DE2342071C3 - Kondensator einer Streifenleitung - Google Patents
Kondensator einer StreifenleitungInfo
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Description
65
Die Erfindung betrifft einen Kondensator der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeichneten
Art
Es ist bekannt (US-Zeitschrift »IEEE Transactions on
Microwave Theory and Techniques«, August 1972, S. 555 und 556), Dioden und insbesondere Laufzeitdioden
mit Stoßlawinen-Durchbruchscharakteristik (IMPATT-Dioden) als Grundlage für Festkörperoszillatoren und
Verstärker in zahlreichen Anwendungsfällen für die Mikrowellentechnik zu verwenden. Die Diodenvorspannung
muß gegenüber der restlichen Schaltung isoliert sein, wobei die erforderlichen Gleichspannungsunterbrechungen durch Plättchenkondensatoren bewirkt
werden. Wahlweise kann hierzu auch ein Interdigitalkondensator verwendet werden, der in den
Zug einer Streifenleitung, z. B. in den Leitungszug des Streifenleiters einer Mikrostripleitung, eingebaut ist
Wie ferner aus der genannten Literaturstelle sowie aus der GB-PS S 11 295 und der US-PS 28 28 454
bekannt ist, weisen Interdigitalkondensatoren zwei Beläge auf, von denen jeder eine Gruppe von
fingerförmig von einem Rand vorspringende Flächen umfaßt, wobei die Beläge so angeordnet sind, daß die
Finger voneinander beabstandet im gegenseitigen Eingriff stehen, so daß ein kontinuierlicher Spalt
zwischen den Belägen gebildet ist.
Der aus der erstgenannten Literaturstelle bekannte Kondensator muß hinsichtlich seiner Impedanz über das
Betriebsfrequenzband an die Schaltung angepaßt sein. Da die Kapazität in umgekehrter Zuordnung zu der
Reaktanz steht, macht eine höhere Kapazität die erforderliche Anpassung über einen Breitband-Frequenzbereich
leichter als eine geringe Kapazität. Ungünstigerweise zeigt jedoch der Interdigitalkondensator
normalerweise eine sehr geringe Gesamtkapazität in der Größenordnung von wenigen pF. Diese
Kapazität kann durch Verminderung der Spaltbreite und/oder durch Steigerung der Spaltlänge gesteigert
werden, jedoch kann aus praktischen Gründen, die durch die Stoffe und Verfahren bedingt sind, die
Spaltbreite nicht unbegrenzt vermindert werden; obgleich die Spaltlänge gesteigert werden kann, wirkt
der Kondensatorspalt als eine einem offenen Stromkreis entsprechende Schlitzleitung, welche eine unerwünschte
Resonanz erzeugt, wenn immer die Spaltlänge ein Vielfaches einer halben Wellenlänge beträgt. Je
langer der Spalt ist. einen desto geringeren Abstand weisen demgemäß die unerwünschten Resonanzfrequenzen
auf und desto wahrscheinlicher ist es, daß unerwünschte Resonanzen in das Betriebsfrequenzband
der Baueinheit fallen.
Diese Probleme werden nach der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß der Kondensator nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1 zur Verschiebung seiner Resonanzfrequenz eine reaktive Belastung
aufweist, bestehend aus in einer der beiden die Beläge des Kondensators bildenden Endflächen der Streifenleiterabschnitte,
der vom Spalt ausgeht und in Längsrichtung des Streifenleiters verläuft.
Nach der vorliegenden Erfindung wird der übliche Streifenleitungs-Interdigitalkondensator so abgewandelt,
daß die durch den Kondensatorspalt erzeugten Resonanzfrequenzen eingestellt werden können; bei
richtiger Dimensionierung können diese Frequenzen aus einem gewählten Betriebsfrequenzband in wirksamer
Weise entfernt werden. Die Resonanzeinstellung kann durch Zugabe eines Schlitzes oder einer Anzahl
von Schlitzen geschehen, die vom Spalt ausgehend in einem der beiden Abschnitte des Streifenleiters
vorgesehen sind. Dieser Schlitz bzw. diese Schlitze wirkt bzw. wirken im Sinne einer Ausdehnune der wirksamen
Länge des Kondensatorspalts durch reaktive Belastung des Spaltes, so daß dieser, während er keine wesentliche
Einwirkung auf die Kapazität der Baueinheit noch auf die Impedanzcharakteristik aufweist, im Sinne einer
Erniedrigung der Resonanzfrequenzen wirksam ist Die Verschiebung der Resonanz wird optimal, wenn die
Schlitze an Spannungsminima der Resonanzwelle gelegen sind, d.h. an den Knoten des stehenden
Wellenmusters. Für Halbwellenresonana liegt ein
Knoten an dem Mittelpunkt der Spaltlänge; eine Vollwelleiiresonanz zeigt Knoten in symmetrischer
Versetzung gegenüber dem Mittelpunkt Demgemäß wird zur Verschiebung der Halbwellen-Resonanzfrequenzen
ein Schlitz in einem Streifenleiterabschnitt an der Mittellinie des Streifenleiters angebracht; zur
Verschiebung von Vollwellen-Resonanzfrequenzen wird ein Paar von Schlitzen symmetrisch gegenüber der
Mittellinie versetzt angebracht.
Die resonanzeingestellten Interdigitalkondensatoren finden Anwendung als Gleichvorspannungsunterbrechungen
bei Diodenoszillatoren und -verstärkern. Bei
einer solchen Schaltung unter Anwendung beispielsweise eines drei Anschlüsse aufweisenden Zirkulators
ergibt der Kondensator eine Unterbrechung des Gleichstromweges zwischen dem Diodenarm und dem
Eingangs- sowie Ausgangsarm, wobei die Resonanz bei entsprechender Auslegung der reaktiven Belastung
außerhalb des Betriebsbandes des Oszillators liegt. Die Oszillatorschaltung kann ein Paar von Interdigitalkondensatoren
mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen verwenden, beispielsweise in dem Eingangsam, ein
Kondensator mit einer derartigen Schlitzgestallung, daß die nächstliegende Resonanzfrequenz unterhalb des
Betriebsbandes liegt, und in dem Ausgangsarm ein Kondensator mit einer reaktiven Belastung entsprechender
Dimensionierung, daß die nächstliegende Resonanz oberhalb des Bandes liegt. Da die Resonanzfrequenzen
verschieden sind, kann die zugeordnete Energie ohne Schaden in üblicher Weise angeschlossen
werden. Wahlweise kann ein einziger Kondensator mit einer entsprechend ausgelegten reaktiven Belastung in
dem Diodenann angeordnet sein. Die Energie in den verschobenen Kondensatorresonanzen kann durch
Anwendung eines Widerstandsfilms gedämpft oder unterdrückt werden, der beispielsweise durch Niederschlag
über den Belastungsschlitzen angebracht und so angeordnet ist, daß er eine vernachlässigbare Wirkung
auf den Kondensatorverlust ausübt.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines bekannten Streifenleitungs-Interdigitalkondensators in Draufsicht,
F i g. 2,3 die Spannung als Funktion der Kondensatorspaltlänge
für Vollwellen- bzw. Halbwellenresonanz in Schaubilddarstellung,
Fig.4 ein Ausführungsbeispiel eines Interdigitalkondensators
mit einstellbarer Resonanzfrequenz in Draufsicht,
F i g. 5 ein Ausführungsbeispiel eines Interdigitalkondensators, bei dem die unerwünschte Resonanz bO
unterdrückt ist, in Draufsicht.
F i g. 6. 7 Ausführungsbeispiele von Diodenoszillatorschaltungen unter Anwendung eines Kondensators mit
reaktiver Belastung, jeweils in schematischer Darstellung, b5
Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung ähnlich derjenigen von F i g. 6, in schematischer
Darstellung,
F i g. 9 das Leitungsmuster entsprechend der Schaltungsanordnung
von F i g. 7 mit einem Kondensator, bei dem die unerwünschte Resonanz unterdrückt ist, in
schematischer Darstellung.
F i g. 1 zeigt das LeitungsrMister eines bekannten
Streifenleitungs-Interdigitalkondensators. Der Streifenleiter besteht aus zwei Abschnitten 10Λ, 1OB, die auf
einer Unterlage 11 angebracht sind. Jeder Abschnitt weist Finger 12/4,125 auf, die vom Abschnitt iOA bzw.
105 gegen den anderen Abschnitt hin verlaufen. Der serpentinenartige Zwischenraum zwischen den Fingern
12Ä, 125 stellt den Kondensatorspalt 14 dar. Dessen Breite V/ liegt in der Größenordnung weniger
Zehntelmillimeter; die Spaltlänge L ist durch die Längen und die Anzahl der Finger 12 bestimmt Der
Kondensator kann mit irgendeinem geeigneten Dielektrikum bedeckt sein, um den Eintritt von außerhalb
befindlichem Material auf den Spalt zu verhindern.
Die Kapazität des Kondensators ist eine Funktion von dessen Abmessungen. Die Anteilskapazität pro
Einheit der Spaltlänge ist im wesentlichen durch die Spaltbreite W bestimmt; die Gesamtkapazität ist das
Produkt aus der Anteilskapazität und der Spaltlänge L Die Gesamtkapazität kann gesteigert werden, indem die
Spaltbreite W vermindert wird; dies ist jedoch letztlich durch die verwendeten Stoffe und Verfahren begrenzt
Wahlweise kann die Kapazität gesteigert werden, indem die Fingerlänge d gesteigert wird oder indem
Finger zugefügt werden; da jedoch der Spalt wie eine Schlitzleitung wirkt, bedingt ein längerer Spalt eine
niedrigere primäre Resonanzfrequenz; daher wird die Wahrscheinlichkeit, daß eine Resonanzfrequenz in das
gewählte Betriebsfrequenzband fällt, gesteigert.
Die Resonanz liegt bei Frequenzen vor, für welche die Länge L des Spaltes ein Vielfaches einer Halbwellenlänge
ist. Die Cosinuswelle von Fig.2 zeigt das Spannungswellenmuster von Vollwellenresonanz in
einer Schlitzleitung der Länge L Die Maxima treten an den Enden der Leitung bei 0 und L auf, wobei Nullstellen
bei einem Viertel des Wertes L und Dreiviertel des Wertes L vorliegen.
Fig.3 zeigt das Spannungswellenmuster der Halbwellenresonanz,
wobei die Maxima bei 0 und L und eine Nullstelle bei dem halben Wert von L liegen.
Die Resonanzfrequenz /,ist durch folgende Gleichung
bestimmt:
fr=m>/2L.
Hierbei bedeutet π eine ganze Zahl in Abhängigkeit von der Ordnung der Resonanz; ν stellt die Fortpflanzungsgeschwindigkeit
längs des Schlitzleiters dar. Für Vollwellenresonanz ist η eine gerade Zahl, für
Halbwellenresonanz eine ungerade. Daher erhält η den Wert 2 für die primäre Vollwellenresonanz und den
Wert π = 1 für die primäre Halbwellenresonanz.
Beispielsweise ergibt sich bei der Dielektrizitätskonstanten von Luft der Wert ν = 3 · 1010 cm/sec. Demgemäß
liegt für eine sehr kurze Länge L, beispielsweise 1 cm, die primäre Halbwelleu-Resonanzfrequenz bei
etwa 15GHz; die niedrigste Vollwellen-Resonanzfrequenz
liegt bei 30 GHz. Ein Kondensator mit dieser Spaltlänge ergibt daher keine Resonanzprobleme, wenn
ein Betrieb unterhalb 15 GHz erfolgt. Jedoch ergibt die Spaltlänge von lediglich 1 cm eine derartig geringe
Kapazität, daß dies für die meisten Anwendungsfälle unbrauchbar wäre.
Für eine größere Spaltlänge von beispielsweise 10 cm
tritt die primäre Halbwellenresonanz bei etwa 1,5 GHz auf, die primäre Vollwellenresonanz bei 3GHz;
Resonanzen von höherer Ordnung treten in aufeinanderfolgenden Intervallen von 1,5 GHz auf. Die folgende
Zusammenstellung veranschaulicht die primären und sekundären Halbwellen- und Vollwellenresonanzen für
eine beispielsweise Auswahl der Spaltlängen L:
Spalt länge |
Resonanzfrequenzen (GHz) | primäre | sekundäre | sekundäre |
primäre | Vollwelle | Halbwolle | Vollwelle | |
(cm) | Halbwelle | (/7=2) | (/7=3) | (n = 4) |
20 | (n=1) | 1.5 | 2.25 | 3,0 |
10 | 0,75 | 3 | 4,5 | 6 |
5 | 1,5 | 6 | 9 | 12 |
1 | 3 | 30 | 45 | 60 |
15 |
Die kürzeren Spaltlängen ergeben ersichtlich Resonanzen bei höherer Frequenz, so daß ein Betrieb in
Frequenzbändern unterhalb der niedrigsten Resonanzfrequenz möglich ist. Für größere Spaltlängen sind die
Resonanzfrequenzen niedriger und in dichterem Abstand, so daß die Betriebsfrequenzbänder normalerweise
zwischen den Resonanzen angeordnet werden müssen. Bei der praktischen Ausführung reduziert die
dielektrische Aufladung den Wert v, wodurch die Resonanzfrequenzen proportional reduziert werden.
Durch richtige Wahl der Spaltlänge L des Kondensators von F i g. 1 kann ein gewähltes Frequenzband frei
von Resonanzen erhalten werden. Jedoch hat die Anwendung dieses Verfahrens (normalerweise durch
Änderung der Anzahl oder der Abmessungen der Finger 12) zur Einstellung der Resonanzfrequenz den
Nachteil, daß auch die Kapazität beeinflußt wird, da die Gesamtkapazität von der Länge L abhängt
Fig.4 zeigt einen Interdigitalkondensator, bei welchem
die Resonanz unabhängig von der Kapazität einstellbar ist. Der Kondensator ist mit ineinandergreifenden
Fingern 12Λ, 12ß, wie in F i g. 1, ausgebildet Die
Kapazität der Baueinheit wird durch die tatsächliche Länge L des Spaltes 14 bestimmt, jedoch ist ohne
Änderung der tatsächlichen Länge L und damit ohne Beeinflussung der Kapazität die wirksame Spaltlänge
durch reaktive Belastung des Kondensators einstellbar. Dies wird mittels eines Paares von Schlitzen 13 erzielt
die aus dem Leiterabschnitt 10-Bherausgeschnitten sind.
Die Schlitze, welche eine Höhe H von weniger als λ/4 aufweisen, wobei λ=vif und f die Betriebsfrequenz
darstellen, wirken im wesentlichen als gekürzte Abzweigungen an einem Übertragungsleiter, wobei
diese Schlitze eine reaktive Belastung im Sinne einer reihengeschalteten Induktivität darstellen. Daher steigert
die Einführung der Schlitze 13 die wirksame elektrische Länge des Spaltes 14, wie sich aus der
vorangehenden Gleichung (1) und der zugehörigen Zusammenstellung ergibt wobei die Resonanzfrequenzen
erniedrigt werden.
Das Ausmaß der reaktiven Belastung und damit das Ausmaß der Resonanzfrequenzverschiebung wird in
erster Linie durch die Anordnung der Schlitze 13 längs des Spaltes 14 und in geringerem Maße durch die Höhe
H der Schlitze 13 eingestellt Obgleich die Höhe H ein wesentlicher Faktor bei der Bestimmung der Belastungswirkung
der Schlitze darstellt wird die Abmessung der Schlitze durch Impedanzüberlegungen begrenzL
Da die Entfernung großer Mengen Leiterbahnmaterials aus dem Streifenleiter die Anpassungskennwerte
ungünstig beeinflussen, werden die Schlitze 13 vorzugsweise in dem breiteren Abschnitt lOß angeordnet.
Übliche Übertragungsleitungsverfahren, beispielsweise die Tabellenanalyse nach Smith, können verwendet
werden, um die Wirkung der Schlitze 13 für besondere Kombinationen der örtlichen Anordnung des
Schlitzes, der Höhe Wund der Breite Dzu bestimmen.
Für eine maximale Belastung sollten die Schlitze 13 an
Für eine maximale Belastung sollten die Schlitze 13 an
ίο den Spalt 14 bei oder nahe den Spannungsnullpunkten
eingekoppelt werden, wo der maximale Strom vorliegt. Um die Halbwellenresonanz zu verschieben, ist ein
einziger Belastungsschlitz 13 vorzugsweise an der Mittellinie des Streifenleiters vorgesehen, so daß eine
Einkopplung an dem Mittelpunkt der Spaltlänge L erfolgt. Das Paar von Schützen 13. welches in
symmetrischer Versetzung gegenüber der Mittellinie des Streifenleiters veranschaulicht ist, dient zur
Veranschaulichung einer Anordnung zur Verschiebung der Vollwellenresonanzen. Die Spannungsnullstellen
erscheinen für die primäre Vollwellenresonanz bei L/4
und 3L/4; die sekundären Vollwellenresonanzen haben Nullstellen bei Ve/, VsL VnL und VsL, so daß die Stelle
der Schlitze 13 gemäß der verschobenen Resonanzfrequenz gewählt werden kann. Wenngleich die Schlitze in
irgendeinem der Abschnitte 10Λ oder 10ß des Streifenleiters oder in beiden angeordnet und damit im
wesentlichen bei irgendeiner der gewählten Nullstellen eingekoppelt werden können, ist eine Symmetrie
vorzuziehen. Auch müssen Anpassungsüberlegungen in Betracht gezogen werden, wenn die Schlitze angebracht
werden.
Durch geeignete Dimensionierung der Finger kann eine gewünschte Kapazität erreicht werden; durch
Zufügung von Belastungsschlitzen können die Resonanzfrequenzen nach unten verschoben werden, ohne
die Kapazität zu beeinflussen. Nach dem Beseitigen der wechselseitigen Abhängigkeiten der Kapazität und der
Resonanzfrequenz kann ein Interdigitalkondensator so optimiert werden, daß er eine praktische Gleichvorspannungsunterbrechung
für Mikrowellenschaltungen darstellt
F i g. 5 zeigt den Kondensator von F i g. 4 in Abwandlung auf die Erzielung einer Unterdrückung
unerwünschter Resonanzen. Ein Widerstandsfilm 50 wird über den reaktiv belastenden Schlitzen 13
angebracht und dient zur Dämpfung der Resonanzen an dem Punkt wo deren Wirkung auf die Impedanz des
Kondensators vernachlässigbar ist Der Film 50 muß parallel zu der Ebene der Abschnitte 1OA und 10ß des
Streifenleiters verlaufen und im wesentlichen in derselben liegen, so daß er eine Kopplung mit dem
elektrischen Resonanzfeld herbeiführt jedoch keine Kopplung mit dem elektrischen Feld des Signals, das
vorherrschend senkrecht zu dessen Leitung verläuft Der Film kann unmittelbar auf die Unterlage 11
niedergeschlagen werden, so daß er unmittelbar auf dem Streifenleiter liegt; oder es kann der Film auf einem
dünneren Träger vorliegen, beispielsweise einer Schicht aus Glimmer, welche der Unterlage zugefügt wird.
Wenn die Schlitze 13 nahe der Mittellinie des Streifenleiters gelegen sind, wie dies dargestellt ist,
erweist sich das Potential über den Film infolge des
Signals an der Leitung als vernachlässigbar, so daß der Signalverlust vernachlässigbar ist Das Potential über
den FDm infolge der Resonanzfrequenzen in dem Schlitz ist verhältnismäßig groß, wobei diese Resonanzenergie
abgestrahlt wird.
Die Anwendung eines verlustbehafteten Filmes zur auswahlmäßigen Dämpfung von Resonanzen ergibt
wesentliche Steigerungen in der verwendbaren Bandbreite von Interdigitalkondensatoren; es ergibt sich
auch eine Zunahme des Bereiches der erzielbaren Kapazitäten, wobei die Konstrukteure demgemäß eine
größere Freiheit bei der Dimensionierung haben.
Die Blockschaltbilder von Fig.6, 7 zeigen zwei
wahlweise Anordnungsmöglichkeiten für Streifenleitungs-lnterdigitalkondensatoren
in Anwendung als Vorspannungsunterbrechungen in Diodenoszillatoren. Die Schaltung kann beispielsweise derart ausgebildet
sein, daß die Ausgangsfrequenz eines Diodenoszillators starr mit der Frequenz des Eingangssignals gekoppelt
ist, so daß die Ausgangsfrequenz der Schaltung durch ihre Eingangsfrequenz bestimmt wird und die Ausgangsleistung
der Schaltung von der Osziiiator-Ausgangsleitung abhängt. Ein Zirkulator 20 koppelt einen
Eingangsarm 21 mit einem Diodenarm 23 und den Dicdenarm 23 mit dem Ausgangsarm 22 in üblicher 2b
Weise. Ferner umfaßt der Zirkulator 20 ein an sich bekanntes Anpassungsnetzwerk, so daß jeder Anschluß
auf eine Standardimpedanz von beispielsweise 50 Ohm angepaßt ist. Der Diodenoszillator 25 ist durch eine
Gleichvorspannungsquelle 26 vorgespannt; Interdigitalkondensatoren 31, 32 in Fig. 6 und ein Kondensator
41 in F i g. 7 wirken als Gleichvorspannungsunterbrechungen. Die Zufügung der Kondensatoren erfordert
Impedanzanpassungselemente 27,28,29 zur Anpassung der Kondensatoren 31, 32 bzw. 41 an den Rest der
Schaltungselemente; um diese Elemente hinsichtlich der Impedanz über ein breites Band anzupassen, sollte die
Reaktanz der Kondensatoren so klein wie möglich und deren Kapazität so groß wie möglich sein. Wie
vorangehend erwähnt wurde, ist der Kondensator von Fig.4 besonders gut für eine solche Anwendung
geeignet, da er vermöge entsprechender Ausbildung auf eine gewünschte Kapazität ohne Erzeugung unerwünschter
Resonanzen in dem Betriebsband der Baueinheit einstellbar ist.
Eine Auslegung der zwei Kondensatoren umfassenden Schaltung gemäß F i g. 6 ergibt sich aus F i g. 8. Die
Endfinger 35, 36 des Kondensators 31 werden kurzgeschlossen, um eine gewählte Kapazität aufzubauen,
indem die Länge des Spaltes 34 entworfen wird; diese Spaltlänge soll zufällig eine Vollwellenresonanz
ergeben, die annahmegemäß innerhalb des Betriebsfrequenzbandes liegen soll; Schlitze 33 belasten die
Spaltleitung zwecks Verschiebung von deren unerwünschten Resonanzfrequenz unter das Betriebsband.
Schlitze 33 können an jeder Seite des Kondensators 31 vorgesehen sein, mit der Ausnahme, daß — da der
ivOTiucuSätOr 5Π ucf ZifküiiuüFScJic uFciicr iSi — dieSe
Seite vorzuziehen ist da in diese Seite eingeschnittene Schlitze eine geringere Einwirkung auf die Impedanz
der Leitung haben, als wenn die Schlitze in die andere Seite eingeschnitten wären. Die zusätzliche Anpassung
ergibt sich durch das Element 27, welches im wesentlichen einen Abschnitt der Leitung in geeigneter
und an sich bekannter Dimensionierung darstellt, um als ein Impedanztransformator wirksam zu sein.
Der Kondensator 32 schafft vermöge entsprechender Dimensionierung eine gewünschte Kapazität durch
Wahl der Ausbildung der Finger, insbesondere die Länge der Endfinger 38, 39. Es ist keine Schlitzausbildung
veranschaulicht, da angenommen wird, daß diese Einstellung der Spaltlänge sicherstellt, daß die Resonanzfrequenz
oberhalb des Betriebsbandes liegt, jedoch kann der Kondensator 32 auch Belastungsschlitze
aufweisen, wenn dies notwendig erscheint, um dessen Resonanzfrequenzen zu verschieben. Zur Anpassung
dient das Anpassungselement 28.
Wenn die Resonanzfrequenzen, die durch die Kondensatoren 31, 32 erzeugt wurden, gleich sind,
ergibt sich eine Reflexion, und die Resonanz würde in dem Diodenarm erscheinen; da die Kondensatoren
jedoch auf unterschiedlichen Frequenzen arbeilen, verlaufen diese Frequenzen durch den Zirkulator 20 und
können in den gegenüberliegenden Armen durch übliche (nicht veranschaulichte) Abschlüsse abgestrahlt
werden. Die Energien im Bereich der unerwünschten Resonanzfrequenzen können auch durch Einsetzen
eines verlustbehafteten Materials unterdrückt werden, wie dies in F i g. 5 veranschaulicht ist.
Für bestimmte Anwendungsfälle kann es günstig sein, lediglich einen einzigen, den Gleichstromweg unterbrechenden
Kondensator gemäß F i g. 7 sowie der entsprechenden Auslegung der Schaltung gemäß Fig.9 zu
verwenden.
F i g. 9 zeigt die Anwendung eines eine Resonanz unterdrückenden Interdigitalkondensators als Gleichvorspannungsunterbrechung
einer Diodenoszillatorschaltung. Der Zirkulator 20 koppelt den Eingangsarm 21 mit dem Diodenarm 23 und den Diodenarm 23 mit
dem Ausgangsarm 22 in üblicher Weise. Zweckmäßigerweise umfaßt der Zirkulator 20 ein Anpassungsnetzwerk,
so daß jeder Anschluß auf eine Standardimpedanz von beispielsweise 50 Ohm angepaßt ist. Der Diodenoszillator
25 ist durch eine Gleichspannungsquelle vorgespannt, wobei der Interdigitalkondensator 41 als
Gleichvorspannungsunterbrechung wirksam ist. Die zusätzliche Anpassung, welche durch Zufügung des
Kondensators benötigt wird, ergibt sich durch das Element 29, welches im wesentlichen einen Abschnitt
der Leitung in entsprechender an sich bekannter Dimensionierung darstellt, um als Impedanztransformator
wirksam zu sein.
Endfinger 43, 44 sind kurz abgeschnitten veranschaulicht, um eine Möglichkeit aufzuzeigen, eine gewählte
Kapazität aufzubauen, indem die Länge des Spaltes 40 entsprechend entworfen wird; diese Spaltlänge soll
zufälligerweise eine Vollwellenresonanz ergeben, die annahmegemäß innerhalb des Betriebsfrequenzbandes
liegen soll. Die beiden außerhalb der Mittellinie des Streifenleiters vorgesehenen Schlitze 45 belasten den
Spalt 40 und verschieben die Resonanzfrequenz. Widerstandsfilm 51, welcher die Schlitze 45 überdeckt,
führt eine Kopplung mit dem elektrischen Feld der Resonanz in den Schlitzen herbei und dämpft die
verschobene, unerwünschte Resonanz.
Wenn die durvh Wähl der Spaiiiänge erzeugte
unerwünschte Resonanz vom Halb wellentyp wäre, könnte ein auf der Mittellinie des Streifenleiters
liegender Schlitz verwendet werden, wobei die Unterdrückung der unerwünschten Resonanz durch Anwendung
des Filmes 51 in gleicher Weise durchführbar wäre.
Bei der Dimensionierung und Anordnung der reaktiven Belastungsschlitze zur Verschiebung der
Resonanzfrequenzen unter das Betriebsfrequenzband muß dafür Sorge getragen werden, daß die höheren
Resonanzen, die ebenfalls verschoben werden, nicht die obere Grenze des Betriebsfrequenzbandes erreichen.
Jedoch wird vorliegend der Ausdruck »Resonanzfrequenz« für Resonanzen jeder Ordnung verwendet,
wobei in jedem Fall angenommen wird, daß diese am nächsten bei dem interessierenden Frequenzband liegt
Durch die Eliminierung der wechselseitigen Abhängigkeit von Kapazität und Resonanzfrequenz nach der
Erfindung kann eine Dimensionierung der Interdigitalkondensatoren, wie dies zur Erfüllung der Erfordernisse
eines individuellen Systems benötigt wird, durch jeden Durchschnittsfachmann erreicht werden.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Kondensator einer Streifenleitung, der in dem Streifenleiter, diesen in zwei Abschnitte auftrennend
und somit den Gleichstromweg unterbrechend, angeordnet ist, dessen beide Beläge durch die an der
Trennstelle liegenden Endflächen der beiden Abschnitte des Streifenleiters gebildet sind, bei dem
jeder dieser Beläge eine vom Rand des Endes des zugehörigen Abschnittes des Streifenleiters vorspringende
Gruppe fingerförmiger, in Achsrichtung des Streifenleiters und auf den anderen Belag zu
verlaufender Flächen aufweist und bei dem die Gruppe der fingerförmigen Flächen des einen
Belags und die Gruppe der fingerförmigen Flächen des anderen Belags voneinander beabstandet im
gegenseitigen Eingriff stehen, so daß zwischen den Belägen ein durchgehender Spalt gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Ver-Schiebung der Resonanzfrequenz des Kondensators
eine reaktive Belastung vorgesehen ist, bestehend aus zumindest einem Schlitz (13) in einer der beiden
die Beläge des Kondensators bildenden Endflächen der Streifenleiterabschnitte (10/4; lOßJl der vom
Spalt (14) ausgeht und in Längsrichtung des Streifenleiters verläuft.
2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Element (50), das die
Energie der verschobenen Resonanzfrequenz verbraucht, quer zu dem Schlitz (13) der reaktiven
Belastung angeordnet ist.
3. Kondensator nach Anspruch 2 einer Streifenleitung, bei der der Streifenleiter auf einer Unterlage
angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (50) aus einem parallel zu der Ebene der
Abschnitte (U)A, iOB) des Streifenleiters ausgerichteten
leitenden Film besteht, der im wesentlichen in der Ebene der Abschnitte liegi.
4. Kondensator nach Anspruch 2 einer Streifenlei- ao
tung, bei der der Streifenleiter auf einer Unterlage angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß das
Element (50) ein an der Unterlage (11) angebrachter Widerstandsfilm ist, der im wesentlichen in der
Ebene der Abschnitte (1OA; \0B) des Streifenleiters 4r>
liegt.
5. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Anbringung des Schlitzes
(13) bzw. der Schlitze (13) am Spalt (14) des Kondensators bei annähernd dem Spannungsnullpunkt
des stehenden Wellenmusters der verschobenen Resonanzfrequenz.
6. Kondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schlitz (13) am Spalt (14)
annähernd beim Mittelpunkt der Spaltlänge angebracht ist.
7. Kondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Paar von
Schlitzen (13), die symmetrisch gegenüber der Mittellinie des Abschnittes, in welchem sie ausge- t>o
schnitten sind, versetzt am Spalt (14) des Kondensators angebracht ist.
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US28398372A | 1972-08-28 | 1972-08-28 | |
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DE2342071B2 DE2342071B2 (de) | 1975-03-06 |
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