CS223274B1

CS223274B1 - Hybrid coupler with selectable short wave band

Info

Publication number: CS223274B1
Application number: CS647881A
Authority: CS
Inventors: Jaromir Zavodsky
Original assignee: Z Jaromir
Priority date: 1981-09-02
Filing date: 1981-09-02
Publication date: 1983-09-15

Abstract

Vynález se týká sdružování více vysílačů nebo přijímačů do společné antény a měřiči techniky na koaxiálních kabelech. Podstata vynálezu spočívá v tom, že vysokofrekvenční úseky vedení jsou tvořeny leptanými páskovými vedeními, meandrovi- tě uspořádanými, umístěné v určité vzdálenosti od vodivé kovové desky. Pro zmenšení rozměrů je možné umístit páskové vedení proti oběma plochám vodivé desky. Vynález může být využit při sdružování VKV vysílačů nebo přijímačů do společné antény, pro dělení výkonu v daném poměru, pro současnou indikaci výkonu vysílače a měření koeficientu odrazu antény nebo zátěže.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the combination of multiple transmitters or receivers into a common antenna and a coaxial meter. The essence of the invention is that the high-frequency sections of the line are formed by etched strip lines, meanderingly arranged, located at a distance from the conductive metal plate. To reduce the dimensions, it is possible to place the stripline against both surfaces of the conductive plate. The invention can be utilized in the pooling of VHF transmitters or receivers into a common antenna, for power distribution in a given ratio, for simultaneous indication of transmitter power and measurement of the antenna reflection coefficient or load.

Description

Vynález se týká provedení hybridního vazebního členu pro slučování nebo rozdělování vysokofrekvenční energie v kmitočtovém pásmu velmi krátkých vln. Tento hybridní vazební člen je základním dílem používaným ve sdružovačích několika vysílačů či přijímačů do společné antény. Dále se hybridní vazební člen může používat pro směrové vlastnosti k měření nebo indikaci koeficientu odrazu vysokofrekvenční energie od zátěže.The invention relates to an embodiment of a hybrid coupler for combining or distributing high frequency energy in the very short wave frequency band. This hybrid coupler is a basic component used in combining several transmitters / receivers into a common antenna. Further, the hybrid coupler may be used for directional properties to measure or indicate the RF energy reflection coefficient from the load.

Dosavadní známá provedení hybridních obvodů v pásmu velmi krátkých vln lze rozdělit na tři skupiny.Existing known embodiments of hybrid circuits in the very short wave band can be divided into three groups.

První způsob je provedení hybridního členu z úseků koaxiálních kabelů zapojených do uzavřené smyčky. Toto provedení má značné rozměry, hlavně na nižších kmitočtech pásma velmi krátkých vln. Hybridní vazební člen se provádí na základě kruhového zapojení minimálně čtyř úseků koaxiálních vedení nebo kabelů, přesně nastavených délek a stanovených charakteristických impedancích jednotlivých úseků.The first method is to provide a hybrid member from coaxial cable sections connected to a closed loop. This embodiment has considerable dimensions, especially at the lower frequencies of the very short wave band. The hybrid coupler is based on a circular connection of at least four sections of coaxial lines or cables, precisely set lengths and determined characteristic impedances of the individual sections.

Nevýhodou tohoto provedení jsou příliš vysoké nároky na zhotovení přesných délek jejich úseků a obtížné konstrukční provedení čtyř koaxiálních vývodů. Další nevýhoda je obtížná realizace dodržení přesných charakteristických impedancí každého úseku. U provedení s koaxiálními kabely je to prakticky nerealizovatelné, protože tyto se vyrábějí jen v několika konkrétních charakteristických impedancích. Další nevýhodou jsou velké rozměry hybridního vazebního členu, protože se musí respektovat minimální dovolené ohyby koaxiálních kabelů. U vzduchových koaxiálních vedení vznikají náročné požadavky na přesnost provedení, což značně znesnadňuje jejich realizovatelnost.The disadvantages of this embodiment are the overly high demands on making the exact lengths of their sections and the difficult construction of the four coaxial outlets. Another disadvantage is the difficulty of realizing the exact characteristic impedances of each section. In the case of coaxial cables, this is practically impractical, as these are produced in only a few specific characteristic impedances. Another disadvantage is the large size of the hybrid coupler, since the minimum allowable bends of the coaxial cables must be respected. Air coaxial ducts are subject to demanding precision requirements, which makes it difficult to implement.

Druhý způsob je tvořen alespoň dvěma úseky vysokofrekvenčního vedení vzájemně vázaných. Toto provedení má nevýhodu ve vysokých nárocích na mechanické rozměry a jejich značně přísné tolerance. Na dolním kmitočtovém pásmu velmi krátkých vln při dodržení mechanických tolerancí se musí pro výrobu hybridního vazebního členu volit speciální materiál. Z těchto důvodů se toto provedení hybridního vazebního členu používá od vyšších kmitočtů pásma velmi krátkých vln.The second method consists of at least two sections of high-frequency lines interconnected. This embodiment has the disadvantage of high mechanical demands and their very strict tolerances. A special material must be selected for the production of the hybrid coupler at the lower frequency band of the very short waves, while maintaining mechanical tolerances. For this reason, this embodiment of the hybrid coupler is used from higher frequencies of the very short wave band.

Třetí způsob využívá širokopásmových vlastností feritových transformátorů. Každý vysokofrekvenční širokopásmový feritový transformátor obsahuje jedno nebo více vysokofrekvenčních vedení navinutých na feritové jádro, většinou toroidové. Přes některé jeho výhody, to je použitelnost i na dolním kmitočtovém pásmu velmi krátkých vln a malé rozměry, je jeho podstatná nevýhoda ve větších vlastních ztrátách a v nižší výkonové zatížitelnosti. Výroba feritového transformátoru je obtížná, protože pro jeho vinutí se využívají různé typy dvoulinek, miniaturní koaxiální kabely nebo speciální vysokofrekvenční vedení a většinou se vinutí musí provádět ručně.The third method utilizes the broadband properties of ferrite transformers. Each high-frequency broadband ferrite transformer comprises one or more high-frequency lines wound on a ferrite core, mostly toroidal. Despite some of its advantages, that is usability even on the lower frequency band of very short waves and small dimensions, is its significant disadvantage in larger losses and lower power load. The manufacture of a ferrite transformer is difficult because various types of twisted pair cables, miniature coaxial cables or special high-frequency cables are used for winding, and most of the winding must be done manually.

Nevýhody výše uvedených druhů ' provedení hybridního vazebního členu je možné s výhodou odstranit řešením dle popsaného vynálezu.The disadvantages of the above-mentioned embodiments of the hybrid binding member can be advantageously overcome by the solution according to the described invention.

Podstata vynálezu provedení hybridního vazebního členu s volitelnou vazbou v pásmu velmi krátkých vln spočívá v tom, že vysokofrekvenční úseky vedení hybridního členu jsou tvořeny leptanými páskovými vedeními na jednostranně plátované izolační desce, která je umístěna pomocí rozpěrných sloupků v konstantní vzdálenosti od rovinné kovové vodivé desky tak, aby strana leptaných páskových vedení byla obrácena směrem k této desce. Délka a šířka » páskového vedení je dána provozním kmitočtem a požadovanou charakteristickou impedancí jednotlivých úseků vysokofrekvenčních vedení hybridního členu. Jednotlivé úseky jsou uspořádány meandrovitě a vzájemně propojeny tak, aby první úsek páskového vedení byl připojen k druhému úseku a fen svým opačným koncem k třetímu úseku, který je svým druhým koncem spojen se čtvrtým úsekem a ten svým opačným koncem je zpětně připojen k prvnímu úseku. Ke všem propojovacím místům mezi jednotlivými úseky jsou připojeny střední vodiče výstupních koaxiálních vedení nebo koaxiálních konektorů, jejichž vnější vodič je připojen k vodivé kovové desce.SUMMARY OF THE INVENTION An embodiment of a hybrid coupler with selectable bonding in the very short wave band is that the high-frequency sections of the hybrid guide are formed by etched strip lines on a single-clad insulating plate which is positioned by spacers at a constant distance from the planar metal conductive plate. so that the side of the etched strip lines faces toward the plate. The length and width of the stripline is determined by the operating frequency and the required characteristic impedance of the individual sections of the high-frequency lines of the hybrid member. The individual sections are arranged meanderingly and interconnected so that the first section of the stripline is connected to the second section and bitches at its opposite end to the third section, which is connected at its second end to the fourth section and the opposite section is connected back to the first section. To all interconnection points between the sections are connected the middle conductors of the output coaxial lines or coaxial connectors, the outer conductor of which is connected to the conductive metal plate.

Hybridní vazební člen s volitelnou vazbou podle vynálezu může mít jednotlivé vysokofrekvenční úseky vedení tvořeny leptanými páskovými vedeními na dvou jednostranně plátovaných izolačních deskách, které jsou symetricky, umístěny pomocí· roz- . perných sloupků v konstantní vzdálenosti od obou ploch . rovinné, kovové vodivé desky. Strany leptaných páskových vedení jsou obráceny směrem ke kovové vodivé desce a jejich vzájemné propojení je provedeno kovovými vodivými pásky, které prochází .. výřezy v kovové vodivé, desce. Požadovaná, charakteristická impedance těchto vodivých pásků je dána jejich šířkou a vzdáleností od kovové vodivé desky a přepážek vodivě spojených s kovovou vodivou deskou.;The optional coupler hybrid coupler according to the invention can have individual high-frequency line sections formed by etched strip lines on two single-clad insulating plates that are symmetrically positioned by means of a " columns at a constant distance from both surfaces. planar, metal conductive plates. The sides of the etched strip lines face the metal conductive plate and are interconnected by metallic conductive strips that pass through the slots in the metal conductive plate. The required characteristic impedance of these conductive strips is given by their width and distance from the metal conductive plate and the baffles conductively connected to the metal conductive plate.

Uvedený způsob provedení vazebního hybridního členu je založen na známém zapojení kruhového 180° nebo 90° hybridního členu. Je to osmlpól, který v přizpůsobeném bezeztrátovém stavu získává směrové vlastnosti, kde se vysokofrekvenční energie šíří z jednoho výstupního koaxiálního vedení do dalších dvou a do zbývajícího čtvrtého výstupního koaxiálního vedení se energie nešíří. Úroveň izolačního oddělení prvního a čtvrtého výstupního koaxiálního vedení závisí na úrovni přizpůsobení v druhém a třetím výstupním koaxiálním vedení.Said embodiment of the binding hybrid member is based on the known engagement of a circular 180 ° or 90 ° hybrid member. It is an eight-pole that, in a matched lossless state, acquires directional properties where the RF energy is propagated from one output coaxial line to the other two and the energy is not propagated to the remaining fourth output coaxial line. The isolation level of the first and fourth output coaxial lines depends on the level of adaptation in the second and third output coaxial lines.

Rozdělení vysokofrekvenční energie mezi druhý a třetí koaxiální výstup je dáno velikostí vazby, to je volbou charakteristlc223274 kých impedancí leptaných páskových vedení.The distribution of RF energy between the second and third coaxial outputs is determined by the magnitude of the coupling, i.e. the choice of the characteristic impedances of the etched strip lines.

Výhody uvedeného provedení spočívají ve snadné výrobě při zachování velké reprodukovatelnosti. Použitím uvedené technologie leptaných spojů se snadno realizuje různá šířka jednotlivých páskových vedení a tím i různá elektrická vazba hybridního vazebního členu při zachování dokonalého impedančního přizpůsobení všech výstupních koaxiálních vedeních.The advantages of said embodiment are easy manufacturing while maintaining high reproducibility. By using the etched link technology, different widths of the individual tape lines are easily realized, and thus different electrical coupling of the hybrid coupler while maintaining perfect impedance matching to all output coaxial lines.

Značná výhoda tohoto vazebního členu je ve využívání vzduchového dielektrika při zachování technologie leptaných spojů. Projevuje se to v nižších výkonových ztrátách, větší klimatické odolnosti proti navlhavos* ti a také ve snížení vlivu rozměrových tolerancí izolační desky a její elektrické rovnoměrnosti. Větší rozměry vazebního členu na spodním konci kmitočtového pásma se dají značně snížit umístěním dvou izolačních desek s leptanými spoji proti oběma plochám kovové desky.A great advantage of this coupler is in the use of air dielectric while maintaining the etched joint technology. This translates into lower power losses, greater climatic resistance to moisture, as well as a reduction in the influence of the dimensional tolerances of the insulation board and its electrical uniformity. The larger dimensions of the coupler at the lower end of the frequency band can be greatly reduced by placing two etched joint insulation boards against both surfaces of the metal plate.

Provedení hybridního vazebního členu podle vynálezu je objasněno na výkresech, kde obr. 1 znázorňuje izolační, jednostranně plátovanou desku a obr. 2 znázorňuje úseky páskových vedení na dvou izolačních deskách.An embodiment of a hybrid coupler according to the invention is illustrated in the drawings, wherein Fig. 1 shows an insulating, one-sided clad sheet, and Fig. 2 shows stripline sections on two insulating sheets.

Na obr. 1 je znázorněna izolační, jednostranně plátovaná deska 1, na které jsou vyleptány čtyři meandrovitě uspořádané úB seky páskového vedení 4, 5 6, 7. Izolační deska 1 je pomocí rozpěrných sloupků 2 držena v konstantní vzdálenosti od vodivé desky 3. Jednotlivé úseky páskového vedení jsou navzájem spojeny v propojovacích místech 8, 9, 10, 11. K propojovacím místům 8, 9, 10, 11 jsou připojeny střední vodiče výstupních koaxiálních kabelů nebo konektorů, přičemž jejich vnější vodiče jsou připojeny k vodivé desce 3.FIG. 1 shows an insulating, one-sided cladding sheet 1 on which four meandering bands of strip lines 4, 5, 6, 7 are etched. The insulating sheet 1 is held by a spacing post 2 at a constant distance from the conductive sheet 3. Individual sections The intermediate conductors of the output coaxial cables or connectors are connected to the interconnection points 8, 9, 10, 11. Their outer conductors are connected to the conductive plate 3.

Na obr. 2 jsou znázorněny úseky páskových vedení 4, 5, 8, 7 na dvou izolačních deskách 1, které jsou drženy pomocí rozpěrných sloupků 2 v konstantní vzdálenosti od kovové desky 3. Osek vedení 7 je spojen s úseky 4, 6 vodivými pásky 14, 15, které prochází výřezy 18, 17 ve vodivé desce 3 a v určité vzdálenosti od přepážek 18, 19 a kovové desky 3.Fig. 2 shows sections of strip lines 4, 5, 8, 7 on two insulating boards 1 which are held by spacers 2 at a constant distance from the metal plate 3. The axis of the line 7 is connected to the sections 4, 6 by conductive strips 14 15, which extends through slits 18, 17 in the conductive plate 3 and at a distance from the partitions 18, 19 and the metal plate 3.

Hybridní vazební člen podle vynálezu je možné použít při aktivním nebo pasivním sdružování více vysílačů nebo přijímačů do společné antény. Dále se tento vazební člen může použít jako fázovací a oddělovací člen pro směrovou soustavu antén. V měřicí technice je výhodné použít členu jako děliče výkonu s určeným dělicím poměrem. Pro svoje směrové vlastnosti se tento člen hodí pro měření nebo indikaci koeficientu odrazu a ke kontrole stavu anténního systému a kontrole vysílaného výkonu od vysílačů.The hybrid coupler of the invention can be used to actively or passively couple multiple transmitters or receivers into a common antenna. Further, the coupler may be used as a phasing and decoupling member for the directional array of antennas. In the measuring technique, it is advantageous to use the member as a power divider with a determined dividing ratio. Due to its directional properties, this member is suitable for measuring or indicating the reflection coefficient and for checking the condition of the antenna system and controlling the transmitted power from the transmitters.

Claims

Hybrid coupler with selectable coupling in the very short wave band, characterized in that the high-frequency sections of the hybrid member (4), (5), (6), (7) are etched strip lines on a single-clad insulating plate ( 1], which is positioned by spacers (2) at a constant distance from the planar, metal plate (3) so that the side of the etched strip lines faces the metal conductive plate (3), the length and width of the strip lines being determined by the frequency and desired characteristic impedance of the individual high-frequency line sections (4), (5), (6), (7) of the hybrid member, and the individual line sections (4), (5J, (6), (7) are arranged meandering and interconnected so that the first section (4) is connected to the second section (5) and its opposite end to the third section (6), which is connected with its second end to the fourth section (7) and its opposite end the end is connected back to the first section (4), and to all interconnected places (8), (9j, (10), (11) between individual inventions sections are connected middle conductors of output coaxial lines or coaxial connectors, whose outer conductor is connected to a metal conductive plate (3).

Hybrid coupler according to claim 1, characterized in that the individual high-frequency sections of the lines (4), (5), (6), (7) are formed by etched strip lines (12), (13) on two single-clad insulating boards. (1j, which are symmetrically positioned by spacing posts (2) at a constant distance from both surfaces of the planar metal conductive plate (3j) so that the sides of the etched strip lines face the metal conductive plate (3) and are interconnected by metal conductive strips (14), (15) passing through slits (16), (17) in the metal conductive plate (3), the desired characteristic impedance of these conductive strips being given by their width and distance from the metal conductive plate (3) and the baffles (18), (19) conductively connected to the metallic conductive plate (3).

1 sheet of drawings