DE102014004007A1

DE102014004007A1 - Mehrstufiger Breitband-Richtkoppler

Info

Publication number: DE102014004007A1
Application number: DE102014004007.0A
Authority: DE
Inventors: Frank Weiss
Original assignee: Kathrein Werke KG
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2015-09-24
Also published as: CN106165194A; EP3120410A1; US10243249B2; WO2015139813A1; KR20160133557A; EP3120410B1; US20170141451A1; CN106165194B; EP3120410B8

Abstract

Ein verbesserter, mehrstufiger Breitband-Richtkoppler zeichnet sich unter anderem durch folgende Merkmale aus: – der zumindest eine Leitungsübergang (27) zwischen zwei aufeinander folgenden Koppelabschnitten (21a, 21b, 21c; 23a, 23b, 23c) weist a) eine Änderung in der Leitungsdicke (LD) und/oder b) eine Änderung in der Leitungsbreite (LB) und/oder c) eine Änderung des Koppelabstandes (KA) zwischen den benachbarten Koppelabschnitten (21a, 21b, 21c; 23a, 23b, 23c) der beiden Koppelleitungen (21, 23) auf, und – benachbart zu dem zumindest einen Leitungsübergang (27) ist eine mit dem Kopplergehäuse (1) verbundene elektrisch leitfähige Blende (29) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Breitband-Richtkoppler nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
In hochfrequenztechnischen Anlagen ist es oft notwendig, ein Signal z. B. mit einer Leistung P auf zwei Signale mit beliebiger Leistungsaufteilung aufzuteilen. In Sonderfällen kann es wünschenswert sein, die Leistung jeweils zu 50% aufzuteilen. Hierzu werden häufig Ringkoppler verwendet. Derartige Ringkoppler sind u. a. aus Zinke Brunswig "Hochfrequenztechnik", Springer-Verlag, 6. Auflage, 2000 bekannt, und zwar dort aus Seite 192.
Diese Ringkoppler werden häufig in Mikrostreifenleitertechnik ausgeführt.
Darüber hinaus sind aber auch Hochfrequenzkoppler bekannt, bei denen das Maß der Verkopplung in der Regel über stirn- oder längsseitig gekoppelte Leitungen eingestellt wird. Für höhere Koppelgrade, wie für einen Leistungsteiler notwendig, werden diese Abstände oft sehr gering oder sogar zu gering, um noch wirtschaftlich gefertigt werden zu können.
So ist beispielsweise auch aus der US 6,946,927 B2 ein direktionaler Koppler bekannt geworden, der in Suspended-Substrat-Technik aufgebaut ist. Mit anderen Worten ist auf einem Substrat auf der einen Seite eine Koppelstrecke in Streifenleitungstechnik vorgesehen, die mit zwei ebenfalls in Streifenleitungstechnik ausgebildeten ersten und zweiten Anschlüssen auf dem Substrat in Verbindung stehen. Auf der gegenüberliegenden Seite des Substrates ist ferner eine zweite Koppelstrecke angeordnet, die zu einem dritten und vierten Ausgang oder Anschluss führen. In Draufsicht sind die beiden Koppelstrecken zumindest teilweise überlappend angeordnet.
Ein demgegenüber noch verbesserter Hochfrequenzkoppler insbesondere in Form eines schmalbandigen Kopplers oder Leistungsteilers ist beispielsweise auch aus der EP 1 867 003 B9 bekannt geworden. Eine Verbesserung wird gemäß dieser Veröffentlichung auch dadurch realisiert, dass in Längsrichtung der beiden Koppelstrecken Interdigital-Kondensatoren vorgesehen sind, die jeweils zwischen einer Koppelstrecke und Masse verkoppelt sind.
Die Hauptnachteile der Richtkoppler in Koplanarleitungstechnik liegen u. a. in den geforderten Mindestabständen zwischen den längsseitig gekoppelten Leiterbahnen und dem insoweit auch begrenzten Koppelfaktor. Weiterhin ist der Koppelfaktor stark toleranzabhängig (Ätztoleranzen und Schwankungen der Dielektrizitätskonstanten des Substratmaterials über einen nachteiligen Einfluss aus). Weiterhin ist ein Koppler in Koplanarleitungstechnik bezüglich dielektrischer Verluste nicht optimal.
Eine ideale Trennung von vor- und rücklaufenden Wellen ist zudem nur mit Richtkopplern möglich, die eine Ausbreitung von TEM-Wellen zulassen. Richtkoppler in Mikrostreifenleitungs- oder koplanarer Leitungstechnik ermöglichen keine Ausbreitung von reinen TEM-Wellen. Insoweit wird von daher auf Richtkoppler in Koaxialleitungstechnik zurückgegriffen.
Richtkoppler oder Leistungsteiler in Koaxialleitungstechnik sind jedoch im Aufbau relativ aufwendig. So müssen bei derartigen herkömmlichen Richtkopplern äußerst exakt gefräste Gehäuse hergestellt werden, die für die verschiedenen Stufen des Kopplers deutlich unterschiedliche Gehäuse-Innenraumbreiten aufweisen müssen. Dabei ist die Anordnung insbesondere am Übergang von einer Koppelstufe zur nächsten sehr kritisch, da hier exakte Bemaßungen bezüglich der Koppelleitungen zum einen und bezüglich des Abstandes zu den Gehäuseinnenwänden zum anderen eingehalten werden müssen. Geringste Abweichungen können hier schon zu relativ starken veränderten elektrischen charakteristischen Werten führen.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Richtkoppler zu schaffen, insbesondere einen 3 dB-Koppler, der bezüglich Kosten, Verlusten und Fertigungstoleranzen gegenüber herkömmlichen Lösungen optimiert ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Richtkoppler weist deutliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf.
Der erfindungsgemäße Richtkoppler zeichnet sich vor allem durch eine geringe Toleranzempfindlichkeit unter Einhaltung sehr guter elektrischer Werte aus. Zudem lässt sich das Gehäuse des erfindungsgemäßen Kopplers günstig fertigen. Insgesamt kann der erfindungsgemäße Koppler einfach hergestellt und abgeglichen werden, wodurch eine insgesamt kostengünstigere Herstellung gegenüber herkömmlichen Lösungen möglich wird.
Der erfindungsgemäße Richtkoppler umfasst ein Gehäuse als Außenleiter, welches bevorzugt als Spritzgussteil hergestellt werden kann. Obgleich derartige Spritzgussteile bezüglich des Gehäuse-Innenraums nachgearbeitet werden oder werden müssen, ist die Herstellung eines derartigen Spritzguss-Gehäuses sehr viel kostengünstiger als ein bisher nach dem Stand der Technik notwendigerweise gefrästes Gehäuse. Die Gehäuse mussten bisher gefräst werden, da entsprechende Richtkoppler sehr stark toleranzabhängig waren und die geforderte Genauigkeit nur durch ein gefrästes Gehäuse eingehalten werden konnte.
Darüber hinaus zeichnet sich der erfindungsgemäße Richtkoppler dadurch aus, dass die Koppelabschnitte der beiden Koppelstrecken des mehrstufigen Breitband-Richtkopplers durch Übergangsbereiche voneinander definiert sind, die vereinfacht auch kurz als Sprungstellen bezeichnet werden, obgleich der Übergang nicht exakt sprunghaft sondern über eine gewisse Wegstrecke allmählich erfolgt. An diesen Übergangsstellen weisen die Koppelabschnitte einen sich verändernden Leitungsquerschnitt auf, d. h. es ändert sich ihre Leitungsdicke und/oder Leitungsbreite und/oder es ändert sich der Koppelabstand, d. h. der Abstand zwischen den beiden benachbart zueinander liegenden aber galvanisch voneinander getrennten Koppelleitungen. In diesem Bereich sind dann als Kompensationseinrichtung für die erwähnten Übergangsbereiche kapazitiv wirkende Blenden im Innenraum des Kopplergehäuses vorgesehen.
Im Rahmen der Erfindung ist es dann letztlich auch möglich, dass das Kopplergehäuse über die Koppelstrecke hinweg eine mehr oder weniger gleiche Gehäuse-Innenraumbreite aufweisen kann oder diese Gehäuse-Innenraumbreite nur verhältnismäßig wenig über die Länge des Gehäuses hinweg differiert. Bei herkömmlichen mehrstufigen Richtkopplern variiert die Gehäuse-Innenraumbreite bezüglich der einzelnen Koppelabschnitte sehr stark. Üblich war durchaus, dass die Gehäuse-Innenraumbreite von einem anfänglichen Koppelabschnitt zu einem nächsten oder mittleren Koppelabschnitt um einen Faktor 2 bis 3 größer ausgestaltet sein musste. Dabei mussten die Innenraumverhältnisse und -bemaßungen wieder exaktest eingehalten werden, vor allem an den Übergangsbereichen von einem Koppelabschnitt zum nächsten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es dabei ferner möglich, dass der Koppelabstand vor allem zwischen den am dichtesten zueinander liegenden Koppelabschnitte geringfügig dadurch fein nachjustiert werden kann, dass zwischen den beiden am dichtesten liegenden Koppelabschnitten ein gegebenenfalls klein dimensionierter dielektrischer Abstandshalter (beispielsweise in Form einer Kunststoffscheibe etc.) eingefügt und/oder befestigt werden kann.
Einer der vielen weiteren Vorteile im Rahmen der Erfindung ist auch, dass das Kopplergehäuse längs einer Trennungsebene in zwei gleiche Kopplergehäusehälften getrennt sein kann. Jede der beiden Kopplergehäusehälften umfasst dabei die eine der grundsätzlich beiden Koppelstrecken. So kann jede Gehäusehälfte mit ihrer zugehörigen Koppelstrecke montiert und dann durch Aufeinandersetzen der beiden Kopplergehäusehälften das gesamte Kopplergehäuse fertiggestellt werden.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus dem anhand von Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel. Dabei zeigen im Einzelnen
1: eine erste perspektivische Darstellung auf einen erfindungsgemäßen Richtkoppler mit geschlossenem Richtkopplergehäuse;
2: eine vertikale Längsschnittdarstellung durch den erfindungsgemäßen Richtkoppler;
3: eine horizontale Längsschnittdarstellung durch den erfindungsgemäßen Richtkoppler in Höhe der beiden sich mittig berührenden Gehäusehälften;
4: eine Querschnittsdarstellung längs der Linie A-A in 2;
5: eine entsprechende Schnittdarstellung zu 4 jedoch bezüglich einer zu 4 abweichenden Ausführungsform mit anders gebildeten Blenden; und
6: eine Querschnittsdarstellung längs der Linie C-C in 3.
Der anhand der Figuren gezeigte mehrstufige Richtkoppler ist beispielsweise als 3 dB Richtkoppler ausgebildet. Die Koppelstrecke kann aber auch unterschiedlich gestaltet sein, so dass auch andere Leistungsaufteilungen als 50:50 jederzeit möglich sind.
In den Zeichnungen ist der erfindungsgemäße Richtkoppler mit einem Kopplergehäuse 1 dargestellt, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel von ihrer Größe her identisch ausgebildete Kopplergehäusehälften 1a und 1b umfasst.
Mit anderen Worten weisen die beiden Kopplergehäusehälften 1a, 1b die gleiche Länge, die gleiche Breite und die gleiche Höhe quer zu ihrer Teilungsebene 3 auf.
Zwei nebeneinander liegende und von Ihrer Öffnungsseite 5 her sichtbare Kopplergehäusehälften 1a und 1b sind identisch ausgebildet (oder im Wesentlichen identisch ausgebildet) und können durch 180°-Drehung mit ihrer Öffnungsseite 5 aufeinander gelegt werden, so dass der jeweils in Höhe der Teilungsebene 3 liegende Gehäusefhälfte-Kontaktebene 7 der beiden Kopplergehäusehälften 1a, 1b aufeinander zu liegen kommen, einschließlich der nachfolgend noch erörterten im Gehäuse-Innenraum 9 vorgesehenen Koppelstrecke.
Der Richtkoppler umfasst wie jeder Richtkoppler zumindest drei Tore oder Ports, in der Regel jedoch vier Tore oder Ports. In jedem der Tore oder Ports ist im gezeigten Ausführungsbeispiel an der Gehäuse-Außenseite sichtbar eine koaxiale Schnittstelle 11, 13, 15, 17 vorgesehen, wobei jede Kopplergehäusehälfte 1a, 1b an den beiden gegenüberliegenden Längsseiten 19 jeweils eine koaxiale Schnittstelle 11, 13 bzw. 15, 17 aufweist. Genauso können aber auch entsprechende, im Inneren des Gehäuses angeschlossene Leitungen, insbesondere koaxiale Kabel aus dem Gehäuse herausgeführt sein. Auch in diesem Fall wird der Einfachheit halber von Toren oder Ports gesprochen. Die eine der beiden Kopplergehäusehälften 1a, 1b zugeordneten beiden koaxialen Schnittstellen 11, 13 bilden die beiden Tore oder Ports, die mit der einen nachfolgend erläuterten Koppelstrecke verbunden sind, wohingegen die beiden anderen beiden Koaxialstecker-Kupplungen 15, 17, die an der anderen Kopplergehäusehälfte 1b vorgesehen sind, mit der zweiten Koppelstrecke in Verbindung stehen. Allgemein gesprochen erfolgt der Anschluss der Koppelstrecken an derem Ende letztlich über ein koaxiales Leitungssystem, beispielsweise in Form einer Koaxialleitung.
Die elektrische Funktionsweise ist dabei bekanntermaßen derart, dass eine an einem Koaxialkoppelstecker eingespeiste elektromagnetische Welle entsprechend des Koppelverhältnisses an den beiden gegenüberliegenden die Ausgänge darstellenden Koaxialstecker-Kupplung mit entsprechender Leistungsaufteilung ausgekoppelt werden, wohingegen an dem verbliebenen vierten Port oder Tor auf der Einspeiseseite idealer Weise keine Energie ausgekoppelt wird.
Aus der in Längsrichtung durch das Gehäuse und durch die Koppelstrecke verlaufenden Querschnittsdarstellung gemäß 2 und der Längsschnittdarstellung in Höhe der Teilungsebene 3 gemäß 3 ist der Aufbau des erfindungsgemäßen Richtkopplers vor allem auch im Inneren ersichtlich. Dabei wird in 3 beispielsweise die obere Richtkoppler-Gehäusehälfte 1a mit Blick auf den Innenraum dargestellt und gezeigt, wobei die zweite Kopplergehäusehälfte 1b insoweit identisch aufgebaut ist. Von daher werden in 3 die entsprechenden Bezugszeichen sowohl für die eine Gehäusehälfte 1a wie für die zweite Gehäusehälfte 1b mit den zugehörigen Koppelstrecken, Koppelabschnitten etc. angegeben, obgleich nur eine Kopplergehäusehälfte mit einer Koppelstrecke gezeigt ist.
Aus den Darstellungen ist zu ersehen, dass die beiden Koppelstrecken 21 und 23 mehrstufig ausgebildet sind und sich im gezeigten Ausführungsbeispiel in drei Koppelabschnitte gliedern, nämlich einen Koppelabschnitt 21a, 21b und 21c bezüglich der ersten Koppelstrecke 21 und entsprechende Koppelabschnitte 23a, 23b und 23c bezüglich der zweiten Koppelstrecke 23.
Der erste und der jeweils dritte Koppelabschnitt der jeweiligen Koppelstrecke 21, 23 ist bezüglich einer mittleren Vertikal-Ebene E zumindest über den wesentlichen Teil ihrer Länge symmetrisch ausgestaltet.
Jeder der Koppelabschnitte weist dabei eine Leitungsbreite LB, eine Leitungsdicke LD (in vertikaler Höhenrichtung senkrecht zur Ebene 3) auf, also einen spezifischen Materialquerschnitt. Zudem ist jeder der jeweils drei Koppelabschnitte durch einen Koppelabstand KA zwischen den beiden jeweils benachbart zueinander liegenden Koppelabschnitten 21a und 23a bzw. 21b und 23b bzw. 21c und 23c gekennzeichnet.
Zwischen den jeweils aufeinander folgenden Koppelabschnitten 21a, 21b, 21c bzw. 23a, 23b, 23c der beiden Koppelstrecken 21, 23 sind Übergangsbereiche 27 ausgebildet in denen sich der Materialquerschnitt der Koppelstrecke 21, 23, d. h. die Koppelbreite und/oder die Koppelhöhe und/oder der Koppelabstand zwischen den beiden benachbarten Koppelabschnitten ändert.
Die Länge der einzelnen Koppelabschnitte entspricht im Wesentlichen zumindest näherungsweise λ/4 bezogen auf die Mittenbetriebsfrequenz des Kopplers.
Ferner ist aus den Darstellungen gemäß 5 und 6 auch zu ersehen, dass im Übergangsbereich 27 zwischen den einzelnen aufeinanderfolgenden Koppelabschnitten im Gehäuse-Innenraum 9 Blenden 29 ausgebildet sind. Diese Blenden 29 sind als Blendenstege 29' gebildet, die quer und insbesondere senkrecht zu den Längs-Innenflächen 31 des Gehäuse-Innenraums 9 und damit mehr oder weniger senkrecht zu der in Längsrichtung L des Kopplergehäuses 1 und damit der Koppelstrecken 21, 23 verlaufend ausgerichtet sind.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind jeweils pro Übergangsbereich 27 zwei Blendenstege 29' vorgesehen, die von beiden gegenüberliegenden Längs-Innenflächen 31 im Gehäuse-Innenraum 9 in Richtung Koppelstrecke 21, 23 vorstehen, vorzugsweise senkrecht von den Längs-Innenflächen 31 vorstehen und im geringen Abstand zu den Seitenflanken (Seitenwandabschnitten) der jeweiligen Koppelstrecke im Übergangsbereich 27 enden.
Diese Blendenstege 29' können jeweils bis zu dem den Gehäuse-Innenraum 9 begrenzenden Boden 33 der jeweiligen Kopplergehäusehälften 1a, 1b reichen und dort insbesondere Materialschlüssig mit dem Material der zugehörigen Gehäusehälfte 1a, 1b verbunden sein. Möglich ist aber auch, dass die Blenden oder Blendenstege 29, 29' unter Ausbildung eines Spaltes vor dem Boden 33 oder der dadurch gebildeten Bodenfläche 33 enden.
Die in den Figuren sichtbaren Blenden 29, d. h. die Blendenstege 29' enden zumindest kurz vor der Teilungsebene 3, also dem umlaufenden Gehäuserand 3', so dass die beiden Gehäusehälften gesichert in ihrem umlaufenden Gehäuserand 3' aufeinander aufliegend zusammengefügt werden können.
Ergänzend oder alternativ können die Blenden 29 auch so gebildet sein, dass die Blendenstege 29' nicht seitlich von den übereinander angeordneten Koppelstrecken 21, 23 angeordnet sind (wie dies in den 2, 3, 4 und 5 angedeutet ist), sondern unterhalb und oberhalb der unteren bzw. oberen Koppelstrecke 21, 23 verlaufend ausgebildet sind, wie dies in der zu 4 abweichenden Darstellung gemäß 5 gezeigt ist. Die in 5 gezeigten Blenden 29 und Blendenstege 29' verlaufen also quer und vorzugsweise senkrecht zu den Innen-Seitenflächen 31 der jeweiligen Kopplergehäusehälfte 1a, 1b und sind damit einstückig fest über die gesamte Breite des Innenraums 9 mit der jeweiligen Kopplergehäusehälfte 1a, 1b fest verbunden. Diese in 9 gezeigten Blenden laufen also nicht zwischen den beiden Gehäusehalften über die Trennebene 3 hinweg sondern allein in der jeweiligen Gehäusehälfte.
Wie sich aus der jeweiligen Draufsicht auf die Kopplergehäusehälften 1a, 1b ergibt, ist der Gehäuse-Innenraum 9 bezüglich jeder der beiden Kopplergehäusehälften 1a, 1b über die Länge des Gehäuse-Innenraumes 9 mehr oder weniger mit gleicher Innenraumbreite IB ausgestaltet. Lediglich an den stirnseitigen Endbereichen des Gehäuse-Innenraums gehen die inneren und Längsflächen 31, die den Gehäuse-Innenraum 9 begrenzen, in Innenstirnseiten 32 über, und zwar bevorzugt über abgerundete Wandabschnitte 34.
Da das erfindungsgemäße Gehäuse insoweit abweichend zum Stand der Technik mehr oder weniger über seine gesamte Innenraum-Länge eine gleich ausgebildete Gehäuse-Innenraumbreite IB aufweist, kann das erfindungsgemäße Gehäuse bzw. die erfindungsgemäßen Kopplergehäusehälften auch als Gussteil hergestellt werden. Die Gehäuse-Innenflächen und die Bodenfläche können dann soweit notwendig nachbearbeitet werden. Auch hierdurch wie aber auch durch die geringere Toleranzempfindlichkeit gegenüber herkömmlichen Lösungen ist es möglich ein als Gussteil hergestelltes Kopplergehäuse zu verwenden.
Der Koppelgrad kann durch die Ausbildung der Koppelstrecken beeinflusst und verändert werden, d. h. durch entsprechende Querschnittsänderungen in den einzelnen Koppelabschnitten und/oder durch Änderungen des Koppelabstandes KA vor allem zwischen den beiden am engsten zueinander verlaufenden Koppelabschnitten, d. h. im gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen den beiden mittleren Koppelabschnitten 21b und 23b.
Um hier gegebenenfalls eine exakte Abstandsjustierung vorzunehmen und/oder den Koppelfaktor zu verändern kann an dieser Stelle ein Isolator oder Dielektrikum 35 zwischengefügt werden, möglicherweise in einer Bohrung eingesetzt werden, damit er unverlierbar gehalten ist. Ein über die Bohrung 37 in dem Koppelabschnitt 21b bzw. 23b überstehender Abstandsrand des Isolators begrenzt dann den minimalen Abstand der beiden Koppelabschnitte 21b, 23b.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Koppelstrecken 21, 23 jeweils über zwei Abstandshalter oder Stützeinrichtungen in Form eines Isolators bzw. Dielektrikums gehalten, nämlich Abstandshalter/Stützeinrichtungen 39a und 39b bezüglich der einen Koppelstrecke 21 und Abstandshalter bzw. Stützeinrichtungen 41a und 41b bezüglich der zweiten Koppelstrecke 23. Diese der Halterung und Justierung dienen Stützelemente 39a, 39b bzw. 41a, 41b können beispielsweise stiftförmig gestaltet sein und werden in entsprechende Gehäuseinnenbohrungen 43 eingesetzt, wobei ein gegenüberliegender Ansatz der Stützelemente in entsprechende Koppelabschnitts-Bohrungen 45 eingreift. Dazwischen ist wieder ein radial über den Bohrdurchmesser überstehender Materialansatz 45a vorgesehen, der zum einen auf der Bodenfläche des jeweils benachbarten Bodens 33 der Kopplergehäusehälfte 1a, 1b und zum anderen auf die dazu angrenzende Koppelabschnitts-Basisfläche 25 aufliegt, wie insbesondere aus 5 zu ersehen ist. Der Anschluss der beiden Koppelstrecken erfolgt jeweils über ein Innenleiter-Verbindungsstück 47 (6), welches bevorzugt mit einem mit Außengewinde versehenen Verbindungsschaft 48 versehen ist, der entsprechend der Darstellung nach 6 in eine mit einem Innengewinde versehenen Querbohrung 49 am Ende des jeweils zugehörigen Koppelabschnittes 21a, 21c bzw. 23a, 23c eingedreht werden kann.
Dieses Innenleiter-Verbindungsstück 47 wird dann mittels einer Isolatorscheibe 50 gegenüber einer Gehäusebohrung 51 abgestützt gehalten, in deren axialer Verlängerung der Außenleiter 53 der zugehörigen koaxialen Schnittstelle 11 angeordnet, bevorzugt über eine Gewindeverbindung auf der zugehörigen Kopplergehäusehälfte, d. h. ein dort einstückig mit der Kopplergehäusehälfte verbundenen Gehäuseansatz 1'a bzw. 1'b aufgedreht ist. Dabei ist das jeweilige Innenleiter-Verbindungsstück 47 im Bereich der nach außen weisenden koaxialen Schnittstelle 11 beispielsweise in Form einer Koaxialstecker-Kupplung nach Art eines üblichen eine koaxiale Steckverbindung erlaubenden Innenleiters 55 gestaltet. Abweichend dazu kann aber beispielsweise auch eine koaxiale Kabelverbindung direkt vom Inneren des Gehäuses 9 bzw. der Gehäusehälfte 1a und 1b nach außen hinaus geführt sein, ohne die erwähnte Schnittstellenausbildung. Hier sind auch völlig unterschiedliche Gestaltungen und Lösungen möglich.
Durch diese Anordnung könnte grundsätzlich jede der beiden Kopplungsstrecken 21, 23 auch ohne die vorstehend erläuterten Abstandshalter oder Stützelemente 39a, 39b bzw. 41a, 41b in der jeweiligen Kopplergehäusehälfte 1a, 1b gehalten werden.
Der erfindungsgemäße Breitband-Koppler ist anhand von zwei Koppelstrecken erläutert worden, die sich jeweils in drei Koppelabschnitte gliedern, zuzüglich der beiden Übergangsbereiche zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgende Koppelabschnitte. Abweichend davon können aber auch weniger oder mehr Koppelabschnitte in jeder der Koppelstrecken vorgesehen sein. Grundsätzlich kann unter Berücksichtigung der erfindungsgemäßen Ausgestaltung auch ein Koppler realisiert werden, der beispielsweise nur zwei Koppelstrecken umfasst, die jeweils in zwei aufeinanderfolgende Koppelabschnitte mit lediglich einem dazwischenliegenden Übergangsbereich gegliedert sind. Ebenso können die Koppelstrecken auch mehr als drei Koppelabschnitte, beispielsweise 4, 5 etc. Koppelabschnitte aufeinanderfolgend aufweisen, die bevorzugt ebenfalls wieder zwischen zwei aufeinanderfolgenden Koppelabschnitten entsprechende Übergangsbereiche mit sich verändernden Materialquerschnitt und/oder sich daraufhin veränderten Koppelabstand gekennzeichnet sind.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Richtkopplers liegt auch darin begründet, dass zwei gleich dimensionierte Kopplergehäusehälften verwendet werden können. Beide können bevorzugt aus einem Gussteil bestehen. Möglich ist aber auch ein Kopplergehäuse einzusetzen, das eine Höhe aufweist, in der beide Koppelstrecken untergebracht werden können. Auch dieses Kopplergehäuse kann bevorzugt aus einem Gussteil bestehen, beispielsweise aus einem Aluminium-Gussteil. In diesem Falle würde auf der Öffnungsseite 9 des boxenförmigen Kopplergehäuses nur noch ein Deckel aufzusetzen sein, der flach gestaltet sein kann. Ein derartiger Deckel muss dann nicht zwingend aus einem Gussteil bestehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6946927 B2 [0005]
EP 1867003 B9 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Zinke Brunswig ”Hochfrequenztechnik”, Springer-Verlag, 6. Auflage, 2000 bekannt, und zwar dort aus Seite 192 [0002]

Claims

Mehrstufiger Breitband-Richtkoppler mit folgenden Merkmalen: – der Richtkoppler umfasst zwei Koppelstrecken (21, 23) mit jeweils zumindest zwei aufeinanderfolgenden Koppelabschnitten (21a, 21b, 21c; 23a, 23b, 23c), – jede der beiden Koppelstrecken (21, 23) umfasst zumindest zwei Koppelabschnitten (21a, 21b, 21c; 23a, 23b, 23c), wobei zwischen den zumindest beiden Koppelabschnitten (21a, 21b, 21c; 23a, 23b, 23c) ein Leitungsübergang (27) vorgesehen ist, – die beiden Koppelstrecken (21, 23) sind in einem Gehäuse-Innenraum (9) untergebracht, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale – der zumindest eine Leitungsübergang (27) zwischen zwei aufeinander folgenden Koppelabschnitten (21a, 21b, 21c; 23a, 23b, 23c) weist a) eine Änderung in der Leitungsdicke (LD) und/oder b) eine Änderung in der Leitungsbreite (LB) und/oder c) eine Änderung des Koppelabstandes (KA) zwischen den benachbarten Koppelabschnitten (21a, 21b, 21c; 23a, 23b, 23c) der beiden Koppelleitungen (21, 23) auf, und – benachbart zu dem zumindest einen Leitungsübergang (27) ist eine mit dem Kopplergehäuse (1) verbundene elektrisch leitfähige Blende (29) vorgesehen.
Breitband-Richtkoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (29) jeweils benachbart zu dem Leitungsübergang (27) zwei Blendenstege (29') umfasst, die jeweils an den Innenlängsseiten (31) des Kopplergehäuses (1) ausgebildet und/oder angeordnet sind und an den beiden übereinander angeordneten Koppelstrecken (21, 23) im Abstand dazu seitlich vorbei laufen.
Breitband-Richtkoppler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (29) Blendenstege (29') umfasst, die mit dem jeweiligen Boden (33) des Kopplergehäuses (1) verbunden sind und unterhalb oder oberhalb der jeweils benachbart liegenden Koppelstrecke (21, 23) über diese Koppelstrecke (21, 23) hinweg vorbei laufen.
Breitband-Richtkoppler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blendenstege (29') nur an dem jeweils zugehörigen Boden (33) und/oder nur an der zugehörigen Innenlängsseite (31) des Kopplergehäuses (1) mit diesem verbunden sind.
Breitband-Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungsübergang (27) in Längsrichtung (L) der Koppelstrecke (21, 23) eine Länge aufweist, die größer ist als 1% und insbesondere größer ist als 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10% eines zugehörigen Koppelabschnittes (21a, 21b, 21c; 23a, 23b, 23c) und/oder kürzer ist als 30%, insbesondere kürzer ist als 28%, 26%, 24%, 22%, 20%, 18%, 16%, 14%, 12%, 10% der Länge eines zugehörigen Koppelabschnittes (21a, 21b, 21c; 23a, 23b, 23c).
Breitband-Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenraumbreite (IB) des Kopplergehäuses (1) im Bereich der aufeinander folgenden Koppelabschnitte (21a, 21b, 21c; 23a, 23b, 23c) gleich ist oder die Innenraumbreite (IB) über die Länge (L) des Gehäuse-Innenraums (9) um weniger als 30%, insbesondere weniger als 20% oder weniger als 10% und insbesondere weniger als 5% voneinander abweicht, zumindest mit Ausnahme der an den gegenüberliegenden Koppelstrecken-Enden vorgesehenen Anschlussstellen.
Kopplergehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplergehäuse (1) in zwei Kopplergehäusehälften (1a, 1b) längs einer Teilungsebene (3) getrennt ist.
Breitband-Richtkoppler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplergehäusehälften (1a, 1b) identisch oder im Wesentlichen identisch ausgebildet sind, wobei die eine Koppelstrecke (21) in der einen Kopplergehäusehälfte (1a) und die andere Koppelstrecke (23) in der zweiten Kopplergehäusehälfte (1b) untergebracht und gehalten ist.
Breitband-Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Koppelstrecke (21) an ihrem Ende mit einem koaxialen Leitungssystem verbunden ist.
Breitband-Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüberliegenden Enden jeder Koppelstrecke (21, 23) jeweils mit einem Innenleiter-Verbindungsstück (47) formfest verbunden sind, welches durch das Kopplergehäuse (1) und insbesondere die zugehörige Kopplergehäusehälften (1a, 1b) verläuft und im Bereich des Kopplergehäuses (1) einen Innenleiter-Anschluss eines koaxialen Leitungssystems bildet.
Breitband-Richtkoppler nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenleiter-Verbindungsstück (47) mittels eines Isolatorstücks (50) insbesondere in Form einer Isolatorscheibe in einer Gehäusebohrung (51) des Kopplergehäuses (1) und vorzugsweise der Kopplergehäusehälfte (1a, 1b) abgestützt gehalten ist.
Breitband-Richtkoppler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jede der beiden Koppelstrecken (21, 23) über die an den Koppelstrecken-Enden angebundenen Innenleiter-Verbindungsstücke (47) und die Isolatorstücke (50) gegenüber dem Kopplergehäuse (1) und insbesondere den zugehörigen Kopplergehäusehälften (1a, 1b) gehalten sind.
Breitband-Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abstützung der beiden Koppelstrecken (21, 23) jeweils zumindest zwei längs der Koppelstrecke (21, 23) versetzt zueinander liegende Stützeinrichtungen (39a, 39b; 41a, 41b) vorgesehen sind, die im Gehäuse-Innenraum (9) des Kopplergehäuses (1) und insbesondere den Kopplergehäusehälften (1a, 1b) und den zugehörigen Koppelabschnitten (21a, 21c, 23a, 23c) positioniert sind.
Breitband-Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den am nächsten zueinander angeordneten Koppelabschnitten (21b, 23b) ein den Koppelabstand (KA) bezüglich eines minimalen Wertes begrenzenden Abstandshalters (35) vorgesehen ist, der aus einem Dielektrikum besteht.
Breitband-Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Gehäuse-Innenraum (9) ausgestattete Kopplergehäuse (1), in dem die beiden Koppelstrecken (21, 23) untergebracht sind, aus einem Gussteil gebildet ist.
Breitband-Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplergehäuse (1) zwei gleiche oder vergleichbar gebildete Kopplergehäusehälften (1a, 1b) umfasst, wobei in der einen Kopplergehäusehälte (1a) die eine Koppelstrecke (21) und in der anderen Kopplergehäusehälfte (1b) die anderen Koppelstrecke (23) untergebracht und mechanisch gehälten ist.
Breitband-Richtkoppler nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelstrecken (21, 23) durch isolierende Stützelemente (39a, 39b; 41a, 41b; 50) gegenüber dem Kopplergehäuse (1) erhalten sind.