DE2853205A1 - Mikrowellenschaltung - Google Patents

Mikrowellenschaltung

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DE2853205A1 DE19782853205 DE2853205A DE2853205A1 DE 2853205 A1 DE2853205 A1 DE 2853205A1 DE 19782853205 DE19782853205 DE 19782853205 DE 2853205 A DE2853205 A DE 2853205A DE 2853205 A1 DE2853205 A1 DE 2853205A1
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Description

Be schreib ung
Die Erfindung betrifft eine Mikrowellenschaltung und insbesondere eine Schaltungsanordnung, in der eine integrierte Mikrowellenschaltung innerhalb eines Mikrowellenleiters angeordnet ist, wobei der Mikroleiter ein rechteckiger Wellenleiter, eine Hornantenne usw. umfassen bzw. sein kann.
Als ein an einem Kraftfahrzeug" mitzuführendes Gerät .zur .Messung der Geschwindigkeit oder' zur Feststellung eines-Hindernisses kann ein .auf dem Doppel-Radar beruhendes Gerät verwendet werden, das mit Mikrowellen arbeitet.
Ein solches Gerät erfordert einen rechteckigen Wellenleiter, eine Hornantenne usw. zum Aussenden und Empfangen von Mikrowellen. Um das Gerät möglich klein zu halten, wird eine Schaltung für die Ab strahlung und für den Empfang, die in Form einer integrierten Mikrowellenschaltung ausgebildet ist, im oder am Wellenleiter angeordnet.
Bei Geräten, etwa bei Radargeräten, die Mikrowellen abstrahlen, muss die abgestrahlte Leitung sehr gering (unter 1 /uW) sein, um andere mit elektromagnetischen Wellen arbeitende Einrichtungen oder Geräte nicht zu stören oder nachteilig zu beeinflussen. Die Empfangsempfindlichkeit muss dagegen so hoch wie möglich sein.
Darüberhinaus erfordern diese Gerätearten bei der Anbringung eine Steuerung bzw. Einstellung der elektrischen Streubzw. Verlustleistung oder das Dämpfen des Rauschens, das in einem Überlagerungs- bzw. Empfangsoszillator erzeugt wird, und das im Ausgangssignal auftritt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mikrowellen-Schaltungsanordnung zu schaffen, in der eine integrierte Mikrowellenschaltung in einem rechteckigen Wellenleiter untergebracht ist, mit der die Sendeleistung klein gehalten und die Empfindlichkeit für den Empfang hoch gemacht werden kann. Dabei soll die Mikrowellenschaltung die elektrische Streu- bzw. Verlustleistung, beispielsweise den Ausgangssignalpegel steuern und das Rauschen dämpfen können, das in einem Überlagerungs- bzw. Empfangsoszillator erzeugt wird und im Ausgangssign al auftritt.
Diese Aufgabe wird mit der in Anspruch 1 angegebenen Mikrowellenschaltungsanordnung gelöst.
Die integrierte Mikrowellenschaltung ist dabei in einem rechteckigen Wellenleiter, beispielsweise einem Zufuhr— leiter für eine Hornantenne angeordnet.
Bei der erfindungsgemassen integrierten Mikrowellenschaltungsanordnung ist die Sendeleistung durch das Gleichgewicht bzw, die Ausgeglichenheit oder die Differenz des von dem Überlagerungs- bzw. Empfangoszillator kommenden Signals festgelegt, das an die beiden Mischerdioden gelangt, und · daher kann dieses Signal sehr stark gedämpft bzw. sehr schwach gemacht werden. Das Empfangssignal gelangt an die Mischerdioden und ihre Verbindungsleitungen, die parallel zum elektrischen Feld des Wellenleiters angeordnet sind, so dass dadurch eine-hohe Empfindlichkeit beim Empfang erzielt werden kannο
Die vorliegende integrierte Mikrowellenschaltungsanordnung ist beispielsweise als Sender- und Empfangsteil eines Doppler-Tachometers verwendbar, das mit Mikrowellen arbeitet. Um die Sendeleistung klein und die Empfindlichkeit beim Empfang hoch zu machen, ist eine integrierte Mikrowellen-Schaltungsplatte bzw. -Leiterplatte, auf der eine Sende-
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antennenleitung und Leitungen, mit der die Wischerdioden an die Sendeantennenleitung angeschlossen sind, in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind, in einem rechteckigen Wellenleiter und nahe einer leitenden Platte des Wellenleiters derart angebracht, dass die integrierte Mikrowellen-Leiterplatte bzw. die Sendeantennenleitung einen rechten Winkel mit dem elektrischen Feld des Wellenleiters bildet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
S1Xg. 1A und 1B eine Aufsicht bzw. einen Querschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Mikrowellen-Schaltungsanordnung, und
Fig. 2A und 2B eine Seitenansicht bzw. einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform der
' erfindungsgemässen Mikrowellen-Schaltungs
anordnung.
Die in Fig 1A und 1B dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemässen Mikrowellenschaltung wird für den Sende- vnu. Esapfangsteil eines Doppler-Radarsystems verwendet. Ein überlagerungs- bzw. Empfangsoszillatorteil 2 eines Böppler-Radarmoduls 1 besteht aus einer Gunn-Diode 3, einem Verbindungsdraht 4·, einem Viertel-Wellenlängen-Mikrostreifenleiter 6, der auf einem Substrat oder einer Leiterplatte 5 ausgebildet ist, einem Hertz'sehen Resonator 7i einer Vorspannungsstufe bzw. einer Eingangsstufe mit einem Tiefpaßfilter 8, einem G-leichspannungsanschluss 9 für die Vorspannung bzw. die Eingangsspannung, sowie einen Widerstand 10, der unerwünschte Schwingungsmodes unterdrückt.
JO Fig. 1A zeigt den in Fig. 1B dargestellten Aufbau von der linken Seite, wobei die Teile 2?, 27', 26 und 28 weggelassen sind. Fig. 1B zeigt einen Querschnitt entlang der in Fig. 1A eingezeichneten Schnittlinie A-A1.
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Die Oszillator-Signalleistung vom Hertz'sehen Resonator gelangt über eine coplanare Leitung 12 für die Eingabe der Überlägerungs- bzw. Empfangsschwingungen in einen Mischerteil 11 an Mischerdioden 13 und 14. Die Leitung dient auch als Ab Strahlungsantenne.
Auf der üblicherweise aus einem dielektrischen Material bestehenden rückwärtigen Fläche der integrierten Mikroplatte wird eine Metallplatte als Masseelektrode aufgesetzt. Wie durch den strichliniert umrandeten Teil im Mischerteil 11 angedeutet, ist der auf der rückwärtigen Fläche aufgebrachte Leiter teilweise ausgeschnitten bzw. entfernt, und dadurch wird ein dielektrisches Fenster 15 gebildet, durch das die ausgestrahlten und empfangenen Mikrowellen hindurchgehen. Die Ausgangssignale der Mischer 13 und 14-
Ί5 werden den Signalausgangsklemmen 18 und 19 über Bügel zugeleitet, die als Tiefpaßfilter 16 und 17 wirken. Eine
• --den Mischerdioden 13 und 14 gemeinsame Verbindungsleitung 20 ist mit einer Klemme 22 über einen Bügel 21 verbunden. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die coplanare Leitung 12, über die die Überlagerungs- bzw. Empfangsschwingungen eingeführt werden, und die als Abstrahlungsteil dient, sowie die Leitungen, die die Leitung 12 und die Mischer 13 und 14· verbinden, auf der Leiterplatte 5 derart angeordnet, dass sie sich senkrecht schneiden. Die rückwärtige Fläche der Leiterplatte im entsprechenden Teil 15 besteht lediglich aus dielektrischem Material, wobei die metallische Platte in diesem Bereich entfernt ist, und die Vorderfläche der Leiterplatte 5 (das ist die Seite, auf der die integrierte Mikroschaltung mit den Streifenleitern usw. ausgebildet ist), ist so angeordnet, dass sie von der leitenden bzw. Kurzschluss-Plattenseite mit einem festen Abstand beabstandet ist. Da die coplanare Leitung 12 im rechten Winkel zum elektrischen Feld der Mikrowellen 25 eines Mikrowellenteils 24- einer Hornantenne 23 angeordnet ist, ist der Verlust bzw. die Streu-
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ung der Mikrowellen auf der Antennenseite äusserst gering. Die Mischerdioden 13 und 14 sind parallel zum elektrischen Feld 25 angeordnet und stehen in guter Kopplung mit den vom Wellenleiter 24 kommenden, empfangenen Wellen. Das Feld des rechteckigen Wellenleiters liegt parallel zur kurzen Achse des rechteckigen Wellenleiters. Die Übertragungsleistung des Radar-Moduls 1 wird durch die Ungleichheit der Mischerdioden 13 und 14 auf Grund ihrer unterschiedlichen Kennlinien bzw. Eigenschaften sowie von einer Abweichung des orthogonalen Schnittpunkts bzw. des Winkels, unter dem die coplanare Leitung 12 oder die Verbindungsleitung zum Mikrowellenfeld 25 liegt. Bei einer experimentellen Untersuchung wurde festgestellt, dass die Verlust- bzw. Streuenergie kleiner als 1/uW gehalten werden konnte,
Ί5 wenn der-Winkel, unter dem der Modul 1 auf dem Wellenleiterteil 24 befestigt \\rurde, eingestellt wird. Dieses Messbeispiel bezog sich auf eine Eingangsleistung der _ Überlagerungs- bzw. Empfangsschwingungen von 1 mW. Bei der vorliegenden Erfindung sind also alle wesentlichen Streu- oder Verlustwellen in Phase oder in Gegenphase, und die elektrische Leitung kann durch Einstellen der Streu- bzw. Verlustgrösse von der Eingabeleitung der Überlagerungs-bzw. Empfangsschwingungen gesteuert werden.
Als eine weitere Möglichkeit, die Einstellung bzw. die Steuerung der Leistung zu erleichtern, weist der Radar-Modul 1 eine Halterungsplatte 26 (die die leitende bzw. Kurzschlussplatte des Wellenleiters bildet) und eine asymmetrische Schraube 27 auf. Durch Drehen der Schraube wird der Abgleich bzw. die Ausrichtung der coplanaren Leitung 12 oder der Verbindungsleitung 20 hinsichtlich der Eingangsleistung der Überlagerungs- bzw. Empfangsschwingungen geändert, so dass dadurch die Einstellung des Verlust- bzw. Streuwertes leicht durchgeführt werden kann. Die Asymmetrie wird dadurch erreicht, dass ein Vorsprung 27* ausserhalb der Mitte einer Endfläche der Schraube 27 ausgebildet ist. Nach dem Ein- oder Verstellen der Schraube
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wird der Radar-Modul 1 durch die rückwärtige Platte 28 hermetisch abgeschlossen.
Die Amplituden des Rauschens des Überla gerungs- bzw. Empfangsoszillators, das durch die Mischdioden 13 und festgestellt wird, ist ausgeglichen, und sie werden in entgegengesetzter Phase durch eine geeignete Schaltung zuaddiert, wobei eine Dämpfung bzw. Unterdrückung von 20 bis 30 dB erreicht werden kann, und zwar unabhängig davon, wie unterschiedlich die Dioden in ihren Kennlinien oder Eigenschäften sind. Eine solche Schaltung kann bei einem einfachen Ausführungsbeispiel aus Widerständen bestehen, jedoch die Streu- bzw. Verlustleistung der Mischer ändert sich mehr oder weniger in Abhängigkeit von Unterschieden der Widerstände. Mit der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung kann eine solche Rauschunterdrückung und Leistungssteuerung bzw. -einstellung durch im wesentlichen unabhängige Mittel erreicht werden, und daher kann eine kleine Übertragungs-
b-zw. Senderleistung und es können äusserst empfindliche Empfängereigenschaften in der gewünschten Weise erhalten werden.
Die Fig. 2A und 2B zeigen von der Seite bzw. im Querschnitt den Aufbau einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Mikrowellenschaltung.
Fig. 2A zeigt die Seitenfläche am Ende eines rechteckigen Wellenleiters, d. h. die in Fig. 2B dargestellte Anordnung von der linken Seite, wobei der Seitenteil 31 abgenommen ist. Fig. 2B zeigt einen Querschnitt A-A1 senkrecht zur Achse des Wellenleiters« Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist auch ein bei Kraftfahrzeugen verwendbarer Modul mit Sende- und Empfangsteil bei einem Doppler-Radarsystem.
In den Fig. 2A und 2B sind die Teile, die denen in den Fig. 1A und 1B entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen und sollen auch nicht nochmals im einzelnen beschrieben werden.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die integrierte Mikroleiterplatte 5 auf der leitenden bzw. Kurzschlussplatte des Wellenleiters 24 parallel zur Axialrichtung des Wellenleiters angeordnet. Der Oszillatorteil 2 befindet sich ausserhalb des Wellenleiters. In diesem Falle wird die Einstellung der Streu- bzw. Verlustgrösse der Leistung des Überlagerungsbzw. Empfangsoszillators mit zwei Einstellschrauben 29 und 30 durchgeführt, die in der Nähe und parallel zur coplanaren Leitung 12 angeordnet sind.
Wenn die Polaritäten der Mischerdioden 13 und 14 bezüglich der coplanaren Leitung 12 symmetrisch liegen, besteht die Schaltung zur Rauschunterdrückung aus den Widerständen R^ und Rp, wie dies in ITig. 2A dargestellt ist. Wenn die Widerstandswerte der Widerstände R^ und Rp geändert werden, können die Detektorströme der jeweiligen Dioden klein gemacht werden. Unter diesen Voraussetzungen kann das Rauschen des Überlagerungs- bzw. Empfangsoszillators ausgeschaltet werden. Dabei werden die detektierten Signale hinzuaddiert, und es ergibt sich eine Ausgangs spannung, die doppelt so gross wie die Ausgangsspannung einer Diode ist.
Dr. Gy
909824/0872

Claims (1)

  1. NA'V? LTt?
    SCHIFF ν. FÜNER ' STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINSHAUS FINCK
    MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÖNCHEN 9O 2i 8 v) 3 2 Q
    POSTADRESSE: POSTFACH 95Ο16Ο, D-SOOO MÖNCHEN 95
    HITACHI, LTD. 8. Dezember 1978
    DEA-5755
    Mikrowellensch.altu.nK
    Patent an sp r üche
    1. Mikrowellenschaltung mit einem rechteckigen Wellenleiter und einer integrierten Mikrowellen-Leiterplatte, die auf einer Seite des Wellenleiters angebracht ist, d a durch. gek e η η ze i c hn e t, dass die integrierte-Mikrowellen-Leiterplatte (5) an dem rechteckigen Wellenleiter (24) derart angebracht ist, dass die Leitung (.12), über die das Oszillatorsignal zugeführt wird·,, und die auf der integrierten Mikrowellen-Leiterplatte (5) angeordnet ist, einen rechten Winkel mit einem elektrischen "Feld (25) des Wellenleiters (24) bildet, und dass zwei auf der integrierten
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    ORIGINAt INSPECTED
    Mikrowellen-Leiterplatte (5) angebrachte Mischerdioden (I3i 14-) parallel zum elektrischen Feld (25) des Wellenleiters (24) liegen.
    Mikrowellensciialtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (12) T über die das Oszillatorsignal zugeführt wird, mit jeder der Leitungen einen rechten Winkel bildet, die die Mischerdioden (13» 14) mit der Leitung (12) verbinden, über die das Oszillatorsignal zugeführt wird.
    Mikrowellenschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass derjenige Teil (15) der integrierten Mikrowellen-Leiterplatte (5)> auf dem die Leitung (12), über die das Oszillatorsignal zugeführt wird und die Mischerdioden (13> 14) angebracht sind, aus einem dielektrischen Material besteht, und dass die Seite der integrierten Mikroxvellen-Leiterplatte (5), auf der die Leitung (12), über die das Oszillatorsignal zugeführt wird, und die Mischerdioden (13» 14) angebracht sind, einer leitenden Platte (26) des Wellenleiters (24) zugewandt ist.
    Mikrowellenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, dass eine Schraube (27), die die Ausgeglichenheit der an die Mischerdioden (I3i 14) angelegten elektrischen Felder steuert, an der leitenden Platte (26) angeordnet ist.
    Mikrowellenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Mikrowellen-Leiterplatte (5) an einer solchen Stelle angeordnet ist, dass eine Ebene der integrierten Mikrowellen-Leiterplatte (5) parallel zur Achse des Wellenleiters (24) liegt.
    6. Mikrowellenschaltung nach einem der Ansprüche Λ bis 5i dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schraube (29, 30) in der Nähe der Leitung (12) für eine Abstrahlung santenne durch eine Seitenwand (31) des Wellenleiters (24) angeordnet ist (Pig- 2A, 2B).
    909824/087?
DE2853205A 1977-12-09 1978-12-08 Mikrowellenschaltung für den Sende- und Empfangsteil eines Doppler-Radargerätes Expired DE2853205C2 (de)

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