Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-Signalkombinierer. The invention relates to a high-frequency signal combiner.
Hochfrequenz-Signalkombinierer, die als Kreuz-Koppler realisiert sind, weisen, wie beispielsweise aus der WO 2011/050898 A1 hervorgeht, vier Signalleitungen auf, die eingangs- und ausgangsseitig geeignet miteinander verschaltet sind. Zwei dieser vier Signalleitungen werden in gekreuzter Orientierung durch einen hochpermeablen, weichmagnetischen Ringkern geführt. High-frequency signal combiner, which are realized as a cross-coupler, have, as for example from WO 2011/050898 A1 shows four signal lines on the input and output side are suitably interconnected. Two of these four signal lines are guided in a crossed orientation through a high-permeability, soft-magnetic toroidal core.
Derartige Hochfrequenz-Signalkombinierer weisen eine sehr gute Entkopplung zwischen den beiden Eingangsanschlüssen (d.h. eine hohe Rückwirkungsfreiheit), eine extrem niedrige Durchgangsdämpfung und eine hohe Anpassung an den einzelnen Anschlüssen auf. Such high frequency signal combiners have a very good decoupling between the two input terminals (i.e., a high non-feedback), an extremely low transmission loss, and a high adaptation to the individual terminals.
Nachteilig reduzieren derartige Kreuz-Koppler die Eingangs-Impedanz an den einzelnen Eingangsanschlüssen zur Ausgangs-Impedanz am Ausgangsanschluss um den Faktor zwei (so genannte 2:1 abwärts transformierende Kreuz-Koppler). Um eingangs- und ausgangsseitig dieselbe Impedanz bei der Kombination von Hochfrequenzsignalen, d.h. bei der Addition von Hochfrequenzsignalen, zu erzielen, wird typischerweise einem Kreuz-Koppler ein 1:2 aufwärts transformierender Koppler nachgeschaltet, dessen Ausgangsimpedanz am Ausgangsanschluss um den Faktor zwei gegenüber der Eingangs-Impedanz an den einzelnen Eingangsanschlüssen erhöht ist. Disadvantageously, such cross-couplers reduce the input impedance at the individual input terminals to the output impedance at the output terminal by a factor of two (so-called 2: 1 down-converting cross-couplers). To the input and output side the same impedance in the combination of high frequency signals, i. in the addition of high frequency signals, typically a cross-coupler is followed by a 1: 2 up-transforming coupler whose output impedance at the output port is increased by a factor of two over the input impedance at the individual input ports.
Die CN 101 465 457 A beschreibt einen derartigen 1:2 aufwärts transformierenden Kreuz-Koppler. Dieser bekannte Kreuz-Koppler ist vereinfacht in 1 dargestellt. Wesentliches Charakteristikum eines derartigen 1:2 aufwärts transformierenden Kreuz-Kopplers ist bei identischem Wellenwiderstand der verwendeten vier Koaxialleitungen die parallele Verschaltung von jeweils zwei Koaxialleitungen an jedem Eingangsanschluss, die eine Eingangsimpedanz in Höhe der Hälfte des Wellenwiderstandes einer Koaxialleitung bedingt, und die serielle Verschaltung von jeweils zwei Koaxialleitungen und die anschließende parallele Verschaltung der beiden Serienschaltungen aus jeweils zwei Koaxialleitungen am Ausganganschluss, die eine Ausgangsimpedanz in Höhe des Wellenwiderstandes einer Koaxialleitung realisiert. The CN 101 465 457 A describes such a 1: 2 up-converting cross-coupler. This known cross-coupler is simplified in 1 shown. An essential characteristic of such a 1: 2 up-converting cross coupler is identical impedance of the four coaxial lines used, the parallel connection of two coaxial cables at each input terminal, which has an input impedance equal to half of the characteristic impedance of a coaxial line, and the serial connection of each two coaxial lines and the subsequent parallel connection of the two series circuits of two coaxial lines at the output terminal, which realizes an output impedance equal to the characteristic impedance of a coaxial line.
Bei symmetrischer Einspeisung an den Eingangsanschlüssen erfolgt im 1:2 aufwärts transformierenden Kreuz-Koppler gemäß der CN 101 465 457 A durch die beiden Ringkerne, die gemäß 1 eingangsseitig vor der Kreuzung der beiden Koaxialleitungen über jeweils eine dieser sich kreuzenden Koaxialleitung geführt sind, eine Entkopplung zwischen dem jeweiligen Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss (so genannte Gleichtakt-Entkopplung). With symmetrical supply at the input terminals takes place in the 1: 2 upwards transforming cross-coupler according to the CN 101 465 457 A through the two ring cores, according to 1 On the input side before the intersection of the two coaxial lines via one of these intersecting coaxial line are performed, a decoupling between the respective input terminal and the output terminal (so-called common mode decoupling).
Die Gleichtakt-Entkopplung in der CN 101 465 457 A ist durch jeweils einen Ringkern pro sich kreuzender Koaxialleitung realisiert, in denen jeweils im laufenden Betrieb – im Gleichtaktbetrieb und im Gegentaktbetrieb – Wirbelströme induziert und somit eine thermische Leistung erzeugt wird. The common mode decoupling in the CN 101 465 457 A is implemented by a respective ring core per intersecting coaxial, in each of which during operation - in common mode operation and push-pull operation - induced eddy currents and thus a thermal power is generated.
Die Erzeugung von thermischer Leistung in einer Hochfrequenzschaltung verändert nachteilig die Hochfrequenzcharakteristik einer derartigen Schaltung und muss deshalb aufwändig z.B. durch einen Lüfter abgeführt werden. The generation of thermal power in a high-frequency circuit adversely changes the high-frequency characteristic of such a circuit and therefore has to be complex, e.g. be removed by a fan.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Hochfrequenz-Signalkombinierer und ein System mit einem solchen Signalkombinierer zu schaffen, der in allen Betriebsarten – Gleichtakt- und Gegentakt-Betrieb – eine minimierte thermische Leistung erzeugt. The object of the invention is therefore to provide a high-frequency signal combiner and a system with such a signal combiner, which generates a minimized thermal power in all modes - common mode and push-pull operation.
Die Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierer mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein erfindungsgemäßes System zum Signalkombinieren von mehreren Hochfrequenzsignalen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen aufgeführt. The object is achieved by a high-frequency signal combiner according to the invention having the features of patent claim 1 and by an inventive system for signal combining of a plurality of high-frequency signals having the features of patent claim 14. Advantageous developments are listed in the respective dependent claims.
Die beiden magnetischen Ringkerne des Stands der Technik, durch deren Bohrungen jeweils die beiden sich kreuzenden Koaxialleitungen in derselben Orientierung hindurchgeführt werden, unterdrücken somit im Gleichtaktbetrieb, d.h. bei symmetrischer Ansteuerung der beiden Eingangsanschlüsse, aus fertigungsbedingten Unsymmetrien des Hochfrequenz-Signalkombinierers resultierende Mantelwellen zwischen dem Ausgangsanschluss und jeden der beiden Eingangsanschlüsse. The two magnetic toric cores of the prior art, through the bores of each of which the two intersecting coaxial lines are guided in the same orientation, thus suppressing in the common mode operation, i. with symmetrical control of the two input terminals, resulting from manufacturing asymmetries of the high-frequency signal combiner resulting sheath waves between the output terminal and each of the two input terminals.
In den beiden für die Gleichtakt-Unterdrückung nach dem Stand der Technik verwendeten Ringkernen werden aber auch im Gegentakt-Betrieb von auf den beiden kreuzenden Koaxialleitungen zwischen den beiden Eingangsanschlüssen fließenden Mantelwellen Wirbelströme induziert, die nachteilig in thermischer Energie umgewandelt werden. In the two ring cores used for the common mode suppression according to the prior art, however, eddy currents are also induced in push-pull operation of sheath waves flowing between the two input terminals on the two crossing coaxial lines, which are disadvantageously converted into thermal energy.
Werden die beiden sich kreuzenden Koaxialleitungen dagegen erfindungsgemäß gemeinsam und in gleicher Orientierung durch die Bohrung eines einzigen magnetischen Ringkerns geführt, so fließen die in den sich kreuzenden Koaxialleitungen fließenden Mantelwellen in entgegengesetzte Richtung durch die Bohrung bzw. Ausnehmung des einzigen magnetischen Ringkern und führen somit vorteilhaft zu keiner Anregung von Wirbelströmen und damit zu keiner thermischen Energie im Ringkern. On the other hand, if the two intersecting coaxial lines are guided jointly and in the same orientation through the bore of a single magnetic ring core, the sheath shafts flowing in the intersecting coaxial lines flow in the opposite direction through the bore or recess of the coaxial line single magnetic ring core and thus advantageously lead to no excitation of eddy currents and thus no thermal energy in the toroidal core.
Um für die in entgegengesetzter Richtung zu den Innenleiter-Strömen der ersten und zweiten Koaxialleitung des sich kreuzenden Koaxialleitung-Paares fließenden Außenleiter-Ströme einen Stromfluss zu realisieren, wird der Außenseiter der ersten und zweiten Koaxialleitung ausgangsseitig zum erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierer bevorzugt über jeweils eine dritte bzw. vierte Signalleitung mit dem ersten bzw. zweiten Eingangsanschluss verbunden. In order to realize a current flow for the outer conductor currents flowing in the opposite direction to the inner conductor currents of the first and second coaxial line of the intersecting coaxial line pair, the outsider of the first and second coaxial line on the output side of the high-frequency signal combiner according to the invention preferably has a third one and fourth signal line connected to the first and second input terminal.
Diese dritte und vierte Signalleitung ist bevorzugt als Innenleiter einer dritten bzw. vierten Koaxialleitung ausgeführt. This third and fourth signal line is preferably designed as an inner conductor of a third or fourth coaxial line.
Die Wellenwiderstände der ersten, zweiten, dritten und vierten Koaxialleitung entsprechen sich bevorzugt bzw. sind bevorzugt gleich. Somit entspricht die Eingangsimpedanz an jedem Eingangsanschluss des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierers aufgrund der Parallelschaltung der ersten und dritten Koaxialleitung bzw. der Parallelschaltung der zweiten und vierten Koaxialleitung dem halben Wellenwiderstand der ersten, zweiten, dritten und vierten Koaxialleitung, während die Ausgangsimpedanz am Ausgangsanschluss aufgrund der Serienschaltung der ersten und vierten Koaxialleitung bzw. der Serienschaltung der zweiten und dritten Koaxialleitung dem Wellenwiderstand der ersten, zweiten, dritten und vierten Koaxialleitung entspricht und somit ein die Impedanz hochtransformierender Hochfrequenz-Signalkombinierer realisiert ist. The characteristic impedances of the first, second, third and fourth coaxial line preferably correspond or are preferably the same. Thus, due to the parallel connection of the first and third coaxial lines and the parallel circuits of the second and fourth coaxial lines, the input impedance at each input terminal of the high-frequency signal combiner according to the invention corresponds to half the characteristic impedance of the first, second, third and fourth coaxial line, while the output impedance at the output terminal due to the series connection the first and fourth coaxial line or the series connection of the second and third coaxial line corresponds to the characteristic impedance of the first, second, third and fourth coaxial line and thus an impedance-transforming high-frequency signal combiner is realized.
Um die aus der symmetrischen Ansteuerung der beiden Eingangsanschlüsse vorhandene Asymmetrie der Spannung an den Ausgängen der ersten und zweiten Koaxialleitung auszugleichen und damit die Rückwirkung von einem Eingangsanschluss über dadurch entstehenden Mantelwellen zum anderen Eingangsanschluss zu minimieren, ist als weitere bevorzugte Maßnahmen ausgangsseitig des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierers ein erster Widerstand R1 zwischen den beiden Außenleitern der ersten und zweiten Koaxialleitung vorgesehen. To compensate for the symmetry of the two input terminals existing asymmetry of the voltage at the outputs of the first and second coaxial line and thus to minimize the retroactivity of an input terminal on thereby resulting jacket waves to the other input terminal is as further preferred measures the output side of the high-frequency signal combiner invention a first resistor R 1 is provided between the two outer conductors of the first and second coaxial line.
Zur Kompensation von Mantelwellen im Fall einer asymmetrischen Ansteuerung der beiden Eingangsanschlüsse – so genannter Gegentakt-Betrieb – werden die erste und zweite Koaxialleitung zusätzlich gemeinsam durch die Bohrung eines zweiten magnetischen Ringkern geführt. To compensate for sheath waves in the case of asymmetric control of the two input terminals - so-called push-pull operation - the first and second coaxial line are additionally performed together through the bore of a second magnetic toroidal core.
Durch die Kreuzung der ersten und zweiten Koaxialleitung werden diese in einer unterschiedlichen Orientierung durch die Bohrung bzw. Ausnehmung des zweiten magnetischen Ringkerns geleitet und damit im magnetischen Ringkern durch die in entgegengesetzter Richtung durch die Bohrung fließenden Mantelwellen der ersten und zweiten Koaxialleitung vorteilhaft keine Wirbelströme und damit keine thermische Energie erzeugt. By crossing the first and second coaxial line they are passed in a different orientation through the bore or recess of the second magnetic ring core and thus advantageously in the magnetic ring core through the flowing in the opposite direction through the bore sheath waves of the first and second coaxial line no eddy currents and thus no thermal energy is generated.
Als weitere vorteilhafte Maßnahme zur Vermeidung von Mantelwellen auf der ersten und zweiten Koaxialleitung bei asymmetrischer Ansteuerung der beiden Eingangsanschlüsse wird bevorzugt zwischen dem ersten und zweiten magnetischen Ringkern in dem Leitungssystem aus erster und zweiter Koaxialleitung eine Entkopplungsbrücke realisiert. Hierzu wird der bevorzugte Innenleiter der mit dem Eingangsanschluss verbundenen ersten Koaxialleitung mit dem Innenleiter der mit dem Ausgangsanschluss verbundenen zweiten Koaxialleitung und der Innenleiter der mit dem Eingangsanschluss verbundenen zweiten Koaxialleitung mit dem Innenleiter der mit dem Ausgangsanschluss verbundenen ersten Koaxialleitung jeweils verbunden. As a further advantageous measure for avoiding sheath waves on the first and second coaxial line with asymmetrical control of the two input terminals, a decoupling bridge is preferably realized between the first and second magnetic toroidal core in the line system of first and second coaxial line. For this purpose, the preferred inner conductor of the first coaxial line connected to the input terminal is connected to the inner conductor of the second coaxial line connected to the output terminal and the inner conductor of the second coaxial line connected to the input terminal is connected to the inner conductor of the first coaxial line connected to the output terminal.
Wenn zusätzlich bevorzugte der Außenleiter der mit dem Eingangsanschluss verbundenen ersten Koaxialleitung weiterhin mit dem Außenleiter der mit dem Ausgangsanschluss verbundenen ersten Koaxialleitung und der Außenleiter der mit dem Eingangsanschluss verbundenen zweiten Koaxialleitung weiterhin mit dem Außenleiter der mit dem Ausgangsanschluss verbundenen zweiten Koaxialleitung verbunden bleibt sowie bevorzugte zwischen den Außenleitern der ersten und zweiten Koaxialleitung zwischen den Verbindungen der Innenleiter der ersten und zweiten Koaxialleitung und dem zweiten magnetischen Ringkern ein zweiter Widerstand und zwischen den Außenleitern der ersten und zweiten Koaxialleitung zwischen dem ersten magnetischen Ringkern und den Verbindungen der Innenleiter der ersten und zweiten Koaxialleitung ein dritter Widerstand geschaltet ist, ergibt sich eine erfindungsgemäße Entkopplungsbrücke. In addition, if the outer conductor of the first coaxial line connected to the input terminal further remains connected to the outer conductor of the first coaxial line connected to the output terminal and the outer conductor of the second coaxial line connected to the input terminal remains connected to the outer conductor of the second coaxial line connected to the output terminal, and preferable between the two Outer conductors of the first and second coaxial line between the connections of the inner conductors of the first and second coaxial line and the second magnetic ring core, a second resistor and between the outer conductors of the first and second coaxial line between the first magnetic ring core and the connections of the inner conductors of the first and second coaxial line a third Resistor is connected, results in a decoupling bridge according to the invention.
Selbst bei asymmetrischer Ansteuerung der beiden Eingangsanschlüsse werden durch die Entkopplungsbrücke Hochfrequenzsignale mit sich entsprechenden Signalleistungen in den mit dem Ausgangsanschluss jeweils verbundenen ersten und zweiten Koaxialleitungen erzeugt. Even with asymmetrical control of the two input terminals high-frequency signals are generated with corresponding signal powers in the respectively connected to the output terminal first and second coaxial lines by the decoupling bridge.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die dritte und vierte Koaxialleitung jeweils in seriell miteinander verschaltete eingangsseitige und ausgangsseitige dritte Koaxialleitung bzw. seriell miteinander verschaltete eingangsseitige und ausgangsseitige vierte Koaxialleitung ausgeführt. In a further preferred embodiment of the invention, the third and fourth coaxial line in each case in serially interconnected input side and output side third coaxial line or serially interconnected input side and output side fourth coaxial line are executed.
In diesem Fall entsprechen die Wellenwiderstände der eingangsseitigen dritten und vierten Koaxialleitung den Wellenwiderständen der ersten und zweiten Koaxialleitung zwischen dem jeweiligen Eingangsanschluss und dem Ort des Anschlusses des dritten Widerstandes an die erste und zweite Koaxialleitung bzw. sie sind gleich. Äquivalent entsprechen die Wellenwiderstände der ausgangsseitigen dritten und vierten Koaxialleitung den Wellenwiderständen der ersten und zweiten Koaxialleitung zwischen dem Ort des Anschlusses des zweiten Widerstandes an die erste und zweite Koaxialleitung und dem Ausganganschluss bzw. sie sind gleich. In this case, the characteristic impedances correspond to the input-side third and fourth Coaxial line the characteristic impedance of the first and second coaxial line between the respective input terminal and the location of the connection of the third resistor to the first and second coaxial line or they are the same. Equivalently, the characteristic impedances of the output side third and fourth coaxial lines correspond to the characteristic impedances of the first and second coaxial lines between the location of the connection of the second resistor to the first and second coaxial lines and the output terminal.
In einer weiteren bevorzugten Variante werden die sich jeweils entsprechenden Wellenwiderstände der ausgangsseitigen dritten und vierten Koaxialleitungen so ausgelegt, dass sie verschieden zu den sich jeweils entsprechenden Wellenwiderständen der ersten und zweiten Koaxialleitungen zwischen dem Ort des Anschlusses des zweiten Widerstandes an die erste und zweite Koaxialleitung und dem Ausgangsanschluss sind. Auf diese Weise kann vorteilhaft ein beliebiges, zum Faktor zwei verschiedenes Verhältnis zwischen der Eingangsimpedanz an jedem Eingangsanschluss und der Ausgangsimpedanz am Ausgangsanschluss erzielt werden. In a further preferred variant, the respectively corresponding characteristic impedances of the output-side third and fourth coaxial lines are designed so that they differ from the respectively corresponding characteristic impedances of the first and second coaxial lines between the location of the connection of the second resistor to the first and second coaxial line and the Output terminal are. In this way, an arbitrary ratio, which is different from the factor of two, between the input impedance at each input terminal and the output impedance at the output terminal can advantageously be achieved.
Bevorzugt werden eingangsseitig die Außenleiter der ersten, zweiten, dritten und vierten Koaxialleitung und ausgangsseitig die Außenleiter der dritten und vierten Koaxialleitung jeweils an Masse geführt. On the input side, the outer conductors of the first, second, third and fourth coaxial line and, on the output side, the outer conductors of the third and fourth coaxial line are preferably grounded.
Zur Realisierung eines Hochfrequenz-Signalkombinierers, der eingangs- und ausgangsseitig an jedem Anschluss jeweils dieselbe Impedanz aufweist, besteht ein erfindungsgemäßes System zum Signalkombinieren von mehreren Hochfrequenzsignalen, bevorzugt von mindestens vier Hochfrequenzsignalen, aus mindestens einem ersten Hochfrequenz-Signalkombinierer, der dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierer entspricht, und mindestens einem zweiten Hochfrequenz-Signalkombinierer, der jeweils eine gegenüber der Ausgangsimpedanz an seinem Ausgangsanschluss höhere Eingangsimpedanz an seinen Eingangsanschlüssen aufweist. Hierbei muss das Verhältnis zwischen der Eingangsimpedanz und der Ausgangsimpedanz des die Impedanz abwärts transformierenden ersten Hochfrequenz-Signalkombinierers erfindungsgemäß dem inversen Verhältnis zwischen der Eingangsimpedanz und der Ausgangsimpedanz des die Impedanz aufwärts transformierenden zweiten Hochfrequenz-Signalkombinierers entsprechen. For realizing a high-frequency signal combiner having the same impedance at each port on the input and output side, there is a system according to the invention for signal combining several high-frequency signals, preferably at least four high-frequency signals, from at least one first high-frequency signal combiner corresponding to the high frequency according to the invention described above Signal combiner, and at least one second high-frequency signal combiner, each having a relation to the output impedance at its output terminal higher input impedance at its input terminals. Here, the ratio between the input impedance and the output impedance of the impedance-down-converting first high-frequency signal combiner according to the invention must correspond to the inverse relationship between the input impedance and the output impedance of the impedance-upwardly transforming second high-frequency signal combiner.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zum Signalkombinieren von mehreren Hochfrequenzsignalen wird jeder Eingangsanschluss eines ersten Hochfrequenz-Signalkombinierers mit dem Ausgang eines anderen zweiten Hochfrequenz-Signalkombinierers verbunden. In a first preferred embodiment of the system according to the invention for signal combining several high-frequency signals, each input terminal of a first high-frequency signal combiner is connected to the output of another second high-frequency signal combiner.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zum Signalkombinieren von mehreren Hochfrequenzsignalen wird der Ausgangsanschluss von jeweils zwei ersten Hochfrequenz-Signalkombinieren mit jeweils einem unterschiedlichen Eingangsanschluss eines zweiten Hochfrequenz-Signalkombinierer verbunden. In a second preferred embodiment of the system according to the invention for signal combining of a plurality of high-frequency signals, the output terminal of each two first high-frequency signal combination is connected to a respective different input terminal of a second high-frequency signal combiner.
Der zweite Hochfrequenz-Signalkombinierer besteht vorzugsweise wiederum aus vier Koaxialleitungen, die jeweils einander entsprechende Wellenwiderstände aufweisen. Die erste Koaxialleitung des zweiten Hochfrequenz-Signalkombinierers ist mit ihrem Innenleiter eingangsseitig mit einem ersten, ein erstes Hochfrequenzsignal führenden Eingangsanschluss und ausgangsseitig mit einem ein drittes Hochfrequenzsignal ausgebenden Ausgangsanschluss verbunden. Die zweite Koaxialleitung des zweiten Hochfrequenz-Signalkombinierers ist dann äquivalent mit ihrem Innenleiter eingangsseitig mit einem zweiten, ein zweites Hochfrequenzsignal führenden Eingangsanschluss und ausgangsseitig mit dem ein drittes Hochfrequenzsignal ausgebenden Ausgangsanschluss verbunden. The second high-frequency signal combiner preferably again consists of four coaxial lines, each having corresponding characteristic impedance. The first coaxial line of the second high-frequency signal combiner is connected with its inner conductor on the input side with a first, a first high-frequency signal leading input terminal and the output side with a third high-frequency signal output terminal output. The second coaxial line of the second high-frequency signal combiner is then connected to the input side thereof with a second input signal carrying a second high-frequency signal and connected on the output side to the output connection outputting a third high-frequency signal.
Die dritte Koaxialleitung ist bevorzugt mit ihrem Innenleiter eingangsseitig mit dem eingangsseitigen Außenleiter der ersten Koaxialleitung und ausgangsseitig mit dem ausgangsseitigen Außenleiter der zweiten Koaxialleitung verbunden. Die vierte Koaxialleitung ist dann äquivalent mit ihrem Innenleiter eingangsseitig mit dem eingangsseitigen Außenleiter der zweiten Koaxialleitung und ausgangsseitig mit dem ausgangsseitigen Außenleiter der ersten Koaxialleitung verbunden. The third coaxial line is preferably connected with its inner conductor on the input side to the input-side outer conductor of the first coaxial line and the output side to the output-side outer conductor of the second coaxial line. The fourth coaxial line is then equivalent to its inner conductor input side to the input side outer conductor of the second coaxial line and the output side connected to the output side outer conductor of the first coaxial line.
Zur Gegentakt-Entkopplung sind die ersten und zweiten Koaxialleitungen vorzugsweise gemeinsam in jeweils unterschiedlicher Orientierung durch die Bohrung bzw. Ausnehmung eines magnetischen Ringkerns geführt. For push-pull decoupling, the first and second coaxial lines are preferably guided together in each case in a different orientation through the bore or recess of a magnetic toroidal core.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierers und bevorzugte Ausführungsbeispiele von in all seinen Kombinationen mit weiteren Hochfrequenz-Signalkombinierern innerhalb eines erfindungsgemäßen Systems zum Signalkombinieren von mehreren Hochfrequenzsignalen werden im Detail anhand der Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen: Preferred embodiments of the high-frequency signal combiner according to the invention and preferred embodiments of in all its combinations with further high-frequency signal combiners within a system according to the invention for signal combining of a plurality of high-frequency signals will be explained in detail with reference to the drawing. The figures of the drawing show:
1 eine Darstellung eines Hochfrequenz- Signalkombinierers nach dem Stand der Technik, 1 a representation of a high-frequency signal combiner according to the prior art,
2A eine Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierer, 2A 1 is a representation of a first embodiment of a high-frequency signal combiner according to the invention,
2B eine Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierer, 2 B 1 is a representation of a second embodiment of a high-frequency signal combiner according to the invention,
3 eine Darstellung eines Ersatzschaltbildes der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz- Signalkombinierers, 3 a representation of an equivalent circuit diagram of the first embodiment of a high-frequency signal combiner according to the invention,
4A eine Darstellung eines Ersatzschaltbildes der Entkopplungsbrücke im erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierers bei symmetrischer Ansteuerung, 4A a representation of an equivalent circuit diagram of the decoupling bridge in the high-frequency signal combiner invention with symmetrical control,
4B eine Darstellung eines Ersatzschaltbildes der Entkopplungsbrücke im erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierers bei asymmetrischer Ansteuerung, 4B a representation of an equivalent circuit diagram of the decoupling bridge in the high-frequency signal combiner according to the invention with asymmetrical activation,
5A eine Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems zum Signalkombinieren von mehreren Signalen ohne Impedanz-Transformation, 5A 1 is a representation of a first embodiment of a system according to the invention for signal combining of several signals without impedance transformation,
5B eine Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems zum Signalkombinieren von mehreren Signalen ohne Impedanz-Transformation, 5B 1 is a representation of a second embodiment of a system according to the invention for signal combining of several signals without impedance transformation,
6A bis 6D mehrere Spektraldarstellungen von Übertragungskenngrößen eines Hochfrequenz-Signalkombinierers nach dem Stand der Technik und 6A to 6D several spectral representations of transmission characteristics of a high-frequency signal combiner according to the prior art and
7A bis 7D mehrere Spektraldarstellungen von Übertragungskenngrößen eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz- Signalkombinierers. 7A to 7D a plurality of spectral representations of transmission characteristics of a high-frequency signal combiner according to the invention.
Im Folgenden wird die erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierers anhand der 2A beschrieben. In the following, the first preferred embodiment of a high-frequency signal combiner according to the invention will be described with reference to FIG 2A described.
Ein erstes Hochfrequenzsignal In1 wird an einem ersten Eingangsanschluss 20 geführt. Dieser erste Eingangsanschluss 20 ist mit dem Innenleiter einer ersten Koaxialleitung 21 an der eingangsseitigen Position 11 (Bezugszeichen 11 i) und mit dem Innenleiter einer dritten Koaxialleitung 22 an der eingangsseitigen Position 5 (Bezugszeichen 5 i) verbunden. Der Außenleiter der ersten Koaxialleitung 21 und der Außenleiter der dritten Koaxialleitung 22 sind jeweils an der eingangsseitigen Position 11 bzw. 5 (Bezugszeichen 11 a bzw. 5 a) an Masse geführt. A first high frequency signal In 1 is applied to a first input terminal 20 guided. This first input connection 20 is with the inner conductor of a first coaxial line 21 at the input side position 11 (Reference 11 i ) and with the inner conductor of a third coaxial line 22 at the input side position 5 (Reference 5 i ) connected. The outer conductor of the first coaxial line 21 and the outer conductor of the third coaxial line 22 are each at the input side position 11 respectively. 5 (Reference 11 a or 5 a ) led to ground.
Ein zweites Hochfrequenzsignal In2 wird an einen zweiten Eingangsanschluss 23 geführt. Dieser zweite Eingangsanschluss 23 ist mit dem Innenleiter einer zweiten Koaxialleitung 24 an der eingangsseitigen Position 12 (Bezugszeichen 12 i) und mit dem Innenleiter einer vierten Koaxialleitung 25 an der eingangsseitigen Position 8 (Bezugszeichen 8 i) verbunden. Der Außenleiter der zweiten Koaxialleitung 24 und der Außenleiter der vierten Koaxialleitung 25 sind jeweils an der eingangsseitigen Position 12 bzw. 8 (Bezugszeichen 12 a bzw. 8 a) an Masse geführt. A second high frequency signal In 2 is applied to a second input terminal 23 guided. This second input terminal 23 is with the inner conductor of a second coaxial line 24 at the input side position 12 (Reference 12 i ) and with the inner conductor of a fourth coaxial line 25 at the input side position 8th (Reference 8th i ) connected. The outer conductor of the second coaxial line 24 and the outer conductor of the fourth coaxial line 25 are each at the input side position 12 respectively. 8th (Reference 12 a or 8th a ) led to ground.
Die erste Koaxialleitung 21 und die zweite Koaxialleitung 24 sind gemeinsam in gleicher Orientierung durch die Bohrung 26 eines vorzugsweise hochpermeablen, ferritmagnetischen Ringkern 27 – im Folgenden erster magnetische Ringkern 27 genannt – geführt, d.h. die dem ersten bzw. zweiten Eingangsanschluss 20 bzw. 23 jeweils zugewandten Enden der eingangsseitigen ersten und zweiten Koaxialleitung 21 und 24 sind gemeinsam von einer Seite in die Bohrung bzw. Ausnehmung bzw. das Loch 26 des ersten ringförmigen Magnetkerns 27 hineingeführt und die einem noch zu beschreibenden Ausgangsanschluss 30 jeweils zugewandten Enden der ersten und zweiten Koaxialleitung 21 und 24 sind gemeinsam von einer anderen Seite aus der Ausnehmung 26 des ersten ringförmigen Magnetkerns 27 herausgeführt. The first coaxial line 21 and the second coaxial line 24 are together in the same orientation through the hole 26 a preferably high permeability, ferrite magnetic toroidal core 27 - In the following, the first magnetic ring core 27 called - out, that is, the first or second input terminal 20 respectively. 23 respectively facing ends of the input-side first and second coaxial line 21 and 24 are common from one side into the hole or recess or the hole 26 the first annular magnetic core 27 inserted and the one to be described output terminal 30 respectively facing ends of the first and second coaxial line 21 and 24 are together from another side of the recess 26 the first annular magnetic core 27 led out.
Die erste und zweite Koaxialleitung 21 und 24 sind jeweils an der zum ersten ringförmigen Magnetkern 27 ausgangsseitigen Position 9 bzw. 10 zumindest teilweise aufgetrennt, um den Innenleiter der ersten Koaxialleitung 21, der mit dem ersten Eingangsanschluss 20 verbunden ist, an der Position 9 (Bezugszeichen 9 i) aus der ersten Koaxialleitung 21 herauszuführen und ihn an der Position 7, die eingangsseitig zu einem noch zu beschreibenden zweiten magnetischen Ringkern 29 liegt, in die zweite Koaxialleitung 24 hineinzuführen und ihn mit dem Innenleiter (Bezugszeichen 7 i) der zweiten Koaxialleitung 24, der mit dem noch zu beschreibenden Ausgangsanschluss 30 verbunden ist, direkt zu verbinden. The first and second coaxial line 21 and 24 are respectively at the first annular magnetic core 27 output side position 9 respectively. 10 at least partially separated to the inner conductor of the first coaxial line 21 that connects to the first input port 20 connected to the position 9 (Reference 9 i ) from the first coaxial line 21 bring out and put him at the position 7 , the input side to a second magnetic toroid to be described later 29 lies in the second coaxial line 24 lead into it and him with the inner conductor (reference numeral 7 i ) the second coaxial line 24 , to be described with the output terminal 30 connected directly to connect.
Äquivalent wird der Innenleiter der zweiten Koaxialleitung 24, der mit dem zweiten Eingangsanschluss 23 verbunden ist, an der zum ersten ringförmigen Magnetkern 27 ausgangsseitigen Position 10 (Bezugszeichen 10 i) aus der ersten Koaxialleitung 24 herausgeführt und an der Position 6, die eingangsseitig zu einem noch zu beschreibenden zweiten magnetischen Ringkern 29 liegt, in die erste Koaxialleitung 21 hineingeführt und mit dem Innenleiter (Bezugszeichen 6 i) der ersten Koaxialleitung 21, der mit dem noch zu beschreibenden Ausgangsanschluss 30 verbunden ist, direkt verbunden. Equivalent becomes the inner conductor of the second coaxial line 24 connected to the second input terminal 23 is connected to the first annular magnetic core 27 output side position 10 (Reference 10 i ) from the first coaxial line 24 led out and at the position 6 , the input side to a second magnetic toroid to be described later 29 lies in the first coaxial line 21 led in and with the inner conductor (reference numeral 6 i ) the first coaxial line 21 , to be described with the output terminal 30 connected, directly connected.
Der Außenleiter der ersten Koaxialleitung 21 ist an der zum ersten magnetischen Ringkern 27 ausgangsseitigen Position 9 (Bezugszeichen 9 a) direkt mit dem Außenleiter der ersten Koaxialleitung 21 an der zum noch zu beschreibenden zweiten magnetischen Ringkern 29 eingangsseitigen Position 6 (Bezugszeichen 6 a) direkt verbunden. Äquivalent ist der Außenleiter der zweiten Koaxialleitung 24 an der zum ersten magnetischen Ringkern 27 ausgangsseitigen Position 10 (Bezugszeichen 10 a) direkt mit dem Außenleiter der zweiten Koaxialleitung 24 an der zum zweiten magnetischen Ringkern eingangsseitigen Position 7 (Bezugszeichen 7 a) verbunden. The outer conductor of the first coaxial line 21 is at the first magnetic ring core 27 output side position 9 (Reference 9 a ) directly to the outer conductor of the first coaxial line 21 at the yet to be described second magnetic ring core 29 input side position 6 (Reference 6 a ) directly connected. Equivalent is the outer conductor of the second coaxial line 24 at the first magnetic ring core 27 output side position 10 (Reference 10 a ) directly to the outer conductor of the second coaxial line 24 at the input to the second magnetic ring core position 7 (Reference 7 a ) connected.
An der zum ersten magnetischen Ringkern 27 ausgangsseitigen Position 9 wird der Außenleiter der ersten Koaxialleitung 21 (Bezugszeichen 9 a) über einen dritten Widerstand R3 mit dem Außenleiter der zweiten Koaxialleitung 24 an der zum ersten magnetischen Ringkern 27 ausgangsseitigen Position 10 (Bezugszeichen 10 a) verbunden. At the first magnetic ring core 27 output side position 9 becomes the outer conductor of the first coaxial line 21 (Reference 9 a ) via a third resistor R 3 to the outer conductor of the second coaxial line 24 at the first magnetic ring core 27 output side position 10 (Reference 10 a ) connected.
Äquivalent wird an der Position 6 eingangsseitig zum noch zu beschreibenden zweiten magnetischen Ringkern 27 der Außenleiter der zweiten Koaxialleitung 24 (Bezugszeichen 6a) über einen zweiten Widerstand R2 mit dem Außenleiter der ersten Koaxialleitung 21 an der zum noch zu beschreibenden zweiten magnetischen Ringkern 27 eingangsseitigen Position 7 (Bezugszeichen 7 a) verbunden. Equivalent will be at the position 6 On the input side to be described later second magnetic ring core 27 the outer conductor of the second coaxial line 24 (Reference 6a ) via a second resistor R 2 with the outer conductor of the first coaxial line 21 at the yet to be described second magnetic ring core 27 input side position 7 (Reference 7 a ) connected.
Zwischen dem noch zu beschreibenden Ausgangsanschluss und den beiden in gleichem Abstand von den jeweiligen Eingangsanschlüssen 20 und 23 bzw. vom Ausgangsanschluss entfernten Positionen 6 und 7 sind die erste und zweite Koaxialleitung 21 und 24 gemeinsam in jeweils unterschiedlicher Orientierung durch die Bohrung 28 bzw. die Ausnehmung bzw. das Loch eines vorzugsweise hochpermeablen, ferritmagnetischen Ringkerns 29 – im Folgenden zweiter magnetischer Ringkern 29 genannt – geführt, d.h. die dem ersten bzw. zweiten Eingangsanschluss 20 bzw. 23 jeweils zugewandten Enden der eingangsseitigen ersten und zweiten Koaxialleitung 21 und 24 sind gemeinsam von einer unterschiedlichen Seite in die Ausnehmung 28 des zweiten ringförmigen Magnetkerns 29 hineingeführt und die einem noch zu beschreibenden Ausgangsanschluss 30 jeweils zugewandten Enden der ersten und zweiten Koaxialleitung 21 und 24 sind gemeinsam von jeweils einer unterschiedlichen Seite aus der Ausnehmung 28 des zweiten ringförmigen Magnetkerns 29 herausgeführt. Between the output terminal to be described and the two equidistant from the respective input terminals 20 and 23 or positions removed from the output port 6 and 7 are the first and second coaxial line 21 and 24 together in different directions through the hole 28 or the recess or the hole of a preferably high-permeability, ferrite magnetic toroidal core 29 - In the following second magnetic ring core 29 called - out, that is, the first or second input terminal 20 respectively. 23 respectively facing ends of the input-side first and second coaxial line 21 and 24 are common from a different side into the recess 28 the second annular magnetic core 29 inserted and the one to be described output terminal 30 respectively facing ends of the first and second coaxial line 21 and 24 are common from each one different side of the recess 28 the second annular magnetic core 29 led out.
Die Innenleiter der ersten und zweiten Koaxialleitung 21 und 24 sind jeweils an der zum zweiten magnetischen Ringkern 29 ausgangsseitigen Position 2 und 3 (Bezugszeichen 2 i und 3 i) mit dem Ausgangsanschluss 30 verbunden, der ein drittes Hochfrequenzsignal Out ausgibt. The inner conductors of the first and second coaxial line 21 and 24 are each at the second magnetic ring core 29 output side position 2 and 3 (Reference 2 i and 3 i ) with the output terminal 30 connected, which outputs a third high frequency signal Out.
Der Außenleiter der ersten Koaxialleitung 21 ist an der zum zweiten magnetischen Ringkern 29 ausgangsseitigen Position 3 (Bezugszeichen 3 a) mit dem Innenleiter der dritten Koaxialleitung 22 an der dem Ausgangsanschluss 30 zugewandten Position 1 (Bezugszeichen 1 i) verbunden. Der Außenleiter der zweiten Koaxialleitung 24 ist an der zum zweiten magnetischen Ringkern 29 ausgangsseitigen Position 2 (Bezugszeichen 2 a) mit dem Innenleiter der vierten Koaxialleitung 25 an der dem Ausgangsanschluss 30 zugewandten Position 4 (Bezugszeichen 4 i) verbunden. The outer conductor of the first coaxial line 21 is at the second magnetic ring core 29 output side position 3 (Reference 3 a ) with the inner conductor of the third coaxial line 22 at the output terminal 30 facing position 1 (Reference 1 i ) connected. The outer conductor of the second coaxial line 24 is at the second magnetic ring core 29 output side position 2 (Reference 2 a ) with the inner conductor of the fourth coaxial line 25 at the output terminal 30 facing position 4 (Reference 4 i ) connected.
Der Außenleiter der ersten Koaxialleitung 21 ist an der zum zweiten magnetischen Ringkern 29 ausgangsseitigen Position 3 (Bezugszeichen 3 a) über einen ersten Widerstand R1 mit dem Außenleiter der zweiten Koaxialleitung 24 an der zum zweiten magnetischen Ringkern 29 ausgangsseitigen Position 1 (Bezugszeichen 1 a) verbunden. The outer conductor of the first coaxial line 21 is at the second magnetic ring core 29 output side position 3 (Reference 3 a ) via a first resistor R 1 to the outer conductor of the second coaxial line 24 at the second magnetic ring core 29 output side position 1 (Reference 1 a ) connected.
Der Außenleiter der dritten Koaxialleitung 23 an der dem Ausgangsanschluss 30 zugewandten Position 1 (Bezugszeichen 1 a) und der Außenleiter der vierten Koaxialleitung 25 an der dem Ausgangsanschluss 30 zugewandten Position 4 (Bezugszeichen 4 a) sind jeweils an Masse geführt. The outer conductor of the third coaxial line 23 at the output terminal 30 facing position 1 (Reference 1 a ) and the outer conductor of the fourth coaxial line 25 at the output terminal 30 facing position 4 (Reference 4 a ) are each led to ground.
Der erste Widerstand R1, der zweiten Widerstand R2 und der dritte Widerstand R3 sind jeweils mit der Systemimpedanz Z0, d.h. typischerweise mit 50 Ohm, dimensioniert. Die Wellenwiderstände der ersten Koaxialleitung 21, der zweiten Koaxialleitung 24, der dritten Koaxialleitung 22 und der vierten Koaxialleitung 25 entsprechen ebenfalls der Systemimpedanz Z0 von typischerweise 50 Ohm. The first resistor R 1 , the second resistor R 2 and the third resistor R 3 are each dimensioned with the system impedance Z 0 , ie typically 50 ohms. The characteristic impedance of the first coaxial line 21 , the second coaxial line 24 , the third coaxial line 22 and the fourth coaxial line 25 also correspond to the system impedance Z 0 of typically 50 ohms.
In der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierers gemäß 2B ist die dritte Koaxialleitung 22 in eine eingangsseitige dritte Koaxialleitung 22 i und in eine ausgangsseitige dritte Koaxialleitung 22 a und die vierte Koaxialleitung 25 in eine eingangsseitige vierte Koaxialleitung 25 i und in eine ausgangsseitige vierte Koaxialleitung 25 a aufgeteilt. In the second embodiment of the high-frequency signal combiner according to the invention according to 2 B is the third coaxial line 22 in an input side third coaxial line 22 i and in an output side third coaxial line 22 a and the fourth coaxial line 25 in an input side fourth coaxial line 25 i and in an output side fourth coaxial line 25 a split.
Rein symbolisch ist in 2B hierzu die dritte Koaxialleitung 22 an einer zur eingangsseitigen dritten Koaxialleitung 22 i ausgangsseitigen Position 14 und an einer zur ausgangsseitigen dritten Koaxialleitung 22 a eingangsseitigen Position 13 aufgetrennt und der Innenleiter der eingangsseitigen dritten Koaxialleitung 22 i an der Position 14 (Bezugszeichen 14 i) mit dem Innenleiter der ausgangsseitigen dritten Koaxialleitung 22 a und der Außenleiter der eingangsseitigen dritten Koaxialleitung 22 i an der Position 14 (Bezugszeichen 14 a) mit dem Außenleiter der ausgangsseitigen dritten Koaxialleitung 22 a an der Position 13 (Bezugszeichen 13 a) verbunden. Purely symbolic is in 2 B this is the third coaxial line 22 at a third coaxial line on the input side 22 i output side position 14 and on an output side third coaxial line 22 a input-side position 13 separated and the inner conductor of the input side third coaxial line 22 i at the position 14 (Reference 14 i ) with the inner conductor of the output side third coaxial line 22 a and the outer conductor of the input side third coaxial line 22 i at the position 14 (Reference 14 a ) with the outer conductor of the output side third coaxial line 22 a at the position 13 (Reference 13 a ) connected.
Äquivalent ist hierzu die vierte Koaxialleitung 24 an einer zur eingangsseitigen vierten Koaxialleitung 24 i ausgangsseitigen Position 16 und an einer zur ausgangsseitigen vierten Koaxialleitung 24 a eingangsseitigen Position 15 aufgetrennt und der Innenleiter der eingangsseitigen vierten Koaxialleitung 24 i an der Position 16 (Bezugszeichen 16 i) mit dem Innenleiter der ausgangsseitigen vierten Koaxialleitung 24 a und der Außenleiter der eingangsseitigen vierten Koaxialleitung 24 i an der Position 16 (Bezugszeichen 16 a) mit dem Außenleiter der ausgangsseitigen vierten Koaxialleitung 24 a an der Position 15 (Bezugszeichen 15 a) verbunden. Equivalent to this is the fourth coaxial line 24 at a fourth coaxial line on the input side 24 i output side position 16 and at one to the output side fourth coaxial line 24 a input-side position 15 separated and the inner conductor of the input side fourth coaxial line 24 i at the position 16 (Reference 16 i ) with the inner conductor of the output side fourth coaxial line 24 a and the outer conductor of the input side fourth coaxial line 24 i at the position 16 (Reference 16 a ) with the outer conductor of the output side fourth coaxial line 24 a at the position 15 (Reference 15 a ) connected.
Die Wellenwiderstände der eingangsseitigen dritten Koaxialleitung 22 i, der eingangsseitigen vierten Koaxialleitung 25 i, der ersten Koaxialleitung 21 zwischen dem ersten Eingangsanschluss 20 und der zum ersten magnetischen Ringkern 27 ausgangsseitigen Position 9, bei der der Innenleiter der ersten Koaxialleitung 21 aus der ersten Koaxialleitung 21 heraustritt und sich direkt mit dem Innenleiter der zweiten Koaxialleitung 24 bei der Position 7 verbindet, und der zweiten Koaxialleitung 24 zwischen den zweiten Eingangsanschluss 23 und der zum ersten magnetischen Ringkern 27 ausgangsseitigen Position 10, bei der der Innenleiter der zweiten Koaxialleitung 24 aus der zweiten Koaxialleitung 24 heraustritt und sich direkt mit dem Innenleiter der ersten Koaxialleitung 21 bei der Position 6 verbindet, entsprechen sich jeweils bzw. sind gleich und weisen bevorzugt die Systemimpedanz Z0 von typischerweise 50 Ohm auf. The characteristic impedances of the input side third coaxial line 22 i , the input side fourth coaxial line 25 i , the first coaxial line 21 between the first input terminal 20 and the first magnetic ring core 27 output side position 9 in which the inner conductor of the first coaxial line 21 from the first coaxial line 21 emerges and connects directly to the inner conductor of the second coaxial line 24 at the position 7 connects, and the second coaxial line 24 between the second input terminal 23 and the first magnetic ring core 27 output side position 10 in which the inner conductor of the second coaxial line 24 from the second coaxial line 24 emerges and connects directly to the inner conductor of the first coaxial line 21 at the position 6 connects, respectively correspond or are the same and preferably have the system impedance Z 0 of typically 50 ohms.
Die Wellenwiderstände der ausgangsseitigen dritten Koaxialleitung 22 a, der ausgangsseitigen vierten Koaxialleitung 25 a, der ersten Koaxialleitung 21 zwischen der zum zweiten magnetischen Ringkern 29 eingangsseitigen Position 6, bei der der Innenleiter der zweiten Koaxialleitung 24 in den ersten Koaxialleitung 21 hineintritt und sich direkt mit dem Innenleiter der ersten Koaxialleitung 21 verbindet, und dem Ausgangsanschluss 30 und der zweiten Koaxialleitung 24 zwischen der zum zweiten magnetischen Ringkern 29 eingangsseitigen Position 7, bei der der Innenleiter der ersten Koaxialleitung 21 in die zweite Koaxialleitung 24 hineintritt und sich direkt mit dem Innenleiter der zweiten Koaxialleitung 24 verbindet, und dem Ausgangsanschluss 30 entsprechen sich in einer ersten Variante jeweils bzw. sind gleich und weisen bevorzugt die Systemimpedanz Z0 von typischerweise 50 Ohm auf. The characteristic impedance of the output side third coaxial line 22 a , the output side fourth coaxial line 25 a , the first coaxial line 21 between the second magnetic ring core 29 input side position 6 in which the inner conductor of the second coaxial line 24 in the first coaxial line 21 enters and connects directly to the inner conductor of the first coaxial line 21 connects, and the output terminal 30 and the second coaxial line 24 between the second magnetic ring core 29 input side position 7 in which the inner conductor of the first coaxial line 21 in the second coaxial line 24 enters and connects directly to the inner conductor of the second coaxial line 24 connects, and the output terminal 30 in a first variant respectively correspond or are the same and preferably have the system impedance Z 0 of typically 50 ohms.
In einer zweiten Variante weisen die Koaxialleitungen innerhalb des Paares von ausgangsseitigen dritten und vierten Koaxialleitungen 22 a und 25 a und die Koaxialleitungen innerhalb des Paares von ersten und zweiten Koaxialleitungen 21 und 24 jeweils zwischen der zum zweiten magnetischen Ringkern 29 eingangsseitigen Position 6, bei der der Innenleiter der zweiten Koaxialleitung 24 in den ersten Koaxialleitung 21 hineintritt und sich direkt mit dem Innenleiter der ersten Koaxialleitung 21 verbindet, bzw. der zum zweiten magnetischen Ringkern 29 eingangsseitigen Position 7, bei der der Innenleiter der ersten Koaxialleitung 21 in die zweite Koaxialleitung 24 hineintritt und sich direkt mit dem Innenleiter der zweiten Koaxialleitung 24 verbindet, und dem Ausgangsanschluss 30 jeweils sich entsprechende Wellenwiderstände, bevorzugt identische Wellenwiderstände, auf. Die Wellenwiderstände der Koaxialleitungen zwischen den Paaren von Koaxialleitungen weisen dagegen unterschiedliche Wellenwiderstände auf. Auf diese Weise kann durch geeignete Wahl der Wellenwiderstände jedes beliebige Verhältnis zwischen der Eingangsimpedanz an den beiden Eingangsanschluss 20 und 23 und der Ausgangsimpedanz am Ausgangsanschluss 30 eingestellt werden. In a second variant, the coaxial lines within the pair of output side third and fourth coaxial lines 22 a and 25 a and the coaxial lines within the pair of first and second coaxial lines 21 and 24 in each case between the second magnetic ring core 29 input side position 6 in which the inner conductor of the second coaxial line 24 in the first coaxial line 21 enters and connects directly to the inner conductor of the first coaxial line 21 connects, or the second magnetic ring core 29 input side position 7 in which the inner conductor of the first coaxial line 21 in the second coaxial line 24 enters and connects directly to the inner conductor of the second coaxial line 24 connects, and the output terminal 30 respectively corresponding characteristic impedances, preferably identical characteristic impedances. The characteristic impedance of the coaxial lines between the pairs of coaxial lines, however, have different characteristic impedances. In this way, by suitable choice of the characteristic impedance any relationship between the input impedance to the two input terminal 20 and 23 and the output impedance at the output terminal 30 be set.
Zum Verständnis der technischen Funktionsweise des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierers ist in 3 das Ersatzschaltbild der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierers dargestellt. To understand the technical operation of the high-frequency signal combiner according to the invention is in 3 the equivalent circuit diagram of the first embodiment of the high-frequency signal combiner according to the invention shown.
Zu erkennen ist, dass sich zwischen dem ersten und zweiten magnetischen Ringkern 27 und 29 durch die Verschaltung der Innen- und Außenleiter der ersten und zweiten Koaxialleitung 21 und 24 zwischen den Positionen 6, 7, 9 und 10 eine Entkopplungsbrücke ausbildet. It can be seen that between the first and second magnetic ring core 27 and 29 by the interconnection of the inner and outer conductors of the first and second coaxial line 21 and 24 between the positions 6 . 7 . 9 and 10 forms a decoupling bridge.
Diese Entkopplungsbrücke besteht aus den durch den zweiten Widerstand R2 und durch den dritten Widerstand R3 gebildeten Diagonalzweigen und den Kantenzweigen – in 3 die Zweige 5, 6, 7 und 8 – zwischen dem Kantenpunkt 31 an der Außenleiterverbindung der ersten Koaxialleitung 21 zwischen den Positionen 9 und 6, dem Kantenpunkt 32 an der Außenleiter-Verbindung der zweiten Koaxialleitung 24 zwischen den Positionen 10 und 7, dem Kantenpunkt 33 in der Verbindung des Innenleiters der ersten Koaxialleitung 21 mit dem Innenleiter der zweiten Koaxialleitung 24 zwischen den Positionen 9 und 7 und dem Kantenpunkt 34 in der Verbindung des Innenleiters der zweiten Koaxialleitung 24 mit dem Innenleiter der ersten Koaxialleitung 21 zwischen den Positionen 10 und 6. Kantenpunkt 32 ist bevorzugt an Masse geführt. This decoupling bridge consists of the diagonal branches formed by the second resistor R 2 and by the third resistor R 3 and the edge branches - in 3 the branches 5 . 6 . 7 and 8th - between the edge point 31 at the outer conductor connection of the first coaxial line 21 between the positions 9 and 6 , the edge point 32 at the outer conductor connection of the second coaxial line 24 between the positions 10 and 7 , the edge point 33 in the connection of the inner conductor of the first coaxial line 21 with the inner conductor of the second coaxial line 24 between the positions 9 and 7 and the edge point 34 in the connection of the inner conductor of the second coaxial line 24 with the inner conductor of the first coaxial line 21 between the positions 10 and 6 , edge point 32 is preferably guided to ground.
Die beiden Hochfrequenzsignale In1 und In2 werden jeweils über den ersten bzw. zweiten Eingangsanschluss 20 bzw. 23 und die erste bzw. zweite Koaxialleitung 21 bzw. 24 in die Entkopplungsbrücke eingespeist. Die in die Entkopplungsbrücke eingespeist Hochfrequenzsignale In1 und In2 werden jeweils, wie in den 4A und 4B dargestellt ist, in jeweils zwei Teilströme gesplittet. In 4A ist zunächst der Fall der symmetrischen Ansteuerung dargestellt. The two high-frequency signals In 1 and In 2 are respectively via the first and second input terminal 20 respectively. 23 and the first and second coaxial line, respectively 21 respectively. 24 fed into the decoupling bridge. The high-frequency signals In 1 and In 2 fed into the decoupling bridge are respectively, as in FIGS 4A and 4B is shown, split into two sub-streams. In 4A First, the case of symmetrical control is shown.
Der eine Teilstrom des ersten Hochfrequenzsignals In1 fließt an der Position 7 über den Innenleiter der zweiten Koaxialleitung 24 zur Lastimpedanz ZLast, die der Systemimpedanz Z0 von typischerweise 50 Ohm entspricht, und anschließend über den Außenleiter der zweiten Koaxialleitung 24 an der Position 7 wieder in die Entkopplungsbrücke zurück und über den dritten Widerstand R3 zum Kantenpunkt 31. The one partial current of the first high-frequency signal In 1 flows at the position 7 on the Inner conductor of the second coaxial line 24 to the load impedance Z load , which corresponds to the system impedance Z 0 of typically 50 ohms, and then via the outer conductor of the second coaxial line 24 at the position 7 back into the decoupling bridge and via the third resistor R 3 to the edge point 31 ,
Der andere Teilstrom des ersten Hochfrequenzsignals In1 fließt über den zweiten Widerstand R2 zum Innenleiter der ersten Koaxialleitung 21 an der Position 6, über den Innenleiter der ersten Koaxialleitung 21 zur Lastimpedanz ZLast und anschließend über den Außenleiter der ersten Koaxialleitung 21 an der Position 6 wieder in die Entkopplungsbrücke zurück und über den dritten Widerstand R3 zum Kantenpunkt 32. The other partial current of the first high-frequency signal In 1 flows via the second resistor R 2 to the inner conductor of the first coaxial line 21 at the position 6 , via the inner conductor of the first coaxial line 21 to the load impedance Z load and then via the outer conductor of the first coaxial line 21 at the position 6 back into the decoupling bridge and via the third resistor R 3 to the edge point 32 ,
Der eine Teilstrom des zweiten Hochfrequenzsignals In2 fließt an der Position 10 über den Innenleiter der ersten Koaxialleitung 21 zur Lastimpedanz ZLast und anschließend über den Außenleiter der ersten Koaxialleitung 21 an der Position 6 wieder in die Entkopplungsbrücke zurück und über den dritten Widerstand R3 zum Kantenpunkt 31. The one partial current of the second high-frequency signal In 2 flows at the position 10 over the inner conductor of the first coaxial line 21 to the load impedance Z load and then via the outer conductor of the first coaxial line 21 at the position 6 back into the decoupling bridge and via the third resistor R3 to the edge point 31 ,
Der andere Teilstrom des zweiten Hochfrequenzsignals In2 fließt über den zweiten Widerstand R2 zum Innenleiter der zweiten Koaxialleitung 24 an der Position 7, über den Innenleiter der zweiten Koaxialleitung 24 zur Lastimpedanz ZLast und anschließend über den Außenleiter der zweiten Koaxialleitung 24 an der Position 7 wieder in die Entkopplungsbrücke zurück und über den dritten Widerstand R3 zum Kantenpunkt 31. The other partial current of the second high-frequency signal In 2 flows via the second resistor R 2 to the inner conductor of the second coaxial line 24 at the position 7 , via the inner conductor of the second coaxial line 24 to the load impedance Z load and then via the outer conductor of the second coaxial line 24 at the position 7 back into the decoupling bridge and via the third resistor R 3 to the edge point 31 ,
Für den Fall, dass die Leistungen des ersten und zweiten Hochfrequenzsignals In1 und In2 identisch sind, sind auch die jeweiligen Teilströme über den zweiten Widerstand R2 und über den dritten Widerstand R3 identisch. Da sie jeweils entgegengesetzte Stromrichtungen aufweisen, heben sie sich gegenseitig auf. Damit fließt durch den zweiten Widerstand R2 und durch den dritten Widerstand R3 jeweils kein Strom und somit tritt bei symmetrischer Einspeisung des ersten und zweiten Hochfrequenzsignals In1 und In2 am ersten und zweiten Hochfrequenzanschluss 20 und 23 jeweils kein Verlust im zweiten und dritten Widerstand R2 und R3 auf. In the event that the powers of the first and second high-frequency signals In 1 and In 2 are identical, the respective partial currents via the second resistor R 2 and the third resistor R 3 are identical. Since they each have opposite directions of flow, they cancel each other. In each case no current flows through the second resistor R 2 and through the third resistor R 3 , and thus occurs with symmetrical supply of the first and second high-frequency signals In 1 and In 2 at the first and second high-frequency connections 20 and 23 in each case no loss in the second and third resistors R 2 and R 3 .
Da die beiden Lastwiderstände ZLast und der zweite und dritte Widerstand R2 und R3 jeweils identisch sind und der Systemimpedanz Z0 von typischerweise 50 Ohm entsprechen, erhalten die beiden Lastwiderstände ZLast von den beiden eingangsseitigen Hochfrequenzsignalen In1 und In2 jeweils einen gleich hohen Teilstrom, der jeweils dem halben Strom des ersten bzw. zweiten Hochfrequenzsignals In1 bzw. In2 entspricht. Den beiden Lastimpedanzen ZLast wird folglich jeweils eine identische Leistung zugeführt, die der Summe aus den Strömen des ersten und zweiten Hochfrequenzsignals In1 und In2 entspricht. Since the two load resistors Z load and the second and third resistors R 2 and R 3 are identical and correspond to the system impedance Z 0 of typically 50 ohms, the two load resistors Z load receive the same from the two input-side high-frequency signals In 1 and In 2 high partial current which corresponds in each case to half the current of the first or second high-frequency signal In 1 or In 2 . Consequently, an identical power is supplied to the two load impedances Z Last , which corresponds to the sum of the currents of the first and second high-frequency signals In 1 and In 2 .
Weichen die Leistungen des ersten und zweiten Hochfrequenzsignals In1 und In2 jedoch voneinander ab, so kompensieren sich die beiden Teilströme im zweiten und dritten Widerstand R2 und R3 nicht gegenseitig und es fließt durch den zweiten Widerstand R2 und durch den dritten Widerstand R3 jeweils in Summe ein Strom, dessen Stromrichtung durch das erste und zweiten Hochfrequenzsignal In1 und In2 mit der höheren Leistung bestimmt wird. Aufgrund des Stromflusses durch den zweiten und dritten Widerstand R2 und R3 und aufgrund identischer Größe der Lastimpedanz ZLast und des zweiten und dritten Widerstandes R2 und R3 entsteht in den beiden Lastimpedanzen ZLast eine identische Leistung, die aber gegenüber dem Fall einer identischen Einspeisung des ersten und zweiten Hochfrequenzsignals In1 und In2 infolge des Verlustes im zweiten und dritten Widerstand R2 und R3 reduziert ist. However, if the powers of the first and second high-frequency signals In 1 and In 2 differ from each other, the two partial currents in the second and third resistors R 2 and R 3 do not compensate each other and it flows through the second resistor R 2 and through the third resistor R 3 in each case a current whose current direction is determined by the first and second high-frequency signal In 1 and In 2 with the higher power. Due to the current flow through the second and third resistors R 2 and R 3 and due to identical size of the load impedance Z load and the second and third resistors R 2 and R 3 is formed in the two load impedances Z load an identical performance, but compared to the case of identical feed of the first and second high-frequency signal in 1 and In 2 due to the loss in the second and third resistors R 2 and R 3 is reduced.
Bei dem in 4B dargestellten Fall einer asymmetrischen Ansteuerung wird der zweiten Hochfrequenzanschluss 23 nicht angesteuert (In2 = 0). Die beiden Lastimpedanzen ZLast erhalten jeweils nur einen Teilstrom, der dem halben Strom des aktiven ersten Hochfrequenzsignals In1 entspricht. Die beiden Lastimpedanzen ZLast und der zweite und dritte Widerstand R2 und R3 erhalten aufgrund jeweils identischer Größe ein identisches Viertel der durch das erste Hochfrequenzsignal In1 eingespeisten Leistung. At the in 4B In the case of an asymmetrical drive shown, the second high-frequency connection 23 not activated (In 2 = 0). The two load impedances Z Last are each given only a partial current which corresponds to half the current of the active first high-frequency signal In 1 . The two load impedances Z Last and the second and third resistors R 2 and R 3 are each given an identical quarter of the power fed in by the first high-frequency signal In 1 due to their identical size.
Somit ist festzustellen, dass sowohl bei symmetrischer als auch bei asymmetrischer Ansteuerung des ersten und zweiten Hochfrequenzsignals In1 und In2 am ersten und zweiten Hochfrequenzanschluss 20 und 23 die zu den beiden Ausgängen der Entkopplungsbrücke jeweils geführten Leistungen jeweils identisch sind. Auf diese Weise wird durch die erfindungsgemäße Realisierung der Entkopplungsbrücke eine optimale Rückwirkungsfreiheit des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierers erzielt. Verallgemeinert gilt, dass optimale Rückwirkungsfreiheit im erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierer herrscht, wenn die jeweils gegenüberliegenden Kantenzweige der Entkopplungsbrücke, d.h. die den Eingängen der Entkopplungsbrücke zugewandten Zweige 6 und 8 sowie die den Ausgängen der Entkopplungsbrücke zugewandten Zweige 5 und 7, jeweils identische Spannungsverhältnisse aufweisen. Thus, it should be noted that in both symmetric and asymmetric driving of the first and second high-frequency signals In 1 and In 2 at the first and second high-frequency connection 20 and 23 each of the two outputs of the decoupling bridge performed benefits are identical. In this way, optimal realization of the high-frequency signal combiner according to the invention is achieved by the inventive realization of the decoupling bridge. In general, optimal freedom of feedback prevails in the high-frequency signal combiner according to the invention if the respectively opposite edge branches of the decoupling bridge, ie the branches facing the inputs of the decoupling bridge 6 and 8th and the branches facing the outputs of the decoupling bridge 5 and 7 , each having identical voltage ratios.
Verlustfreiheit wird nur erreicht, wenn in den zweiten und dritten Widerständen R2 und R3 jeweils keine Spannungen abfallen und damit keine Verluste entstehen und somit die an den beiden Hochfrequenzanschlüssen 20 und 23 jeweils eingespeisten Hochfrequenzsignale In1 und In2 jeweils hinsichtlich Betrag und Phasen identisch sind. Losslessness is only achieved if fall in the second and third resistors R 2 and R 3 each no voltage and thus no losses and thus at the two high-frequency connections 20 and 23 each fed High frequency signals are identical in terms of magnitude and phases in FIGS. 1 and 2 .
Um schließlich eine Portanpassung an allen Anschlüssen eines Hochfrequenz-Signalkombinierers – Eingangs- und Ausgangsanschlüsse des Hochfrequenz-Signalkombinierers – zu verwirklichen, müssen die Eingangsimpedanzen der Eingangsanschlüsse und die Ausgangsimpedanz des Ausgangsanschlusses des Hochfrequenz-Signalkombinierers an die Systemimpedanz Z0 – von bevorzugt 50 Ohm – angepasst sein. Finally, to achieve port matching on all the ports of a radio frequency signal combiner - input and output ports of the radio frequency signal combiner - the input impedances of the input ports and the output impedance of the output port of the radio frequency signal combiner must match the system impedance Z 0 - preferably 50 ohms be.
Weisen die erste Koaxialleitung 21, die zweite Koaxialleitung 24, die dritte Koaxialleitung 22 und die vierte Koaxialleitung 25 jeweils einen identischen Wellenwiderstand auf, der der Systemimpedanz Z0 von typischerweise 50 Ohm entspricht, so ergibt sich die Eingangsimpedanz am ersten und zweiten Eingangsanschluss 20 und 23 aufgrund der eingangsseitigen Parallelschaltung der ersten Koaxialleitung 21 mit der dritten Koaxialleitung 22 sowie der zweiten Koaxialleitung 24 mit der Koaxialleitung 25 jeweils zum halben Wellenwiderstand der ersten, zweiten, dritten und vierten Koaxialleitung 21, 22, 24 und 25. Die Ausgangsimpedanz am Ausgangsanschluss 30 ergibt sich aus der ausgangsseitigen Serienschaltung der ersten und dritten Koaxialleitung 21 und 22 sowie der zweiten und vierten Koaxialleitung 24 und 25 zum Wellenwiderstand Z0 der ersten, zweiten, dritten und vierten Koaxialleitung 21, 22, 24 und 25. Der erfindungsgemäße Hochfrequenz-Signalkombinierer stellt also einen die Impedanz aufwärts transformierenden Hochfrequenz-Signalkombinierer dar, dessen Eingangsanschlüsse 20 und 23 nicht an die Systemimpedanz Z0 angepasst sind. Assign the first coaxial line 21 , the second coaxial line 24 , the third coaxial line 22 and the fourth coaxial line 25 each having an identical characteristic impedance, which corresponds to the system impedance Z 0 of typically 50 ohms, the result is the input impedance at the first and second input terminal 20 and 23 due to the input side parallel connection of the first coaxial line 21 with the third coaxial line 22 and the second coaxial line 24 with the coaxial line 25 in each case for half the characteristic impedance the first, second, third and fourth coaxial line 21 . 22 . 24 and 25 , The output impedance at the output terminal 30 results from the output side series connection of the first and third coaxial line 21 and 22 as well as the second and fourth coaxial line 24 and 25 to the characteristic impedance Z 0 of the first, second, third and fourth coaxial line 21 . 22 . 24 and 25 , The high-frequency signal combiner according to the invention thus represents a high-frequency signal combiner which transforms the impedance upwards, its input terminals 20 and 23 are not adapted to the system impedance Z 0 .
Um sowohl eingangs- als auch ausgangsseitig eine Anpassung der Eingangsimpedanz und der Ausgangsimpedanz an die Systemimpedanz Z0 von bevorzugt 50 Ohm zu realisieren, werden vorzugsweise ein erfindungsgemäßer Hochfrequenz-Signalkombinierer oder mehrere erfindungsgemäße Hochfrequenz-Signalkombinierer mit mindestens einem Hochfrequenz-Signalkombinierer kombiniert, der eine die Impedanz abwärts transformierende Übertragungscharakteristik aufweist. In order to realize both the input and output side matching the input impedance and the output impedance to the system impedance Z 0 of preferably 50 ohms, a high-frequency signal combiner or a plurality of high-frequency signal combiner according to the invention are preferably combined with at least one high-frequency signal combiner, the one Impedance down-transforming transmission characteristic has.
Hierzu werden in einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems zum Signalkombinieren von mehreren Hochfrequenzsignalen gemäß 5A die Ausgangsanschlüsse 103 1 eines ersten Hochfrequenz-Signalkombinierers 100 1, der dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierer entspricht und an seinem ersten Eingangsanschluss 101 1 mit einem ersten Hochfrequenzsignal In1 und an seinem zweiten Eingangsanschluss 102 1 mit einem zweiten Hochfrequenzsignal In2 beaufschlagt wird, mit dem ersten Eingangsanschluss 105 eines die Impedanz abwärts transformierenden zweiten Hochfrequenz Signalkombinierer 104 verbunden. Außerdem wird der Ausgangsanschluss 103 2 eines weiteren ersten Hochfrequenz-Signalkombinierers 100 2, der dem erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierer entspricht und an seinem ersten Eingangsanschluss 101 2 mit einem dritten Hochfrequenzsignal In3 und an seinem zweiten Eingangsanschluss 102 2 mit einem vierten Hochfrequenzsignal In4 beaufschlagt wird, mit dem zweiten Eingangsanschluss 106 des die Impedanz abwärts transformierenden zweiten Hochfrequenz Signalkombinierer 104 verbunden. For this purpose, in a first preferred embodiment of a system according to the invention for signal combining of a plurality of high-frequency signals according to 5A the output connections 103 1 of a first high-frequency signal combiner 100 1 , which corresponds to the above-described high-frequency signal combiner according to the invention and at its first input terminal 101 1 with a first high-frequency signal In 1 and at its second input terminal 102 1 is applied with a second high-frequency signal In 2 , with the first input terminal 105 a impedance downwardly transforming second high frequency signal combiner 104 connected. In addition, the output terminal becomes 103 2 of another first high-frequency signal combiner 100 2 , which corresponds to the high-frequency signal combiner according to the invention and at its first input terminal 101 2 with a third high-frequency signal In 3 and at its second input terminal 102 2 is applied with a fourth high-frequency signal In 4 , with the second input terminal 106 the impedance downwardly transforming second high frequency signal combiner 104 connected.
Der zweite Hochfrequenz-Signalkombinierer 104 weist eine erste Koaxialleitung 107, deren Innenleiter eingangsseitig mit dem ersten Eingangsanschluss 105 und ausgangsseitig mit dem Ausgangsanschluss 106 verbunden ist, und eine zweite Koaxialleitung 108 auf, deren Innenleiter eingangsseitig mit dem zweiten Eingangsanschluss 106 und ausgangsseitig mit dem Ausgangsanschluss 106 verbunden ist. Eine dritte Koaxialleitung 109, deren Innenleiter eingangsseitig mit dem eingangsseitigen Außenleiter der ersten Koaxialleitung 107 und ausgangsseitig mit dem ausgangsseitigen Außenleiter der zweiten Koaxialleitung 108 verbunden ist, weist einen Außenleiter auf, der eingangs- und ausgangsseitig an Masse geführt ist. The second high-frequency signal combiner 104 has a first coaxial line 107 , whose inner conductor on the input side to the first input terminal 105 and output side to the output terminal 106 is connected, and a second coaxial line 108 on, the inner conductor on the input side to the second input terminal 106 and output side to the output terminal 106 connected is. A third coaxial line 109 whose inner conductor on the input side with the input-side outer conductor of the first coaxial line 107 and on the output side with the output-side outer conductor of the second coaxial line 108 is connected, has an outer conductor, which is guided on the input and output side to ground.
Äquivalent ist eine vierte Koaxialleitung 110, deren Innenleiter eingangsseitig mit dem eingangsseitigen Außenleiter der zweiten Koaxialleitung 108 und ausgangsseitig mit dem ausgangsseitigen Außenleiter der ersten Koaxialleitung 107 verbunden ist, mit ihrem Außenleiter eingangs- und ausgangsseitig an Masse geführt. Die Außenleiter der ersten und zweiten Koaxialleitung 107 und 108 sind eingangsseitig über einen ersten Widerstand R1 und ausgangsseitig über den zweiten Widerstand R2 verbunden, die jeweils der Systemimpedanz Z0 von typischerweise 50 Ohm entsprechen. Equivalent is a fourth coaxial line 110 whose inner conductor on the input side with the input-side outer conductor of the second coaxial line 108 and on the output side with the output-side outer conductor of the first coaxial line 107 is connected, with its outer conductor input and output side connected to ground. The outer conductors of the first and second coaxial line 107 and 108 are connected on the input side via a first resistor R 1 and the output side via the second resistor R 2 , which respectively correspond to the system impedance Z 0 of typically 50 ohms.
Die erste Koaxialleitung 107 und die zweite Koaxialleitung 108 werden jeweils gemeinsam in jeweils unterschiedlicher Orientierung durch die Bohrung bzw. die Ausnehmung bzw. das Loch 111 eines magnetischen Ringkerns 112 geführt. The first coaxial line 107 and the second coaxial line 108 are each in common in each case different orientation through the bore or the recess or the hole 111 a magnetic toroidal core 112 guided.
Das am Ausgangsanschluss 106 des zweiten Hochfrequenz-Signalkombinierers ausgegebene fünfte Hochfrequenzsignal Out ergibt sich aus der Additionen der den Eingangsanschlüsse 101 1, 102 1, 101 2 und 102 2 der beiden ersten Hochfrequenz-Signalkombinierer jeweils zugeführten Hochfrequenzsignale In1, In2, In3 und In4. The at the output connection 106 The fifth high-frequency signal Out outputted from the second high-frequency signal combiner results from the additions of the input terminals 101 1 , 102 1 , 101 2 and 102 2 of the first two radio frequency Signal combiner respectively supplied high frequency signals In 1 , In 2 , In 3 and In 4 .
Weisen die erste, zweite, dritte und vierte Koaxialleitung 107, 108, 109 und 110 des zweiten Hochfrequenz-Signalkombinierers 104 jeweils einen Wellenwiderstand in Höhe der Systemimpedanz Z0 von typischerweise 50 Ohm auf, so entspricht die Eingangsimpedanz an jedem der Eingangsanschlüsse 105 und 106 des zweiten Hochfrequenz-Signalkombinierers 104 aufgrund der Serienschaltung der ersten und dritten Koaxialleitung 107 und 109 sowie der zweiten und vierten Koaxialleitung 108 und 110 jeweils dem doppelten Wellenwiderstand 2·Z0 der ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Koaxialleitung 107, 108, 109 und 110. Assign the first, second, third and fourth coaxial line 107 . 108 . 109 and 110 of the second high frequency signal combiner 104 each have a characteristic impedance in the amount of the system impedance Z 0 of typically 50 ohms, so corresponds to the input impedance at each of the input terminals 105 and 106 of the second high frequency signal combiner 104 due to the series connection of the first and third coaxial line 107 and 109 as well as the second and fourth coaxial line 108 and 110 each twice the characteristic impedance 2 · Z 0 of the first, second, third and fourth coaxial line 107 . 108 . 109 and 110 ,
Die Ausgangsimpedanz am Ausgangsanschluss 106 des zweiten Hochfrequenz-Signalkombinierers 104 ergibt sich aufgrund der Parallelschaltung der beiden seriell verschalteten ersten und dritten Koaxialleitungen 107 und 109 und der beiden seriell verschalteten zweiten und dritten Koaxialleitungen 108 und 110 zum Wellenwiderstand Z0 der ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Koaxialleitung 107, 108, 109 und 110. The output impedance at the output terminal 106 of the second high frequency signal combiner 104 results from the parallel connection of the two series-connected first and third coaxial lines 107 and 109 and the two serially connected second and third coaxial lines 108 and 110 to the characteristic impedance Z 0 of the first, second, third and fourth coaxial line 107 . 108 . 109 and 110 ,
Weisen die Koaxialleitungen der beiden ersten Hochfrequenz-Signalkombinierer 100 1 und 100 2 und des zweiten Hochfrequenz Signalkombinierers 104 jeweils einen identischen Wellenwiderstand in Höhe der doppelten Systemimpedanz 2·Z0 von typischerweise 2·50 Ohm auf, so entsprechen die Eingangsimpedanzen an den Eingangsanschlüssen 101 1, 102 1, 101 2 und 102 2 der beiden ersten Hochfrequenz-Signalkombinierer 100 1 und 100 2 und die Ausgangsimpedanz am zweiten Hochfrequenz-Signalkombinierer 104 der Systemimpedanz Z0 von 50 Ohm, während die Ausgangsimpedanzen an den Ausgangsanschlüssen 103 1 und 103 2 der beiden ersten Hochfrequenz-Signalkombinierer 100 1 und 100 2 und die zugehörigen Eingangsimpedanzen an den Eingangsanschlüssen 105 und 106 des zweiten Hochfrequenz Signalkombinierers 104 jeweils der doppelten Systemimpedanz 2·Z02 von 2·50 Ohm entsprechen. Assign the coaxial lines of the first two RF signal combiners 100 1 and 100 2 and the second high frequency signal combiner 104 each have an identical characteristic impedance in the amount of twice the system impedance 2 · Z 0 of typically 2 · 50 ohms, so correspond to the input impedances at the input terminals 101 1 , 102 1 , 101 2 and 102 2 of the first two high-frequency signal combiner 100 1 and 100 2 and the output impedance at the second high frequency signal combiner 104 the system impedance Z 0 of 50 ohms, while the output impedances at the output terminals 103 1 and 103 2 of the first two high-frequency signal combiner 100 1 and 100 2 and the associated input impedances at the input terminals 105 and 106 of the second high frequency signal combiner 104 each equal to twice the system impedance 2 * Z 0 2 of 2 x 50 ohms.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems zum Signalkombinieren von Hochfrequenzsignalen wird die Anpassung der Ausgangsimpedanz am Ausgangsanschluss und der Eingangsimpedanz an den einzelnen Eingangsanschlüssen des erfindungsgemäßen Systems an die Systemimpedanz Z0 von typischerweise 50 Ohm dadurch realisiert, dass der Ausgangsanschluss 106 1 eines zweiten Hochfrequenz-Signalkombinierers 104 1 mit dem ersten Eingangsanschluss 101 1 eines ersten Hochfrequenz-Signalkombinierers 100 1, der eine die Impedanz aufwärts transformierende Übertragungscharakteristik des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierers aufweist, und der Ausgangsanschluss 106 2 eines weiteren zweiten Hochfrequenz Signalkombinierers 104 2 mit dem zweiten Eingangsanschluss 102 1 des ersten Hochfrequenz-Signalkombinierers 100 1 verbunden ist. In a second preferred embodiment of a system according to the invention for signal combining of high-frequency signals, the adaptation of the output impedance at the output terminal and the input impedance at the individual input terminals of the system according to the invention to the system impedance Z 0 of typically 50 ohms is realized in that the output terminal 106 1 of a second high-frequency signal combiner 104 1 with the first input terminal 101 1 of a first high-frequency signal combiner 100 1 , which has an impedance-up-transforming transmission characteristic of the high-frequency signal combiner according to the invention, and the output terminal 106 2 of another second high-frequency signal combiner 104 2 with the second input terminal 102 1 of the first high-frequency signal combiner 100 1 is connected.
Die Wellenwiderstände aller vier Koaxialleitungen des ersten Hochfrequenz-Signalkombinierers 100 1 und der beiden zweiten Hochfrequenz-Signalkombinierer 104 1 und 104 2 entsprechen in der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems jeweils der Systemimpedanz Z0 von typischerweise 50 Ohm. Somit entsprechen auch die Ausgangsimpedanz am Ausgangsanschluss 103 des gesamten erfindungsgemäßen Systems zum Signalkombinieren von mehreren Hochfrequenzsignalen und die Eingangsimpedanzen an den einzelnen Eingangsanschlüssen 105 1, 106 1, 105 2 und 106 2 des erfindungsgemäßen Systems zum Signalkombinieren von mehreren Hochfrequenzsignalen jeweils der Systemimpedanz Z0, während die Eingangsimpedanz an den beiden Eingangsanschlüssen 101 1 und 102 1 des ersten Hochfrequenz-Signalkombinierer 100 1 und entsprechend angepasst die Ausgangsimpedanzen an den beiden Ausgangsanschlüssen 106 1 und 106 2 der beiden zweiten Hochfrequenz-Signalkombinierer 104 1 und 104 2 jeweils der halben Systemimpedanz entsprechen. The characteristic impedance of all four coaxial lines of the first high-frequency signal combiner 100 1 and the two second high frequency signal combiner 104 1 and 104 2 correspond in the second embodiment of the system according to the invention in each case the system impedance Z 0 of typically 50 ohms. Thus, the output impedance at the output terminal is also the same 103 the entire system according to the invention for signal combining of several high-frequency signals and the input impedances at the individual input terminals 105 1 , 106 1 , 105 2 and 106 2 of the system according to the invention for signal combining of several high-frequency signals respectively of the system impedance Z 0 , while the input impedance at the two input terminals 101 1 and 102 1 of the first high-frequency signal combiner 100 1 and adjusted accordingly the output impedances at the two output terminals 106 1 and 106 2 of the two second high-frequency signal combiner 104 1 and 104 2 each half the system impedance correspond.
Abschließend wird der erfindungsgemäße Hochfrequenz-Signalkombinierer mit dem Hochfrequenz-Signalkombinierer nach dem Stand der Technik gemäß der CN 101 465 457 A hinsichtlich der Übertragungsdämpfung (6A für den Hochfrequenz-Signalkombinierer nach dem Stand der Technik; 7A für den erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierer), hinsichtlich der Rückwirkungsfreiheit, d.h. der Entkopplung der beiden Eingangsanschlüsse voneinander(6B für den Hochfrequenz-Signalkombinierer nach dem Stand der Technik; 7B für den erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierer), der Anpassung der beiden Eingangsanschlüsse bei symmetrischer Ansteuerung der beiden Eingangsanschlüsse (6C für den Hochfrequenz-Signalkombinierer nach dem Stand der Technik; 7C für den erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierer) und der Anpassung der beiden Eingangsanschlüsse bei asymmetrischer Ansteuerung der beiden Eingangsanschlüsse (6D für den Hochfrequenz-Signalkombinierer nach dem Stand der Technik; 7D für den erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierer) verglichen. Finally, the high-frequency signal combiner according to the invention with the high-frequency signal combiner according to the prior art according to the CN 101 465 457 A in terms of transmission loss ( 6A for the high frequency signal combiner of the prior art; 7A for the high-frequency signal combiner according to the invention), with regard to the absence of feedback, ie the decoupling of the two input terminals from one another ( 6B for the high frequency signal combiner of the prior art; 7B for the high-frequency signal combiner according to the invention), the adaptation of the two input connections in the case of symmetrical activation of the two input connections ( 6C for the high frequency signal combiner of the prior art; 7C for the high-frequency signal combiner according to the invention) and the adaptation of the two input terminals in the case of asymmetrical activation of the two input terminals ( 6D for the high frequency signal combiner of the prior art; 7D for the high-frequency signal combiner according to the invention).
Zu erkennen ist, dass die Übertragungsdämpfung beim erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierer schon besser als beim Hochfrequenz-Signalkombinierer nach dem Stand der Technik ist. It can be seen that the transmission loss in the high-frequency signal combiner according to the invention is already better than in the prior art high-frequency signal combiner.
Die Rückwirkungsfreiheit, d.h. die Entkopplung der beiden Eingangsanschlüsse bei hinsichtlich Betrag und Phase nicht identischer Ansteuerung der beiden Eingangsanschlüsse, ist beim erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierer um ca. 3 dB besser gegenüber dem Hochfrequenz-Signalkombinierer nach dem Stand der Technik. The freedom from feedback, i. the decoupling of the two input terminals in terms of magnitude and phase not identical control of the two input terminals, is in the high-frequency signal combiner according to the invention by about 3 dB better compared to the high-frequency signal combiner of the prior art.
Die Anpassung der beiden Eingangsanschlüsse ist sowohl im Fall einer zueinander reversen Ansteuerung als auch im Fall einer vollkommen asymmetrischen Ansteuerung beim erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierer gegenüber dem Hochfrequenz-Signalkombinierer nach dem Stand der Technik jeweils ca. 6 dB besser. The adaptation of the two input terminals is in each case about 6 dB better in the case of a mutually reverse control as well as in the case of a completely asymmetrical control in the high-frequency signal combiner according to the invention over the prior art high-frequency signal combiner.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierers und die dargestellten Kombinationen des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Signalkombinierers mit anderen Hochfrequenz-Signalkombinierern in einem erfindungsgemäßen System zum Signalkombinieren von mehreren Hochfrequenzsignalen beschränkt. Von der Erfindung sind insbesondere alle Kombinationen der in den Patentansprüchen jeweils beanspruchten Merkmale, der in der Beschreibung offenbarten Merkmale und der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Merkmale mit abgedeckt. The invention is not limited to the illustrated embodiments of the high-frequency signal combiner according to the invention and the illustrated combinations of the high-frequency signal combiner according to the invention with other high-frequency signal combiners in a system according to the invention for signal combining of a plurality of high-frequency signals. In particular, all combinations of the features claimed in the patent claims, the features disclosed in the description and the features illustrated in the figures of the drawing are covered by the invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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WO 2011/050898 A1 [0002] WO 2011/050898 A1 [0002]
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CN 101465457 A [0005, 0006, 0007, 0092] CN 101465457 A [0005, 0006, 0007, 0092]
