CN104515973B - 具有交叉线路的高频电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高频电路，其具有用于高频信号(TA，TB，TC)的、彼此交叉地设置在电路板(10)上的线路(14，16)，其特征在于，所述线路(14，16)的位于交叉部位两侧的区段(20‑1，20‑2，24‑1，24‑2)以及形成所述交叉部位的耦合器(26)设置在所述电路板(10)的一个共同的层面上，所述线路的区段连接到所述耦合器(26)的四个以四边形设置的端口(a，b，c，d)上，所述端口通过多个耦合路径(28)如此彼此连接，使得提供给一个端口(a)的信号的、在不同的耦合路径(28)上传播的份额在相邻的端口(b，d)处相消干涉并且在成对角线对置的端口(c)处相长干涉。

Description

具有交叉线路的高频电路
技术领域
本发明涉及一种具有彼此交叉地设置在电路板上的用于高频信号的线路的高频电路。
背景技术
这样的高频电路用于雷达技术——例如雷达传感器，所述雷达传感器在机动车中用于测量在前行驶的车辆的间距和相对速度，以便能够实现自动碰撞警告或间距调节。
典型地，高频电路则包括多个馈给线路，这些馈给线路将设置在同一电路板上的多个天线贴片与所属的振荡器和分析处理电路连接。为了对于发射天线而言实现所发射的辐射的确定角度分布，往往期望以在其相位、振幅和/或频率方面不同的信号馈给多组交联地或交错地设置的天线元件。如果天线贴片仅仅形成两组，则能够实现馈给线路从不同的侧面通到天线元件行上，从而可以避免馈给线路的交叉。然而，往往出于空间原因或由于其他边界条件期望或要求从同一侧面馈给天线贴片。对于具有三个或更多个分离馈给的组的天线装置而言，不可避免馈给线路的交叉。
原则上能够通过以下方式实现交叉部位：在电路板的不同层面中引导彼此交叉的馈给线路。然而，这要求开销相对较高的、适于高频的、具有多个线路层面的电路板。
一种可行的替代方案在于，在所述交叉部位处施加一个附加元件，其形成用于线路之一的桥。然而，这种解决方案也是开销相对较高的并且需要在确定的安装条件下不能提供的附加结构空间。
发明内容
本发明的任务是，实现一种具有彼此交叉的线路的成本有利且紧凑的高频电路。
所述任务通过以下方式解决：线路的位于交叉部位两侧的区段以及形成交叉部位的耦合器设置在电路板的一个共同的层面中，线路的所述区段与耦合器的四个设置成四边形(Viereck)的端口连接，它们通过多个耦合路径如此彼此连接，使得在一个端口处提供的信号的份额(其在不同的耦合路径上传播)在相邻的端口处相消干涉并且在成对角线对置的端口处相长干涉。
本发明允许在电路板上实现具有仅仅一个唯一的线路层面的交叉部位，而信号在彼此交叉的线路上不相互干扰。
端口应设置成四边形的特征在此不应理解为几何形状而应立即为拓扑，即每一个端口具有仅仅两个直接相邻方并且这些端口形成两对彼此对置的、不是相邻方的端口。
本发明的有利构型和扩展方案在从属权利要求中说明。
附图说明
以下根据附图详细阐述实施例。
图1：具有根据本发明的高频电路的简单示例的电路板的部分视图；
图2和3：根据本发明的另一种实施例的高频电路的线路图案。
具体实施方式
在图1中示出了适于高频的电路板10的部分区域，在所述电路板上形成由一些微带线路构成的线路图案，这些微带线路形成高频电路。在所示示例中，电路板10涉及谐振器的电路板，在所述电路板上设置有四个天线贴片12，它们用于发射雷达信号。
高频电路用于将两个不同的高频信号(雷达信号)TA和TB馈入雷达贴片12中。在此，天线贴片12形成两个彼此交错的组A和B，它们应分别发射两个高频信号TA和TB中的一个。与其相应地，高频电路形成第一线路14和第二线路16，所述第一线路用于将高频信号TA提供给组A的天线贴片，所述第二线路用于将高频信号TB提供给组B的天线贴片。线路14具有第一分支18和分支20，所述第一分支18引导至在天线贴片行的在图1中位于左侧的端部处组A的天线元件，所述分支20引导至组A的另一天线元件(从左向右第三个贴片)。相应地，线路16具有第一分支22和分支24，所述第一分支22引导至在行的右侧端部处组B的天线贴片，所述分支24引导至组B的另一个天线元件(从左向右第二个贴片)。
因为设置成一行的天线贴片12的馈给应仅仅从所述行的唯一一侧进行，所以分支20和24必须彼此交叉。交叉部位通过耦合器26形成并且将分支20划分成第一区段20-1和第二区段20-2，所述第二区段从交叉部位引导至天线贴片12。同样地，耦合器将分支24划分成第一区段24-1和第二区段24-2，所述第二区段从交叉部位引导至天线贴片。
耦合器26具有两个并行的线路，所述两个并行的线路中的一个彼此连接区段20-1和24-1，而所述两个并行的线路中的另一个彼此连接区段20-2和24-2。所述两个并行的线路通过三个并行的耦合路径28彼此连接。耦合器26因此配置为四端口器件并且具有四个端口a、b、c和d，所述四个端口分别连接到区段20-1、24-1、20-2和24-2之一上。端口a与端口b和d相邻并且与端口c成对角线对置。相应地，端口b与端口a和c相邻并且与端口d成对角线对置。
高频信号TA和TB可以在振幅和/或相位方面不同。然而，它们也可以在频率方面(略微)不同，这在图1中通过设置用于产生高频信号的两个分离的振荡器30、32象征性地表示。两个振荡器由一个共同的控制电路(未示出)控制并且可以是彼此相位锁定的。如果高频信号TA和TB仅仅在相位方面不同，则它们也可以由一个共同的振荡器馈给，其中设有用于调节相移的相移器。
两个高频信号的频率虽然可以是不同的但位于相同的数量级上——例如在76至77GHz的数量级上。因此，以下应考虑：在高频电路的微带线路上传播的微波具有固定且已知的微波λ。并行线路的长度和耦合器26的耦合路径28的长度如此与所述波长λ相协调，使得信号在耦合器的端口a-d处或者相长干涉或者相消干涉。
通过端口a导入耦合器的高频信号TA可以通过三个耦合路径28中的每一个抵达端口d。传播长度在此如此协调，使得在端口d处产生相消干涉，从而信号TA不抵达分支24-2中并且因此不激励组B的天线贴片。相反，在信号从端口a传播至成对角线对置的端口c时，传播长度差导致相长干涉，从而信号TA不可避免地传输到分支20-2中并且因此传输至组A的所连接的贴片。在与端口d相对置的端口b处，则又产生相消干涉。
相应地，对于馈入端口b的高频信号TB在相对置的端口b处得到相长干涉并且在两个相邻的端口a和c处得到相消干涉。总体上如此实现：信号TA仅仅抵达组A的天线贴片并且信号TB仅仅抵达组B的贴片。结果，这等效于线路14和16(更确切地说其分支20和24)通过交叉敷设并且彼此电绝缘的布置。然而，根据本发明的布置的优点在于总高频电路的微带线路可以位于电路板的一个唯一的层面中。
在具有单站天线方案的雷达传感器中，雷达贴片12同时也用作接收天线，并且所接收的信号必须通过高频电路传输至未示出的分析处理电路，所述分析处理电路通过未示出的耦合器连接到线路14、16的引导至振荡器30和32的区段上。由于耦合器26的对称性，在所述情形中由组A的贴片接收的信号仅仅抵达线路14中而由组B的天线贴片接收的信号仅仅抵达线路16中。
在所示示例中，耦合器26与功率分配器34组合，所述功率分配器确定高频信号TA的功率如何分配到分支18和20以及高频信号TB的功率如何分配到分支22和24。可选择地，匹配与功率分配器结构也可以直接集成到耦合器26中。
在所示实施例中每一个耦合器具有三个并行的耦合路径28，以下实施方式也是可能的：每一个耦合器具有更多(优选奇数)数量的耦合路径。
在图1中示出的原理可以扩展到具有多于仅仅一个交叉部位的高频电路。作为示例，图2示出用于由八个天线贴片12构成的行的馈给电路，所述八个天线贴片交替地属于组A和组B。线路14和16在所述情形中具有五个交叉部位，它们分别通过耦合器26形成。
作为其他示例，图3示出用于六个天线贴片12的高频电路，所述六个天线贴片形成三个彼此交错的组A、B和C。第三高频信号TC馈入组C的贴片。因此，除线路14和16以外，设有另一分支线路36。所述三个线路的不同分支之间的交叉又通过耦合器26形成。

Claims (7)

1.一种高频电路，其具有用于高频信号(TA，TB，TC)的、彼此交叉地设置在电路板(10)上的线路(14，16)，其特征在于，所述线路(14，16)的位于交叉部位两侧的区段(20-1，20-2，24-1，24-2)以及形成所述交叉部位的耦合器(26)设置在所述电路板(10)上的一个共同的层面中，所述线路的区段连接到所述耦合器(26)的四个以四边形设置的端口(a，b，c，d)上，所述端口通过多个耦合路径(28)如此彼此连接，使得提供给所述端口中的一个端口的信号的、在不同的耦合路径(28)上传播的份额在相邻的端口处相消干涉并且在成对角线对置的端口处相长干涉。
2.根据权利要求1所述的高频电路，其中，所述耦合器(26)具有两个并行的线路，其相对置的端部形成所述四个端口(a-d)并且其通过奇数个彼此并行的耦合路径(28)彼此连接。
3.根据权利要求2所述的高频电路，其中，所述耦合器(26)具有恰好三个耦合路径(28)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的高频电路，其中，所述线路(14，16)构造为微带线路。
5.根据权利要求1所述的高频电路，其中，每个端口具有仅仅2个相邻的端口并且所述端口形成两对相对置的、而不是相邻的端口。
6.雷达传感器，其具有电路板(10)和馈给电路，在所述电路板上设置有多个天线贴片(12)，所述多个天线贴片形成多个彼此交错的组(A，B，C)，所述馈给电路用于提供组与组之间彼此不同的高频信号(TA，TB，TC)至所述天线贴片(12)，其特征在于，所述馈给网络是根据权利要求1至5中任一项所述的高频电路。
7.根据权利要求6所述的雷达传感器，其特征在于，所述雷达传感器是用于机动车的雷达传感器。
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