DE1002828B - Richtungskoppler im Mikrowellenbereich fuer unsymmetrische Bandleitungen - Google Patents

Richtungskoppler im Mikrowellenbereich fuer unsymmetrische Bandleitungen

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DE1002828B
DE1002828B DEI8435A DEI0008435A DE1002828B DE 1002828 B DE1002828 B DE 1002828B DE I8435 A DEI8435 A DE I8435A DE I0008435 A DEI0008435 A DE I0008435A DE 1002828 B DE1002828 B DE 1002828B
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Description

DEUTSCHES
Die Erfindung betrifft Richtungskoppler im Mikrowellenbereich für unsymmetrische Bandleitungen nach Art der gedruckten Schaltungen mit zwei parallel zueinander und parallel zum Erdleiter verlaufenden Leitungsleitern mittels Abbiegungen derselben gebildetem Abschnitt, innerhalb dessen die beiden Leitungsleiter zueinander in dichtem Abstand verlaufen.
Mikrowellenempfänger erfordern häufig, insbesondere in ihrem HF-Teil, ausgedehnte und massige und unförmige Bauelemente; dieses gilt auch für die Wellenleiter und insbesondere für die Koppler und anderen Aufbauelemente und führte zu der häufigen Bezeichnung »Rohr- und Klempnertechnik«. Mit voranschreitender Entwicklung im Gebrauch von Mikrowellengeräten, wie Kurzwellenfunkempfängern, Radar, Peilgeräten, Funknavigationsanordnungen usw., entstand das Bedürfnis nach größeren Mengen dieser Apparate und insbesondere nach kleinen Abmessungen und leichtem Gewicht der Mikrowellenausrüstung.
Es sind bereits Mikrowellenübertragungsleitungen der sogenannten »Line-above-ground«- bzw. »Micro-strip«- Type (unsymmetrische Bandleitung) bekannt. Diese bestehen in ihrer einfachsten Form aus zwei nach dem Druck- oder einem entsprechenden Verfahren auf entgegengesetzten Seiten eines Streifens dielektrischem Materials von der Dicke eines kleinen Bruchteiles einer Viertelwellenlänge im parallelen Abstand aufgebrachten Leitern. Die Erfindung bezieht sich auf Richtungskoppler dieser Leitungsart, wobei das Kopplungsmaß zwischen zwei Kreisen eingestellt ist, ohne daß die schwerfällige und unförmige »Rohrtechnik« erforderlich ist.
Es sind bereits Richtungskoppler im Mikrowellenbereich bekannt, die nach Art von unsymmetrischen dünnen Bandleitungen aufgebaut sind, deren einer Leitungsleiter derartige Abbiegungen aufweist, daß in einem bestimmten Bereich die beiden Leitungsleiter in dichtem Abstand parallel zueinander verlaufen und einen Koppelbereich bilden. Bei diesen bekannten Anordnungen ging man davon, aus, daß die Kopplung prakusch nur durch den Teil des Kopplungsabschnittes der Leitungsleiter bewirkt würde, der aus den im dichten Abstand zueinander verlaufenden Leitungsleitern bewirkt wird, demgegenüber die Abbiegungen nicht wesentlich ins Gewicht fielen. Der Erfindung liegt jedoch die Erkenntnis zugrunde, daß eine optimale Richtungskopplung bei diesen Anordnungen nur dann erreicht wird, wenn die Abbiegungen einen ganz bestimmten Winkel zu den parallel verlaufenden Teilen der Leitungsleiter bilden. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Abbiegungen der Richtungskoppler unter einem Winkel von angenähert 30° zu dem Parallelleitungsleitersystem verlaufen. Hierbei kann sowohl der erste als auch der zweite Leitungsleiter in bezug auf die Längsachse des Abschnittes der Parallelleiter unter einem Richtungskoppler im Mikrowellenbereich für unsymmetrische Bandleitungen
Anmelder:
International
Standard Electric Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 26. März 1953
Maurice Arditi, Clifton, N. J. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden
Winkel von angenähert 30° angeordnet sein. Innerhalb des Abschnittes der Parallelleiter kann ein zwischen diesen parallel zu dem ersten und dem zweiten Leitungsleiter verlaufender dritter Leitungsleiter angeordnet sein oder auch eine Reihe von im Abstand angeordneter Leiterabschnitte vorhanden sein. Weiterhin kann der Erdleiter mit einem Schlitz versehen sein, der parallel zum ersten und zweiten Leitungsleiter und innerhalb des Bereiches zwischen dem ersten und zweiten Leitungsleiter verläuft. In Weiterbildung des Erfindungsgedankens können die Richtungskoppler dörart angeordnet sein, daß je an einem Ende eines ersten und zweiten Leitungsleiters Detektoren angeordnet sind, eine HF-(Signal-)Quelle an dem freien Ende des zweiten Leitungsleiters angeschlossen ist, an den Ausgängen der Detektoren angekoppelte Verstärker vorgesehen sind und daß ferner im dielektrischen Abstand vom flächenhaften Leiter ein zweiter Parallelleiterabschnitt vorgesehen ist, dessen einer Leitungsleiter an einen Örtlichen Oszillator und den anderen Leitungsleiter dieses Abschnittes angekoppelt und dessen anderer Leitungsleiter an den ersten Leiter des ersten Abschnittes angeschlossen ist.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, welche Ausführungsbeispiele darstellt, näher erläutert.
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Richtungskoppler;
Fig. 2 ist eine Ansicht im Schnitt längs der in Fig. 1 angegebenen Linie 2-2 ;
Fig. 3 und Fig. 4 sind Draufsichten auf weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Richtungskopplern;
609 836/338
3 4
Fig. 5 ist eine Ansicht im Schnitt längs der in Fig. 4 In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel eines
angedeuteten Linie 6-6; Richtungskopplers dargestellt, bei dem ein dritter
Fig. 6 ist eine Draufsicht auf den HF-Teil eines Leitungsleiter 9 im parallelen Abstand zwischen dem Funkempfängers, wobei einzelne Teile im Blockschaltbild ersten und zweiten Leitungsleiter 10 und 11 angeordnet dargestellt sind; 5 ist. Der Zweck des dritten Leitungsleiters besteht darin,
Fig. 7 ist ein Querschnitt längs der Linie 8-8 der den Kopplungsbetrag zwischen den Leitern 10 und 11 zu Fig. 6 und zeigt einen in dem Empfänger vorhandenen variieren. Die relative Länge dieses Abschnitts ist, wie Mischkreis. gefunden wurde, kritisch, während ein Verändern des
Wie die Fig. 1 und 2 erkennen lassen, weist der dar- Abstandes zwischen den Parallelabschnitten bei dem gestellte Richtungskoppler die Leitungsleiter 1 und 2 auf io Ausführungsbeispiel auch eine Veränderung in der Koppsowie einen Basis- oder Erdleiter 3 und eine Lage oder lung und Richtungskopplung hervorruft. So wurde z. B. Schicht bzw. Folie 4 von dielektrischem Material, welche bei einer Variation von 0,32 cm der Länge der dritten die Leitungsleiter in dichtem und weitgehend parallelem Leitung eine Variation von 30 dB erreicht. Die Größe der Abstand in bezug auf den ebenen oder flächenhaften von der Leitung 9 bewirkten Entkopplung kann durch Leiter vom Erdleiter hält. Das Leitermaterial der 15 Unterteilung der Leitung in einzelne Abschnitte 12 Leitungen 1 und 2 und des ebenen Leiters 3 kann auf verändert werden. Eine andere Methode zur Festlegung eine Lage dielektrischen Materials aufgebracht und/oder der Kopplung besteht darin, den Leitungsleiter 9 durch geätzt, geschnitten oder gestanzt sein und das dielek- leitende Stifte in bestimmten Zwischenräumen zwischen trische Material aus Polystyrol, Polyäthylen, Quarz, den Leitungen 10 und 11 zu ersetzen. Polytetrafiuoräthylen, bekannt unter dem Handels- 20 In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel darnamen »Teflon«·, Fiberglas oder mit Teflon imprägniertem gestellt, bei dem das Kopplungsmaß zwischen den geschichtetem Fiberglas oder anderem geeignetem Mate- Leitungsleitern 14 und 13 mit Hilfe eines in dem ebenen rial hoher dielektrischer Güte bestehen, und die Leiter Leiter vorgesehenen Schlitzes 15 eingestellt ist. Falls können nach Art der gedruckten Technik aufgebracht erforderlich, kann der Schlitz sich auch durch die dieleksein. 25 trische Schicht 16 (s. Fig. 5) parallel zu den Leitungs-
Der Abstand der Leitungsleiter in bezug auf den Erd- leitern 13 und 14 erstrecken.
leiter ist vorzugsweise zu einem schmalen Bruchteil einer Bei einem praktisch ausgeführten Beispiel, bei welchem
Viertelwellenlänge der längs dieser Leitung ausgebreite- der Abstand zwischen den Leitungsleitern 18 mm betrug, ten Hochfrequenz gewählt. Ein geeignetes Maß liegt war ein Schlitz von 6 mm Breite in dem ebenen Leiter z. B. in der Größenordnung von einem Zehntel bis einem 30 und in das dielektrische Blatt geschnitten. Die Kopplung Fünfzehntel einer Viertelwellenlänge. war auf 24 db reduziert und die Richtungskopplung auf
Es ist bekannt, daß bei dichter paralleler Anordnung 21 db, im Vergleich zu 17 db Kopplung und 28 db zweier Leiter für einen gewissen Abstand verkettete Richtungskopplung vor der Einfügung des Schlitzes. Kopplungen und »Übersprechen« auftritt. Der Erfindung Durch Bestreichen der inneren Wandungen des Schlitzes 15 liegt jedoch die Erkenntnis zugrunde, daß bei vorgege- 35 mit Silberanstrich oder anderem leitendem Material 17 bener Länge und engem parallelem Abstand der Leiter wurde die Kopplung noch weiter auf 28 db reduziert, einer »Line-above-groundce-Leitung das Richtvermögen An Stelle einer solchen Schicht kann auch ein Blech aus und das Maß der Kopplung Funktionen des Winkels leitendem Material in den Schlitz eingesetzt werden und sind, den die benachbarten Leiter des parallelen Leitungs- hierdurch eine weitere Reduzierung der Kopplung systems einschließen. 40 erreicht werden.
Bei einer praktisch ausgeführten Anordnung mit der In den Fig. 6 und 7 der Zeichnung ist der hochfrequente
Kopplungslänge I = 40 mm, dem Leiterabstand d Teil eines UHF-Empfängers dargestellt. Dieser HF-Teil = 2 mm, aber einem Abbiegungswinkel von a = 30°, weist einen ebenen Leiter 20, eine Lage 21 aus dielekergibt die Messung eine Kopplung von etwa 1 db und trischem Material und von dieser Lage getragene und im ein Richtvermögen von 26 db, während bei einem 45 parallelen Abstand zum ebenen Leiter gehaltene Schwing-Abstand von d = 1 mm die Kopplung 1 db und das kreiselemente in Form von flachen Bandleitungen auf. Richtvermögen 28 db beträgt. Der Anschaulichkeit Die Bandleitungskreise weisen drei Verteilungskoppler 22, halber sind entsprechende Werte an die Klemmen der 23 und 24 auf. Zu dem ersten Richtungskoppler 22 gehört Anordnung in Fig. 1 angeschrieben. ein Leitungsleiter 25, an dem eine Antenne 26 mit Hilfe
Im Gegensatz hierzu betragen bei bekannten Anord- 50 einer Koaxialleitung (Fig. 7) angekoppelt ist. Die nungen, z. B. mit einem Abbiegungswinkel von a = 90°, Koaxialkopplung ist durch den ebenen Leiter hindurchd. h. bei sonst gleichen Abmessungen, die entsprechenden geführt, und der äußere Leiter 28 der Koaxialleitung 27 Werte für die Dämpfung 10 db und für das Rieht- ist an den ebenen Leiter 20 angekoppelt und zum vermögen 3 db unter Zugrundelegung von 0 db für die Anschluß an den Leitungsleiter 25 mit dem inneren Messung am Eingang des Leiters .4. 55 Leiter 29 durch eine Öffnung 30 geführt. Der andere
Entsprechende günstige Werte ergeben sich für die Leitungsleiter 31 des Verzweigungskreises 22 liegt parallel erfindungsgemäße Anordnung für die anderen drei zu einem Abschnitt 25° des Leiters 25, um als Richtungs-Klemmen, unabhängig davon, an welche Klemmen die koppler zu arbeiten. Die zum Abschnitt 25a benachbarten Eingangsenergie angelegt wird. Zuleitungen der Leiter 25 und 31 verlaufen unter einem
Die für diese Messungen benutzte Frequenz lag zwischen 60 Winkel von etwa 30° zueinander, so daß die Kopplung und 5000 MHz. Diese Werte änderten sich nicht zwischen ihnen zum Zwecke eines optimalen Betriebs nennenswert, wie gefunden wurde, selbst wenn das der Richtungskopplung graduell abnimmt. Die beiden Verhältnis dß bis zu einem Verhältnis von 2:1 verändert Zuleitungen 32 und 33 sind an die Kristalldetektoren 34 wurde oder wenn die Frequenz zwischen 4400 und und 35 durch den ebenen Leiter hindurch, wie aus 5000 MHz variiert wurde. Die in dieser Weise ausgebildete 65 Fig. 8 ersichtlich, angekoppelt. Der Ausgang jedes Anordnung hatte die Charakteristik eines breitbandigen Kristalldetektors ist über den Leiter 36 mit Hilfe des Richtungskopplers, wenn der Winkel α zu etwa 30° Kopplungstransformators 37 an das Filter 38 angewählt wurde und die Übertragungsleitung ein Dielektri- geschlossen. Die andere Spule des Transformators 37 kum aus Fiberglas von 1,5 mm Dicke und einen Leitungs- ist an das Gitter 39 einer Verstärkerstufe 40 anleiter von 6 mm Breite aufwies. 70 geschlossen.
Der zweite Verzweigungskreis 23 bewirkt eine Kopplung zwischen einem örtlichen Oszillator 41 und dem Leiter 31 des ersten Abzweigungskreises 22. Die vom örtlichen Oszillator kommende Leitung 42 kann eine Koaxialleitung oder eine andere geeignete Kopplungsverbindung zwischen Oszillator und Leitung 43 des Richtungskoppler 23 sein. Die Kopplung selbst kann in ähnlicher Weise wie die Antennenkopplung 27 (Fig. 7) ausgeführt sein. Die Leitung 43 ist über ein Winkelstück 44 an ein Parallelstück 45 angeschlossen, zwecks Richtungskopplung der Oszillatorenergie an den Leiter 46, der direkt mit dem Leiter 31 verbunden ist. Der Leiter 46 ist in geeigneter Weise durch ein einstellbares Dämpfungsglied 47 abgeschlossen. Die Ausgangsleitung 48 des Leiters 43 kann in gleicher Weise durch ein einstellbares Dämpfungsglied 49 belastet sein.
Unabhängig davon, auf welchem Wege der Ausgang des örtlichen Oszillators an den Abzweigkreis 22 angekoppelt ist, werden die Oszillatorfrequenzen mit den, von der Antenne 26 aufgenommenen Signalen an den Kristallmischern 34, 35 gemischt. Die demodulierte Ausgangsspannung wird dann an die erste Stufe 40 eines ZF-Vorverstärkers bekannter Art gelegt.
Die Fig. 6 zeigt weiterhin, daß der Abzweigkoppelkreis 24 (zugleich) als automatischer Frequenzregelungskreis ausgebildet ist. Der eine Leitungsleiter 50 ist in parallelem Abstand zu einem zweiten Leitungsleiter 51 angeordnet. Der Leiter 48 des Abzweigungskreises 23 ist hinter dem Dämpfungsglied 49 an den Leitungsleiter 51 angeschlossen, dessen anderes Ende durch ein mit der Platte 20 Kurzschluß herstellendes einstellbares Kurzschlußstück 52 abgeschlossen ist, welches in Form eines U-förmigen Bügels ausgebildet ist. Die eine Klemme 53 des Leitungsleiters 50 ist an einen Hohlraumresonator 54 angekoppelt, während die andere Klemme 55 an den Kristalldetektor 55° angekoppelt ist, der seinerseits an einen Verstärker 56 angeschlossen ist. Der Ausgang des Verstärkers 56 ist an einen symmetrierten Diskriminator 57 angelegt, an den gleichfalls über einen Phasenschieber 59 der Ausgang des Oszillators 58 angeschlossen ist. Der Ausgang dieses Phasenschiebers ist über einen Verstärker 60 an den Hohlraumresonator 54 angeschlossen. Der Ausgang des Diskriminators 57 liegt über einen NF-Verstärker 61 in Reihe mit der Korrekturspannungsversorgung des örtlichen Oszillators 41. Es ist dabei zu beachten, daß an dem Parallelabschnitt des Verzweigungskreises 24 die Leitungen 62 und 63 je unter einem Winkel von etwa 30° abgewinkelt sind. Der Winkel kann erhalten werden, indem nur ein Leiter, wie in Fig. 1 und bei 22 und 23 dargestellt, abgewinkelt wird.
Signalspannung, welche vom örtlichen Oszillator weitergeleitet wird, wird auf die an die Klemmen 52 und 53 führenden Zweige des Kopplers 24 aufgeteilt. Reflektionen von der Kurzschlußklemme und dem modulierten Hohlraum werden in dem Kristalldetektor 55a gemischt. Der resultierende Strom wird verstärkt und zur Unsymmetrierung des Diskriminators 57 benutzt. Die Unsymmetrie wird durch die Amplitude und Phase des Kristallausgangs bestimmt. Das Verhältnis der Mittenfrequenz des Hohlraumresonators zu der Frequenz der Schwingungen des örtlichen Oszillators bestimmt das Signal des NF-Ausgangs des Diskriminators. Die automatische Frequenzregelung erfolgt durch die Reihenschaltung des Diskriminatorausgangs mit der Korrekturspeisung des Oszillators.
Aus dem vorstehenden ist zu ersehen, daß der HF-Teil des Mikrowellen- und UHF-Empfängers in einfacher Weise mit einer unsymmetrischen Bandleitung aufgebaut sein kann, so daß hierdurch die bisher für erforderlich gehaltenen komplizierten und ausgedehnten Anordnungen der Rohrtechnik vermieden sind. Gleichfalls ist ersichtlich, daß der ZF-Teil genau so, wie auch der NF-Teil des Empfängers, auf einem ebenen und flächenhaften Leiter 20 gemeinsam aufgebaut sein können. Darüber hinaus können auch bestimmte Kreise des HF-Teiles in Bandform direkt auf die dielektrische Schicht nach Art der gedruckten Schaltung aufgebracht sein.
Das geschilderte Ausführungsbeispiel soll nur zur Erläuterung dienen, nicht aber eine Beschränkung auf den dargestellten Fall bedeuten.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Richtungskoppler im Mikrowellenbereich für unsymmetrische Bandleitungen nach Art der gedruckten Schaltungen mit zwei parallel zueinander und parallel zum Erdleiter (breiter ebener Leiter) verlaufenden Leitungsleitern und mittels Abbiegungen derselben gebildetem Abschnitt, innerhalb dessen die beiden Leitungsleiter zueinander in dichtem Abstand verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbiegungen unter einem Winkel von angenähert 30° zu dem Parallelleitungsleitersystem verlaufen.
2. Richtungskoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der erste als auch der zweite Leitungsleiter in bezug auf die Längsachse des Abschnittes der Parallelleiter unter einem Winkel von angenähert 30° angeordnet sind.
3. Richtungskoppler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Abschnitts der Parallelleiter ein zwischen diesen parallel zu dem ersten und zweiten Leitungsleiter verlaufender dritter Leitungsleiter angeordnet ist bzw. eine Reihe von im Abstand angeordnete Leiterabschnitte angeordnet sind.
4. Richtungskoppler nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdleiter mit einem Schlitz versehen ist, der parallel zum ersten und zweiten Leitungsleiter und innerhalb des Bereiches zwischen dem ersten und zweiten Leitungsleiter verläuft.
5. Richtungskoppler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Leitungen tragende Schicht eine Lage von dielektrischem Material aufweist, durch welche der Schlitz hindurchgeht, und daß die von dem Schlitz in dem Dielektrikum gebildeten Seitenkanten mit leitendem Material versehen sind.
6. Anordnung von Richtungskopplern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß je an einem Ende eines ersten und zweiten Leitungsleiters Detektoren angekoppelt sind, eine HF-(Signal-) Quelle an dem freien Ende des zweiten Leitungsleiters angeschlossen ist, an die Ausgänge der Detektoren angekoppelte Verstärker vorgesehen sind, und daß ferner im dielektrischen Abstand vom flächenhaften Leiter ein zweiter Parallelleiterabschnitt vorgesehen ist, dessen einer Leitungsleiter an einen örtlichen Oszillator und den anderen Leitungsleiter dieses Abschnittes angekoppelt und dessen anderer Leitungsleiter an den ersten Leiter des ersten Abschnitts angeschlossen ist.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an die freien Enden der Leitungsleiter je ein Dämpfungsglied angeschlossen ist.
8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Richtungskoppler zugleich als automatischer Frequenzregelkreis aus-
gebildet ist und die Anordnung einen dritten Parallelleiterabschnitt im dielektrischen Abstand zum flächenhaften Leiter aufweist, sowie einen Hohlraumresonanzkreis, an den ein Ende eines der Leitungsleiter des dritten Kopplungsabschnittes angekoppelt ist, und daß dieser dritte Abschnitt ein Paar Ausgangsleitungen
denen eine an einen Detektor und die andere an einen Leitungsleiter des zweiten Abschnittes, an den der örtliche Oszillator angekoppelt ist, angeschlossen ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
— je eine für jeden Leitungsleiter — aufweist, von Electronics, 1952, June, S. 118.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DEI8435A 1952-05-08 1954-03-23 Richtungskoppler im Mikrowellenbereich fuer unsymmetrische Bandleitungen Pending DE1002828B (de)

Applications Claiming Priority (4)

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US749337XA 1953-03-26 1953-03-26
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Publication Number Publication Date
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Application Number Title Priority Date Filing Date
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