DE1065036B - Richtungskoppler fuer Bandleitungen im Mikrowellenbereich - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Zur Übertragung von Mikrowellen ist es bekannt, unsymmetrische Bandleitungen, sogenannte Microstrips, zu verwenden. Sie bestehen in ihrer einfachsten Form aus zwei nach dem Druck- oder einem entsprechenden Verfahren auf entgegengesetzten Seiten eines Streifens dielektrischen Materials von der Dicke eines kleinen Bruchteils einer Viertelwellenlänge im parallelen Abstand aufgebrachten Leitern. Daderartige Bandleitungen gegenüber Hohlleitern und Koaxialkabeln sehr raumsparend sind, hat sich bereits eine ganze Technik für die Gestaltung einzelner Bauelemente wie Filter, Koppler, Übergänge usw. entwickelt.

. So sind auch schon Richtungskoppler bekannt, die aus einem gemeinsamen Erdleiter und einem darüberliegenden Dielektrikum und zwei auf dieser angebrachten, im wesentlichen parallel geführten Leitungsleiter bestehen. Dabei wird durch geeignete Leitungsführung der Leitungsleiter auf dem Dielektrikum die richtungsabhängige Koppelwirkung zwischen den beiden Leitersystemen erzielt.

Weiterhin ist es bekannt, einen Richtungskoppler für Microstrip in der Weise auszubilden, daß von einer als Microstrip ausgeführten Hauptleitung T-förmig zwei parallel verlaufende Microstrips mit gemeinsamem Erdleiter senkrecht zur Hauptleitung abzweigen. Der gemeinsame Erdleiter ist dabei mit dem Erdleiter der Hauptleitung und die Leitungsleiter der Webenleitung sind mit jeweils einer Seite des Leitungsleiters der Hauptleitung verbunden. Das Dielektrikum ist an den Verbindungspunkten ausgespart, so daß die von den Hohlleiter-T-Verzweigungen bekannte Feldverteilung am Verbindungspunkt besteht.

Bei einem Richtungskoppler für Bandleitungen im Mikrowellenbereich mit zwei Bandleitungen, bei denen jeweils auf den beiden breiten Flächen einer bandförmigen dielektrischen Schicht einerseits ein bandförmiger, schmaler Leitungsleiter und andererseits ein bandförmiger, breiter Erdleiter angeordnet sind und auf einer Länge von mindestens einer Viertelwellenlänge der Betriebsfrequenz die Erdleiter in Längsrichtung mit ihren Außenflächen kontaktgebend aufeinanderliegen, sind erfindungsgemäß die Erdleiter mit mindestens drei in Längsrichtung nebeneinanderliegenden, sich deckenden Kopplungsöffnungen versehen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen, welche Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Richtungskopplers;

Fig. 2 A, 2 B und 2 C stellen Querschnitte an verschiedenen Stellen der in Fig. 1 gezeigten Anordnung dar; in

Richtungskoppler für Bandleitungen
im Mikrowellenbereidi

Anmelder:
International
Standard Electric Corporation,
New York, N.Y. (V.St.A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 22. Februar 1957

Leonard Lewin und John Marcus Cuthbert Dukes,
London,

ist als Erfinder genannt worden

Fig. 3 A und 3 B werden bevorzugte Ausführungsformen der Kopplungsöffnungen für den Richtungskoppler gezeigt. Es werden dabei verschiedene Öffnungsanordnungen im Leitungsleiter bzw. Erdleiter dargestellt.

In den Fig. 1, 2 A, 2 B und 2 C wird ein Richtungskoppler gezeigt, der zwei parallel verlaufende Bandleitungen aufweist. Die eine Bandleitung besteht aus einem relativ schmalen Leitungsleiter 1, einer dielektrischen Schicht 2 und einem Erdleiter 3 von der Breite der dielektrischen Schicht 2. Der Erdleiter der anderen Bandleitung ist dem der ersten gemeinsam.

In gleicher Weise besitzt die andere Bandleitung eine dielektrische Schicht 5 und einen Leitungsleiter 4. Diese Bandleitungsabschnitte haben eine Länge von mindestens einer Viertelwellenlänge der Betriebsfrequenz, und die Dicke ihrer dielektrischen Schichten 2 bzw. 5 beträgt ein Bruchteil einer Viertelwellenlänge der Betriebsfrequenz. Der gemeinsame Erdleiter 3 weist über die Länge des Kopplungsbereiches eine Anzahl von in gleichen Abständen angeordneten, streifenförmigen öffnungen 6 auf, die sich senkrecht zur Achsrichtung der Bandleitung und in der Ebene des Erdleiters erstrecken und symmetrisch zur Mittellinie angeordnet sind. In der Mitte des Kopplungsbereiches sind die Schlitze am längsten. Nach beiden Seiten werden sie stetig kürzer, so daß der Erdleiter an der

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Claims (5)

Kopplungsstelle das Aussehen zweier mit ihren Breitseiten nebeneinanderliegender Pfeilspitzen hat. Um die Kopplungswirkung der Schlitze zu unterstützen, wird eine zusätzliche Steuerung dadurch erreicht, daß die Phasenkonstante der Bandleitung 1, 2, 3 durch stetige Verringerung der Breite des dielektrischen Streifens 2 von seiner vollen Breite an den beiden Enden bis auf Null in der Mitte des Kopplungsbereiches abnimmt, wie auch aus den in den Fig. 2 A, 2 B und 2 C gezeigten Querschnitten zu ersehen ist. Durch einen derartigen Verlauf des Dielektrikums einer der beiden Bandleitungen wird die Frequenzabhängigkeit des Richtungskopplers herabgesetzt. Der obengenannte, gemeinsame Erdleiter kann natürlich auch aus zwei einzelnen Leiterstreifen bestehen, deren Kopplungsschlitze sich jedoch gemäß dem in Fig. 1 angegebenen Muster genau decken müssen. Da die schlitzförmigen öffnungen ziemlich eng, etwa 0,25 mm sind und infolgedessen das exakte Aufeinanderlegen fertigungstechnische Schwierigkeiten bereitet, ist es in diesem Falle zweckmäßig, nur einen der beiden Erdleiter mit Kopplungsschlitzen auszustatten und aus den anderen Erdleitern eine das gesamte Schlitzmuster überdeckende Fläche auszuschneiden, so daß die Kopplungsschlitze wie in Fig. 1 voll wirksam sind. Eine noch einfachere Art, das gewünschte Schlitzmuster im Erdleiter zu erhalten, wird an Hand der Fig. 3 A und 3 B gezeigt. Hier ist der eine Erdleiter 3 a mit einer Anzahl gleich langer und abstandsgleicher Kopplungsschlitze versehen, während aus dem anderen Erdleiter 3 b gemäß Fig. 3 B die umhüllende Fläche 8 ausgeschnitten ist und somit bei Aufeinanderlegen der beiden Erdleiter als Rahmen dient, so daß die wirksame Länge der Schlitze durch die Form der ausgeschnittenen Fläche des anderen Erdleiters bestimmt wird. Mit dieser Anordnung ist es möglich, die Eigenschaften des Richtungskopplers durch einfaches Auswechseln des Rahmenstückes 8 gegen einen andersartig geformten Rahmen den jeweiligen Betriebbedingungen anzupassen. Es ist zweckmäßig, den Rahmen als gesonderten Teil durch Ätzen oder Schaben herzustellen und ihn dann in den Erdleiter einzufügen. Der Rahmen muß natürlich beiderseits mit dem Erdleiter galvanisch, beispielsweise durch Löten, verbunden werden. Die beiden Bandleitungen sind so aneinanderzupressen, daß ein gleichmäßig guter Kontakt zwischen den Flächen der Erdleiter über den ganzen Kopplungsbereich zustande kommt. In den Fällen, wo dies nicht oder nur schwer erzielt werden kann, empfiehlt es sich, zwischen die beiden Erdleiter eine sehr dünne Folie von etwa 0,01 mm Dicke aus verlustarmen, dielektrischen Material zu legen. Auf diese Weise werden Zufälligkeiten der Kontaktgabe zwischen den beiden Erdleitern vermieden. Andererseits wird die Wirkungsweise des Richtungskopplers durch die dielektrische Folie in keiner Weise beeinträchtigt, da der kapazitive Blindwiderstand zwischen den beiden Erdleitern für die sehr hohen Frequenzen der Mikrowellen äußerst gering ist, so daß sie elektrisch als kurzgeschlossen gelten können. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Richtungskoppler erstreckt sich das Schlitzmuster über eine Länge L von 10 cm, auf der fünfzig abstandsgleiche Schlitze mit einer jeweiligen Breite von 0,25 mm untergebracht sind. Die Länge der Schlitze ist in der Mitte des Kopplungsbereiches maximal 8,6 mm und an den beiden Enden minimal 4,4 mm. Die Mittenfrequenz dieses Richtungskopplers ist ungefähr 3550 MHz. Bei einer solchen Betriebsfrequenz hat der Richtungskoppler eine Sperrwirkung von 25 db und eine Durchlaßdämpfung von 3 db. Seine Bandbreite beträgt 1,6/1. Im Gegensatz zu diesem Ausführungsbeispiel sind gemäß der Erfindung auch andere Formen und Abstände der Kopplungsöffnungen im Erdleiter möglich. In bestimmten P'ällen können die öffnungen kreisförmig sein. Die Länge der Schlitze braucht nicht von der Mitte aus linear nach beiden Seiten abzunehmen. Die Umhüllende der Schlitzlängen kann auch dem Verlauf einer Cos2-Kurve beiderseits der Mittellinie folgen. Ferner kann in manchen Fällen die Symmetrieachse der geschlitzten öffnungen im Verhältnis zu der Achse des Leitungsleiters versetzt sein. P A TENT A NSPB CCHE-

1. Richtungskoppler für Bandleitungen im MikroweIlenbereich mit zwei Bandleitungen, bei denen jeweils auf den beiden breiten Flächen einer bandförmigen dielektrischen Schicht einerseits ein bandförmiger, schmaler Leitungsleiter und andererseits ein bandförmiger, breiter Erdleiter angeordnet sind und auf einer Länge von mindestens einer Viertelwellenlänge der Betriebsfrequenz die Erdleiter in Längsrichtung mit ihren Außenflächen kontaktgebend aufeinanderliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdleiter mit mindestens drei in Längsrichtung nebeneinanderliegenden, sich deckenden Kopplungsöffnungen versehen sind.

2. Richtungskoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Erdleiter durch einen beiden Bandleitungen gemeinsamen Erdleiter (Fig. 1, 3) ersetzt sind, der als Kopplungsöffnungen eine Vielzahl von sehr schmalen Schlitzen (6) aufweist, die in gleichen Abständen voneinander, symmetrisch zur Mittellinie in der Ebene des Erdleiters und senkrecht zur Längsachse angeordnet sind, und deren Länge von der Mitte des Kopplungsbereiches nach den Enden zu linear abnehmen.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Erdleiter (3 a) abstandsgleiche Kopplungsschlitze (7) gleicher Länge aufweist und daß der andere Erdleiter (3 b) mit einer flächenförmigen Öffnung (8) versehen ist, deren Umrandung als Umhüllende die wirksame Länge der Schlitze begrenzt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdleiter (3 b) im Kopplungsbereich ein rahmenähnliches Mittelstück aufweist, das beispielsweise durch Lötverbindungen leicht auswechselbar ist, so daß die Kopplungseigenschaften der Anordnungen durch Einsetzen von geeignet geformten Mittelstücken der jeweiligen Betriebsbedingung anzupassen ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der dielektrischen Schicht (2) einer Bandleitung sich von der vollen Breite an den Enden des Kopplungsbereiches zu seiner Mitte hin bis auf Null stetig verjüngt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 718 957;
»Proceedings of the I. R. E.«, Dezember 1952,
1663.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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