DE19837025A1 - Directional coupler suitable for high-power, high-frequency amplifiers comprises parallel coplanar strips, with further coupling strip on opposite side of circuit board, dimensioned to set coupling coefficient - Google Patents

Directional coupler suitable for high-power, high-frequency amplifiers comprises parallel coplanar strips, with further coupling strip on opposite side of circuit board, dimensioned to set coupling coefficient

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Abstract

On the other side of the substrate (1), opposite the coupling slot (s), a strip conductor (10) is located. Its width and length are selected to determine the fixed coupling coefficient.

Description

Die Erfindung betrifft einen Richtkoppler laut Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a directional coupler according to the preamble of the main claim.

Richtkoppler, bestehend aus gekoppelten planaren Leitungen, sind in den verschiedenartigsten Ausführungsformen bekannt (z. B. Meinke/Grundlach, Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, 5. Auflage, Seite L 33, Tabelle 1). Für feste Kopplung geeignet sind davon nur die sogen. breitseitig verkoppelten Triplate- Leitungen bzw. sogen. Vierleiter/Interdigital-Koppler (Bauformen b und f nach Tabelle 1 nach Meinke-Grundlach sowie Beschreibung Seite L 33, rechte Spalte, Zeilen 6 bis 4 von unten). Bei den breitseitig verkoppelten Triplate-Leitungen sind die Streifenleiter auf gegenüberliegenden Seiten des Substrats angebracht, das Dielektrikum für die beiden Streifenleiter ist also unterschiedlich. Iriterdigitalkoppler lassen sich nicht vollständig in gedruckter Schaltungstechnik herstellen.Directional couplers, consisting of coupled planar lines, are in the various embodiments known (e.g. Meinke / Grundlach, Taschenbuch der Hochfrequenztechnik, 5th edition, page L 33, table 1). For fixed Only the so-called. broad-side coupled triplate Lines or so-called Four-wire / interdigital coupler (types b and f according to table 1 according to Meinke-Grundlach and description on page L 33, right column, lines 6 to 4 from underneath). In the case of the triplate lines coupled on the broad side, the strip conductors are attached on opposite sides of the substrate, the dielectric for the So the two striplines are different. Iriter digital couplers cannot be Manufacture entirely in printed circuit technology.

Es sind auch schon sogen. koplanar verkoppelte Streifenleiter als Richtkoppler bekannt (Bauformen a und c nach Tabelle 1 von Meinke/Grundlach), die jedoch nur für relativ schwache Kopplungen geeignet sind und sich nicht für die Parallelschaltung von Hochfrequenzverstärkern eignen. Hierfür ist eine sehr feste Kopplung erforderlich.There are already so-called Coplanarly coupled striplines are known as directional couplers (Types a and c according to Table 1 by Meinke / Grundlach), but only for relative weak couplings are suitable and not for the parallel connection of High frequency amplifiers are suitable. This requires a very tight coupling.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen in planarer Leitungstechnik aufgebauten Richtkoppler zu schaffen, der vollständig in gedruckter Schaltungstechnik herstellbar ist und der eine vorbestimmte feste Kopplung besitzt.It is an object of the invention to use a planar line technology To create directional coupler that can be manufactured entirely in printed circuit technology and which has a predetermined fixed coupling.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Richtkoppler laut Oberbegriff des Patentanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.This task is based on a directional coupler according to the preamble of the Patent claim solved by its characteristic features.

Die Erfindung geht aus von einem an sich bekannten Richtkoppler mit koplanar verkoppelten Streifenleitern, wobei die Streifenleiter wie bei einer geschirmten Dreischichtenstreifenleitung (Suspended substrate-line) auf einem Substrat angebracht sind, das im Abstand über einer Massefläche angeordnet ist. Für die gewünschte feste Kopplung zwischen den Streifenleitern ist auf der gegenüberliegenden Seite des Substrats im Luftraum zwischen Substrat und Massefläche ein zusätzlicher Kopplungsstreifenleiter angeordnet. Durch Wahl der Breite und Länge dieses Koppelstreifenleiters kann die Kopplung zwischen den koplanaren Streifenleitern beliebig eingestellt werden. Infolge des an sich bekannten Suspended-substrate-Aufbaus ist ein solcher Richtkoppler auch für hohe RF-Leistungen geeignet, beispielsweise zum Parallelschalten von RF-Verstärkern. Trotzdem kann der Richtkoppler sehr einfach und preiswert in gedruckter Schaltungstechnik realisiert werden. Da die verkoppelten Streifenleiter sich in der gleichen Ebene auf der einen Seite des Substrats befinden, werden Stoßstellen des elektromagnetischen Feldes vermieden und das Dielektrikum ist für die beiden Streifenleiter jeweils gleich. Der erfindungsgemäße Richtkoppler besitzt damit auch sehr vorteilhafte elektrische Eigenschaften.The invention is based on a coplanar directional coupler known per se coupled strip conductors, the strip conductors as in a shielded Three-layer stripline (suspended substrate-line) attached to a substrate are arranged at a distance above a ground plane. For the desired firm  Coupling between the strip conductors is on the opposite side of the An additional substrate in the air space between the substrate and the ground plane Coupling strip line arranged. By choosing the width and length of this Coupling stripline can be the coupling between the coplanar striplines can be set arbitrarily. As a result of the known suspended substrate structure such a directional coupler is also suitable for high RF powers, for example for Parallel connection of RF amplifiers. Nevertheless, the directional coupler can be very simple and can be realized inexpensively in printed circuit technology. Because the coupled Strip lines are in the same plane on one side of the substrate, bumps of the electromagnetic field are avoided and the dielectric is the same for the two striplines. The directional coupler according to the invention has thus also very advantageous electrical properties.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is illustrated below with the aid of a schematic drawing Embodiment explained in more detail.

Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf einen Richtkoppler gemäß der Erfindung, Fig. 1 shows the plan view of a directional coupler according to the invention,

Fig. 2 zeigt die Rückansicht des Substrats, Fig. 2 shows the rear view of the substrate,

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch den Richtkoppler gemäß der Schnittlinie I-I nach Fig. 1. FIG. 3 shows a cross section through the directional coupler according to section line II in FIG. 1.

Der dargestellte Richtkoppler besteht aus einem Substrat 1, das oberhalb einer Massefläche 2 mit einer Ausnehmung 3 nach Art einer Suspended-Substrat-Line angeordnet ist. Die massive Massefläche 2 steht mit einer auf der Rückseite des Substrats 1 ausgebildeten umlaufenden Massekaschierung 7 in Verbindung. Die Ausnehmung 3 ist stirnseitig verschlossen.The directional coupler shown consists of a substrate 1 , which is arranged above a ground surface 2 with a recess 3 in the manner of a suspended substrate line. The massive ground surface 2 is connected to a circumferential ground liner 7 formed on the back of the substrate 1 . The recess 3 is closed at the end.

Auf der Vorderseite des Substrats 1 sind in einem geringen Abstand parallel nebeneinander zwei Streifenleiter 8 und 9 in gedruckter Schaltungstechnik aufgebracht, der Schlitz s zwischen den Streifenleitern 8 und 9 ist so gewählt, daß die beiden Streifenleiter koplanar miteinander verkoppelt sind. Die Breite und Länge der Streifenleiter 8 und 9 ist nach den bekannten Bemessungsvorschriften einer koplanar verkoppelten Triplate-Leitung in einem Suspended-substrate-Aufbau dimensioniert. Die beiden Streifenleiter 8 und 9 sind an ihren Enden entweder mit Koaxialleitungen, Mikrostreifenleitungen oder entsprechenden Koplanarleitungen verbunden, wie dies durch die Anschlüsse 11 schematisch angedeutet ist.On the front of the substrate 1 , two strip conductors 8 and 9 are applied in parallel in a small distance in printed circuit technology, the slot s between the strip conductors 8 and 9 is selected so that the two strip conductors are coupled to one another in a coplanar manner. The width and length of the strip conductors 8 and 9 are dimensioned according to the known dimensioning guidelines of a coplanarly coupled triplate line in a suspended substrate structure. The ends of the two strip lines 8 and 9 are connected either to coaxial lines, microstrip lines or corresponding coplanar lines, as is indicated schematically by the connections 11 .

Auf der Rückseite des Substrats 1 gegenüber dem Koppelschlitz s ist im Luftraum der Ausnehmung 3 ein Koppelstreifenleiter 10 der Breite B und der Länge L ebenfalls in gedruckter Schaltungstechnik angeordnet, durch den die beiden Streifenleiter 8 und 9 sehr fest miteinander verkoppelt werden. Der Koppelstreifenleiter 10 ist entweder leerlaufend und endet an beiden Enden frei, oder er ist mit Masse verbunden (kurzgeschlossen).On the back of the substrate 1 opposite the coupling slot s, a coupling strip conductor 10 of width B and length L is likewise arranged in printed circuit technology in the air space of the recess 3 , by means of which the two strip conductors 8 and 9 are very firmly coupled to one another. The coupling strip conductor 10 is either idling and ends freely at both ends, or it is connected to ground (short-circuited).

In manchen Anwendungsfällen kann die Länge L des Koppelstreifenleiters 10 auch etwas kürzer als die Länge der Streifenleiter 8 und 9 gewählt sein, es ist auch denkbar, daß der Streifenleiter 10 nicht zusammenhängend und durchgehend ist, sondern in einzelne voneinander getrennte Abschnitte unterteilt ist, wie dies Fig. 2 zeigt. In dem dargestellten Beispiel besitzt der Koppelstreifenleiter 10 auf seiner Länge L1 eine Breite B1, geht dann auf der Länge L2 über auf eine Breite B2, ist dann unterbrochen und setzt sich schließlich auf einer Länge Ln mit eine Breite Bn fort. Auf diese Weise können spezielle Koppeleigenschaften eingestellt werden.In some applications, the length L of the coupling strip conductor 10 can also be selected to be somewhat shorter than the length of the strip conductors 8 and 9 , it is also conceivable that the strip conductor 10 is not continuous and continuous, but is divided into individual sections, as is the case here Fig. 2 shows. In the example shown, the coupling strip conductor 10 has a width B1 along its length L1, then changes to a width B2 along the length L2, is then interrupted and finally continues along a length Ln with a width Bn. In this way, special coupling properties can be set.

Claims (1)

Richtkoppler mit zwei im Abstand parallel nebeneinander auf der einen Seite eines Substrats (1) angeordneten koplanar verkoppelten Streifenleitern (8, 9), das über einer Massefläche (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der den Streifenleitern (8, 9) gegenüberliegenden Seite des Substrats (1) gegenüber dem Koppelschlitz (s) ein Koppelstreifenleiter (10) angeordnet ist, dessen Breite (B) und Länge (L) entsprechend der gewünschten festen Kopplung gewählt ist.Directional coupler next to each other on, characterized by two spaced parallel one side of a substrate (1) disposed coplanar striplines (8, 9) disposed above a ground surface (3) that, on the strip conductors (8, 9) opposite On the side of the substrate ( 1 ) opposite the coupling slot (s), a coupling strip conductor ( 10 ) is arranged, the width (B) and length (L) of which is selected in accordance with the desired fixed coupling.
DE1998137025 1998-08-14 1998-08-14 Directional coupler suitable for high-power, high-frequency amplifiers comprises parallel coplanar strips, with further coupling strip on opposite side of circuit board, dimensioned to set coupling coefficient Withdrawn DE19837025A1 (en)

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