"Mikrowellenkoppler" Die Erfindung betrifft einen Mikrowellenkoppeler
zum Überkoppeln in den einen seiner Kopplerzweige eingespeister Mikrowellenenergie
in den anderen seiner Kopplerzweige. "Microwave Coupler" The invention relates to a microwave coupler
microwave energy fed into one of its coupler branches for over-coupling
in the other of its coupler branches.
Besonders vorteilhaft läßt sich der erfindungsgemäße Mikrowellenkoppler
in der Antennentechnik zur Speisung von Strahlergruppen, beispielsweise solchen
von Phased-Array-Antennen, mittels einer geeigneten Leitungsmatrix, beispielsweise
einer Butler-Matrix, als Leitungskreuzung benutzen, bei der für eine vorgegebene
Frequenz eine möglichst völlige Überkopplung erwünscht ist.The microwave coupler according to the invention can be particularly advantageous
in antenna technology for feeding groups of radiators, for example those
of phased array antennas, by means of a suitable line matrix, for example
a Butler matrix, as a line crossing, for a given one
Frequency as complete a coupling as possible is desired.
Fig. i zeigt eine solche Butler-Matrix mit vier Eingängen A bis D
und vier Ausgängen, an letztere eine Strahlerzeile angeschlossen ist. Das Netzwerk
dieser Matrix enthält vier 3 dB-Koppler, zwei 45° Phasenglieder Ph und zwei Leitungskreuzungen.
Jedem der Matrixeingänge ist eine bestimmte Strahlungskeule zugehörig. Durch Umschaltung
der Eingänge läßt sich die Veränderung der Abstrahlrichtung erreichen.Fig. I shows such a Butler matrix with four inputs A to D.
and four outputs, to the latter of which a row of radiators is connected. The network
This matrix contains four 3 dB couplers, two 45 ° phase elements Ph and two line crossings.
A certain radiation lobe is associated with each of the matrix inputs. By switching
the inputs can be used to change the direction of radiation.
Bei der Realisierung einer Anordnung nach Fig, 1 für sehr hohe Frequenzen,
beispielsweise für Frequenzen über 10 GHz, ist es häufig zweckmäßig, die sogenannte
Microstrip-Technik anzuwenden; hierbei stellt die Verwirklichung der Leitungskreuzungen
jedoch ein recht großes Problem dar. Prinzipiell besteht die Möglichkeit, durch
Einfügen sogenannter Leitungsbrücken diese Leitungskreuzungen zu realisieren. In
der Praxis werden jedoch hierbei die Reflexionen zumindest bei Frequenzbereichen
über 10 GIIz in der Regel untragbar groß.When realizing an arrangement according to FIG. 1 for very high frequencies,
For example, for frequencies above 10 GHz, it is often useful to use the so-called
Use microstrip technique; this represents the realization of the line crossings
However, poses a rather big problem. In principle, there is the possibility of going through
Insert so-called line bridges to realize these line crossings. In
in practice, however, the reflections are at least in the frequency ranges
over 10 GIIz usually unacceptably large.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mikrowellenkoppler
anzugeben, der die in den einen seiner Kopplerzweige eingespeiste Mikrowellenenergie
möglichst verlustlos und vollständig in den anderen seiner Kopplerzweige überkoppelt
und
der vorteilhaft als Leitungskreuzung einer Anordnung nach Fig.
1 verwendbar ist.The invention is based on the object of a microwave coupler
indicate the microwave energy fed into one of its coupler branches
as lossless as possible and completely coupled in the other of its coupler branches
and
which is advantageous as a line crossing of an arrangement according to Fig.
1 can be used.
Der erfindungsgemäße Mikrowellenkoppler ist d a d u r c h g e k e
n nzeichnet, daß bei gleichen Wellenwiderständen Z0 der Kopplereingange der eine
Kopplerzweig mit dem anderen Kopplerzweig mittels dreier Leiterabschnitte verbunden
ist, die drei im sukzessiven Abstand L, der einer viertel Betriebswellenlänge (0,25
. #) entspricht, aufeinander folgende Punkte auf dem einen der Kopplerzweige mit
drei gleichfalls im sukzessiven Abstand L aufeinder folgenden Punkten auf dem anderen
der Kopplerzweige verbinden und deren jeweilige Länge gleich L gewählt ist, und
daß die Wellenwiderstände der äußeren der drei Leiterabschnitte gleich Z0 und diejenigen
der Kopplerzweige zwischen den Anschlußpunkten der Leiterabschnitte gleich der Quadratwurzel
aus dem Produkt aus Z0 und Z2 gewählt sind, wobei Z2 der Wellenwiderstand des mittleren
der drei Leitungsabschnitte bedeutet.The microwave coupler according to the invention is d a d u r c h g e k e
n shows that with the same characteristic impedance Z0 the coupler inputs are one
Coupler branch connected to the other coupler branch by means of three conductor sections
is, the three in the successive distance L, which is a quarter operating wavelength (0.25
. #) corresponds to successive points on one of the coupler branches with
three also successively spaced L consecutive points on the other
connect the coupler branches and their respective length is chosen to be equal to L, and
that the wave resistances of the outer of the three conductor sections equal to Z0 and those
the coupler branches between the connection points of the conductor sections equal to the square root
are selected from the product of Z0 and Z2, where Z2 is the characteristic impedance of the mean
which means three line sections.
Dieser Mikrowellenkoppler stellt somit einen zweistufigen #/4-Zweig-Koppler
dar. Die Durchgangsverluste können bei ihm über ein Frequenzband voll + 5 % größenordnungsmäßig
kleiner als 0,5 dB bleiben. Bei Abweichungen der Wellenwiderstände von rel; Sollwiderständen
bei einzelnen Koppelelementen ist
die Erfindung durch Anwendung
der üblichen Widerstandsanpassungstechnik realisierbar.This microwave coupler thus constitutes a two-stage # / 4-branch coupler
The throughput losses can be of the order of magnitude of + 5% over a frequency band
stay below 0.5 dB. If the wave resistance deviates from rel; Target resistances
in the case of individual coupling elements
the invention through application
can be implemented using the usual resistance adjustment technology.
Fig. 2 zeigt im Prinzip ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Zwischen
1 und 2 erstreckt sich der eine Koppletzweig und zwischen 3 und 4 der andere Kopplerzweig
des Mikrowellenkopplers nach der Erfindung. Die Wellenwiderstände der Kopplereingänge
seien Z0. Der eine der Kopplerzweige ist mit dem anderen mittels dreier Leiterabschnitte
verbunden, die selbst Wellenwiderstände Z1, Z2 bz2. Z3 aufweisen. Diese Leiterabschnitte
verbinden drei im sukzessiven Abstand L, der einer viertel Betriebswellenlänge entspricht,
aufeinander folgende Punkte aul' dem einen der Kopplerzweige mit drei gleichfalls
im sukzessiven Abstand L aufeinander folgenden Punkten auf dert anderen der Wopplerzweige,
Die Länge dieser Leiterabschnitte ist gleichfalls gleich L gewählt. Die Wellenwiderstände
Z1 und Z3 der äußeren der drei Leiterabschnitte sind gleich Z0 und diejenigen der
Kopplerzweige zwischen den Anschlußpunkten der Leiterabschnitte gleich Z gewählt,
wobei Z gleich der Quadratwurzel aus dem Produkt aus Z0 und Z2 r> bedeutet. Symbolisiert
Ä die Betriebswellenlänge, so gelten somit folgende Bedingungen: L = 0,25 # Z1 =
Z3 = Z0
Fig. 2 shows in principle an embodiment of the invention. One coupling branch extends between 1 and 2 and the other coupling branch of the microwave coupler according to the invention extends between 3 and 4. The wave resistances of the coupler inputs are Z0. One of the coupler branches is connected to the other by means of three conductor sections which themselves have wave resistances Z1, Z2 and 2. Have Z3. These conductor sections connect three successive points at a successive distance L, which corresponds to a quarter operating wavelength, on one of the coupler branches with three points, also at a successive distance L, on the other of the Woppler branches.The length of these conductor sections is also selected to be equal to L. The wave resistances Z1 and Z3 of the outer of the three conductor sections are selected equal to Z0 and those of the coupler branches between the connection points of the conductor sections equal to Z, where Z is the square root of the product of Z0 and Z2 r>. If Ä symbolizes the operating wavelength, the following conditions apply: L = 0.25 # Z1 = Z3 = Z0