DE102008024898B4

DE102008024898B4 - Broadband RF power divider circuit

Info

Publication number: DE102008024898B4
Application number: DE200810024898
Authority: DE
Inventors: Roman Kravchenko
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: SnapTrack Inc
Priority date: 2008-05-28
Filing date: 2008-05-28
Publication date: 2015-01-22
Anticipated expiration: 2028-05-29
Also published as: DE102008024898A1

Abstract

Breitband HF-Leistungsteilerschaltung (LTS), umfassend – einen zwischen einem Primärpfadanschluss (PPA) und Masse geschalteten Primärpfad (PP), – zwei Sekundärpfade (SP), ein kapazitives Element (KE) und eine mit den Sekundärpfaden verbundene Impedanzanpassschaltung (IAS), wobei – zwischen dem Primärpfad (PP) und den Sekundärpfaden (SP) keine direkte galvanische Vebindung besteht, – die Sekundärpfade (SP) mit jeweils einer Elektrode (EL) des kapazitiven Elements (KE) elektrisch leitend verbunden sind, – die Sekundärpfade über je ein Paar gekoppelte Übertragungsleitungen (GÜL) mit dem Primärpfad (PP) gekoppelt sind, – die gekoppelten Übertragungsleitungen (GÜL) von Primärpfad (PP) und Sekundärpfaden (SP) als gekoppelte Leiterabschnitte ausgebildet sind, die zwischen zwei mit Masse verbundenen, parallelen, elektrisch leitenden Flächen (ELF) angeordnet sind, – die Leistungsteilerschaltung (LTS) eine am Primärpfad angelegte HF-Leistung symmetrisch in beide Ausgangsanschlüsse (AA) mit einer jeweiligen Dämpfung von im Wesentlichen 3 dB aufteilt, – die Impedanzanpassschaltung (IAS) zwei Übertragungsleitungen (ÜL) umfasst, die jeweils die Sekundärpfade (SP) mit Ausgangsanschlüssen (AA) der Impedanzanpassschaltung verbinden und wobei die Ausgangsanschlüsse (AA) der Impedanzanpassschaltung über ein resistives Element (RE) miteinander elektrisch leitend verbunden sind, und – die Phasendifferenz der beiden Ausgangsanschlüsse (AA) im Wesentlichen Null ist.A broadband RF power divider circuit (LTS) comprising - a primary path (PP) connected between a primary path terminal (PPA) and ground, - two secondary paths (SP), a capacitive element (KE), and an impedance matching circuit (IAS) connected to the secondary paths - There is no direct galvanic connection between the primary path (PP) and the secondary paths (SP), - The secondary paths (SP) are electrically connected to one electrode (EL) of the capacitive element (KE), - The secondary paths are each via a pair Coupled transmission lines (GÜL) are coupled to the primary path (PP), - the coupled transmission lines (GÜL) of the primary path (PP) and secondary paths (SP) are formed as coupled conductor sections which are connected between two ground-connected, parallel, electrically conductive surfaces (FIG. ELF) are arranged, - the power divider circuit (LTS) symmetrically applied to the primary path RF power in both A the impedance matching circuit (IAS) comprises two transmission lines (ÜL) each connecting the secondary paths (SP) to output terminals (AA) of the impedance matching circuit and the output terminals (AA) the impedance matching circuit via a resistive element (RE) are electrically connected to each other, and - the phase difference of the two output terminals (AA) is substantially zero.

Description

Die Erfindung betrifft eine Breitband HF-Leistungsteilerschaltung.The invention relates to a broadband RF power divider circuit.

HF-Leistungsteilerschaltungen verteilen ein HF-Signal, das an einem Eingangsanschluss anliegt, auf zwei oder mehrere Ausgangsanschlüsse. Dadurch kann ein eine Information tragendes Signal auf mehrere Informationskanäle verteilt und/oder eine Leistungsreduzierung in den übertragenden Leitungen erzielt werden. Als „Leistung” ist die zeitliche Ableitung der Energie bezeichnet.RF power divider circuits distribute an RF signal applied to one input port to two or more output ports. As a result, an information-carrying signal can be distributed over a plurality of information channels and / or a power reduction in the transmitted lines can be achieved. "Power" is the time derivative of the energy.

Ganz allgemein wird eine solche Schaltung durch die so genannte S-Matrix („Scattering Matrix”) charakterisiert. Deren Elemente geben die Verhältnisse der Leistungen an jeweils zwei Ein- oder Ausgangsanschlüssen an.In general, such a circuit is characterized by the so-called S-matrix ("Scattering Matrix"). Their elements indicate the ratios of the power at each two input or output terminals.

Eine solche „ideale” Leistungsteilerschaltung, die zwei Ausgänge umfasst, ist durch Matrixelemente S₂₁ = S₃₁ = 1/2 gekennzeichnet. Der Index 1 bezeichnet den Eingangsanschluss, während 2 und 3 die beiden Ausgangsanschlüsse bezeichnet. Entsprechend ist die auf die Eingangsleistung normierte Leistung beider Ausgänge halbiert. Die Schaltung arbeitet verlustfrei; keine Leistung wird in den Eingangsanschluss reflektiert.Such an "ideal" power divider circuit comprising two outputs is characterized by matrix elements S ₂₁ = S ₃₁ = 1/2. Index 1 indicates the input terminal, while 2 and 3 designate the two output terminals. Accordingly, the power normalized to the input power of both outputs is halved. The circuit works lossless; no power is reflected in the input terminal.

Eine aus dem Stand der Technik bekannte Schaltung zur Aufteilung einer Eingangsleistung auf zwei Ausgangsanschlüsse ist z. B. der sog. „Wilkinson Power Divider”. Er umfasst einen Signaleingang und zwei Signalausgänge. Die Signalausgänge sind dabei jeweils über so genannte „Lambda-Viertel-Leitungen” mit dem Signaleingang verschaltet. Untereinander können sie über ein resistives Element elektrisch leitend verbunden sein, welches zur Impedanzanpassung dient. Lambda bezeichnet die Wellenlänge des HF-Signals.A known from the prior art circuit for dividing an input power to two output terminals is z. B. the so-called. "Wilkinson Power Divider". It comprises one signal input and two signal outputs. The signal outputs are in each case connected to the signal input via so-called "quarter-wave lines". They can be electrically conductively connected to one another via a resistive element, which serves for impedance matching. Lambda denotes the wavelength of the RF signal.

Nachteilig an dieser bekannten Leistungsteilerschaltung ist, dass sie nur in einem sehr begrenzten Frequenzbereich, der durch die Länge der Lambda-Viertel-Leitungen festgelegt ist, optimal, d. h. verlustarm und mit geringer Reflexion, arbeitet.A disadvantage of this known power divider circuit is that it optimally, d. Only in a very limited frequency range, which is determined by the length of the quarter-wave lines. H. low loss and low reflection, works.

Andere Leistungsteilerschaltungen mit breiterem nutzbaren Frequenzbereich weisen eine Vielzahl von Reaktanzelementen auf, die in komplex verschalteten Parallelpfaden enthalten sind. Die Wahrscheinlichkeit, dass eine entsprechende Schaltung einen Defekt aufweist, steigt in der Regel monoton mit der Anzahl der verbauten elektrischen Elemente.Other power divider circuits having a wider useful frequency range include a plurality of reactance elements included in complex interconnected parallel paths. The probability that a corresponding circuit has a defect generally increases monotonically with the number of installed electrical elements.

Aus der US 5,363,071 A sind HF-Schaltungen für drahtlose Mobilfunkgeräte zur Bestimmung der HF-Leistung in einem Signalpfad bekannt.From the US 5,363,071 A RF circuits for wireless mobile devices are known for determining the RF power in a signal path.

Aus der US 2002/0171529 A1 sind Balun-Schaltungen mit Schaltungselementen aus strukturierten Metallisierungen in einem Mehrlagensubstrat bekannt.From the US 2002/0171529 A1 For example, balun circuits having circuit elements of patterned metallizations in a multilayer substrate are known.

Aus der US 2005/0088252 A1 sind Balun-Schaltungen mit Streifenleitern bekannt in Mehrlagensubstraten bekannt.From the US 2005/0088252 A1 Balun circuits are known with strip conductors known in multi-layer substrates.

Aus der US 2006/0066415 A1 sind ebenfalls in Mehrlagensubstraten integrierte Balun-Schaltungen bekannt.From the US 2006/0066415 A1 are also known in multi-layer substrates integrated balun circuits known.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Leistungsteilerschaltung anzugeben, die über einen weiten Frequenzbereich verlustarm und mit geringer Reflexion und mit einer reduzierten Anzahl an elektrischen Komponenten arbeitet.The object of the present invention is therefore to specify a power divider circuit which operates over a wide frequency range with low loss and with low reflection and with a reduced number of electrical components.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Leistungsteilerschaltung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by a power divider circuit according to claim 1. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Die Erfindung arbeitet mit so genannten „gekoppelten Übertragungsleitungen”. Zwischen solchen Leitungen existieren i. A. keine direkten galvanischen Verbindungen. Jedoch können prinzipiell alle Übertragungsleitungen zumindest indirekt (nämlich über gegebenenfalls vorhandene Masseanbindungen) durchaus galvanisch verbunden sein. Unter dem Begriff, zwischen zwei Schaltungselementen gäbe es keine „direkte galvanische Verbindung” soll also eine Verschaltung gemeint sein, bei der die Schaltungselemente höchstens über Masseanbindungen galvanisch verbunden sind.The invention operates with so-called "coupled transmission lines". Between such lines exist i. A. no direct galvanic connections. However, in principle all transmission lines can be connected galvanically, at least indirectly (namely via possibly existing ground connections). By the term, between two circuit elements there would be no "direct galvanic connection", ie an interconnection should be meant in which the circuit elements are electrically connected at most via ground connections.

Jede der Leitungen umfasst einen Abschnitt, der parallel und benachbart zu einem Abschnitt einer entsprechenden anderen Leitung verläuft. Führt eine der Leitungen ein HF-Signal, so koppeln diese Abschnitte elektromagnetisch und das Signal breitet sich auch in den anderen Leitungen aus.Each of the conduits includes a portion that is parallel and adjacent to a portion of a corresponding other conduit. If one of the lines carries an HF signal, these sections will couple electromagnetically and the signal will also propagate in the other lines.

Die Erfindung umfasst einen Primärpfad, der einen Primärpfadanschluss elektrisch leitend mit Masse verbindet, und zwei Sekundärpfade, welche jeweils einen Signalpfadausgang mit Masse verbinden. Der Primärpfad ist in einem Abschnitt an einen entsprechenden Abschnitt des ersten Signalpfads gekoppelt und in einem zweiten Abschnitt an einen entsprechenden Abschnitt des zweiten Signalpfads gekoppelt. Die jeweiligen Abschnitte dieser gekoppelten Übertragungsleitungen verlaufen im Wesentlichen parallel.The invention includes a primary path electrically connecting a primary path terminal to ground and two secondary paths each connecting a signal path output to ground. The primary path is coupled in a section to a corresponding section of the first signal path and coupled in a second section to a corresponding section of the second signal path. The respective sections of these coupled transmission lines are substantially parallel.

Begünstigende Faktoren für eine wirksame elektromagnetische Kopplung können darin bestehen, dass in Nachbarschaft zu diesen Leitungen eine oder mehrere auf einem konstanten Potenzial liegende elektrisch leitende Flächen angeordnet sind. Sind die gekoppelten Übertragungsleitungen, die als Metallisierungen ausgeführt sein können, beispielsweise im Wesentlichen parallel zu und zwischen zwei leitenden Flächen angeordnet, so spricht man von „coplanar coupled strip lines”, während man von „coupled microstrip lines” spricht, falls die zwei Abschnitte parallel zu einer leitenden Fläche angeordnet sind.Favorable factors for effective electromagnetic coupling may be one or more at a constant potential adjacent to these lines lying electrically conductive surfaces are arranged. If the coupled transmission lines, which can be embodied as metallizations, for example arranged essentially parallel to and between two conductive surfaces, one speaks of "coplanar coupled strip lines", while one speaks of "coupled microstrip lines" if the two sections are parallel are arranged to a conductive surface.

Ein Kapazitätselement ist zwischen beiden Signalpfadausgängen elektrisch verschaltet. Der Primärpfad und die Sekundärpfade sind ohne direkte galvanische Verbindung ausgeführt.A capacitance element is electrically connected between the two signal path outputs. The primary path and the secondary paths are executed without direct galvanic connection.

Die Signalpfadausgänge sind mit jeweils einem Eingangsanschluss einer Impedanzanpassschaltung elektrisch verbunden. Deren Ausgangsanschlüsse stellen die Signalausgänge der HF-Leistungsteilerschaltung dar. Die Impedanzanpassschaltung sorgt für eine Impedanzanpassung dieser ausgangsseitigen Anschlüsse der erfindungsgemäßen Schaltung an eine potentielle Verschaltung, die mit diesen verschaltet sein kann.The signal path outputs are electrically connected to an input terminal of an impedance matching circuit, respectively. Their output terminals represent the signal outputs of the RF power divider circuit. The impedance matching circuit provides for an impedance matching of these output-side terminals of the circuit according to the invention to a potential interconnection which can be interconnected therewith.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die zwei Paare gekoppelter Übertragungsleitungen parallel zu und zwischen zwei mit Masse verbundenen metallisierten Flächen angeordnet, so dass die Ausgestaltung einer „coplanar coupled strip line” entspricht.In an advantageous embodiment, the two pairs of coupled transmission lines are arranged parallel to and between two grounded metallized surfaces, so that the embodiment corresponds to a "coplanar coupled strip line".

Die gekoppelten Übertragungsleitungen können in Mäanderform ausgeführt sein, wobei sie gegenüber einer langgestreckten im Wesentlichen linearen Ausführung einen geringeren Flächenbedarf aufweisen und in kürzeren Bauelementen realisiert werden können. In einer bevorzugten Ausführung sind die Übertragungsleitungen helixförmig bzw. in Spulenform ausgeführt. Dadurch kann weiter Platz gespart werden. Die Kopplung zwischen den Übertragungsleitungen kann durch einen optimierten Verlauf der Windungen beeinflusst werden.The coupled transmission lines can be designed in meandering form, wherein they have a smaller area requirement compared to an elongated substantially linear design and can be realized in shorter components. In a preferred embodiment, the transmission lines are helical or in coil form. This can save more space. The coupling between the transmission lines can be influenced by an optimized course of the windings.

Die gekoppelten Übertragungsleitungen sind vorzugsweise zwischen 50 und 150 μm breit und zwischen 5 und 15 μm dick. Ihr Abstand beträgt vorzugsweise 25 bis 75 μm.The coupled transmission lines are preferably between 50 and 150 μm wide and between 5 and 15 μm thick. Their distance is preferably 25 to 75 microns.

Sind die Übertragungsleitungen zwischen zwei leitenden Flächen ausgeführt, dann beträgt der Abstand zu diesen Flächen vorzugsweise etwa 150 bis 250 μm, wobei die Leitungen mittig zwischen den Flächen angeordnet sein können.If the transmission lines are embodied between two conductive surfaces, then the distance to these surfaces is preferably about 150 to 250 μm, wherein the lines can be arranged centrally between the surfaces.

Die Impedanzanpassungsschaltung umfasst in einer möglichen Ausführungsform zwei resistive Elemente, die jeweils den Eingangs- und den Ausgangsanschluss elektrisch leitend miteinander verbinden.The impedance matching circuit comprises, in one possible embodiment, two resistive elements electrically connecting the input and output terminals, respectively.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, zur Impedanzanpassung zwei Übertragungsleitungen, welche als sogenannte Lambda-Viertel-Leitungen, passend zu einer „mittleren” Frequenz innerhalb des für den Betrieb vorgesehenen Frequenzintervalls, ausgeführt sein können, zu verschalten, die jeweils die Eingangsanschlüsse der Impedanzanpassungsschaltung mit den entsprechenden Ausgangsanschlüssen verbinden. Die Ausgangsanschlüsse sind in diesem Fall über ein resistives Element miteinander verschaltet. Damit sind die beiden Ausgangsanschlüsse miteinander galvanisch verbunden, während sie nicht direkt mit den Signalpfaden und dem Primärpfad galvanisch verbunden sind; ebenso gibt es keine direkte galvanische Verbindung zwischen den Signalpfaden und dem Primärpfad.An advantageous embodiment provides, for impedance matching, two transmission lines, which may be designed as so-called quarter-wave lines, suitable for a "middle" frequency within the frequency interval provided for the operation, to interconnect each of the input terminals of the impedance matching circuit with the Connect corresponding output terminals. In this case, the output connections are interconnected via a resistive element. Thus, the two output terminals are electrically connected to each other, while they are not directly connected to the signal paths and the primary path galvanically; Likewise, there is no direct galvanic connection between the signal paths and the primary path.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Leistungsteilerschaltung umfasst die Impedanzanpassschaltung zwei induktive Elemente, die jeweils die Eingangsanschlüsse elektrisch leitend mit den Ausgangsanschlüssen verbinden, sowie zwei weitere kapazitive Elemente, die jeweils einen der beiden Ausgangsanschlüsse elektrisch mit Masse verbinden.In a further advantageous embodiment of the power divider circuit, the impedance matching circuit comprises two inductive elements, each electrically connecting the input terminals to the output terminals, and two further capacitive elements electrically connecting one of the two output terminals to ground.

In einer vorteilhaften Weiterführung der soeben beschriebenen Schaltung verbinden zwei weitere kapazitive Elemente jeweils einen der beiden Eingangsanschlüsse der Impedanzanpassschaltung mit Masse.In an advantageous continuation of the circuit just described, two further capacitive elements each connect one of the two input terminals of the impedance matching circuit to ground.

Die HF-Leistungsteilerschaltung umfasst vorzugsweise ein mehrschichtiges Substrat, welches ein HTCC- oder ein LTCC-Substrat sein kann. Es weist elektrisch isolierende Schichten auf, zwischen denen die Leiterbahnen als Metallisierungen ausgeführt sind. Metallisierungen verschiedener Ebenen können über Durchkontaktierungen elektrisch leitend verbunden sein.The RF power divider circuit preferably comprises a multilayer substrate, which may be a HTCC or LTCC substrate. It has electrically insulating layers, between which the conductor tracks are designed as metallizations. Metallizations of different levels can be electrically conductively connected via plated-through holes.

Das resistive Element der Impedanzanpassschaltung, das die beiden Ausgangsanschlüsse miteinander verbindet, ist vorzugsweise als SMD-Bauelement ausgeführt.The resistive element of the impedance matching circuit, which connects the two output terminals together, is preferably designed as an SMD component.

Die Dämpfungsrate zwischen dem Primärpfadanschluss als Signaleingang und einem der Ausgangsanschlüsse beträgt im Arbeitsbereich im Wesentlichen 3 dB, was einer verlustfreien symmetrischen Aufteilung auf die beiden Ausgänge entspricht (S₂₁ = S₃₁ = 1/2).The attenuation rate between the primary path terminal as a signal input and one of the output terminals is essentially 3 dB in the working range, which corresponds to a lossless symmetrical division between the two outputs (S ₂₁ = S ₃₁ = 1/2).

Der Arbeitsbereich einer vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich auf einen Frequenzbereich zwischen 2,5 und 6,5 GHz.The working range of an advantageous embodiment extends to a frequency range between 2.5 and 6.5 GHz.

Im Folgenden wird die Leistungsteilerschaltung anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen schematischen Figuren näher erläutert. Diese dienen lediglich einem besseren Verständnis und stellen keine absolute oder relative Größenangabe dar. Es zeigenThe power divider circuit will be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments and associated schematic figures. These serve only for a better understanding and do not represent absolute or relative size indication

1 den Grundaufbau einer Leistungsteilerschaltung, 1 the basic structure of a power divider circuit,

2 eine spulenförmige Ausgestaltung gekoppelter Übertragungsleitungen, 2 a coil-shaped embodiment of coupled transmission lines,

3 eine Ausgestaltung der Impedanzanpassschaltung mittels Übertragungsleitungen, 3 an embodiment of the impedance matching circuit by means of transmission lines,

4 eine Ausgestaltung der Impedanzanpassschaltung aus kapazitiven und induktiven Elementen, 4 an embodiment of the impedance matching circuit of capacitive and inductive elements,

5 eine Dämpfungscharakteristik sowie die Phasenlage beider Ausgänge. 5 an attenuation characteristic and the phase position of both outputs.

Die 1 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Leistungsteilerschaltung LTS. Sie umfasst drei Leiterabschnitte: den Primärpfad PP, der den Primärpfadanschluss PPA mit Masse verbindet, und zwei Signalpfade SP, die jeweils einen Signalpfadausgang SPA mit Masse verbinden. Der Primärpfad ist jeweils durch ein Paar gekoppelter Übertragungsleitungen GÜL mit beiden Signalpfaden SP elektromagnetisch gekoppelt. Die gekoppelten Übertragungsleitungen verlaufen im Wesentlichen parallel und sind jeweils zwischen zwei elektrisch leitenden Flächen ELF angeordnet, die zu diesen parallel verlaufen. Ein kapazitives Element KE verbindet beide Signalpfadausgänge SP. Jeweils eine Elektrode EL des kapazitiven Elements KE ist mit einem der beiden Signalpfadausgänge SP elektrisch leitend verbunden.The 1 schematically shows the power divider circuit according to the invention LTS. It comprises three conductor sections: the primary path PP, which connects the primary path connection PPA to ground, and two signal paths SP, each of which connects a signal path output SPA to ground. The primary path is in each case electromagnetically coupled to both signal paths SP by a pair of coupled transmission lines GÜL. The coupled transmission lines are substantially parallel and are each arranged between two electrically conductive surfaces ELF, which extend parallel to them. A capacitive element KE connects both signal path outputs SP. In each case one electrode EL of the capacitive element KE is electrically conductively connected to one of the two signal path outputs SP.

Das gestrichelt gezeichnete Rechteck symbolisiert die Impedanzanpassschaltung IAS. Diese umfasst zwei Eingangsanschlüsse – EA, die jeweils mit den Signalpfadausgängen SPA verschaltet sind, und zwei Ausgangsanschlüsse AA, die die Signalausgänge der Leistungsteilerschaltung darstellen. Es ist für den Fachmann klar, dass die gekoppelten Übertragungsleitungen nicht nur durch sog. „coplanar coupled strip lines” oder durch „coupled microstrip lines” realisiert sein können, sondern durch jede Art von Leiterabschnitten ohne direkte galvanische Verbindung; zwischen den Leiterabschnitten kann aber eine elektromagnetische Kopplung bestehen.The dashed rectangle symbolizes the impedance matching circuit IAS. This comprises two input terminals - EA, which are respectively connected to the signal path outputs SPA, and two output terminals AA, which represent the signal outputs of the power divider circuit. It is clear to the person skilled in the art that the coupled transmission lines can be realized not only by so-called "coplanar coupled strip lines" or by "coupled microstrip lines", but by any type of conductor sections without direct electrical connection; but between the conductor sections may be an electromagnetic coupling.

Die 2 zeigt ein Paar gekoppelter Übertragungsleitungen GÜL, die von zwei elektrisch leitenden Flächen ELF umgeben sind. Die Flächen liegen vorzugsweise auf dem gleichen elektrischen Potential, z. B. Masse. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Übertragungsleitungen in Spulenform angeordnet. Eine solche Anordnung kann die Kopplung zwischen Primärpfad PP und einem der Signalpfade SP oder zwischen einem Eingangs- (EA) und zugehörigem Ausgangsanschluss (AA) der Impedanzanpassungsschaltung, wie z. B. in 3 gezeigt, herstellen.The 2 shows a pair of coupled transmission lines GÜL, which are surrounded by two electrically conductive surfaces ELF. The surfaces are preferably at the same electrical potential, for. B. mass. In this embodiment, the transmission lines are arranged in coil form. Such an arrangement may include the coupling between primary path PP and one of the signal paths SP, or between an input (EA) and associated output terminal (AA) of the impedance matching circuit, such as, for example. In 3 shown, manufacture.

Die 3 zeigt eine mögliche Ausführungsform der Impedanzanpassschaltung IAS. Die beiden Eingangs- bzw. Ausgangsanschlüsse (EA bzw. AA) stehen über Übertragungsleitungen (angedeutet durch das Bauelement L) miteinander in Wechselwirkung, wobei das betroffene HF-Signal von den Eingangsanschlüssen EA auf die Ausgangsanschlüsse AA übertragen wird. Zwischen den beiden Ausgangsanschlüssen AA der Impedanzanpassschaltung IAS ist ein Reaktanzelement RE verschaltet.The 3 shows a possible embodiment of the impedance matching circuit IAS. The two input and output terminals (EA and AA) interact with each other via transmission lines (indicated by the element L), and the affected RF signal is transmitted from the input terminals EA to the output terminals AA. Between the two output terminals AA of the impedance matching circuit IAS, a reactance element RE is connected.

4 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Impedanzanpassschaltung IAS, bei der die Eingangsanschlüsse EA und die Ausgangsanschlüsse AA jeweils über ein induktives Element IL1, IL2 elektrisch leitend verbunden sind, und bei der zwischen den Ausgangsanschlüssen AA ein reaktives Element RE verschaltet ist. Zusätzlich sind sowohl die Eingangsanschlüsse EA als auch die Ausgangsanschlüsse AA über kapazitive Element (KE2, KE3 und KE4, KE5) mit Masse verbunden. 4 shows a further advantageous embodiment of the impedance matching circuit IAS, in which the input terminals EA and the output terminals AA are each electrically connected via an inductive element IL1, IL2, and in which between the output terminals AA, a reactive element RE is connected. In addition, both the input terminals EA and the output terminals AA via capacitive element (KE2, KE3 and KE4, KE5) connected to ground.

5 zeigt eine Simulationsrechnung der Matrixelemente S₂₁ und S₃₁, der Matrixelemente S₁₁, S₂₂ und S₃₃, welche die Reflexion eines Signals zurück in den Eingang beschreiben, wenn das Signal in den „eigentlichen Eingang” (S₁₁) oder in einen der beiden als Eingang verwendeten „Ausgänge” (S₂₂, S₃₃) eingeleitet wird. Aufgetragen ist die Dämpfung in Dezibel gegen die Frequenz in Gigahertz. In dem sehr breiten Frequenzbereich zwischen etwa 2.5 und 6.5 GHz ist das reflektierte Signal (S₁₁) um mindestens 12 dB gedämpft, während die Dämpfung in Durchlassrichtung (S₂₁, S₃₁) bei etwa 3 dB pro Signalausgang liegt, was einer verlustfreien symmetrischen Aufteilung des Eingangssignals auf beide Ausgänge entspricht. 5 shows a simulation calculation of the matrix elements S ₂₁ and S ₃₁ , the matrix elements S ₁₁ , S ₂₂ and S ₃₃ , which describe the reflection of a signal back into the input when the signal in the "actual input" (S ₁₁ ) or in one of both used as input "outputs" (S ₂₂ , S ₃₃ ) is initiated. Plotted is the attenuation in decibels against the frequency in gigahertz. In the very wide frequency range between about 2.5 and 6.5 GHz, the reflected signal (S ₁₁ ) is attenuated by at least 12 dB, while the forward-directional attenuation (S ₂₁ , S ₃₁ ) is about 3 dB per signal output, giving a lossless symmetrical split of the input signal to both outputs.

Zusätzlich ist die Phasenverschiebung zwischen den beiden Ausgangsanschlüssen und dem Eingangsanschluss aufgetragen. Die Phase der beiden Ausgangsanschlüsse verschiebt sich relativ zu derjenigen des Eingangsanschlusses in dem Frequenzintervall zwischen etwa 2.5 und 5.8 GHz im Wesentlichen gleichermaßen von +50° monoton fallend bis –180°. Die Phasendifferenz der beiden Ausgangsanschlüsse ist im Frequenzbereich zwischen etwa 2.5 und 6.5 GHz im Wesentlichen Null.In addition, the phase shift is plotted between the two output terminals and the input terminal. The phase of the two output terminals shifts substantially equally from + 50 ° monotonically decreasing to -180 ° relative to that of the input terminal in the frequency interval between about 2.5 and 5.8 GHz. The phase difference of the two output terminals is substantially zero in the frequency range between about 2.5 and 6.5 GHz.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit die Aufteilung eines HF-Signals in einem breiten Frequenzbereich mit einer geringen Anzahl elektrischer Komponenten.The present invention thus enables the division of an RF signal in a wide frequency range with a small number of electrical components.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

AA:

Output terminal of the impedance matching circuit

SP:

secondary path

SPA:

Secondary path connection

GUL:

Pair of coupled transmission lines

EA:

Input terminal of the impedance matching circuit

EL:

electrode

ELEVEN:

Electrically conductive surfaces

PP:

primary path

PPA:

Primary path connection

IE1, IE2:

Inductive elements

KE:

Capacitive element

KE2, KE3, KE4, KE5:

Capacitive elements

LTS:

Power divider circuit

MA:

ground connection

IAS:

impedance matching

RE:

Resistive element

OL:

transmission lines

Claims

Broadband RF power divider circuit (LTS) comprising A primary path (PP) connected between a primary path connection (PPA) and ground, Two secondary paths (SP), a capacitive element (KE) and an impedance matching circuit (IAS) connected to the secondary paths, in which - there is no direct galvanic connection between the primary path (PP) and the secondary paths (SP), - The secondary paths (SP) with one electrode (EL) of the capacitive element (KE) are electrically connected, The secondary paths are coupled to the primary path (PP) via a respective pair of coupled transmission lines (GÜL), The coupled transmission lines of the primary path and the secondary paths are formed as coupled conductor sections which are arranged between two earth-connected, parallel, electrically conductive surfaces (ELF), The power divider circuit (LTS) divides an RF power applied to the primary path symmetrically into both output ports (AA) with a respective attenuation of substantially 3 dB, The impedance matching circuit (IAS) comprises two transmission lines (ÜL) each connecting the secondary paths (SP) to output terminals (AA) of the impedance matching circuit and wherein the output terminals (AA) of the impedance matching circuit are electrically conductively connected to each other via a resistive element (RE), and - The phase difference of the two output terminals (AA) is substantially zero.

Broadband RF power divider circuit (LTS) comprising A primary path (PP) connected between a primary path connection (PPA) and ground, Two secondary paths (SP), a capacitive element (KE) and an impedance matching circuit (IAS) connected to the secondary paths, in which - there is no direct galvanic connection between the primary path (PP) and the secondary paths (SP), - The secondary paths (SP) with one electrode (EL) of the capacitive element (KE) are electrically connected, The secondary paths are coupled to the primary path (PP) via a respective pair of coupled transmission lines (GÜL), The coupled transmission lines of the primary path and the secondary paths are formed as coupled conductor sections which are arranged between two earth-connected, parallel, electrically conductive surfaces (ELF), The power divider circuit (LTS) divides an RF power applied to the primary path symmetrically into both output ports (AA) with a respective attenuation of substantially 3 dB, - The impedance matching circuit (IAS) two inductive elements (IE1, IE2), each of the input terminals (EA) electrically conductively connect to the output terminals (AA), a second (KE2) and a third (KE3) capacitive element, via each one the output terminals is connected to the ground terminal (MA), and a resistive element (RE) electrically connecting both output terminals (AA) comprises, and - The phase difference of the two output terminals (AA) is substantially zero.

Broadband RF power divider circuit according to one of the preceding claims, wherein the coupled transmission lines (GÜL) are designed in meandering form.

Broadband RF power divider circuit according to one of the preceding claims, wherein the Coupled transmission lines (GÜL) are designed in coil form.

Broadband RF power divider circuit according to one of the preceding claims, wherein the impedance matching circuit (IAS) comprises two resistive elements, each electrically connecting its input terminals to its output terminals.

Broadband RF power divider circuit according to one of the preceding claims, wherein the impedance matching circuit (IAS) is a fourth capacitive element (KE4) whose one electrode (EL) to the one input terminal of the impedance matching circuit and the other electrode (EL) is electrically connected to the ground terminal and a fifth capacitive element, one electrode (EL) of which is electrically connected to the other input terminal (EA) of the impedance matching circuit and whose other electrode (EL) is electrically conductively connected to the ground terminal.

Broadband RF power divider circuit according to one of the five preceding claims, wherein the resistive element (RE) of the impedance matching circuit (IAS) is designed as an SMD component.

Broadband RF power divider circuit according to one of the preceding claims, realized in a multi-layer HTCC substrate.

A broadband RF power divider circuit according to any one of claims 1-7 implemented in a multilayer LTCC substrate.

Broadband RF power divider circuit according to one of the preceding claims, wherein the coupled transmission lines (GÜL) are each 50-150 microns wide, about 5-15 microns thick and about 25-75 microns apart.

Broadband RF power divider circuit according to one of the preceding claims, wherein the symmetrical distribution of the RF power in the working range of 2.5-6.5 GHz.