DE2260166A1

DE2260166A1 - COUPLING DEVICE FOR MICROWAVES

Info

Publication number: DE2260166A1
Application number: DE19722260166
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Rer Nat Siebeneck; Juergen Dipl Phys Vogel
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1972-12-08
Filing date: 1972-12-08
Publication date: 1974-06-27

Description

Kopplungsvorrichtung für Mikrowellen Die Erfindung bezieht sich auf eine Kopplungsvorrichtung zwischen einem die Mikrowellen enthaltenden Hohlraum und einer auf der freien und nach außenliegenden Oberfläche eines auf der Innenfläche eine den Erdleiter und teilweise die Gehäusewandung bildenden Metallisierung aufweisenden dielektrischen Trägers angeordneten Streifenleitung, die zur Kopplung der Mikrowellensenkrecht über einen Schlitz in der Metallisierung liegt. Coupling device for microwaves The invention relates to a coupling device between a cavity containing the microwaves and one on the free and outward surface one on the inner surface a metallization which forms the earth conductor and partially the housing wall dielectric carrier arranged stripline, which is used for coupling the microwave perpendicular lies over a slot in the metallization.

Kopplungsvorrichtungen sind in den unterschiedlichsten nusfuhrungenbekannt, So zeigt die Literatùrstelle "The microwave journal", June 1971, S. 18 B und 18 C, insbesondere in der Fig. 1 auf der Seite 18 B einen Hohlrauinresonator, verwendet als sogenannten Gunn-Oszillator.Coupling devices are known in the most varied of versions, For example, the author shows "The microwave journal", June 1971, pp. 18 B and 18 C, in particular in FIG. 1 on the side 18 B, a hollow space resonator is used as a so-called Gunn oscillator.

Die Kopplungsvorrichtung, in diesem Fall also die Auskopplungsvorrichtung, besteht aus einer -sogenannten Koaxialanordnung, nämlich einem an dem Gehäuse des Oszillators befestigten Außenleiter und einem in diesem koaxial in einem Dielektrikum angeordneten Innenleiter. Der Innenleiter ragt ein kleines Stück in den Schwingungsraum, also in den Innenraum des Hohlraumresonatprs, hinein, bildet also eine kleine Antenne.The coupling device, in this case the decoupling device, consists of a so-called coaxial arrangement, namely one on the housing of the Oscillator attached outer conductor and one in this coaxially in a dielectric arranged inner conductor. The inner conductor protrudes a little bit into the oscillation space, so in the Interior of the cavity resonance, into it, thus forms a small antenna.

Die Us-PS 2 877 429 zeigt eine Kopplungsvorrichtung für eine Hochfrequenzwelle, insbesondere auch Hikrowelle, von einem Hohlleiter auf eine sogenannte Stripline.The US-PS 2 877 429 shows a coupling device for a high frequency wave, in particular also a microwave, from a waveguide to a so-called stripline.

Die Stripline ist also eine Leitung mit ausgeprägtem Innenleiter und zwei Außenleitern. Der Innenleiter der Stripline liegt senkrecht zu einem rechteckförmigen Querschnitt aufweisenden Fenster in der Abschlußwandung des Hohlleiters.The stripline is therefore a line with a pronounced inner conductor and two outer conductors. The inner conductor of the stripline is perpendicular to a rectangular one Cross-section window in the end wall of the waveguide.

Die GB-PS 794 884 zeit eine Kopplungsvorrichtung zwischen einem Hoi:l1iter und einer Stripline für Nikrowellen.The GB-PS 794 884 time a coupling device between a Hoi: l1iter and a stripline for microwaves.

An der Stripline ist ein Bolzen mit einem kugelförmigen freien Ende angeordnet, das in den Hohlleiter als Antenne hineinragt. Praktisch entspricht diese Ausführung einer etwas anderen Koaxianordnung wie sie oben gezeigt ist.On the stripline is a bolt with a spherical free end arranged, which protrudes into the waveguide as an antenna. In practice this corresponds to Execution of a slightly different coaxial arrangement as shown above.

Aber auch die einfache Kopplung über einen Ausschnitt in der Hohlleiteraußenwandung und einer Stripline, die über diesem Ausschnitt liegt, ist in Fig, 3 dieser Patentschrift beschrieben.But also the simple coupling via a cutout in the outer wall of the waveguide and a stripline overlying this section is shown in Fig. 3 of this patent described.

Die DT-OS 2 162 196 zeigt eine Kopplungsvorrichtung zwischen einem Hohlleiter und einer Bandleitung. Die Kopplungsvorrichtung ist in dem Hohlleiter angeordnet. Der Bandleiter befindet sich auf einem dielektrischen Träger mit einseitiger Metallisierung. Die Metallisierung bildet in dem Hohlleitergehäuse einen Teil der Wandung, und zwar in einer Anordnung zur Aufteilung des Hohlleiterraumes. In der Netallisierung auf dem dielektrischen Träger ist ein Schlitz in den verschiedensten Formen vorgesehen. Senkrecht über die sein Schlitz liegt das Ende der Bandleitung.DT-OS 2 162 196 shows a coupling device between a Waveguide and a ribbon cable. The coupling device is in the waveguide arranged. The strip conductor is on a dielectric carrier with one-sided Metallization. The metallization forms part of the waveguide housing Wall, in an arrangement for dividing the waveguide space. In the Metallization on the dielectric support is a slot in the most diverse Forms provided. The end of the ribbon cable lies perpendicularly over its slot.

Von diesem Stand der Technik geht die Erfindung aus. Sie schafft insbesondere gegenüber der zuletzt genannten Anordnung eine verbesserte Ausführungsform, denn die Anordnung einer Wandung im Hohlleiter ist immer sehr kritisch, und bei Störungen kann nicht unmittelbar beobachtet werden, ob die Lage der Teile der gewünschten entspricht.The invention is based on this prior art. She creates in particular compared to the latter Arrangement an improved embodiment, because the arrangement of a wall in the waveguide is always very critical, and at Disturbances can not be observed immediately whether the location of the parts is the desired is equivalent to.

Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, die an sich bekannte Anordnung einer Bandleitung über einen Schlitz in einer Metallisierung auf einem dielektrischnen Träger, wie also aus der Anwendung für einen Hohlleiter bekannt, für weitere Anwendungsgebiete zu erschließen.The object of the invention is therefore the known per se Arrangement of a ribbon cable over a slot in a metallization on a dielectric carrier, as known from the application for a waveguide, open up for further areas of application.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung für eine Kopplungsvorrichtung für Mikrowellen der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die auf dem Träger angeordnete Metallisierung mit dem schlitzförmigen Fenster Teil der Außenwandung eines Hohlraumresonators ist. Dabei kann der Hohlraumresonator topf- oder quaderförmig ausgebildet sein und die an dem Träger angeordnete Metallisierung mindestens Teil einer Seitenwandung des Hohlraumresonators sein und mindestens ein schlitzförmiges Fenster aufweisen. Auch kann die Metallisierung zwei oder drei schlitzförmige Fenster auSweisenOr Der Hohlraumresonator kann ein Halbleiterelement aufweisen, das im Mikrowellenbereich einen negativen Widerstand aufweist und zur Erzeugung von Mikrowellenenergie geeignet ist. Dabei kann dasiialbleitereiement eine Gunndiode und die gesamte Anordnung ein Mikrowellenoszillator sein. Weiterhin kann (können) das oder die schlitzBörmige(n) Fenster außermittig angeordnet sein.This object is achieved according to the invention for a coupling device for microwaves of the type mentioned in that the on the carrier arranged metallization with the slot-shaped window part of the outer wall of a cavity resonator. The cavity resonator can be pot-shaped or cuboid be formed and at least part of the metallization arranged on the carrier be a side wall of the cavity resonator and at least one slot-shaped Have windows. The metallization can also have two or three slot-shaped windows DISCLAIMER The cavity resonator can have a semiconductor element that operates in the microwave range has a negative resistance and is suitable for generating microwave energy is. The lead element can include a Gunn diode and the entire arrangement Be microwave oscillator. Furthermore, the slot-shaped (s) Window be arranged off-center.

Zwecks Erreichen einer optimalen Leistungskopplung kann jedes schlitzförmige Fenster etwa //2 lang ausgebildet sein und die Streifenleitung das Fenster in der Mitte kreuzen und das freie Ende der Streifenleitung,- gemessen vom Kreuzungspunkt ab, #/4 lang sein und das außermittig angeordnete Fenster mit seinen beiden Enden mit der senkrecht zum Fenster liegenden Innenwandung des Hohlraumresonators nahezu abschließen. Das Fenster kann.auch als Segment eines Kreisringes ausgebildet sein.Each can be slit-shaped in order to achieve optimal power coupling Window about // 2 long and the stripline the window in the Cross the middle and the free end of the stripline - measured from the crossing point ab, # / 4 be long and the eccentrically arranged window with its two ends with the inner wall of the cavity resonator lying perpendicular to the window nearly to lock. The window can also be designed as a segment of a circular ring.

Die Erfindung zeigt also eine Anwendungder an sich vom Hohlleiter her bekannten Kopplungsvorrichtung bei Hohlraumresonatoren in den unterschiedlichsten Ausführungen.The invention thus shows an application of the waveguide itself known coupling device for cavity resonators in the most varied Executions.

Dabei besteht der Vorteil der Anordnung nach der Erfindung darin, daß der dielektrische Träger mit der einseitig angeordneten Metallisierung die Außenwandung des Hohlraumresonators mindestens teilweise ersetzt, so daß an dieser Stelle der Hohlraumresonator in einfacher Weise zugängig wird. Ferner ist die Kopplungsstelle von außen unmittelbar erkennbar und damit auch für Messungen in einfacher Weise zugängig.The advantage of the arrangement according to the invention is that that the dielectric carrier with the metallization arranged on one side is the outer wall of the cavity resonator at least partially replaced, so that at this point the Cavity resonator is accessible in a simple manner. Furthermore is the coupling point Immediately recognizable from the outside and thus also for measurements in a simple manner accessible.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden neuerbeschrieben.Embodiments of the invention are shown in the drawings and are described again in the following.

Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt eines Hohlraumresonators mit zwei Kopplungsvorrichtungen, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Anordnung ähnlich Fig. 2.1 shows a section of a cavity resonator with two coupling devices, FIG. 2 shows a plan view of the arrangement according to FIG. 1, FIG. 3 shows a plan view an arrangement similar to FIG. 2.

im vergrößerten Maßstab mit drei Kopplungsvorrichtungen, Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Gunn-Oszillator, Fig. 5 einen Schnitt durch den Gunn-Oszillator nach Fig. 4, Fig. 6 einen im vergrößerten Maßstab gezeigten Schnitt der Auskopplungsvorrichtung nach Fig. 5. on an enlarged scale with three coupling devices, FIG. 4 a Top view of a Gunn oscillator, FIG. 5 shows a section through the Gunn oscillator according to Fig. 4, Fig. 6 shows a section of the coupling-out device shown on an enlarged scale according to FIG. 5.

In Fig. 1 ist der Hohlraumresonator mit seinem Schwingungsraum 1 begrenzt durch ein Gehäuse 2, das kreisförmig oder rechteckförmig ausgebildet sein kanne Dieses Gehäuse 2 ist durch einen dielektrischen Träger 3 abgedeckt. Auf der nach innen liegenden Seite des dielektrischen Trägers 3 befindet sich eine Metallisierung 4, in der zwei schlitzförmige Fenster 5 ausgenommen sind (siehe auch Fig. 2).In FIG. 1, the cavity resonator with its oscillation chamber 1 is delimited by a housing 2, which can be circular or rectangular This housing 2 is covered by a dielectric carrier 3. On the after on the inside of the dielectric carrier 3 there is a metallization 4, in which two slot-shaped windows 5 are excluded (see also Fig. 2).

Die Metallisierung 4 schließt also den Schwingungsraum 1 an der einen Seitenrand völlig ab. Die Mikrowelle kann lediglich durch die etwa rechteckförmigen Querschnitt aufweisenden Fenster 5 austreten. Senkrecht über die längste Ausdehnung dieser Fenster liegt der Bandleiter bzw. die Mikrostrip 6 und die Kopplung erfolgt an der Stelle, an der die Iikrostrip 6 das Fenster 5 kreuzt; Wenn es auf die Kopplung einer optimalen Leistung ankommt, soll jedes Fenster 5 etwa /i/2 lang sein und das überstehende Ende der IeXikrostrip bzw. Streifenleitung 6, gemessen vom Kreuzungs?jttelpur1Ift über dem Fenster 5, soll zum freien Ende hin i/4 lang sein.The metallization 4 thus closes the vibration space 1 at one end Margin completely off. The microwave can only through the approximately rectangular Exit window 5 having cross section. Vertical over the longest stretch The strip conductor or the microstrip 6 lies in this window and the coupling takes place at the point where the Iikrostrip 6 crosses the window 5; When it comes to the coupling an optimal performance arrives, each window 5 should be about / i / 2 long and that protruding end of the IeXikrostrip or stripline 6, measured from the intersection? jttelpur1Ift above the window 5, should be 1/4 long towards the free end.

Eine besonders wirkungsvolle Auskopplung wird dann erreicht, wenn, wie in Fig. 3 gezeigt, bei einem topfförmigen Gehäuse 2 die beiden Enden des Fensters 5 möglichst nahe an der Innenwandung des Hohlraumresonators liegen, wobei sich dann gleichzeitig eine außermittige Anordnung des Fensters 5 anbietet. Die Anordnung nach Fig. 3 zeigt weiterhin die Möglichkeit, neben der Ein und Auskopplungsvarrichtung noch eine weitere Kopplungsvorrichtung vorzusehen, die ebenfalls ein Fenster 5 mit einer Streifenleitung 6 aufweist.A particularly effective decoupling is achieved when, as shown in Fig. 3, with a cup-shaped housing 2, the two ends of the window 5 are as close as possible to the inner wall of the cavity resonator, in which case at the same time an eccentric arrangement of the window 5 offers. The order according to Fig. 3 also shows the possibility, in addition to the coupling-in and coupling-out device still provide a further coupling device, which also has a window 5 with a strip line 6.

Die Figuren 4 bis 6 zeigen eine Anwendung des Erfindungsgedankens bei einem Gunn-Oszillator. Das Gehäuse des Hohlraumresonators ist wieder mit 2 bezeichnet. Die Außenwandung des Gehäuses besteht teilweise aus einem dielektrischen Träger 3 mit einer Metallisierung 4, der ein Fenster 5 aufweist, über das die Streifenleitung bzw. die Mikrostrip 6 senkrecht liegt. In der Schnittdarstellung nach Fig. 5 ist das Gehäuse 2 aufgeteilt an der Stelle 7.Figures 4 to 6 show an application of the inventive concept on a Gunn oscillator. The housing of the cavity resonator is again designated by 2. The outer wall of the housing consists partly of a dielectric carrier 3 with a metallization 4 which has a window 5 through which the strip line or the microstrip 6 is perpendicular. In the sectional view according to FIG. 5 is the housing 2 divided at point 7.

Diese Aufteilung dient lediglich der Gleichstromtrennung, damit die Gunn-Diode- 8 die entsprechende Vorspannung erhalten kann. Durch den Stift 9 ist lediglich schematisch die Abstimmanordnung des Hohlraumresonators angedeutet.This division is only used for direct current separation so that the Gunn diode 8 can receive the appropriate bias. Through the pin 9 is the tuning arrangement of the cavity resonator is only indicated schematically.

Fig. 6 zeigt noch einmal in geschnittener Darstellung die Auskopplungsvorrichtung in vergrößertem Maßstab.6 shows the decoupling device again in a sectional illustration on a larger scale.

Die Länge des Fensters 5 in der Anordnung nach Fig. 4 wie auch die Streifenleitung 6 mit ihrem freien über das Fenster 5 hinausragenden Ende können entsprechend den zu Fig. 3 gegcbenen maßnahmen ausgebildet werden, wenn es z.B. auf eine optimale Leistungskopplung ankommt.The length of the window 5 in the arrangement of FIG. 4 as well as the Stripline 6 with its free end protruding beyond the window 5 can according to the measures given for Fig. 3, if there is e.g. an optimal performance coupling is important.

Die übrigen in Fig. 4 gezeigten Teile besitzen folgende Bedeutung: Die ausgekoppelte Mikrowelle verlauft von der Streifenleitung 6 zunachst zu einem Zirkulator 10 und von diesem über die Antennenleiterbahn 11 an den hntennenanschluß 12.The other parts shown in Fig. 4 have the following meaning: The coupled-out microwave initially runs from the stripline 6 to one Circulator 10 and from this via the antenna conductor track 11 to the antenna connection 12th

Die Leiterbahn 13 stellt eine Verbindung zu einem Mischer 14 dar, der seinerseits bei 15 mit der übrigen Schaltungsanordnung verbunden ist. 16 ist ein weiterer Koppler.The conductor track 13 represents a connection to a mixer 14, which in turn is connected at 15 to the rest of the circuitry. 16 is another coupler.

Diese Anordnung ist z.B. gebräuchlich als Teil eines Radarmeßgercttes, wobei dann der Zirkulator 10 derart ausgebildet ist, daß das ausgehende Signal, also das vom Sender herkommende Signal, nicht zum Mischer 14 gelangen kann, sondern lediglich das empfangene Echosignal.This arrangement is used, for example, as part of a radar measuring device, in which case the circulator 10 is designed in such a way that the outgoing signal, So the signal coming from the transmitter cannot reach the mixer 14, but only the received echo signal.

Claims

PATENT CLAIMS:

tX coupling device between one containing the microwave Cavity and one on the free and outward surface one on the Inner surface a metallization forming the earth conductor and partially the housing wall having dielectric carrier arranged stripline, which is used for coupling the microwave lies vertically over a slot in the metallization, thereby characterized in that the metallization arranged on the carrier with the slot-shaped Window is part of the outer wall of a cavity resonator.

2. Coupling device according to claim 1, characterized in that the cavity resonator is pot-shaped or cuboid-shaped and that on the carrier arranged metallization at least part of a side wall of the cavity resonator and has at least one slot-shaped window.

3. Coupling device according to claim 1 and / or claim 2, characterized characterized in that the metallization has two or three slot-shaped windows.

4. Coupling device according to claim 1 and / or 2, characterized in that that the cavity resonator has a semiconductor element which is in the microwave range has a negative resistance and is suitable for generating microwave energy is.

5. Coupling device according to claim 4, characterized in that the semiconductor element a Gunn diode and the entire arrangement a microwave oscillator is.

6. Coupling device according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the slot-shaped window (s) is eccentric is (are) arranged.

7. Coupling device according to one or more of the preceding Claims, characterized in that in order to achieve an optimal power coupling Each slit-shaped window is about // 2 long and the stripline the window in the middle crosses and the free end of the stripline, measured from the intersection point, j / 4 long and the eccentrically arranged window with its two ends with the inner wall of the cavity resonator lying perpendicular to the window almost complete.

8 .. Coupling device according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the window is a segment of a circular ring is illusory.