 umgeben.
Die Koaxialleitung 1 ist an ihrer ersten Anschlußfläche 8 mit den ersten Anschluß 5 und dem ersten Auskoppelanschluß 6 des Richtkoppler über ein erstes Widerstandsnetzwerk 7 und an ihrer zweiten Anschlußfläche 9 mit dem zweiten Anschluß 10 und dem zweiten Auskoppelanschluß 11 über ein
zum ersten Widerstandsnetzwerk 7 symmetrisches zweites Widerstandsnetzwerk 12 verbunden.
Das erste WiderStandnetzwerk 7 besteht aus einer Serien- Schaltung eines Widerstandes R71 und R72 in der Verbindungsleitung 73 zwischen dem ersten Anschluß 5 und dem ersten Auskoppelanschluß 6 und einem Widerstand R74 in der Verbindungsleitung 75 zwischen dem Außenleiter 3 der Koaxialleitung 1 und dem ersten Auskoppelanschluß 6 sowie einer direkten Verbindungsleitung 76 zwischen dem Innenleiter 2 der Koaxialleitung 1 und den ersten Anschluß 5.
Das zweite Widerstandnetzwerk 12 besteht symmetrisch zum ersten Widerstandsnetzwerk 7 aus einer Serienschaltung eines Widerstandes R121 und R122 in der Verbindungsleitung
123 zwischen dem zweiten Anschluß 10 und den zweiten Auskoppelanschluß 11 und einem Widerstand R124 in der Verbindungsleitung 125 zwischen dem Außenleiter 3 der Koaxialleitung 1 und den zweiten Auskoppelanschluß 11 sowie einer direkten Verbindungsleitung 126 zwischen den Innenleiter 2 der Koaxialleitung 1 und dem zweiten Anschluß 10.
Der Außenleiter 3 ist an der ersten Anschlußfläche 8 der Koaxialleitung 1 mit einem dritten Widerstandsnetzwerk 13 auf Massepotenzial geführt. Das dritte Widerstandsnetzwerk
13 besteht aus einer Parallelschaltung von mehreren niederohmigen Widerständen R131, Rι32^ Ri33> ■ • ■•/ Ri3(n-u/ Ri3n-
Der Außenleiter 3 an der zweiten Anschlußf läche 9 der Koaxialleitung 1 ist mit einem vierten Widerstandsnetzwerk 14 , das vollkommen symmetrisch zum dritten
Widerstandsnetzwerk 13 ausgeführt ist , auf Massepotenzial geführt . Das vierte Wider Standnetzwerk 14 besteht demnach aus einer Parallelschaltung von mehreren niederohmigen Widerständen R141 , R142 , R143 , . . . , R14 (n-1) , R14n .
Die Widerstände R71, R72 und R74 des ersten Widerstands netzwerkes 7 und die Widerstände R121, Rι22' R a2 des zweiten Widerstandsnetzwerkes 12 sind hδherohmig ausgelegt als die niederohmigen Widerstände R131, ... , R13n des dritten Widerstandsnetzwerkes 13 und die niederohmigen Widerstände R141, ... , R14n des vierten Widerstandsnetzwerkes 14.
In der Seitenansicht in Fig. 2 sowie in der Draufsicht in Fig. 3 des erfindungsgemäßen Richtkopplers in Koaxiallei - tungstechnik ist die halb ringförmige bzw. U-förmige Gestaltung der Koaxialleitung 1 erkennbar. Die Verbiegung der ursprünglich linearen Koaxialleitung 1 in die ringförmige bzw. U-förmige Gestaltung gemäS Fig. 2 bzw. Fig. 3 ist durch den Einsatz der Semi-Rigid-Technologie beim Innenleiter 2, Dielektrikum und Außenseiter 3 der Koaxialleitung 1 möglich.
Aus Fig. 2 bzw. Fig. 3 ist ebenfalls die kegelförmige Anordnung der Widerstände R131 , ... , R13n des dritten Widerstandsnetzwerkes 13 bzw. der Widerstände R141, ... , R14n des vierten Widerstandsnetzwerkes 14 zwischen dem Außenleiter 3 der Koaxialleitung 1 und der planaren Leiterplatte 15 erkennbar, die den ersten und zweiten Anschluß 5 und 10 bzw. den ersten und zweiten Auskoppelanschluß 6 und 11 weitere Bauelemente, die z. B. in SMD-Technik angeordnet sind, enthält. Sämtliche Widerstände R131, .. , R13n sowie R141, ... , R14n sind, wie aus Fig. 2 bzw. Fig. 3 ersichtlich ist, auf die Leiterplatte aufgelötet .
In Fig. 2 ist schließlich auch die Verbindumgsleitung 76 bzw. 126 vom Innenleiter 2 der Koaxialleitung zum ersten Anschluß 5 bzw. zum zweiten Anschluß 10 des Richtkopplers sowie der ebenfalls in konventioneller Technik ausgeführte Widerstand R74 des ersten Widerstandsnetzwerkes 7 bzw. der Widerstand R124 des zweiten Widerstandsnetzwerkes 12, die beide in die kegelförmige Anordnung der Widerstände R131 , ... , R13n des dritten Widerstandsnetzwerkes 13 bzw. der
Widerstände R141 , ... , R14n des vierten Widerstandsnetzwerkes 14 eingereiht sind, zu erkennen.
In der Draufsicht in Fig. 3 sind schließlich die Widerstände R71 und R72 des ersten WiderStandsnetzwerkes 7 und die Widerstände R121 und R122 des zweiten Widerstands- netzwerkes 12 erkennbar, die auch in konventioneller Technik ausgeführt und auf der planaren Leiterplatte 15, die im Ausführungsbeispiel in SMD-Technologie realisiert ist, aufgelötet sind.
Die Topologie des ersten, zweiten, dritten und vierten Widerstandsnetzwerkes 7, 12, 13 und 14, die geeignete Parametrierung der dazugehörigen Widerstände R7a , R72, R74, R12_/ Ri22> Ri24 und R-131/ • • • / R_.3n sowie R141, ... , R14n und die räumliche Anordnung insbesondere der Widerstände R74, R124, R131, ... , R13n und R141, ... , R14n legen die Riehtschärfe und Koppeldämpfung des Richtkopplers fest . Durch eine geeignete Wahl von Topologie, Parametrierung und räumli- eher Anordnung der Widerstände kann dafür gesorgt werden, dass am ersten Auskoppelanschluß 6 eine konstruktive positive Überlagerung aus den zwischen erstem Anschluß 5 und erster Anschlußfläche 8 der Koaxialleitung 1 hin- und rücklaufenden Wellen ausgekoppelt wird, und am zweiten Auskoppelanschluß 11 eine gegenseitige Auslöschung der beiden Wellen, die aus den zwischen zweiten Anschluß 10 und zweiter Anschlußfläche 9 der Koaxialleitung 1 hin- und rücklaufenden Wellen ausgekoppelt werden, verwirklicht wird.
Auf diese Weise läßt sich ein breitbandiger Richtkoppler ohne hohen Aufwand für Anwendungen insbesondere bei breitbandigen Verstärkern, beispielsweise zwischen 30 und 500 MHz, realisieren.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Die beschriebenen Elemente sind im Rahmen der Erfindung beliebig miteinander kombinierbar .