DE202015003883U1

DE202015003883U1 - Balun-Vorrichtung für UHF-Signale

Info

Publication number: DE202015003883U1
Application number: DE202015003883.2U
Authority: DE
Original assignee: Trans Electric Co Ltd
Current assignee: Trans Electric Co Ltd
Priority date: 2015-01-26
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2015-06-23
Anticipated expiration: 2025-05-29
Also published as: US9509033B2; TWM499657U; US20160218409A1

Abstract

Balun-Vorrichtung, gekennzeichnet durch eine dielektrische Grundplatte (11), zwei leitfähige Anschlussflächen (12), die auf der dielektrischen Grundplatte (11) ausgebildet und entsprechend mit einem Paar erste Signalleitungen für ein Paar Differenzsignale verbindbar sind, wobei eine der leitfähigen Anschlussflächen (12) des weiteren mit einer zweiten Signalleitung für ein Eintakt- oder unsymmetrisches Signal verbindbar ist; ferner gekennzeichnet durch eine gedruckte Leiterbahn (13), die auf der dielektrischen Grundplatte (11) ausgebildet ist und elektrisch die leitfähigen Anschlussflächen (12) verbindet, und schließlich gekennzeichnet durch ein leitfähiges Grundmuster (14), das auf der dielektrischen Grundplatte (11) ausgebildet ist und von der gedruckten Leiterbahn (13) sowie den leitfähigen Anschlussflächen (12) umgeben wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Umformer für Radiofrequenz(RF)-Signale und insbesondere eine Vorrichtung für Balun-Ultrahochfrequenz(UHF)-Signale.
Ein Balun dient zur Anpassung zwischen einem Eintakt- oder unsymmetrischen Signal und einem Paar Differenz- oder symmetrischer Signale.
Typischerweise ist ein herkömmlicher RF-Balun in der Form eines Magnetkerns mit Windungen gewickelt. Ein derartiger RF-Balun hat ein breites Arbeitsfrequenzband bis zu einem GHz-Niveau und weist einen Einfügungsverlust von weniger als –6 dB in einem Frequenzbereich von 450 MHz bis 790 MHz auf, so dass er für RF-Signale geeignet ist, die in einem UHF-Band von 470 MHz bis 770 MHz liegen, beispielsweise einem terristischem, digitalen TV-Frequenzband. Ein solcher herkömmlicher RF-Balun erfordert jedoch teure Herstellungsmaterialien und ist mit einem Verfahren verbunden, bei dem der magnetische Kern auf eine gedruckte Leiterplatte (PCB) gelötet wird, wodurch hohe Herstellungskosten entstehen.
Eine andere Art des herkömmlichen Baluns auf einer PCB weist ein Grundmuster und ein Signalmuster auf, die direkt auf der PCB ausgebildet sind, was ein weniger teurer Ansatz ist. Dieser herkömmliche Balun kann nur RF-Signale innerhalb des begrenzten Arbeitsfrequenzbereiches von grob 500 MHz bis 600 MHz stützen. Somit ist dieser herkömmliche Balun mit relativ schmaler Bandbreite nicht für terristrische digitale TV-Signale in dem UHF-Band geeignet.
Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Balun-Vorrichtung für UHF-Signale zu schaffen, die die oben genannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt.
Erfindungsgemäß weist eine Balun-Vorrichtung eine dielektrische Grundplatte, zwei leitfähige Anschlussflächen, eine gedruckte Leiterbahn und ein leitfähiges Grundmuster auf. Die leitfähigen Anschlussflächen sind auf der dielektrischen Grundplatte ausgebildet und entsprechend mit einem Paar erster Signalleitungen für ein Paar Differenzsignale anschließbar. Eine der leitfähigen Anschlussflächen ist des weiteren mit einer zweiten Signalleitung für ein Eintaktsignal verbindbar. Die gedruckte Leiterbahn ist auf der dielektrischen Grundplatte ausgebildet und verbindet die leitfähigen Anschlussplatten elektrisch miteinander.
Das leitfähige Grundmuster ist auf der dielektrischen Grundplatte ausgebildet und umgibt mit Abstand die gedruckte Leiterbahn sowie die leitfähigen Anschlussplatten.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsform unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen sind:
1 eine schematische Draufsicht der Ausführungsform einer Balun für UHF-Signale gemäß der Erfindung;
2 eine schematische Draufsicht, die eine Variation der Ausführungsform beispielshalber zeigt; und
3 eine Grafik, die ein Einsteckverlust-Messergebnis der Ausführungsform von 1 darstellt.
Bevor die Erfindung detaillierter beschrieben wird, wird darauf hingewiesen, dass in der ganzen Offenbarung gleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
Wie aus 1 ersichtlich, wird dort die Ausführungsform einer Balun-Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, die dazu benutzt wird, zwischen einem Eintakt- oder unsymmetrischen Signal und einem Paar Differenz- oder symmetrischer Signale in beispielsweise einem Ultrahochfrequenz(UHF)-Bereich eine passende Verbindung herzustellen. Die Balun-Vorrichtung weist eine dielektrische Grundplatte 11, zwei leitfähige Verbindungsflächen 12, eine gedruckte Leiterbahn 13 und ein leitfähiges Grundmuster 14 auf. Bei dieser Ausführungsform sind die leitfähigen Verbindungsflächen 12, die gedruckte Leiterbahn 13 und das leitfähige Grundmuster 14 auf der dielektrischen Grundplatte 11 koplanar ausgebildet.
Bei dieser Ausführungsform hat die dielektrische Grundplatte 11 die Form einer rechteckigen gedruckten Leiterplatte und ist beispielsweise aus Bakelit oder Glasfaser hergestellt.
Die leitfähigen Verbindungsflächen 12 sind beispielsweise auf einer unteren Oberfläche 111, einer oberen Oberfläche der dielektrischen Grundplatte 11 ausgebildet. Die leitfähigen Verbindungsflächen 12 sind entsprechend an ein Paar erste Signalleitungen (nicht gezeigt) für die Differenzsignale anschließbar. Eine der leitfähigen Verbindungsflächen 12 ist des weiteren mit einer zweiten Signalleitung (nicht gezeigt) für das Eintakt- oder unsymmetrische Signal verbindbar. Bei dieser Ausführungsform sind die leitfähigen Verbindungsflächen 12 um eine Mittellinie L der dielektrischen Grundplatte 11 in einer Längsrichtung (A) der dielektrischen Grundplatte 11 symmetrisch zueinander angeordnet.
Die gedruckte Leiterbahn 13 ist auf der unteren Oberfläche 111 ausgebildet und verbindet elektrisch die leitfähigen Anschlussflächen 12. Die gedruckte Leiterbahn 13 hat eine Breite, die von 0,5 mm bis 2 mm reichen kann. Bei dieser Ausführungsform ist die gedruckte Leiterbahn 13 so angeordnet, dass sie beispielsweise zwei serpentinförmige Bahnen bildet, die miteinander verbunden sind und die symmetrisch zueinander um die Mittellinie (L) liegen.
Das leitfähige Grundmuster 14 ist auf der unteren Oberfläche 111 der dielektrischen Grundplatte 11 ausgebildet und wird mit Abstand von der gedruckten Leiterbahn 13 und den leitfähigen Anschlussflächen 12 umgeben. Das leitfähige Grundmuster 14 weist einen Hauptmusterteil 141 und mehrere Verlängerungsmusterteile 142 auf, die sich von dem Hauptmusterteil 141 nach außen erstrecken.
Bei dieser Ausführungsform ist das Hauptmusterteil 141 rechteckig. Die Größe des Hauptmusterteils 141 kann so geartet sein, dass ein Verhältnis ihrer Länge (d. h. die Größe in der Längsrichtung (A)) zu ihrer Breite (d. h. die Größe in einer Breitenrichtung (B) der elektrischen Grundplatte 11)) von 1 bis 1,6 reicht, und dass ihre Fläche weniger als 500 mm² beträgt.
Die Verlängerungsmusterteile 142 sind in zwei Gruppen unterteilt. Die Gruppen der Verlängerungsmusterteile 142 sind entsprechend symmetrisch auf Seiten des Hauptmusterteils 141 angeordnet, die in der Längsrichtung (A) einander gegenüberliegen. Die Anzahl der Verlängerungsmusterteile 142 jeder Gruppe ist nicht größer als fünf. Die Verlängerungsmusterteile 142 erstrecken sich in der Längsrichtung (A) und haben im wesentlichen gleiche Längen. Bei dieser Ausführungsform sind die Verlängerungsmusterteile 142 stabförmig und haben dieselbe Länge und Breite. Die Verlängerungsmusterteile 142 jeder Gruppe sind annähernd gleichförmig beabstandet. Es wird darauf hingewiesen, dass ein Verhältnis der Länge der Verlängerungsmusterteile 142 zu der Breite derselben kleiner als 100 ist. Dazu kommt, dass die Länge der Verlängerungsmusterteile 142 von 5 mm bis 30 mm reicht, und dass die Breite der Verlängerungsmusterteile 142 von 0,5 mm bis 3 mm reicht.
Darüber hinaus ist aufgrund der Gestalt des leitfähigen Grundmusters 14 die gedruckte Leiterbahn 13 längs eines äußeren Umrisses des leitfähigen Grundmusters 14 angeordnet und ist von dem leitfähigen Grundmuster 14 durch einen vorbestimmten Zwischenraum mit Abstand getrennt. Bei dieser Ausführungsform reicht der vorbestimmte Abstand von 0,3 mm bis 2 mm.
Damit die Balun-Vorrichtung gut arbeitet, wie beispielsweise in 1 gezeigt, betragen die Länge bzw. die Breite des Hauptmusterteils 141 des leitfähigen Grundmusters 14 entsprechend 20 mm und 15 mm. D. h., das Längen-zu-Breiten-Verhältnis des Hauptmusterteils 141 ist 4:3, und die Fläche desselben beträgt 300 mm². Die Anzahl der Verlängerungsmusterteile 142 jeder Gruppe beträgt drei, und die Länge und Breite der Verlängerungsmusterteile 142 sind 15 mm bzw. 1 mm. D. h., das Längen-zu-Breiten-Verhältnis der Verlängerungsmusterteile 142 ist 16:1. Die Breite der gedruckten Leiterbahn 13 ist 1 mm. Der vorbestimmte Abstand beträgt 0,5 mm. Bei diesem Beispiel hat die Balun-Vorrichtung ein Impedanz-Verhältnis von 4:1.
2 zeigt beispielsweise eine Variation der Balun-Vorrichtung des Ausführungsbeispiels, die sich von den Ausführungsbeispiel in der Größe unterscheidet. In 2 werden die Länge und Breite des Hauptmusterteils 141 20 mm bzw. 18 mm. D. h., das Längen-zu-Breiten-Verhältnis des Hauptmusterteils 141 wird zu 10:9, und die Fläche des Hauptmusterteils 141 wird zu 360 mm². Die Länge der Verlängerungsmusterteile 142 ist unverändert, jedoch wird die Breite derselben 1,2 mm. Der vorbestimmte Abstand wird 0,6 mm.
Was nun 3 anbelangt, so zeigt eine Kurve 93 teilweise ein Einschubverlust-Meßergebnis der Balun-Vorrichtung des Ausführungsbeispiels von 2 innerhalb des Frequenzbandes von 450 MHz bis 790 MHz. Aus der Kurve 93 von 3 ergibt sich, dass die Balun-Vorrichtung, weil der Verlust dieser Vorrichtung innerhalb des UHF-Bandes von 470 MHz bis 770 MHz kleiner als –6 dB ist, für RF-Signale geeignet ist, die beispielsweise in dem digitalen TV-Frequenzband liegen. Darüber hinaus hat die variierte Balun-Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel von 2 ein Einschubverlust-Meßergebnis (nicht gezeigt), das ähnlich demjenigen von 3 ist. Daher kann die Balun-Vorrichtung der Erfindung mit RF-Signalen in einem verbesserten UHF-Band von etwa 300 MHz Bandbreite im Vergleich zu dem zweiten oben genannten herkömmlichen Balun arbeiten, das nur für RF-Signale in der Arbeitsfrequenz-Bandbreite von etwa 100 MHz geeignet ist.
Zusammenfassend läßt sich also feststellen, dass eine erfindungsgemäße Balun-Vorrichtung für UHF-Signale zwei leitfähige Anschlussflächen 12, eine gedruckte Leiterbahn 13 und ein leitfähiges Grundmuster 14 aufweist, die auf einer dielektrischen Grundplatte 11 ausgebildet sind. Die leitfähigen Anschlussflächen 12 sind entsprechend mit einem Paar erste Signalleitungen für ein Paar Differenzsignale verbindbar. Eine der leitfähigen Anschlussflächen 12 ist des weiteren mit einer zweiten Signalleitung für ein Eintakt- oder unsymmetrisches Signal verbindbar. Die gedruckte Leiterbahn 13 verbindet elektrisch die leitfähigen Anschlussflächen 12. Das leitfähige Grundmuster 14 wird mit Abstand von der gedruckten Leiterbahn 13 und den leitfähigen Anschlussflächen 12 umgeben.
Im folgenden werden einige Vorteile aufgeführt, die mit der hier beschriebenen erfindungsgemäßen Balun-Vorrichtung verbunden sind.

1. Die leitfähigen Anschlussflächen 12, die gedruckte Leiterplatte 13 und das leitfähige Grundmuster 14 sind direkt auf der dielektrischen Grundplatte 11 ausgebildet. Deshalb erfordert die Balun-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung relativ niedrige Herstellungskosten.
2. Das Impedanzverhältnis der Balun-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung läßt sich leicht verwirklichen, und zwar durch Einstellen der Anzahl und der Länge der Verlängerungsmusterteile 142 des leitfähigen Grundmusters 14, um dadurch einer gewünschten Anwendung zu entsprechen.
3. Aus der Kurve 93 von 3 ergibt sich, dass die Balun-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung mit RF-Signalen in dem UHF-Band von 470 MHz bis 770 MHz, beispielsweise dem digitalen TV-Frequenzband arbeiten kann, und zwar mit geringeren Kosten im Vergleich zu dem herkömmlichen RF-Balun in der Form eines Magnetkerns, der mit Windungen umwickelt ist.

Claims

Balun-Vorrichtung, gekennzeichnet durch eine dielektrische Grundplatte (11), zwei leitfähige Anschlussflächen (12), die auf der dielektrischen Grundplatte (11) ausgebildet und entsprechend mit einem Paar erste Signalleitungen für ein Paar Differenzsignale verbindbar sind, wobei eine der leitfähigen Anschlussflächen (12) des weiteren mit einer zweiten Signalleitung für ein Eintakt- oder unsymmetrisches Signal verbindbar ist; ferner gekennzeichnet durch eine gedruckte Leiterbahn (13), die auf der dielektrischen Grundplatte (11) ausgebildet ist und elektrisch die leitfähigen Anschlussflächen (12) verbindet, und schließlich gekennzeichnet durch ein leitfähiges Grundmuster (14), das auf der dielektrischen Grundplatte (11) ausgebildet ist und von der gedruckten Leiterbahn (13) sowie den leitfähigen Anschlussflächen (12) umgeben wird.
Balun-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen Anschlussflächen (12), die gedruckte Leiterbahn (13) und das leitfähige Grundmuster (14) auf der dielektrischen Grundplatte (11) koplanar, also in der gleichen Ebene liegend, ausgebildet sind.
Balun-Vorrichtung nach Anspruch 2, ferner dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Grundmuster (14) einen Hauptmusterteil (141) und mehrere Verlängerungsmusterteile (142) aufweist, die sich von dem Hauptmusterteil (141) nach außen erstrecken, und dass die gedruckte Leiterbahn (13) längs eines äußeren Umrisses des leitfähigen Grundmusters (14) angeordnet und von dem leitfähigen Muster (14) in einem vorbestimmten Abstand angeordnet ist.
Balun-Vorrichtung nach Anspruch 3, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptmusterteil (141) des leitfähigen Grundmusters (14) rechteckig ist.
Balun-Vorrichtung nach Anspruch 4, ferner dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis einer Länge des Hauptmusterteils (141) zu einer Breite des Hauptmusterteils (141) von 1 bis 1,6 beträgt.
Balun-Vorrichtung nach Anspruch 3, ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptmusterteil (141) in einer Längsrichtung (A) der dielektrischen Grundplatte (11) gegenüberliegende Seiten aufweist, und dass die Verlängerungsmusterteile (142) des leitenden Grundmusters (14) in zwei Gruppen unterteilt sind, wobei die Gruppen der Verlängerungsmusterteile (142) in Bezug auf die Seiten des Hauptmusterteils (141) entsprechend in symmetrischer Weise angeordnet sind.
Balun-Vorrichtung nach Anspruch 6, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Verlängerungsmusterteile (142) jeder der Gruppen nicht größer als fünf ist.
Balun-Vorrichtung nach Anspruch 6, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerungsmusterteile (142) des leitfähigen Grundmusters (14) sich in Längsrichtung (A) der dielektrischen Grundplatte (11) erstrecken und im wesentlichen die gleiche Länge aufweisen.
Balun-Vorrichtung nach Anspruch 8, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerungsmusterteile (142) des leitfähigen Grundmusters (14) stabförmig sind und dieselbe Breite und Länge aufweisen.
Balun-Vorrichtung nach Anspruch 9, ferner dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis der Länge der Verlängerungsmusterteile (142) zu der Breite der Verlängerungsmusterteile (142) weniger als 100 beträgt.
Balun-Vorrichtung nach Anspruch 10, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Verlängerungsmusterteile (142) von 5 mm bis 30 mm beträgt und die Breite der Verlängerungsmusterteile (142) von 0,5 mm bis 3 mm beträgt.
Balun-Vorrichtung nach Anspruch 3, ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine Fläche des Hauptmusterteils (141) des leitfähigen Grundmusters (14) weniger als 500 mm² groß ist.
Balun-Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gedruckte Leiterbahn (13) eine Breite von 0,5 mm bis 2 mm aufweist, und dass der vorbestimmte Abstand von 0,3 mm bis 2 mm beträgt.