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Richtungskoppler, insbesondere für Antennensteckdosen Die Erfindung
bezieht sich auf einen Richtungskoppler, insbesondere für Antennensteckdosen, bestehend
aus zwei Einzelleitern, mindestens einem plattenförmigen Masseleite und einem aus
Isoliermaterial bestehenden, plattenförmigen iielektrikum zwischen dem Xasseleiter
und jeweils einem der Einzelleiter.
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Es ist durch die deutsche Patentschrift 1 183 145 ein Richtungskoppler
bekannt, bei dem die Streifenleitungen in einem metallenen Gehäuse zwischen zwei
Isolierstoffplatter angeordnet sind, wobei zwischen den Streifenleitungen eine weitere
Isolierstoffplatte vorgesehen ist, die den Abstand zwischen den Streifenleitungen
festlegt. Der Richtungskoppler ist in ein im Querschnitt etwa U-förmiges Gehäuse
eingesetzt, auf das ein Deckel aufgeschraubt wird. Bei derartigen Richtungskopplern
tritt häufig die Aufgabe auf, den Richtungskoppler konstruktiv so auszubilden, daß
die Anforderungen an die mechanische Genauigkeit mit einem fertgungs technisch erträglichen
Aufwand erfüllt werden können und daß einmal eingestellte Verhältnisse über einen
längeren Zeitraum konstant bleiben. Weiterhin ist es erforderlich, den Abstand der
Streifenleitungen von den Gehäusewänden konstant zu halten, da dieser Abstand im
wesentlichen den Wellenwiderstand der einzelnen Leitungen festlegt. Hierbei treten
aber weitere Probleme auf, und zwar vor allem deshalb, weil sich bei zwei aneinanderliegenden
ebenen Plächen, hier der inneren Gehäusewand bzw. der Deckelinnenseite und
den
äußeren Flachseiten der Isolierstoffplatten, infolge der unvermeidlichen Fertigungstoleranzen
keine genaue plane Auflage erzielen läßt, so daß zwischen der entsprechenden Gehäusefläche
und einer Streifenleitung das Dielektrikum in undefinierter, von Zufälligkeiten
abhängiger Weise aus dem Kunststoff der Isolierstoffplatte und kleinen Lufteinschlüssen
besteht. Da die Dielektrizitätskonstanten von Kunststoff und liuft ungleich sind
und noch in den Abständen Toleranzstreuungen auftreten, werden dadurch die Eigenschaften
und das elektrische Verhalten des Richtungskopplers ungünstig beeinflußt. Um diese
Schwierigkeiten zu mindern, wird bei der bekannten Anordnung in dem Gehäuse zwischen
dem Gehäuseboden und einer Isolierstoffplatte eine mit einer Metallfolie umwickelte
Gummiplatte eingelegt, deren Dicke so gewählt ist, daß sie beim Aufschrauben des
Deckels auf das Gehäuse zusammengedrückt wird. Dadurch stehen die Streifenleitungen
und die Isolierstoffplatten unter einem gleichmäßigen Druck und werden somit spielfrei
in einer einmal eingestellten Lage gehalten. Die bekannte Anordnung erfordert jedoch
einen zusätzlichen Aufwand an Teilen und bei der Montage.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einfluß der unvermeidlichen
Fertigungstoleranzen auf die Eigenschaften und das elektrische Verhalten des Richtungskopplers
unter gleichzeitiger Verminderung des Aufwandes möglichst klein zu halten.
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Bei einem Richtungskoppler nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch
gelöst, daß zwischen dem plattenförmigen Masseleiter und dem plattenförmigen Dielektrikum
aus Isoliermaterial innerhalb eines den Koppelbereich der Einzelleiter im wesentlichen
umfassenden Bereiches eine Luftschicht als weiteres Dielektrikum vorgesehen ist.
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Dadurch wird der Vorteil erzielt, daß sich gegenüber der bekannten
Anordnung bei gleichen zugelassenen Toleranzen und Toleranzstreuungen in den Dimensionen
des aus Isoliermaterial bestehenden Dielektrikums und des metallenen Masseleiters
eine geringere Beeinflussung des elektrischen Verhalten des Richtungskopplers ergibt
oder bei gleich guten elektrischen Werten des Richtungskopplers größere Toleranzen
oder Toleranzstreuungen zugelassen werden können. Durch die erfindungsganäße Ausgestaltung
eines Richtungskopplers wird somit entweder das elektrische Verhalten des Richtungskopplers
verbessert oder bei gleich guten elektrischen Werten die Fertigung der Einzelteile
des Richtungskopplers verbilligt. Dieser Vorteil wird ohne zusätzlichen Aufwand
bereits bei der Montage des Richtungskopplers erreicht.
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Eine besonders einfache Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Richtungskopplers
ergibt sich, wenn das aus der Luftschicht bestehende Dielektrikum durch eine Vertiefung
der dem plattenförmigen Masseleiter gegenüberliegenden Außenfläche des aus Isoliermaterial
bestehenden plattenförmigen Dielektrikums gebildet ist. Es ist ferner möglich, daß
das aus der Luftschicht bestehende Dielektrikum durch eine Vertiefung der dem plattenförmigen
Dielektrikum gegenüberliegenden Fläche des Masseleiters gebildet ist.
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Vorzugsweise ist die Vertiefung an dem plattenförmigen Dielektrikum
oder an dem Masseleiter, in der Draufsicht gesehen, etwa rechteckförmig ausgebildet.
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Eine bei Verwendung streifenartiger, mäanderförmig verlaufender Leiter
abgewandelte Ausführungsfcrm eines Richtungskopplers nach der Erfindung besteht
darin, daß der Verlauf der Vertiefung etwa deckungsgleich mit dem Verlauf der Einzelleiter
ist.
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Vorteilhafterweise ist die Vertiefung in ihren Abmessungen, z.B. in
Länge und Breite, dem vom Koppelbereich der Einzelleiter umgrenzten Bereich angepaßt.
Dadurch lassen sich zwischen einem Masseleiter und einem der Einzelleiter des Richtungskopplers
besonders genau definierte Verhältnisse erzielen.
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Zweckmäßigerweise sind in der Vertiefung, vorzugsweise zwei, erhabene
schmale Stege angeordnet. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Stege in Bereichen
der Vertiefung liegen, in denen, in der Projektion gesehen, keine Einzelleiter verlaufen.
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Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Dicke der Luftschicht etwa zwischen
20 und 700 der Dicke des aus Isoliermaterial bestehenden Dielektrikums gewählt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Dicke der Luftechicht
etwa 40* der Dicke des aus Isoliermaterial bestehenden Dielektrikums. Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn die Luftschicht eine konstante Dicke aufweist.
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Die Erfindung wird besonders vorteilhaft angewendet bei einem Richtungskoppler,
der aus zwei das Dielektrikum aus Isoliermaterial bildenden zusammenlegbaren Kunststoffplatten,
zwei streifenartigen, mäanderförmig verlaufenden Einzelleitern und einer zwischen
den Einzelleitern angeordneten Zwischenlage aus Isoliermaterial besteht, wobei bei
einer bevorzugten Ausführungsform eines derartigen Richtungskopplers eine der KunststdEplatten
an einer Flachseite mit einer Aussparung ausgebildet ist und als Gehäuse für die
beiden, Durchgangs- und Koppelleiter bildenden Einzelleiter und die Zwischenlage
dient und die zweite Kunststoffplatte die Einzelleiter und die Zwischenlage in dem
Gehäuse fixiert und den Deckel des
Gehäuses bildet. Die das Dielektrikum
aus der Luftschicht bildenden Vertiefungen sind dann zweckmäßigerweise an den äußeren
Flachseiten der Kunststoffplatten angebracht. In diesen Fällen können als Masseleiter
einzelne, an den Außenflächen der Kunststoffplatten gehaltene Blechplatten vorgesehen
werden.
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Ferner läßt sich der erfindungsgemaße Richtungskoppler mit großem
Vorteil anwenden, wenn der Richtungskoppler in einem im Querschnitt etwa U-förmigen
Schacht einer Masßeplatte für die Steckdose aufgenommen ist, dessen SeItenwände
gleichzeitig der Halterung des Richtungskoppler8 und als Masseleiter dienen. Bei
einem U-förmigen Schacht sind die Toleranzen wegen der Notwendigkeit, daß Elemente
des Richtungskopplers eingeschoben werden müaens besonders schwer zu beherrschen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung und weitere Einzelheiten
sind anhand von Zeichnungen im folgenden näher beschrieben.
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In Fig. 1 sind die einzelnen Bauteile eines, insbesondere für Antennensteckdosen
in Gemeinschaftsantennenanlagen verwendeten Richtungskopplers jeweils für sich in
perspektivischer Darstellung gezeigt. Dabei sind die einzelnen Bauteile entsprechend
den einzelnen Montageschritten übereinanderliegend dargestellt. Der Richtungskoppler
wird nämlich vorteilhaft in der Weise montiert, daß die einzelnen Bauteile nacheinander
aufgestapelt werden.
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Der erfindungsgemäße Richtungskoppler besteht aus zwei, das Dielektrikum
aus Isoliermaterial bildenden, zu einem Träger zusammenlegbaren Kunststoffplatten
1, 2, aus zwei streifenartigen, mäanderförmig verlaufenden und den Durchgangs- und
Koppelleiter bildenden Einzelleitern 3a und 3b
und einer weiteren
Kunststoffplatte 4, die als Zwischenlage dient und zwischen den beiden Einzelleitern
3a und 3b angeordnet ist. Außerdem werden an den Außenflächen 5, 6 der Kunststoffplatten
1, 2 plattenförmige Masseleiter angeordnet. Diese Masseleiter können, wie bei einem
in Fig. 2 in montiertem Zuetand gezeichneten Richtungskoppler dargestellt, aus einzelnen
Blechplatten 7, 8 bestehen, welche an den Außenflächen 5, 6 der Kunststoffplatten
1, 2, z.B.
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mittels Zapfen 9, 10 und in der Masseplatte angebrachter Bohrungen
11, 12, gehalten werden.Bei einem Richtungskoppler für eine Antennensteckdose, die
eine Maaseplatte aufweist, werden in vorteilhafter Weise andern ausgebildete Masseleiter
für den Richtungskoppler verwendet. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt,
welche ein aus Kunststoff bestehendes Gehäuse 13 einer Antennensteckdose im Schnitt
zeigt. Das Kunststoffgehäuse 13 ist mit einem Zwischenboden 14 ausgebildet und an
der der Vorderseite der Antennensteckdose zugewandten Seite des Zwischenbodens 14
mit zwei Buchsen 15, 16 für Anschlußetecker versehen. An der der Rückseite der Antennensteckdose
zugewandten Seite des Zwischenbodens 14 ist eine Masseplatte 17 fUr die Antennensteckdose
angeordnet. Diese Maseeplatte ist an dem Zwischenboden 14 gehalten und mit einen
im Querschnitt etwa U-fönaigen Schacht 18 ausgebildet, dessen Seitenwände Igpund
l9b gleichzeitig der Halterung des Richtungskopplers und als Masseleiter dienen.
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Die Kunststoffplatten 1 und 2 sowie die Zwischenlage 4 bestehen vorzugsweise
aus Kunststoffspritsteilen. Die strelfenfäimigen Einzelleiter 3a und 3b sind aus
dünnem, etwa 0,2lmm dickem Blech gestanzt und verlaufen hier bogen-oder m4,anderfUrmig,
können aber auch einen zickzackförmigen Verlauf aufweisen. Die Einzelleiter 3a und
3b liegen sich im montierten Zustand des Richtungskopplers mit ihren Flachseiten
parallel gegenüber und sind dann in Bezug auf den
Verlauf der Mäanderform
deckungsgleich angeordnet. An ihren Enden weisen die Einzelleiter 3a und 3b Streifen
auf, die im montierten Zustand des Richtungskopplers aus der Kunststoffplatte 1
herausragen (Fig. 2) und als Lötfahnen für den Anschluß an entsprechende elektrische
Bauteile oder dergleichen geeignet ind.
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Zur Aufnahme der Einzelleiter 3a und 3b und der Zwischenlage 4 weist
eine der Kunststoffplatten, hier die untereXunststoffplatte 1, an der inneren Flachseite'20
eine wannenförmig vertiefte Aussparung 21 auf, so daß die Kunststoffplatte 1 als
Gehäuse für die beiden Einzelleiter 3a und 3b und die Zwischenlage 4 dient. Die
zweite Kunststoffplatte 2 fixiert die Einzelleiter und die Zwischenlage in dem Gehäuse
und bildet den Deckel des Gehäuses.
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Um bei einem Richtungskoppler mit dem dargestellten und beschriebenen
Aufbau das Verhalten des Richtungskopplers und seine elektrischen Eigenschaften
zu verbessern, ist bei dem erfindungsgemäßen Richtungskoppler zwischen dem plattenformigen
Masseleiter und dem plattenförmigen Dielektrikum aus Isoliermaterial innerhalb eines
den Koppelbereich der Einzelleiter im wesentlichen umfassenden Bereiches eine LuStschicht
als weiteres Dielektrikum vorgesehen. Das aus der Luftschicht bestehende Dielektrikum
kann durch eine Vertiefung der dem plattenförmigen Masseleiter gegenüberliegenden
Außenfläche des aus Isoliermaterial bestehenden plattenförmigen Dielektrikums oder
auch durch eine Vertiefung der dem plattenförmigen Dielektrikum gegenüberliegenden
Pläche des Masseleiters gebildet werden. Hier sind die das Dielektrikum aus der
Luftschicht bildenden Vertiefungen 22, 23 an den äußeren Flachseiten 5 und 6 der
Kunststoffplatten 1 und 2 vorgesehen und dabei, in der Draufsicht gesehen, etwa
rechteckförmih ausgebildet. Es ist auch möglich, bei Verwendung st eifenartiger,
mäanderförmig
verlaufender Einzelleiter die Vertiefungen derart
aus zu bilden, daß der Verlauf der Vertiefungen etwa deckungsgleich mit dem Verlauf
der Einzelleiter ist. Die Ausbildung der Kunststoffplatten 1, 2 mit jeweils einer
etwa rechteckförmigen Vertiefung 22, 23 ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt, wobei
in Fig. 1 die Außenfläche 6 der als Deckel dienenden Kunststoffplatte 2 und in Fig.
2 die Außenfläche 5 der als Gehäuse dienenden Kunststoffplatte 1 zu sehen ist. Die
Vertiefungen 22, 27 sind in ihren Abmessungen, z.B. in Länge und Breite, dem vom
Koppelbereich der Einzelleiter umgrenzten Bereich angepaßt. Länge L und Breite B
der Vertiefungen 22, 23 entsprechen hier den in Fig. 1 bei dem Einzelleiter 3b eingetragenen
Abmessungen 1 und b.
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Diese Abmessungen betragen be dem dargestellten Riohtungskoppler bei
Außenmaßen von z.B. etwa 13 x 27 x 3,4 mm etwa 21,3 mm für L und 1 und etwa 11,5
mm für B und b. Die Dicke der Luftschicht, d.h. die Tiefe der Vertiefungen 22, 23,
ist vorteilhafterweise konstant und zwischen 20 und 100,' der Dicke des aus Isoliermaterial
bestehenden Dielektrikums gewählt. Hier beträgt die Dicke der Luftschicht 0,3 mm
bei einer Dicke des aus Isoliermaterial bestehenden Dielektrikums von 0,8 mm, das
sind also etwa 40* der Dicke des lsoliermaterials. Ferner sind in den Vertiefungen
22, 23, vorzugsweise zwei, erhabene schmale Stege 24, 25 bzw. 26, 27 angeordnet,
und zwar derart, daß sie in Bereichen der Vertiefungen liegen, in denen, in der
Projektion gesehen, keine Einzelleiter verlaufen. Hier sind die Stege 24 bis 27
über den Zwischenräumen 28a, 28b bzw. 29a, 29b zwischen den Windungen der Einzelleiter
3a und 3b vorgesehen.
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Im folgenden wird nun noch die nähere Ausbildung der einzelnen Richtungskopplerbauteile
beschrieben.
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Bei der als Gehäuse dienenden Kunststoffplatte 1 weist jede Stirnseite
30, 31, an welchen die Enden 36a, 37a und
37b der Einzelleiter
3a, 3b herausgeführt werden, jeweils zwei in die Aussparung 21 einmündende Einschnitte
32, 33 bzw. 34, 35 etwa von der Breite der Einzelleiter 3a und 3b auf. Diese Einschnitte
liegen sich fluchtend gegenüber, dbh. der Einschnitt 32 an der Stirnseite 30 verläuft
fluchtend mit dem gegenüberliegenden Einschnitt 34 an der gegen-.
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überliegenden Stirnseite 31. Die Zwischenlage 4 ist an ihren Stirnseiten
38, 39 mit jeweils zwei in die Einschnitte 32, 33 bzw. 34, 35 der Kunststoffplatte
1 passenden Stegen 40, 41 bzw. 42, 43 ausgebildet. Ferner ist die Zwischenlage 4
im Koppelbereich durch vier zueinander parallele Reihen mit jeweils drei Bohrungen
44 siebartig gelocht und an den Stirnseiten 38, 39 mit jeweils drei- offenen etwa
U-förmigen Aussparungen 47 versehen. An den Längskanten 48, 49 weist die Zwischenlage
4 jeweils fünf ebenfalls offene etwa U-förmige Aussparungen 50 auf, die seitlich
der Reihen mit den Bohrungen 44 liegen. Die Bohrungen 44 und die Aussparungen 47
liegen über bzw. unter dem geradlinigen Verlauf der mäanderförmigen Einzelleiter
3a, 3b, während die Aussparungen 50 über bzw. unter dem Krümmungsbogen der Einzelleiter
liegen. Außer der Zwischenlage 4 ist auch der zweite Einzelleiter 3b, der in vorgegebener
richtiger Lage, d.h. in derselben Lage wie der Einzelleiter 3a einem Magazin eni2oimen
werden kann, in der Aussparung 21 der Kunststoffplatte 1 aufgenommen. Die Tiefe
der Aussparung 21 ist so gewählt, daß beide Einzelleiter 3a und 3b und die Zwischenlage
4 in der Aussparung vollständig aufgenommen sind und der obere Einzelleiter 3b noch
etwasunter dem Rand 51 der Kunststoffplatte 1 liegt. Die nach dem Einlegen des zweiten
Einzelleiters 3b auf die gestapelten Einzelleiter 3a und 3b und die Zwischenlage
4 aufgelegte obere Kunst stoffplatte 2 weist an ihrer der Aussparung 21 der Kunststoffplatte
1 zugekehrten Flachseite 45 eine in die Ausaparung 21 passende Erhöhung 52 auf,
deren Dicke gleich der nach dem Einlegen beider Einzelleiter 3a und 3b und der Zwischenlage
4
in die Aussparung 21 der KunststoffF 1te 1 verbleibenden Tiefe der Aussparung gewählt
ist. Auf diese Weise sind die Einzelleiter 3a und 3b und die Zwischenlage 4 durch
die obere Kunststoffplatte 2 in ihrer Lage in der Kunststoffplatte 1 fixiert. Die
gesamte Tiefe der Aussparung 21 der Kunststoffplatte 1 ist bei einer Dicke jedes
Einzelleiters von 0,2 mm und einer Dicke der Zwischenlage 4 von 0,8 mm mit 1,5 mm
gewählt, so daß die nach dem Einlegevorgang verbleibende Tiefe der Aussparung 21
und damit auch die Dicke der Erhöhung 52 der oberen Kunststoffplatte 2 0,3 mm betragen.
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Um den Zusammenhalt beider Kunststoffplatten 1 und 2 zu bewirken,
weist die Kunststoffplatte 1 zwei Löcher 53, 54 in den zwischen den Einschnitten
32 und 33 bzw. 34 und 35 stehenbleibenden Nocken 55, 56 auf. In diese Löcher 53,
54 der Kunststoffplatte 1 greifen beim Zusammenstecken der Kunststoffplatten 1 und
2 Zapfen 57, 58 der Kunststoffplatte 2 ein.
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Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Richtungskoppler ist die
durch die Vertiefungen 22, 23 gebildete Luftschicht an den Außenflächen 5, 6 der
Kunststoffplatten 1, 2 an ihren seitlichen Rändern von einem rundum laufenden erhabenen
Rand 60 eingegrenzt, der ebenso wie die Stege 24 bis 27 als Auflage für die Masseleiter
7, 8 dient.
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16 Patentansprüche 3 Figuren