DE19860379A1

DE19860379A1 - Power divider for high frequency signals

Info

Publication number: DE19860379A1
Application number: DE1998160379
Authority: DE
Inventors: Stefan Kern; Helmut Loris
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 2000-07-06
Also published as: EP1017124A1

Abstract

Ein nach dem Wilkinson-Prinzip ausgeführter Leistungsteiler, der eine an einem Tor (1) eingespeiste Leistung zu gleichen Anteilen auf zwei Tore (2, 3) aufteilt, besteht aus einer Leitungsverzweigung, deren Verzweigungsarme aus lambda/4 langen Leitungen (L1, L2) gebildet sind, wobei die Tore (2, 3) der beiden Verzweigungsarme (L1, L2) über einen ohmschen Widerstand (R) miteinander verbunden sind. Zu beiden Seiten des Widerstandes (R) ist jeweils eine ca. lambda/2 lange Leitung (L3, L4) in Reihe geschaltet, um eine möglichst gute Isolation zwischen den beiden Toren (2, 3) zu erreichen.A power divider designed according to the Wilkinson principle, which distributes an equal amount of power fed in at one gate (1) to two gates (2, 3), consists of a line branching, the branching arms of which are made of lambda / 4 long lines (L1, L2) are formed, the gates (2, 3) of the two branch arms (L1, L2) being connected to one another via an ohmic resistor (R). An approximately lambda / 2 long line (L3, L4) is connected in series on both sides of the resistor (R) in order to achieve the best possible insulation between the two gates (2, 3).

Description

State of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leistungsteiler für Hochfrequenzsignale, bestehend aus einer Leitungsverzweigung, deren Verzweigungsarme aus λ/4 langen Leitungen gebildet sind, wobei die Tore der beiden Verzweigungsarme über einen ohmschen Widerstand miteinander verbunden sind. Es handelt sich hierbei um einen nach dem Wilkinson-Prinzip aufgebauten Leistungsteiler, wie er in IRE Transactions On Microwave Theory And Techniques, Januar 1960, Seite 116 bis 119 beschrieben ist. Das in Fig. 3 dargestellte Schaltbild verdeutlicht den Aufbau dieses bekannten Leistungsteilers. Er besteht aus einer Leitungsverzweigung mit zwei λ/4 langen Leitungen L1 und L2. Am Verzweigungspunkt der beiden Leitungen L1 und L2 befindet sich das Eingangstor 1, und die Enden der beiden Leitungen L1 und L2 bilden die Tore 2 und 3. Zwischen den beiden Toren 2 und 3 ist zu deren gegenseitiger Isolation ein ohmscher Widerstand R geschaltet.The present invention relates to a power divider for high-frequency signals, consisting of a line branch, the branch arms of which are formed from λ / 4 long lines, the gates of the two branch arms being connected to one another via an ohmic resistor. This is a power divider constructed according to the Wilkinson principle, as described in IRE Transactions On Microwave Theory And Techniques, January 1960, pages 116 to 119. The circuit diagram shown in Fig. 3 illustrates the structure of this known power divider. It consists of a line branch with two λ / 4 long lines L1 and L2. The entrance gate 1 is located at the branching point of the two lines L1 and L2, and the ends of the two lines L1 and L2 form the gates 2 and 3 . An ohmic resistor R is connected between the two gates 2 and 3 for their mutual insulation.

Soll ein Leistungsteiler für hochfrequente Signale eingesetzt werden, so wird die Leitungsverzweigung L1, L2 üblicherweise in planarer Leitungstechnik ausgeführt. Bei hohen Frequenzen hat aber der ohmsche Widerstand in der Regel parasitäre Effekte, er wirkt induktiv und bildet eine Kapazität gegen Masse und besitzt außerdem eine nicht zu vernachlässigende elektrische Leitungslänge. Diese vom idealen Verhalten abweichenden Eigenschaften des ohmschen Widerstandes R verschlechtern die Isolation zwischen den Tore 2 und 3. Denn das über den Widerstand R dem jeweils gegenüberliegenden Tor 2 bzw. 3 zugeleitete Signal ist nun nicht mehr exakt gegenphasig zu dem Signalanteil, der jenes Tor über die beiden λ/4 langen Leitungen L1 und L2 erreicht. In dem Maß, in dem die Isolation zwischen den beiden Toren 2 und 3 verschlechtert wird, verschlechtert sich auch die Anpassung an den Tore 2 und 3.If a power divider is to be used for high-frequency signals, the line branching L1, L2 is usually carried out using planar line technology. At high frequencies, however, the ohmic resistance generally has parasitic effects, it acts inductively and forms a capacitance to ground and, moreover, has an electrical line length which should not be neglected. These properties of the ohmic resistance R, which deviate from the ideal behavior, impair the insulation between the gates 2 and 3 . This is because the signal fed via the resistor R to the opposite port 2 or 3 is no longer exactly in phase opposition to the signal component that reaches that port via the two λ / 4 long lines L1 and L2. As the insulation between the two gates 2 and 3 deteriorates, the adaptation to the gates 2 and 3 also deteriorates.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Leistungsteiler für Hochfrequenzsignale nach dem Wilkinson- Prinzip der eingangs genannten Art anzugeben, der auch bei Verwendung eines nicht idealen ohmschen Widerstandes sowohl eine gute Isolation zwischen den Verzweigungsarmen als auch eine gute Anpassung an allen Toren aufweist.The invention is therefore based on the object Power divider for high-frequency signals according to the Wilkinson Principle of the type mentioned above, which also at Using a non-ideal ohmic resistance both good isolation between the branch arms as well has a good fit on all gates.

Advantages of the invention

Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß zu beiden Seiten des ohmschen Widerstandes, der die beiden Tore an den Enden der λ/4 langen Leitungen miteinander verbindet, jeweils eine Leitung von einer solchen Länge in Reihe geschaltet ist, daß die Reihenschaltung aus den beiden Leitungen einschließlich dem Widerstand eine elektrisch wirksame Länge von 2 λ/2 hat. Durch die beiden zum Widerstand in Reihe geschalteten Leitungen werden die störende elektrische Länge und parasitäre Blindwiderstandsanteile des ohmschen Widerstandes kompensiert. This object is achieved with the features of claim 1 solved in that on both sides of the ohmic Resistance of the two gates at the ends of λ / 4 long lines, one at a time Line of such a length is connected in series, that the series connection from the two lines including the resistor an electrically effective Has a length of 2λ / 2. Through the two to resistance in Series connected lines become the most annoying electrical length and parasitic reactance components of the ohmic resistance compensated.

Die Einfügung der beiden ca. λ/2 langen Leitungen zwischen den Enden der λ/4 langen Leitungen hat zusätzlich den Effekt, daß die Enden der λ/4 langen Leitungen einen größeren Abstand voneinander haben können, so daß unerwünschte Überkopplungen zwischen den λ/4 langen Leitungen vermieden werden.The insertion of the two approximately λ / 2 long lines between the ends of the λ / 4 long lines also has the Effect that the ends of the λ / 4 long lines one can have a greater distance from each other, so that unwanted overcouplings between the λ / 4 long Lines are avoided.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous developments of the invention can be seen in the Sub-claims emerge.

Ein vorteilhafter Aufbau des Leistungsteilers besteht darin, daß sich die in planarer Leitungstechnik ausgeführten λ/4 langen Leitungen der Verzweigungsarme von ihrem Verzweigungspunkt aus in entgegengesetzter Richtungen erstrecken, und daß die Reihenschaltung aus den beiden ca. λ/2 langen Leitungen und dem ohmschen Widerstand bogenförmig von einem Tor zum anderen geführt ist. Die beiden λ/4 langen Leitungen der Leitungsverzweigung haben somit den größtmöglichen Abstand voneinander, der eine unerwünschte Überkopplung zwischen den Toren der Verzweigungsarme minimiert.An advantageous structure of the power divider exists in that the are in planar line technology executed λ / 4 long lines of the branch arms of their branch point from in opposite directions extend, and that the series connection of the two approx. λ / 2 long lines and the ohmic resistance is arched from one gate to another. The have two λ / 4 long lines of the line branch thus the greatest possible distance from one another unwanted coupling between the gates of the Branching arms minimized.

drawings

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:Using one shown in the drawing The invention is described in more detail below explained. Show it:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines Leistungsteilers gemäß der Erfindung, Fig. 1 is a schematic diagram of a power divider according to the invention,

Fig. 2 eine mögliche Leitungsstruktur dieses Leistungsteilers und Fig. 2 shows a possible line structure of this power divider and

Fig. 3 ein Prinzipschaltbild eines Leistungsteilers gemäß dem Stand der Technik. Fig. 3 is a schematic diagram of a power divider according to the prior art.

Der in Fig. 1 als Prinzipschaltbild dargestellte Leistungsteiler besitzt, wie der in der Beschreibungseinleitung anhand von Fig. 3 beschriebene Leistungsteiler gemäß dem Stand der Technik, eine aus zwei λ/4 langen Leitungen L1 und L2 bestehende Leitungsverzweigung. λ ist dabei die mittlere Betriebswellenlänge des Leistungsteilers. Am Verzweigungspunkt der beiden λ/4 langen Leitungen L1 und L2 befindet sich ein gemeinsames Tor 1, und die Enden der beiden λ/4 langen Leitungen bilden die Tore 2 und 3, auf die sich eine am Tor 1 eingespeiste Leistung zu gleichen Teilen aufteilt.The power divider shown in FIG. 1 as a basic circuit diagram, like the power divider according to the prior art described in the introduction to the description with reference to FIG. 3, has a line branch consisting of two λ / 4 long lines L1 and L2. λ is the average operating wavelength of the power divider. At the branching point of the two λ / 4 long lines L1 and L2 there is a common gate 1 , and the ends of the two λ / 4 long lines form gates 2 and 3 , to which the power fed in at gate 1 is divided equally.

Im Unterschied zum in der Fig. 3 dargestellten Stand der Technik ist der ohmsche Widerstand nicht direkt zwischen die Enden der beiden λ/4 langen Leitungen L1 und L2 geschaltet, sondern es sind zu beiden Seiten des ohmschen Widerstandes R noch zwei ca. λ/2 lange Leitungen L3 und L4 eingefügt. Zweck der beiden ca. λ/2 langen Leitungen L3 und L4, die zum ohmschen Widerstand R in Reihe geschaltet sind, besteht darin, daß die für Hochfrequenzsignale nicht unerhebliche elektrische Leitungslänge des ohmschen Widerstandes R kompensiert wird, so daß an den beiden Toren 2 und 3 die für eine gute Isolation erforderlichen Phasenbeziehungen nicht gestört werden. Dazu wird die Länge der mit dem Widerstand R in Reihe geschalteten Leitungen so gewählt, daß die elektrisch wirksame Gesamtlänge der Reihenschaltung des Widerstandes R und der Leitungen L3 und L4 2 λ/2 beträgt. Mit dieser elektrischen Länge werden bei der Wellenlänge λ (entspricht der Mittenfrequenz des Betriebsbereichs des Leistungsteilers) dieselben Phasenbeziehungen an den Toren 2 und 3 hergestellt wie bei Einsatz eines idealen (elektrische Länge gleich 0) Widerstandes R. In contrast to the prior art shown in FIG. 3, the ohmic resistor is not connected directly between the ends of the two λ / 4 long lines L1 and L2, but there are two approximately λ / 2 on both sides of the ohmic resistor R. long lines L3 and L4 inserted. Purpose of the two λ / 2 long lines L3 and L4, which are connected in series to the ohmic resistor R, is that the electrical line length of the ohmic resistor R, which is not insignificant for high-frequency signals, is compensated for, so that 2 and 3 the phase relationships required for good isolation are not disturbed. For this purpose, the length of the lines connected in series with the resistor R is selected such that the total effective electrical length of the series connection of the resistor R and the lines L3 and L4 is 2λ / 2. With this electrical length, the same phase relationships at gates 2 and 3 are produced at wavelength λ (corresponds to the center frequency of the operating range of the power divider) as when using an ideal (electrical length equal to 0) resistor R.

Die Fig. 2 zeigt ein vorteilhaftes Layout des in der Fig. 1 als Prinzipschaltbild dargestellten Leistungsteilers. Die beiden λ/4 langen Leitungen L1 und L2 der Leitungsverzweigung erstrecken sich gerade in entgegengesetzte Richtungen. Dadurch entsteht ein optimaler Abstand zwischen den beiden Leitungen L1 und L2, der keine störende Überkopplung zwischen beiden zuläßt. Die Reihenschaltung des z. B. als Chip-Widerstand ausgeführten ohmschen Widerstandes R mit den beiden Leitungen L3 und L4 ist bogenförmig vom Ende der λ/4 langen Leitung L1 zum Ende der λ/4 langen Leitung L2 geführt. Erst durch die Reihenschaltung des ohmschen Widerstandes R mit den beiden ca. λ/2 langen Leitungen L3 und L4 ist es möglich, die Leitungen L1 und L2, welche nur λ/4 lang sind und damit Übertragungsverluste des Leistungsteilers sehr gering halten, in der in Fig. 2 dargestellten Weise in entgegengesetzter Richtungen mit einem maximal möglichen Abstand zueinander zu führen. FIG. 2 shows an advantageous layout of the power divider shown in FIG. 1 as a basic circuit diagram. The two λ / 4 long lines L1 and L2 of the line branch extend straight in opposite directions. This creates an optimal distance between the two lines L1 and L2, which does not allow a disturbing overcoupling between the two. The series connection of the z. B. designed as a chip resistor ohmic resistor R with the two lines L3 and L4 is arcuate from the end of the λ / 4 long line L1 to the end of the λ / 4 long line L2. Only through the series connection of the ohmic resistor R with the two approximately λ / 2 long lines L3 and L4 is it possible to keep the lines L1 and L2, which are only λ / 4 long and thus very low transmission losses of the power divider, in the Fig. 2 shown in opposite directions with a maximum possible distance from each other.

Claims

1. Power divider for high-frequency signals, consisting of a line branch whose branch arms are formed from λ / 4 long lines (L1, L2), the gates ( 2 , 3 ) of the two branch arms (L1, L2) via an ohmic resistor (R) are interconnected, characterized in that a line (L3, L4) of such a length is connected in series on both sides of the ohmic resistor (R) that the series connection of the two lines (L3, L4) including the resistor ( R) has an electrically effective length of 2λ / 2.

2. Power divider according to claim 1 or 2, characterized characterized in that all lines (L1, L2, L3, L4) in planar line technology are implemented.

3. Power divider according to claim 1, characterized in that the λ / 4 long lines (L1, L2) of the branch arms extend from their branch point in opposite directions and that the series connection of the two lines (L3, L4) and the ohmic resistance (R) is guided in an arc from one gate ( 2 ) to the other ( 3 ).