DE2532003B2

DE2532003B2 - Hochfrequenz-leistungsteilereinrichtung

Info

Publication number: DE2532003B2
Application number: DE19752532003
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 8631 Grosswalbur Ritter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-07-17
Filing date: 1975-07-17
Publication date: 1977-05-26
Also published as: DE2532003A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenz-Leistungsteilereinrichtung zur Auskopplung zweier gegenseitig entkoppelter Teilleistungen aus einer Hochfrequenz-Speiseleistung mit veränderbarer Koppeldämpfung (Verhältnis der eingespeisten Leistung zur Leistung in jeder der beiden angekoppelten Leitungen).

Bekannte Einrichtungen dieser Art funktionieren nach dem Richtkopplerprinzip, wobei der Abstand zwischen den beiden Auskoppelleitungen und der Speiseleitung mechanisch einstellbar ist. Diese Anordnungen arbeiten jedoch erst bei höheren Koppeldämpfungen (ab etwa 6 bis 10 dB) zufriedenstellend und erfordern einen relativ hohen mechanischen Aufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochfrequenz-Leistungsteilereinrichtung zu schaffen, die auch eine Einstellung der Koppeldämpfung bei kleinen Koppeldämpfungswerten ermöglicht und siel· mit geringem mechanischen Aufwand sowie wesentlich reduziertem Platzbedarf realisieren läßt. Gemäß dei Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein an sich bekanntes Ringhybrid mit vier zu einem Rinj zusammengeschalteteri Viertelwellenlängenleitungen zwischen denen die Anschlußstellen liegen und vor

ho denen jeweils die beiden gegenüberliegenden gleich« Wellenwiderstände aul weisen, wobei jedoch wenigstem eines der beiden aus jeweils zwei gegenüberliegender Leitungen bestehenden Leitungspaare hinsichtlich sei nes Wellenwiderstands zumindest in einem Teilbereich

6s jeder der beiden zu einem Paar gehörenden Leitunger mechanisch einstellbar ist.

Für ein Ringhybrid (vgl. dazu Fig. 1) mit viei Viertelwellenlängen (A/4)-Leitungen, von denen jeweili

zwei gleiche Wellenwiderstände besitzen, lassen sich für die Koppeldämpfung a_K, den Phasenunterschied Δφ zwischen Gleich- und Gegentakt und die erforderlichen Wellenwiderstände Zl und Zp die folgenden Abhängigkeiten ableiten:

a_K = -20-log (.I₇/2)
Z_L = Z₀ -cos(. I v/2)
Z_p = Zo-cotMv/2)

Dabei ist Zl der Wellenwiderstand der Längsleitungen und Zp derjenige der Koppelleitungen. Um die Koppeldämpfung eines Ringhybrides variabel zu machen, werden nach der Erfindung zweckmäßig die Wellenwiderstände entsprechend den vorstehenden Abhängigkeiten für den geforderten Einstellbereich variabel ausgeführt Dies ist z. B. durch einen Aufbau in Triplate-Technik mit Luft als Dielektrikum möglich, wenn man eine oder beide leitenden Flächen verschiebbar anordnet. Um einen Gleichlauf oder zumindest näherungsweisen Gleichlauf der geforderten Abhängigkeiten der Wellenwiderstände über den Variationsbereich zu erzielen, kann man den leitenden Flächen im Bereich der Innenleiter eine entsprechende Form geben oder zwei getrennte bzw. mechanisch gekoppelte Abstimmungen für die beiden unterschiedlichen Wellenwiderstände vorsehen. Bei kleineren Variationjbereichen ist es bei etwas schlechteren Daten für die Isolation und den Reflexionsfaktor ausreichend, nur den Wellenwiderstand Zp der Koppelleitungen variabel zu gestalten.

Um einen einfachen Aufbau zu erhalten, genügt es, die Wellenwiderstände nicht auf der gesamten Leitungslänge, sondern nur in Teilbereichen einstellbar zu machen. Es zeigt sich dabei, daß es ausreichend ist, den Wellenwiderstand nur in einem Bereich in der Mitte der Leitung variabel auszuführen.

Es verhält sich dann die gesamte Leitung wie eine Leitung variablen Wellenwiderstands. Die Durchgangsphase dieser Anordnung wird allerdings geringfügig von dem eingestellten Wellenwiderstand abhängig.

Für die Leitungen mit einstellbaren Wellenwiderständen ist kein konstanter Wellenwiderstand über der gesamten Länge erforderlich, sondern es reicht ein symmetrischer Wellenwiderstandsverlauf aus.

Durch den aufgrund der Erfindung möglichen Aufbau des Ringhybrides aus Abschnitten mit festen und variablen Wellenwiderständen ergeben sich eine einfache mechanische Einstellung der Wellenwiderstände und verschiedene Möglichkeiten einer mechanischen Kopplung der Einstellungen bei zwei oder allen Leitungen des Ringhybrids. Durch den größeren mechanischen Einstellbereich wird die Empfindlichkeit gegenüber Toleranzen verringert. Durch eine weitere Verkürzung der Abschnitte mit variablen Wellenwiderständen läßt sich die Toleranzempfindlichkeit weiter verringern und eine höhere Einstellgenauigkeit der Koppeldämpfung erreichen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von drei in vier Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 2 zeigt in Draufsicht eine Aufbaumöglichkeit für einen 3,8-dB-Koppler bei 460 MHz. Solche Leistungsteiler mit unterschiedlichen Koppeldämpfungen werden beispielsweise für eine Antenne mit mehreren unabhängigen Strahlrichtungen benötigt. Wegen der nicht exakt vorausbestimmbaren Einflüsse durch St-ahlungsverkopplung der Antennenelemente und der Reflexionsfaktoren des Speisenetzwerkes werden zweckmäßig entkoppelte Leistungsteiler mit einstellbarer Koppeldämpfung eingesetzt Der Leistungskoppler nach F i g. 2 besteht aus einer metallischen Grundplatte 1, auf welcher eine biegefähige oder an Nähten la klappbare Dielektrikumsträgerplatte 2, z. B. aus Glasfaser-Teflon, aufliegt Auf der Dielektrikumsplatte 2 ist ein Ringhybrid 3 in Form von vier ungefähr bogenförmig nach außen ragenden Viertelwellenlängenleitungsstücken 4, 5, 6 und 7 als gedruckte Schaltung aufgebracht Die rückseitig metallisierte Dielektrikumsplatte 2 ist mittels einer Vielzahl von Schrauben 8 auf der metallischen Grundplatte 1 befestigt. Im äußeren Bereich 9 bis 12 jeder der vier etwa bogenförmig nach außen ragenden Viertelwellenlängenleitungsstücke 4 bis 7 besteht keine Rückseitenmetallisierung der Dielektrikumsträgerplatte 2. In jedem dieser Bereiche 9 bis 12 ist eine Schraube 13 bis 16 zur Einstellung des Abstandes zwischen der metallischen Grundplatte 1 und der Dielektrikumsträgerplatte 2 vorgesehen. Die Zuleitungen zum Ringhybrid 3 sind mit 17 bis 20 bezeichnet. Die Einstellung der Koppeldämpfung erfolgt durch Variation der Wellenwiderstände, was durch Abheben des Dielektrikumsträgermaterials 2 von der Grundplatte 1 erreicht wird. Für die Bereiche mit einstellbaren Wellenwiderständen dürfte ein Übergang auf Luft als Dielektrikum noch günstigere Ergebnisse liefern, da dann eine Änderung der elektrischen Länge durch ein Mischdielektrikum (Glasfaser-Teflon-Luft) nicht mehr gegeben ist. Die Rückleiter müßten dann aus einem federnden Material hergestellt sein, um durch das Ändern des Abstandes eine Einstellmöglichkeit für die Wellenwiderstände zu erreichen.

Die F i g. 3 und 4 zeigen in Draufsicht bzw. Seitenansicht eine weitere Ausführungsform eines Leistungsteilers nach der Erfindung. Unter einer metallischen Trägerplatte 21 ist eine Dielektrikumsplatte 22 mit aufgedruckten, das Ringhybrid darstellenden Leitungen 23 festen Wellenwiderstands befestigt. Die Anschlüsse des Ringhybrids sind mit 24 bis 27 bezeichnet. Im mittleren Bereich jeder der vier gedruckten λ/4-Leitungen des Ringhybrids fehlt ein Teil, welcher durch einen länglichen Leitersteg 28 bis 31 überbrückt ist.

Diese Leiterstege 28 bis 31 ragen durch öffnungen 32 der Trägerplatte 21, ohne daß diese berührt wird, hindurch. Im Zentrum der Trägerplatte 21 ist eine Kurvenscheibe 33 mit vier Kurvensegmenten 34 bis 37 drehbar gelagert und mit geringem Abstand gegen die Leiterstege 28 bis 31 geführt. Die Einstellung der Wellenwiderstände und damit der Koppeldämpfung erfolgt dabei durch die Kurvenscheibe 33, die mit ihren Segmenten 34 bis 37 je nach Stellung mehr oder weniger stark auf die Felder um die Leiterstege 28 bis 31 einwirkt. Damit wird eine mechanische Kopplung aller erforderlichen Abstimmungen erreicht. Der Kurvenscheibe 33 läßt sich eine Form geben, mit der eine der

fio Winkeldrehung proportionale Änderung der Koppeldämpfung erreicht wird. Durch eine Fiederung 38 der Kurvenscheibe 33 ist noch ein zusätzlicher Feinabgleich möglich.
Neben den in den Fig. 2 und 4 dargestellten

fts Anordnungen sind noch andere mechanische Ausführungen zur Einstellung des Wellenwiderstandes eines Ringhybrids möglich. Ein Beispiel davon ist in F i g. 5 dargestellt.

F i g. 5 zeigt in Draufsicht eine Ausführungsform eines Leistungsteilers, dessen Grundaufbau demjenigen der Anordnung nach F i g. 3 entspricht. Unter einer metallischen Trägerplatte 39 ist eine Dielektrikumsplatte mit aufgedruckten, das Ringhybrid darstellenden Leitungen festen Wellenwiderstands befestigt. Die Anschlüsse des Ringhybrids sind mit 40 bis 43 bezeichnet. Im mittleren Bereich jeder der vier gedruckten λ/4-Leitungen des Ringhybrids fehlt ein Teil, welcher durch einen länglichen Leitersteg 44 bis 47 überbrückt ist. Diese Leiterstege 44 bis 47 ragen durch öffnungen 48 der Trägerplatte 39, ohne daß diese berührt wird, hindurch. Die Einstellung des Wellenwiderstands erfolgt für die beiden Leiterstegpaare 44 46 bzw. 45,47 mit Hilfe zweier verschiebbarer Bleche 4S und 50. Diese Bleche 49 und 50 weisen Aussparungen 51 52, 53, 54 bzw. 55, 56, 57, 58 in der Art auf, daß beiir Verschieben der Bleche 49 und 50 in der jeweiliger Pfeilrichtung ein mehr oder weniger großer Bereich de: Leiterstege 44 bis 47, in entsprechendem Abstand überdeckt wird. Damit wird durch die zusätzlich! Kapazität der Wellenwiderstand in dem überdeckter Teilbereich erniedrigt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Hochfrequenz-Leistungsteilereinrichtung zur Auskopplung zweier gegenseitig entkoppelter Teilleistungen aus einer Hochfrequenz-Speiseleistung, mit veränderbarer Koppeldämpfung, gekennzeichnet durch ein an sich bekanntes Ringhybrid (3) mit vier zu einem Ring zusammengeschalteten Viertelwellenlängenleitungen (4, 5, 6, 7), zwischen denen die Anschlußstellen (17, 18, 19, 20) liegen und von denen jeweils die beiden gegenüberliegenden gleiche Wellenwiderstände aufweisen, wobei jedoch wenigstens eines der beiden aus jeweils zwei gegenüberliegenden Leitungen bestehenden Leitungspaare (4, 6 und 5, 7) hinsichtlich seines Wellenwiderstands zumindest in einem Teilbereich (9, 11 und 10, 12) jeder der beiden zu einem Paar gehörenden Leitungen mechanisch einstellbar ist.

2. Hochfrequenz-Leistungsteilereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hinsichtlich seines Wellenwiderstands einstellbare Teilbereich (9) im mittleren Bereich der jeweiligen Leitung (4) liegt.

3. Hochfrequenz-Leistungsteiiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilbereich (9) im Verhältnis zu einer Leitungslänge kurz ist.

4. Hochfrequenz-Leistungsteilereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringhybrid (3) in Form von vier ungefähr bogenförmig nach außen ragenden Viertelwellenlängenleitungsstücken (4, 5, 6, 7) als gedruckte Schaltung auf einer biegefähigen oder teilweise klappbaren Dielektrikumsträgerplatte (2) aufgebracht ist, die mit einer Vielzahl von über ihre Fläche verteilten Schrauben (8,13, K, 15,16) derart auf einer metallischen Grundplatte (1) angebracht ist, daß sich der Abstand zwischen der Dielektrikumsträgerplatte (2) und der metallischen Grundplatte (1) mittels Betätigung zumindest einiger der Schrauben (13, 14, 15, 16) bereichsweise einstellen läßt.

5. Hochfrequenz-Leistungsteilereinrichtung nach Anspruch 4 und einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrikumsträgerplatte (2) mit Ausnahme des äußeren Teils (9, 10, 11, 12) der vier etwa bogenförmig nach außei ragenden Viertelwellenlängenleitungsstücke (4,5,6 7) rückseitig metallisiert ist und nur in diesen viei äußeren Bereichen Schrauben (13, 14, 15, 16) zui Einstellung des Abstandes zwischen der metalli sehen Grundplatte (1) und der Dielektrikumsträger platte (2) vorgesehen sind.

6. Hochfrequenz-Leistungsteilereinrichtung naci einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeich net, daß auf einer metallischen Trägerplatte (21) eint Dielektrikumsplatte (22) mit aufgedruckten, da: Ringhybrid darstellenden Leitungen (23) befestig ist, wobei im mittleren Bereich jeder der viei Leitungen (23) des Ringhybrids ein Teil fehlt, unc daß diese vier fehlenden Teile mittels vier länglicher Leiterstegen (28,29,30„ 31) überbrückt sind, welch< durch öffnungen (32) der Trägerplatte (21) hin durchgeführt sind und über die mit geringen Abstand jeweils ein Kurvensegment (34, 35, 36, 37 einer zentral in der Trägerplatte (21) drehbai gelagerten Kurvenscheibe (33) geführt ist

7. Hochfrequenz-Leistungsteilereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvensegmente (34,35,36,37) der Kurvenscheibe (33) eine Umfangsform aufweisen, welche eine dei Winkeldrehung proportionale Änderung der Kop peldämpfung ergibt

8. Hochfrequenz-Leistungsteilereinrichtung nacl Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß di( Kurvenscheibe (33) an ihrem Umfang eine Fiede rung (38) aufweist.

9. Hochfrequenz-Leistungsteilereinrichtung nacl einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeich net, daß auf einer metallischen Trägerplatte (39) ein« Dielektrikumsplatte mit aufgedruckten, das Ringhy brid darstellenden Leitungen befestigt ist, wobei in mittleren Bereich jeder der vier Leitungen de; Ringhybrids ein Teil fehlt, und daß diese vie fehlenden Teile mittels vier länglichen Leiterstegei (44 bis 47) überbrückt sind, welche durch öffnungei (48) der Trägerplatte (39) hindurchgeführt sind um über die in bestimmtem Abstand verschiebbar« Bleche (49, 50) geführt sind, welche im Bereich de Leiterstege (44 bis 47) Aussparungen (51 bis 58 aufweisen.