DE1005145B - Anordnung zur Kopplung zwischen einer Koaxialleitung und einer nach Art der gedruckten Schaltung ausgefuehrten Bandleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopplungsanordnung mit einer unsymmetrischen Band- oder Streifenleitung, welche einen schmalen Streifenleiter und einen hierzu parallelen breiten Flächenleiter aufweist.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine diese Leitungsform aufweisende Anordnung zur Ankopplung einer koaxialen Leitung an eine symmetrische Leitung aus zwei parallel nebeneinanderliegenden Streifenleitern.

Kopplungsanordnungen zwischen Ko axial leitungen und unsymmetrischen Band- oder Streifenleitungen sind bekannt. Jedoch bestehen die bekannten Anordnungen aus besonders massiven und sehr komplizierten Trichtern, Exponential- oder Hornkopplern, wenn der Übergang von der Koaxialleitung auf eine symmetrische Streifenleitung erreicht werden soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung zunächst eine unsymmetrische Bandleitung an die Koaxialleitung angekoppelt und weiterhin, vorgeschlagen, daß der Flächenleiter der unsymmetrischen Bandleitung in der Ausbreitungsrichtung dieser Leitung iri kurzem Abstand von der Ankopplungsstelle der Koaxialleitung endet und daß an dieser Stelle parallel zum streifenförmigen Leiter der Bandleitung ein gleichfalls nach Art der gedruckten Schaltung ausgeführter zweiter Streifenleiter angeordnet ist, der mit dem ersten Streifenleiter parallel laufend und auf der gleichen Seite eines Dielektrikums liegend eine symmetrische Parallelleitung mit zwei nebeneinanderliegenden Streifenleitern bildet.

Auf diese Weise wird mit geringem Material- und Raumbedarf eine Anordnung gebildet, die die Koaxialleitung mit Hilfe einer unsymmetrischen Bandleitung an eine symmetrische Bandleitung ankoppelt. Vorzugsweise werden dabei die beiden Leiter der unsymmetrischen Bandleitung durch eine Schicht aus dielektrischem Material getrennt und in einem parallelen Abstand voneinander gehalten. Die Ankopplung der Koaxialleitung an die unsymmetrische Bandleitung erfolgt dabei in an sich bekannter Weise dadurch, daß die längs der Koaxialleitung übertragene Energie mit Hilfe einer Öffnung im ebenen Flächenleiter derBandleitung an diese angekoppelt wird. Dabei ist der Außenleiter der Koaxialleitung mit dem Rand dieser Öffnung verbunden, während der Innenleiter durch die genannte Öffnung hindurch mit dem schmalen streifenförmigen Leiter der Bandleitung derart verbunden ist, daß sich die übertragene Wellenenergie senkrecht zur Koaxialleitung längs der unsymmetrischen Bandleitung fortpflanzt.

Hochfrequenzenergie, welche sich längs der Koaxialleitung ausbreitet, wird dabei in der gleichen Ausbreitungsform, wie sie auf der Koaxialleitung herrscht, unmittelbar auf die beiden Leiter der Band-Anordnung zur Kopplung

zwischen einer Koaxialleitung und einer

nach Art der gedruckten Schaltung

ausgeführten Bandleitung

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 22. Juli 1953

Maurice Arditi, Clifton, N. J. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

leitung übertragen. Bei der Ausbreitung dieser Energie längs der Bandleitung findet nun gemäß der Erfindung eine Transformation statt, wobei einmal der Flächenleiter der unsymmetrischen Streifenleitung endet und gleichzeitig ein zweiter schmaler Streifenleiter parallel zum ersten Streifenleiter auf der Oberfläche des Dielektrikums angeordnet ist. Das elektrische Feld, das von diesem ersten Streifenleiter aus ursprünglich auf den darunter befindlichen Flächenleiter gerichtet war, nimmt dabei eine um 90° gedrehte Richtung, und zwar auf den zweiten Streifenleiter zu, ein. Es ist nun dafür zu sorgen, daß dieser Übergang kontinuierlich vor sich geht und daß eine frequenzunabhängige Ankopplung der parallelen, nebeneinanderliegenden Streifenleiter an die unsymmetrische Bandleitung stattfindet. Um eine Fehlanpassung dieses zweiten kapazitiv angekoppelten Streifenleiters zu vermeiden, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß dieser Leiter in Richtung zur Ankopplungsstelle des ersten Streifenleiters mit der Koaxialleitung durch eine Abwinkelung auf einen größeren seitlichen Abstand geführt ist und mit einer Schicht Dämpfungsmaterial endet.

Ferner wird vorgeschlagen, daß das von der Kopplungsstelle mit dem Koaxialleiter abgewandte Leitungsende des breiten Flächenleiters der unsymmetrischen Bandleitung an der Übergangsstelle auf die symmetrische Stelle der beiden Streifenleiter abgeschrägt verläuft und daß der Abstand zwischen den Streifenleitern der Parallelleitung dem Abstand

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zwischen dem Streifenleiter und dem Flächenleiter der unsymmetrischen Bandleitung entspricht.

An Stelle des mit einem Dämpfungswiderstand abzuschließenden zweiten Streifenleiters läßt sich die symmetrische Streifenleitung der genannten Art auch in der Weise an die unsymmetrische Bandleitung ankoppeln, daß der endende Flächenleiter in seiner Breite kontinuierlich abnimmt und dabei unmittelbar in den zweiten Streifenleiter übergeht und daß die aus zwei nebeneinanderliegenden Streifenleitern gebildete symmetrische Leitung in stetigem Übergang aus der unsymmetrischen Bandleitung hervorgeht, wobei die Ebene, in der sich die beiden Streifenleiter erstrecken, nun um 90° gedreht ist gegenüber der Ebene des Flächenleiters der unsymmetrischen Bandleitung.

Dies hat den Vorteil, daß nicht nur die Ausbreitungsrichtung der beiden aneinanderstoßenden Leitungsformen die gleiche ist, sondern daß auch das elektrische Feld längs des Überganges seine Richtung beibehält.

Die Erfindung wird auf Grund von Ausführungsbeispielen an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung, teilweise im Schnitt, einer erfindungsgemäßen Kopplungsanordnung, bei der eine Koaxialleitung an eine unsymmetrische Bandleitung angekoppelt ist, welche in eine aus zwei Streifenleitern bestehende Leitung übergeht; Fig. 2 ist ein Schnitt längs der in Fig. 1 eingezeichneten Linie 2-2;

Fig. 3 zeigt einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 2 mit einem vergrößerten Abstand der parallelen Streifenleiter;

Fig. 4 ist die perspektivische Darstellung einer anderen erfindungsgemäßen Kopplungsanordnung, bei der der Flächenleiter der unsymmetrischen Bandleitung kontinuierlich in den zweiten Streifenleiter der symmetrischen Leitung übergeht;

Fig. 5 und 6 stellen die Querschnitte durch die Anordnung gemäß Fig. 4 längs den Linien 5-5 und 6-6 dar.

Die Fig. 1 stellt eine erfindungsgemäße Kopplungsanordnung dar unter Verwendung eines Stückes einer unsymmetrischen Bandleitung. Dabei ist ein streifenförmiger Leiter 1 von einem flächenhaften Leiter 2 durch eine Schicht 3 von dielektrischem Material ge- ^5 trennt. Diese Teile liegen parallel zueinander, wobei der flächenhafte Leiter und das Dielektrikum eine Öffnung 4 aufweisen, an die der Außenleiter 5 der Koaxialleitung 6 angeschlossen ist, während deren Innenleiter 7 bei 8 mit dem Streifenleiter 1 verbunden ist. An der auf diese Weise gebildeten Kopplungsstelle breiten sich die von der Koaxialleitung ankommenden Hochfrequenzwellen in Richtung des Streifenleiters 1 aus. Der Flächenleiter 2 ist unweit der Kopplungsstelle, vorzugsweise mit einer schrägen Kante, abgeschnitten, wie dies gestrichelt eingezeichnet ist. An dieser Stelle geht die unsymmetrische Bandleitung transformatorisch in eine aus zwei Streifenleitern bestehende symmetrische Leitung über. Hierzu ist ein zweiter Streifenleiter 2_a neben dem ersten., durchgehenden Streifenleiter l_a auf der Oberfläche des Dielektrikums 3_ß angeordnet. Der Leiter 2_a erstreckt sich nur wenig über das Ende 2_C des Flächenleiters in paralleler Richtung zum Streifenleiter I₀, um dann in Richtung zur Kopplungsstelle mit der Koaxialleitung seitwärts abzubiegen. Das abgewinkelte Stück 9 endet bei 10, mit einer Schicht Widerstandsmaterial abgeschlossen.

Das elektrische Feld, das sich zunächst zwischen den Leitern 1 und 2 ausbildet, wird längs der Übergangsstelle zwischen der unsymmetrischen und der symmetrischen Bandleitung um 90° räumlich gedreht, so daß es dann zwischen den benachbarten Rändern der Leiter l_a und 2_a verläuft. Die Ausbrei tungscharakteristik längs der symmetrischen Bandleitung entspricht der einer Parallelleitung, die in einem Dielektrikum eingebettet ist, obwohl die beiden Streifenleiter tatsächlich nur auf einer Seite des dielektrischen Materials angeordnet sind. Dabei verschiebt sich naturgemäß die Feldverteilung etwas, und zwar in Richtung zum Dielektrikum, entsprechend dem Unterschied der Elektrizitätskonstanten in Luft bzw. in der Schicht 3_a.

Die symmetrische Bandleitung ist in Fig. 2 im Schnitt 2-2 der Fig. 1 dargestellt. Während die Leiter l_a und 2_a gemäß Fig. 2 einen Abstand Ci₁ besitzen, der kleiner als die Schichtstärke 3_a ist, kann dieser Abstand auch bedeutend größer gewählt werden, wie dies mit d₂ in Fig. 3 dargestellt ist. Die Fig. 3 würde einem Schnitt an der Stelle 2-2 entsprechen bei einer Anordnung gemäß Fig. 1, deren symmetrische Bandleitung für einen wesentlich größeren Wellenwiderstand bemessen ist. Je größer der Abstand zwischen den parallelen Streifenleitern ist, um so größer wird bekanntlich der Wellenwiderstand und um so geringer der Dämpfungswert längs der Leitung.

Bei einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung wurde als Dielektrikum eine Schicht aus Glasfasern von 25 mm Breite und 1,5 mm Dicke verwendet, auf der zwei Streifenleiter von je 9 mm Breite angeordnet waren. Die gemessenen Verlustwerte, die etwa um 10% tolerieren, betrugen bei einer Meßfrequenz von 4700 MHz

bei einem Abstand d von 1,O¹ mm ... 3,5 ± 0,2 db/m, bei einem Abstand d von 2,5 mm ... 2,8 + 0,1 db/m, bei einem Abstand d von 9,0 mm ... 1,6 ± 0,1 db/m.

In den Fig. 4, 5 und 6 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei die Fig. 5 den Schnitt 5-5 und die Fig. 6 den Schnitt 6-6 durch die Anordnung gemäß Fig. 4 zeigen. Die Übergangsstelle von der unsymmetrischen Bandleitung auf die symmetrische Bandleitung ist dabei so bemessen, daß eine räumliche Drehung des elektrischen Feldes nicht stattfindet. Die dargestellte Anordnung weist einen streifenförmigen Leiter 11 auf, der sich von der Ankopplungsstelle an eine Koaxialleitung aus in Richtung zur Übergangsstelle 12_n stetig verjüngt. Auch der flächenförmige Leiter 12 und das Dielektrikum 13 sind in Richtung zur angekoppelten symmetrischen Bandleitung mit den Streifenleitern 14_a und 15_a kontinuierlich abgeschrägt, und zwar derart, daß die Leiter der unsymmetrischen Bandleitung unmittelbar in die Leiter der symmetrischen Bandleitung übergehen, wobei der Leiter 12_ß mit dem Leiter 15_a, der Leiter ll_ß mit dem Leiter 14_a verbunden ist. Die dielektrische Schicht 16 kann ebenfalls entsprechend abgeschrägt sein, obwohl dies nicht unbedingt notwendig ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Abstand der Leiter 14 und 15 gleich dem Abstand der Leiter 11 und 12 entsprechend der Dicke der Schicht 13 ausgeführt. Es ist ohne weiteres aus Fig. 4 zu entnehmen, daß das elektrische Feld in der gleichen Richtung wie bei den Leitern 11 und 12 auch auf die Leiter 14 und 15 übergeht. Dieser Übergang ist kontinuierlich, da die Bemessung der angrenzenden Leitungselemente ineinander übergeht. Dieser Übergang ist außerdem für ein breites Frequenzband stoßstellenfrei und ohne die Verwendung von Dämpfungsmaterial ausgeführt, also verlustlos.

Wird im Anschluß an die aus den Leitern 14 und 15 bestehende symmetrische Leitung eine zweite Anordnung gemäß Fig. 4 angeschlossen, dann kann beispielsweise der Leiter 14 mit dem Flächen- oder Erdleiter und der Leiter 15 mit dem Streifenleiter der nachfolgenden unsymmetrischen Bandleitung verbunden sein, so daß gegenüber der ersten unsymmetrischen Leitung eine Polaritätsumkehr erreicht wird.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, und man kann ohne weiteres z. B. die in Fig. 4 dargestellte Anordnung auch dazu verwenden, um eine symmetrische Zweidrahtleitung bzw. eine 300-Q-Paralleldrahtbandleitung anzukoppeln, deren Leiter einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und in einem bestimmten Abstand voneinander in einem dielektrischen Band eingebettet liegen.

Claims (5)

Patentansprüche: 20

1. Anordnung zur Kopplung zwischen einer Koaxialleitung und einer nach Art der gedruckten Schaltung ausgeführten Bandleitung, bei der der breite Flächenleiter einer unsymmetrischen Bandleitung eine öffnung aufweist, deren Rand mit dem Außenleiter der . Koaxialleitung verbunden ist, während deren Innenleiter durch die genannte Öffnung hindurch mit dem schmalen streifenförmigen Leiter der Bandleitung derart verbunden ist, daß sich die übertragene Wellenenergie senkrecht zur Koaxialleitung längs der unsymmetrischen Bandleitung fortpflanzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächenleiter der unsymmetrischen Bandleitung in der Ausbreitungsrichtung dieser Leitung in kurzem Abstand von der öffnung endet und daß zugleich an dieser Stelle parallel zum streifenförmigen Leiter der Bandleitung ein gleichfalls nach Art der gedruckten Schaltung ausgeführter zweiter Streifenleiter angeordnet ist, der mit dem ersten Streifenleiter parallel laufend und auf der gleichen Seite eines Dielektrikums liegend eine symmetrische Parallelleitung mit zwei nebeneinanderliegenden Streifenleitern bildet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der parallel laufende zweite Streifenleiter in Richtung zur Ankopplungsstelle des ersten Streifenleiters mit der Koaxialleitung durch eine Abwinkelung auf einen größeren seitlichen Abstand geführt ist und mit einer Schicht Dämpfungsmaterial abgeschlossen endet.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Kopplungsstelle mit dem Koaxialleiter abgewandte Leitungsende des breiten Flächenleiters der unsymmetrischen Bandleitung an der Übergangsstelle auf die symmetrische Leitung der beiden Streifenleiter abgeschrägt verläuft.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Streifenleitern der symmetrischen Parallelleitung dem Abstand zwischen dem Streifenleiter und dem Flächenleiter der unsymmetrischen Bandleitung entspricht.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der endende Flächenleiter der unsymmetrischen Bandleitung in seiner Breite kontinuierlich abnimmt und dabei unmittelbar in den zweiten Streifenleiter der symmetrischen Bandleitung übergeht, daß der Streifenleiter der unsymmetrischen Leitung in den ersten Streifenleiter der symmetrischen Bandleitung übergeht und daß die beiden Leitungen in Ebenen liegen, die um 90° gegeneinander verdreht sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Proceedings of the I.R.E.«,December 1952, S. 1661.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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