CH690703A5 - Richtkoppler für hochfrequente Signale - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung betrifft einen Richtkoppler für hochfrequente Signale. 



  Richtkoppler werden in der Hochfrequenztechnik dazu ben²tigt, einen Teil der in einer Leitung geführten Hochfrequenzleistung auszukoppeln, insbesondere für Mess- und Regelungszwecke. Dafür werden ausschliesslich miteinander gekoppelte Leitungen verwendet, beispielsweise Koaxialleitungen, planare Leitungen oder Hohlleiter. Eine ausführliche Beschreibung dieser bekannten Richtkoppler findet sich in Meinke-Gundlach, Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, 4. Auflage, Springer-Verlag 1986, insbesondere Seiten L27 bis L35. 



  Um eine in dem jeweils interessierenden Frequenzbereich weitgehend frequenzunabhängige Kopplung zu erzielen, ist eine elektrische Länge von einem Viertel der Wellenlänge erforderlich. Selbst bei einer Verkürzung der Leitung durch  2ROOT  epsilon , bei einer Frequenz von 80 MHz und bei einem Dielektrikum mit einer Dielektrizitätskonstante von  epsilon  = 5 ist eine Länge von 40 cm erforderlich. Dadurch werden die bekannten  Richtkoppler einerseits recht aufwändig in der Herstellung und brauchen andererseits im eingebauten Zustand viel Platz. 



  Aufgabe der Erfindung ist es, einen Richtkoppler anzugeben, der einfach und preiswert in der Herstellung ist und einen geringen Platzbedarf aufweist. 



  Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gel²st, dass zur Kopplung Spulen und Kondensatoren vorgesehen sind. 



  Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Richtkopplers besteht darin, dass ein erstes mit einem zweiten Tor und ein drittes mit einem vierten Tor über je eine Spule verbunden sind, wobei die Spulen magnetisch miteinander gekoppelt sind. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Tore über je einen Kondensator mit Masse verbunden sind und dass zwischen das erste und das dritte Tor und das zweite und das vierte Tor je ein weiterer Kondensator geschaltet ist. 



  Diese Ausgestaltung weist einen Tiefpasscharakter auf, was ein zusätzlicher Vorteil ist, da der erfindungsgemässe Richtkoppler dann als Teil des antennenseitigen Sendetiefpassfilters verwendet werden kann. Dadurch vermindert sich der ohnehin schon geringe zusätzliche Platzbedarf für den erfindungsgemässen Richtkoppler um die Hälfte. 



  Der Preisvorteil des erfindungsgemässen Richtkopplers wird insbesondere dadurch deutlich, dass Richtkoppler auf keramischen Trägermaterialien mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten, die auch für die bekannten Streifenleiterrichtkoppler verwendet werden, durch ihren aufwändigen Herstellungsprozess teuer sind, zumal die bei hoher Dielektrizitätskonstanten schmalen Leiterbahnen eine hohe Stromdichte aushalten müssen. 



  Ausführungsformen des erfindungsgemässen Richtkopplers unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Anordnung und den Aufbau der Spulen im Einzelnen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Spulen auf einem Ringkern aus verlustarmem ferromagnetischem Werkstoff angeordnet sind oder dass die Spulen Luftspulen sind. 



  Eine besonders preiswerte M²glichkeit zum Aufbau der Spulen besteht darin, dass die Spulen von Leiterbahnen auf einer geeigneten Leiterplatte gebildet sind, wobei vorzugsweise die Spulen von Leiterbahnen in mehreren Lagen von Mehrlagenschaltungen gebildet sind. 



  Je nach erforderlichem Kopplungsgrad zwischen den Spulen kann vorgesehen sein, dass die Spulen nebeneinander angeordnet sind oder dass die Leiterbahnen beider Spulen in mehreren Lagen übereinander liegend angeordnet sind. 



  Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt: 
 
   Fig. 1 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels, 
   Fig. 2 eine erste Realisierung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1, bei welchem die Kopplung zwischen den Spulen mit einem Ringkern erfolgt, 
   Fig. 3 eine Realisierung der Spulen durch Leiterbahnen in vier Lagen, 
   Fig. 4 eine weitere Realisierung der Spulen durch Leiterbahnen in vier Lagen und 
   Fig. 5 eine Realisierung der Spulen in Form von Luftspulen. 
 



  Die Anschlüsse, welche die Tore des Richtkopplers bilden, sind in den Figuren gleichlautend mit 1, 2, 3, 4 bezeichnet. In den Fig. 2 bis 5 ist die Leiterplatte selbst nicht dargestellt. 



  Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind das Tor 1 und das Tor 2 durch eine Spule 5 miteinander verbunden, während zwischen dem Tor 3 und dem Tor 4 eine zweite Spule 6 angeordnet ist. Jedes der Tore 1 bis 4 ist über einen Kondensator 7, 8, 9, 10 mit Massepotential verbunden. Zwischen die Tore 1 und 3 und zwischen die Tore 2 und 4 ist jeweils ein weiterer Kondensator 11, 12 geschaltet. 



  Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Spulen 5, 6 mithilfe eines Ringkerns 13 aus einem ferromagnetischen Werkstoff mit geringen Verlusten miteinander gekoppelt. 



  Die gemäss Fig. 3 realisierten Spulen bestehen aus jeweils vier Lagen von Leiterbahnen, welche jeweils eine Windung darstellen. Die Lagen sind aus zeichnerischen Gründen nebeneinander statt übereinander dargestellt. Jeweils eine erste Windung 5.1, 6.1 der Spule 5, 6 befindet sich in einer ersten Lage und ist über eine Durchkontaktierung 14, 15 an die zweite Windung 5.2 bzw. 6.2 angeschlossen, die wiederum über jeweils eine weitere Durchkontaktierung 16, 17 mit einer Windung 5.3 bzw. 6.3 angeschlossen ist. Eine letzte Durchkontaktierung 18 bzw. 19 leitet zur vierten Windung 5.4 bzw. 6.4 über, die sich in der vierten Lage befindet und an das Tor 2 bzw. 4 angeschlossen ist. 



  Mit der in Fig. 3 gezeigten Anordnung der Spulen wird eine verhältnismässig schwache Kopplung zwischen den Spulen 5, 6 erreicht mit einem relativ grossen Streufeld. Eine engere  Kopplung liegt bei der in Fig. 4 dargestellten Realisierung der Spulen vor, da diese praktisch auf der gleichen Fläche untereinander angeordnet sind. Jede der Spulen weist zwei Windungen 5.1 min , 5.4 min  bzw. 6.2 min  und 6.3 min  auf, wobei in Anlehnung an das in Fig. 3 dargestellte Realisierungsbeispiel die Ziffern hinter dem Punkt die jeweilige Lage kennzeichnen. Die erste Windung 5.1 min  der Spule 5 liegt in der ersten Lage und verbindet die Durchkontaktierung, die das Tor 1 bildet mit einer Durchkontaktierung 20, an die in der vierten Lage die zweite Windung 5.4 min  der Spule 5 angeschlossen ist.

   Die Spule 6 wird von zwei Windungen 6.2 min  und 6.3 min in der zweiten und dritten Lage gebildet, die miteinander über eine Durchkontaktierung 21 verbunden sind. 



  Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 sind die Spulen 5 min  min , 6 min  min  als Luftspulen ausgeführt, die auf einer Leiterplatte, welche die Kondensatoren und Anschlüsse und Verbindungsleitungen trägt, aufgelegt sind. 

Claims (9)

1. Richtkoppler für hochfrequente Signale, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kopplung Spulen (5, 6) und Kondensatoren (7 bis 12) vorgesehen sind.

2. Richtkoppler nach Anspruch 1 mit vier Toren, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes (1) mit einem zweiten Tor (2) und ein drittes (3) mit einem vierten Tor (4) über je eine Spule (5; 6) verbunden sind, wobei die Spulen (5, 6) magnetisch miteinander gekoppelt sind.

3. Richtkoppler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tore (1 bis 4) über je einen Kondensator (7 bis 10) mit Masse verbunden sind und dass zwischen das erste (1) und das dritte Tor (3) und das zweite (2) und das vierte Tor (4) je ein weiterer Kondensator (11; 12) geschaltet ist.

4. Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen Luftspulen (5 min min , 6 min min ) sind.

5.

Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen von Leiterbahnen auf einer geeigneten Leiterplatte gebildet sind.

6. Richtkoppler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen von Leiterbahnen in mehreren Lagen von Mehrlagenschaltungen gebildet sind.

7. Richtkoppler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (5.1, 5.2, 5.3, 5.4; 6.1, 6.2, 6.3, 6.4) nebeneinander angeordnet sind.

8. Richtkoppler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen beider Spulen (5.1 min , 5.4 min ; 6.2 min , 6.3 min ) in mehreren Lagen übereinander liegend angeordnet sind.

9. Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung der Spulen (5, 6) durch einen ferromagnetischen Werkstoff erh²ht wird.