DE3014966C2

DE3014966C2 - Doppelgegentakt-Mikrowellenmischer für den Millimeterwellenbereich

Info

Publication number: DE3014966C2
Application number: DE19803014966
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl.-Ing.Dr. 2200 Elmshorn Knöchel
Original assignee: Individual
Current assignee: Knoechel Reinhard Dipl-Ingdr 2200 Elmshorn
Priority date: 1980-04-18
Filing date: 1980-04-18
Publication date: 1986-10-23
Also published as: DE3014966A1

Description

Erfindung geht aus einem Doppelgegentakt Mikrowellenmischer für den Millimeterwellenbereich nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Nach dem Stande der Technik sind balancierte Mischer für Mikrowellen und Millimeterwellen bekannt, bei denen mindestens zwei Dioden in ein einfaches oder gefaltetes magisches T in Rechteckhohlleitertechnik eingebaut sind. Solche Mischer arbeiten nur über weniger als eine Oktave und sind kostspielig im Aufbau wegen der damit verbundenen feinmechanischen Arbeiten. Es sind auch balancierte Mischer bekannt, bei denen die Dioden in ein 90°-Hybrid, ein 180° Hybrid oder einen SdB-Richtkoppler aus gekoppelten Leitungen in Rechteckhohlleitertechnik, Koaxialleitungstechnik, Streifenleitungstechnik oder Mikrostreifenleitungstechnik (Mikrostrip eingebaut sind. Auch mit solchen Mischern ist

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es schwierig, Bandbreiten von mehr als einer Oktave zu rence, Hamburg, S. 491 —494,1975; Hunton, J. K. Takeu-

; erreichen. Mischer in Koaxialleitungstechnik, Streifen- chi, J. S-: Recent developments in microwave slotline

! leitungstechnik und Mikrostreifenleitungstechnik sind mixers and frequency multipliers, IEEE G-MTT lnterna-

■■i besonders bei Frequenzen im oberen MÜTOwellenbe- tional Microwave Symposium, New York, S. 196—199,

^ reich und Millimeterwellenbereich mit starken Verlu- 5 1970) unterworfen, enthält als wesentliche Änderung

_L: sten behaftet Es sind auch balancierte Mischer mit Flos- aber eine zusätzliche Koaxialleitung, die eine Auskopp-

H senleitungen oder Schlitzleitungen und Koplanarleitun- lung höherer Zwischenfrequenzen erlaubt Gerade die-

!; gen bekannt (Gysel, U. H.: A 26Jj to 40 GHz planar se Anordnung der Koaxailleitung macht diesen Mischer

■y balanced mixer, 5th European Microwave Conference, aber ungeeignet für höhere Mikrowellen- und Millime-

.-.■■ Hamburg, S. 491 —494,1975; Begemann, G.: An X-band 10 terwellen. Der Mischer benötigt zu seiner Realisierung

ι·:' balanced finiine mixer, IEEE MTT-S International Mi- außerdem zwingend Mikrostreifenleitungs-Hybride mit

!' crowave Symposium, Ottawa, S. 24—26, 1978). Diese ihren bekannten Nachteilen für hohe Mikrowellenfre-

if Mischer arbeiten prinzipiell über ein Hohlleiterband quenzen.

j und mehr und sind auch noch im Millimeterwellenbe- In einer weiteren Ausführung eines Mischers werden

b reich verlustarm. Schließlich ist auch ein balancierter is zwei Dioden in eine Streifenleitungs- Schlitzleitungsan-

' Mischer in Steghohlleitertechnik bekannt, der über eine Ordnung im Hohlleiter eingebaut (DE-OS 29 25 827).

!;; Oktave bei Millimeterwellenfrequenz verlustarm arbei- Der Mischer ist ein subharmonisch gepumpter Mischer

■ tet (Yuan, L. T.-. Low noise octave bandwidth waveguide und kann auch prinzipiell nicht in seiner Struktur dazu

j mixer, IEEE MTT-S International Microwave Symposi- verwendet werden, einen doppelt balancierten Mischer

K um, San Diego, & 480—483,1977). 20 aufzubauen.

L· Allen diesen balancierten Mischern ist gemeinsam, Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen Mischer der

■:■ daß bei ihnen nur eine schlechter Isolation zwischen der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß er die

r:;. Zuführung der Pumpenenergie und der Eingangsener- Anwendung des doppelt balancierten Mischerprinzips

Si gie besteht Dies liegt in der Bauart der magischen T'S, auch im Millimeterwellengebiet gestattet und dort über

Koppler,90°- und 180^c-Hybridebegründet 25 eine Oktave der Frequenz und mehr verlustarm arbei-

' Ein Mischerprinzip, das im vornherein eine gute Iso- tet

lation zwischen den Zuführungen der Eingangs- und Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Pumpenenergie aufweist, ist das des doppelt balancier- kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen ten Mischers, wie es im Oberbegriff des Anspruches 1 Maßnahmen gelöst Weitere Ausgestaltungen der Erfindefiniert ist. Ein weiterer Vorteil des doppelt balancier- 30 dung sind in den Unteransprüchen 2 bis 16 beschrieben, ten Mischerprinzips ist ein gegenüber balancierten Mi- Derartige Mischer, insbesondere in ihrer resistiven schern geringerer Anteil an Intermodulationsprodukten Ausführung, gestatten die Anwendung des doppelt bal- und die Möglichkeit größere Leistungen zu verarbeiten. ancierten Mischerprinzips bis etwa 100 GHz, wobei mit Es sind auch doppelt balancierte Mischer für den Mikro- ein und derselben Auslegung der Schaltung Bandbreiwellenbereich bekannt: (U.S. 36 52 941, März 1972, 35 ten von bis zu zwei Oktaven der Frequenz erzielbar Double balancedmicrowave mixer using balanced mi- sind. Dies entspricht etwa drei Aufeinanderfolgen Hohl- ;} crostrip baluns, D. Neuf). In diesem doppelt balancier- leiterbändern. Doppelt balancierte Mischerschaltungen is ten Mischern bestehen die Zuführungen der Eingangs- dienen neben ihrer Bestimmung als Aufwärts und Ab- I:' und Pumpenenergie aus breitbandigen Übergängen wärtsmischer bekanntlich auch als balancierte Modula-[S zwischen unbalancierten Streifenleitungen und balan- 40 toren, Dämpfungsglieder und Phasendetektoren. Die er-I;¹ eierten Streifenleitungen (baluns). Balancierte Streifen- findungsgemäßen Mischer sind besonders einfach und ö leitungen sind Streifenleitungen, bei denen die Leiter- billig herstellbar und erscheinen gut geeignet, als Ergän- % breiten auf beiden Seiten des dielektrischen Trägerma- zung zu den kommerziell erhältlichen Mischern für den ;| terials gleichbreit sind. Diese doppelt balancierten Mi- Frequenzbereich von 1 —20 GHz in einer einzigen Aus- ί$ scher arbeiten ausgesprochen breitbandig, sind aber 45 führung den gesamten Millimeterwellenbereich abzu- '(£ durch die Bauart der »baluns« im oberen Mikrowellen- decken.

t{\ bereich und im Millimeterwellenbereich stark verlust- Die Erfindung wird im folgenden der F i g. 1 bis 8

Ι« behaftet. Die balancierten Streifenleitungen werden so anhand näher erläutert Es zeigt (nicht maßstabgerecht)

\jz aufgebaut, daß ihr Dielektrikum eine hohe relative Di- F i g. 1 das Prinzipschaltbild eine doppelt balancierten

i| elektrizitätszahl aufweist und deshalb möglichst viel 50 Mischers

f| elektromagnetische Energie innerhalb des Dielektri- a) des Standes der Technik,

hii kums geführt wird, wodurch auch hier Verluste entste- b) der erfindungsgemäßen Ausführung,

pi hen. Fig.2 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels

β Weiterhin sind auch doppelt balancierte Mischer be- für den erfindungsgemäßen Mischer,

jy kannt. die aus Schlitzleitungen, Koplanarleitungen und 55 F i g. 3 einen derartigen Mischer, ausfgeführt durch

§1 Streifenleitungen aufgebaut sind (Hunton, J. K, Takeu- Flossenleitungen mit Schlitz

ψ. chi, J. S.: Recent developments in microwave slotline a) in der Seitenansicht des Trägermaterials 5

g mixers und frequency multipliers, IEEE G-MTT Interna- b) im Schnitt mit unilateraler Flossenleitung mit

|jf tional Microwave Symposium, New York, S. 196—199, Schlitz,

;Ä; 1970). Hierbei werden konzentrierte Kapazitäten mit in 60 c) eine Einbaumöglichkeit des Diodenrings

Sj; die Schaltung integriert. Deshalb isi eine solche Lösung d) im Schnitt mit bilateraler Flossenleitung mit

^ί! für einen doppelt balancierten Mischer im Millimeter- Schlitz,

Wellenbereich nicht brauchbar. Ebenfalls Schlitzleitun- e) eine weitere Einbaumöglichkeit des Diodenrings

gen, Koplanarleitungen, Streifenleitungen und Koaxial- F i g. 4 die Ankopplung eines dritten Wellenleiters mit

leitungen verwendet eine weitere Mischervariante. 65 zwei Armen

(DE-OS 24 54 058). Dieser Mischer ist in Anlehnung an a) in Flossenleitungstechnik mit Schlitz,

die bereits zitierten (Gysel, U. H.: A26.5 to 40 GHz pla- b) in Streifenleitungstechnik mit Übergängen auf

^;., nar balanced Mixer, 5th European Microwave Confe- Schlitzleituneen.

F i g. 5 Mischer

a) mit anitpodischer Flossenleitung,

b) einen Schnitt nahe beim Diodenring

c) mit antipodischer Flossenleitung und Ausnehmungen zur Vermeidung unerwünschter Wellenausbreitung,

d) einen Schnitt nahe beim Diodenring
F i g. 6 Mischer

a) mit Flossenleitung mit Schlitz und antipodischer Flossenleitung,

b) mit Flossenleitung mit Schlitz und antipodischer Flossenleitung zur Vermeidung unerwünschter Wellenausbreitung,

c) eine Einbaumöglichkeit des Diodenringes

d) eine weitere Einbaumöglichkeit des Diodenringes F i g. 7 einen Mischer

a) mit Steghohlleitern,

b) im Schnitt nahe beim Diodenring
F i g. 8 Mischer

a) mit Steghohlleiter und Flossenleitung mit Schlitz,

b) im Schnitt nahe bei dem Diodenring

c) mit Steghohlleiter und antipodischer Flossenleitung,

d) mit Steghohlleiter und antipodischer Flossenleitung und Ausnehmungen zur Vermeidung unerwünschter Wellenausbreitung,

F i g. la zeigt nochmals das prinzipielle Schaltbild eines Mischers des Standes der Technik. Über zwei Übergänge von unbalancierten Leitungen auf balancierte Leitungen (»baluns«) werden die Wellenleiter 1 und 2 mit zwei unterschiedlichen Diagonalen des Diodenringes 4 verbunden. Der Wellenleiter 3 kann ebenfalls ein unbalancierter Wellenleiter sein, braucht es aber nicht zu sein. Besondere Schwierigkeiten bei einer Realisierung, vornehmlich im Millimeterwellenbereich, bereiten die »baluns« wegen hoher entstehender Verluste.

Als verlustarme Wellenleiter für hohe Frequenzen sind hingegen eine Reihe von balancierten Wellenleitern bekannt Der meist benutzte Wellenleiter dieser Art ist der Rechteckhohlleiter. Dieser Wellenleiter hat einen Betriebsfrequenzbereich von einer Oktave, in dem nur die Grundwelle ausbreitungsfähig ist Ein Mischer mit Rechteckhohlleitern hat deshalb eine Bandbreite von deutlich weniger als einer Oktave. Es sind aber auch balancierte Wellenleiter bekannt, die einen Betriebsfrequenzbereich von weit mehr als einer Oktave aufweisen. Gemäß der Erfindung wird ein doppelt balancierter Mischer mit solchen balancierten Wellenleitern statt der »baluns« aufgebaut, wobei auf den Wellenleitern Mikrowellen und Millimeterwellenenergie in ihrer Grundwellenform über mehr als eine Oktave ausbreitungsfähig ist Dies ist in F i g. Ib schematisch dargestellt Die balancierten Wellenleiter haben einen niedrigen Wellenwiderstand zur Anpassung an den Diodenring und Übergänge auf andere balancierte Wellenleiter mit höherem Wellenwiderstand, beispielsweise Rechteckhohlleiter oder Rundhohlleiter. Allen diesen balancierten Wellenleitern ist gemeinsam, daß der relativ hohe Wellenwiderstand von Rechteckhohlleitern oder Rundhohlleitern für die Hn-Welle durch Einsätze herabgesetzt wird, die im Hohlleiter parallel zum elektrischen Feldvektor angebracht sind. Dadurch vergrößert sich auch der nutzbare Frequenzbereich für die Grundwelle.

Es werden nun verschiedene Ausbildungen des erfindungsgemäßen Mischers beschrieben.

In einer ersten Ausbildung sind besagte balancierte Leitungen unilaterale (einseitig metallisierte) oder bilaterale (zweiseitig metallisierte) (Hofmann, H.: Calculation of quasi planar lines for mm-wave application. IEEE MTT-S International Microwaves Symposium. S. 381—384, 1977) Flossenleitungen mit Schlitz. Die Ausführung mit unilateraler Flossenleitung mit Schlitz zeigt F i g. 2 in einer perspektivischen Darstellung und F i g. 3 im Detail. Ein dielektrisches Trägermaterial 5 wird in einem aus zwei Halbschalen 6, 7 gebildeten Hohlleiter gehaltert. Das Trägermaterial 5 ist mit den Flossen 8,9, 10, 11 teilweise einseitig (unilateral) metallisiert. Die Flossen 8, 9 bilden zusammen einen Wellenleiter 1, die Flossen 10,11 eine Wellenleiter 2. F i g. 3a zeigt die Seitenansicht dieses Mischers, F i g. 3b einen Schnitt etwa am Ort des Diodenringes. Der Wellenleiter 1 und der Wellenleiter 2 sind beispielsweise jeweils über einen Flossenleitungs-Hohlleiterübergang 12 und 13 mit den Hohlleitern 14 und 15 verbunden. Derartige Übergänge sind bekannt. Für sie werden die Abmessungen der Flossen 8,9,10,11 auf dem Trägermaterial allmählich in axialer Richtung verkleinert, so daß der Wellenwiderstand ansteigt. Gleichzeitig können mit abnehmender Größe der Flossen 8,9,10,11 auch die Querschnittsabmessungen des aus den zwei Halbschalen 6,7 gebildeten Hohlleiters vergrößert werden. An der Stoßstelle zwisehen den Wellenleitern 1 und 2 an der sich keine Metallisierung befindet, ist der Diodenring 4 direkt ohne zusätzliche Leitungslängen, wie in Anspruch 1 angegeben, eingebaut. Die Flossen 8 und 9 sind durch elektrisch nichtleitende Folien 16 und 17 von den Halbschalen 6 und 7 isoliert. Die Flossen 10 und 11 sind mit den Halbschalen 6 und 7 leitend verbunden. Die Flossen 8 und 9 sind über einen dünnen Draht 18 gleichmäßig untereinander kurzgeschlossen."

Die Funktionsweise wird an einem Beispiel beschrieben. Über den Wellenleiter 1 werde ein Pumpsignal der Frequenz /p, über den Wellenleiter 2 ein Eingangssignal der Frequenz /Έ zugeführt. Beide Frequenzen f_p und ίε befinden sich im Millimeterwellenbereich. Für das Signal auf dem Wellenleiter 1 sind die Isolierfolien 16 und

17 und der Draht 18 nahezu ohne elektrischen Einfluß. Dann entsteht an dem Diodenring 4 ein Ausgangssignal der Frequenz

■IWd

neben anderen Frequenzen, die für diese Betrachtung ohne Belang sein sollen. Das Ausgangssignal ist so gepolt daß es zwischen der Flosse 8 und den Flossen 10 und 11 sowie der Flosse 9 und den Flossen 10 und 11 liegt Für genügend niedrige Frequenzen f_A sind aber die Flossen 8 und 9 sowie 10 und 11 untereinander leitend verbunden, so daß über den Wellenleiter 3 das Ausgangssignal abgenommen werden kann. Der Wellenleiter 3 kann beispielsweise mit auf dem dielektrischen Substrat 5 integriert sein.

Er kann aber auch beispielsweise als Koaxialleitung 14 ausgeführt sein, deren Außenleiter mit der Halbschale 7 des Hohlleiters, deren Innenleiter aber mit dem Draht 18 verbunden ist

Bei der Ausführungsform in bilateraler Flossenleitung mit Schlitz trägt das Trägermaterial 5 zusätzlich zu dem Flossen 8,9,10 und 11 eine gleichartige Metallisierung auch auf seiner Rückseite.
Der Wellenleiter 1 besteht dann aus den Flossen 8 und 9 und der zugehörigen Rückseitenmetallisierung; für den Wellenleiter 2 gilt entsprechendes. In der Seitenansicht gleicht ein solcher Mischer dem von F i g. 3a. Die Unterschiede werden in Fig.3c, 3d und 3e deutlich.

F i g. 3c zeigt in vergrößertem Maßstab schematisch einen möglichen Einbau eines Diodenringes, beispielsweise in »beam-Tead«-Technik. F i g. 3d zeigt einen Schnitt durch den Mischer, etwa an der Stelle des Diodenringes. Wie man erkennt, werden an der Stoßstelie der Flossenleitungsschlitze vier Durchbohrungen 19 angebracht und jeweils gegenüberliegende Flossen durch die Bohrlöcher leitend miteinander verbunden (Durchlötungen). Diese leitende Verbindung kann auch über ein einzelnes größeres Bohrloch durchgeführt werden, wie es in F i g. 3e angedeutet ist. Bei dieser Methode können die einzelnen Flossen z. B. durch Bonddrähte 20 miteinander verbunden werden. Der Diodenring 4 wird beiseitig so an den Flossen angebracht, daß einzelne Dioden sich nicht überkreuzen, trotzdem jedoch die Symmetrie der Schaltung vollständig gewahrt bleibt Auch bei einem Mischer mit bilateraler Flossenleitung mit Schlitz sind die Flossenpaare 8 und 9 von den Halbschalen 6 und 7 durch Folien isoliert. Der Wellenleiter 3 wird beispielsweise wie bei der unilateralen Flossenleitung angeschlossen.

In der bisher beschriebenen Ausbildung sind auf dem Wellenleiter 3 nur Signale mit Frequenzen von Gleichstrom bis etwa 500 MHz ausbreitungsfähig. Es sind aber auch verschiedene Leitungsformen möglich, die die Ausbreitung von höherfrequenten Wellen gestatten. Diese Leitungsformen können statt der bisher beschriebenen oder zusätzlich eingebaut werden. Zwei Beispiele dafür zeigen Fig.4a und 4b. In Fig.4a ist gezeigt, wie der Wellenleiter 3 ebenfalls als Flossenleitung mit Schlitz gestaltet werden kann. In diesem Beispiel besteht der Wellenleiter 3 aus zwei Armen 3 und 3', die über einen Leistungsteiler bei Bedarf zusammengefaßt werden können. Die Ausführung von F i g. 4a eignet sich besonders für die Verbindung mit bilateraler Flossenleitung mit Schlitz. Zusammen mit unilateraler Flossenleitung ist ein günstiger Aufbau des Wellenleiters 3 in F i g. 4b skizziert. Dabei weiten sich die orthogonal zu den Wellenleitern 1 und 2 verlaufenden Schlitze zu Ausnehmungen 21 auf. Diese Ausnehmungen bilden dadurch für eine in dieser Richtung laufende Welle Abschnitte mit hohem Wellenwiderstand (Leerläufe).

Dadurch entstehen in den Abschnitten nahe am Diodenring Bereiche hoher elektrischer Feldstärke. An diesen Stellen werden nun bekannte Obergänge auf Mikrostreifenleitung 22 angeordnet. Die beiden Mikrostreifenleitungsarme werden nach außen geführt und bilden den Wellenleiter 3.

Eine weitere Ausbildung des Mischers zeigt F i g. 5a. Prinzipiell arbeitet dieser Mischer genau wie der von F i g. 2. Im Unterschied dazu sind die Wellenleiter 1 und 2 nun mit antipodischer Flossenleitung (Hofmann, H.: Calculation of quasi planar lines for mm-wave application, IEEE MTT-S International Microwave Symposium, S. 381—384, 1973) realisiert Um den Einbau der Dioden zu erleichtern, ist ein Loch 23 in das Trägersubstrat 5 geschnitten. Für den Wellenleiter 3 werden die isolierten Flossen 8 und 9, wie bereits dargelegt, durch einen Draht 18 verbunden und beispielsweise an eine Koaxialleitung gelegt Einen Schnitt durch den Mischer zeigt F i g. 5b. Ankopplungen des Wellenleiters 3 wie in F i g. 4a und 4b sind auch möglich.

Will man eine Wellenausbreitung in den Schlitzen orthogonal zu den antipodischen Flossenleitungen vermeiden, ist es günstig, an diesen Stellen die Metallisierung zu entfernen, wie es in F i g. 5c skizziert ist Solche Ausnehmungen 21 wurden bereits in Fig.4b gezeigt und wirken als Schlitzleitungs-Leerläufe. Es ist auch möglich, nur an einem der Wellenleiter 1 oder 2 Ausnehmungen vorzusehen. F i g. 5d zeigt einen Schnitt durch einen derartigen Mischer.

F i g. 6 zeigt ebenfalls mögliche Ausbildungen des Mischers, bei denen sich der Einbau des Diodenringes besonders einfach gestaltet. Dabei wird der eine der Wellenleiter 1 oder 2 als bilaterale oder unilaterale Flossenleitung mit Schlitz, der andere als antipodischer Flossenleitung wie in F i g. 6a, oder der eine der Wellenleiter als bilaterale oder unilaterale Flossenleitung, der andere als antipodische Flossenleitung mit Ausnehmungen wie in F i g. 6b ausgeführt F i g. 6c und 6d illustrieren für diese Konfiguration Montagemöglichkeiten für den Diodenring beispielsweise in »beam-lead«-Technik, welche denen von F i g. 3c und 3e sehr ähneln. In F i g. 6c ist dargestellt, wie die Dioden auf beiden Seiten des Trägermaterials 5 angebracht sind, die Flossen der bilateralen Flossenleitung sind mit Durchlötungen 19 (durch Punkte gekennzeichnet) verbunden. Fig.6d zeigt statt der Durchlötungen wiederum ein Bohrloch, über das besagte Flossen durch Bonddrähte 20 in Kontakt gebracht werden.

Noch eine weitere Ausbildung des Mischers zeigt F i g. 7. Die Funktionsweise dieser Ausführungsform gleicht vollständig der des Mischers von F i g. 2. Statt zweier Flossenleitungen mit Schlitz werden nun jedoch Steghohlleiter 24 und 25 wie in F i g. 7a verwendet. Der Wellenleiter 1 ist wiederum mit isolierten Stegen aufgebaut, wobei zwischen den Stegen und dem Hohlleitergehäuse nichtleitende Folien 16 und 17 eingelegt werden. Der Wellenleiter 3 ist wie in F i g. 3b als Koaxialleitung ausgeführt, wobei diese Möglichkeit nur exemplarisch aufgezeigt werden soll. Andere, bereits beschriebene Ankopplungen können sinngemäß angewendet werden.

Die als Steghohlleiter realisierten Wellenleiter 1 und 2 setzen sich in jeweils ein sehr kurzes Stück Leitung fort, das in der schon beschriebenen Weise als Metallisierung auf einem dielektrischen Trägermaterial 5 ausgeführt ist. An der Stoßstelle der Wellenleiter 1 und 2 wird der Diodenring angeordnet. Das Trägermaterial wird in Schlitze innerhalb der Stege der Steghohlleiter eingebaut und etwa durch einen leitenden Kleber verklebt. Einen Schnitt durch den Mischer zeigt F i g. 7b.
Die Realisierung des Mischers mit Steghohlleitern gestattet einen sehr robusten Aufbau, eine noch größere Bandbreite und weniger Verluste als mit Flossenleitungen, ist aber mechanisch aufwendiger und weniger gut für Massenproduktion geeignet Andererseits wird aber auch durch Wärmeabfuhr von dem Diodenring über die Stege eine Verarbeitung von hohen Leistungen gestattet

Ebenfalls mögliche Ausbildungen des Mischers, deren Funktion aber nicht detailliert dargelegt werden soll, da sie der bisherigen gleicht, zeigt F i g. 8. Nach F i g. 8a kann der Mischer mit Steghohlleiter und Flossenleitung mit Schlitz nach F i g. 8b mit Steghohlleiter und antipodischer Flossenleitung und schließlich nach F i g. 8c mit Steghohlleiter und antipodische Flossenleitung mit Ausnehmungen aufgebaut werden. Fig.8d zeigt einen Schnitt durch derartige Mischer.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Doppelgegentakt-Mikrowellenmischer für den Millimeterwellenbereich mit wer zu einem Ring zwisehen einem ersten, einem zweiten und einem dritten Wellenleiter angeordneten Dioden, bei dem auf mindestens zwei der Wellenleiter Mikrowellen- oder Millimeterwellenenergie ausbreitungsfähig ist und Aufwärts- oder Abwärtsmischung erfolgen kann und bei dem der erste Wellenleiter in der ersten Diagonale des Ringes, der zweite Wellenleiter in der zweiten Diagonale des Ringes angeschlossen ist und bei dem der dritte Wellenleiter so angschlossen ist, daß bei Bezug auf den Ausgang zwei der Dioden hochfrequenzmäßig parallel und die zwei weiteren antiparallel geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem Diodenring (4) die Eingangsenergia und die Pumpenenergie jeweils über den ersten und zweiten erdsymmetrischen Wellenleiter (1,2) mit jeweils niedrigem Wellenwiderstand zugeführt sind, daß die Wellenleiter (1,2) durch eine auf ein Trägermaterial aufgebrachte erste Leiteranordnung (8,9) und eine zweite Leiteranordnung (10,11) mit jeweils niedrigem Wellenwiderstand gebildet sind und daß das Trägermaterial als Einsatz (5) in einem aus zwei Halbschalen (6, 7) gebildeten Hohlleiter angeordnet ist, wobei die erste und zweite Leiteranordnung jeweils symmetrisch zur Längsachse des Hohlleiters gestaltet sind, daß die erste und zweite Leiteranordnung so dicht zusammengeführt sind, daß der Diodenring (4) direkt ohne zusätzliche Verbindungsleitungen auf dem Einsatz (5) und an den Leiteranordnungen zu befestigen ist, daß die Wellenwiderstände der ersten und zweiten Leiteran-Ordnung in dem Hohlleiter in axialer Richtung vom Diodenring (4) weg zunehmen, so daß an die Feldwellenwiderstände der beiseitig an den Hohlleiter anschließenden weiteren Hohlleiter (14, 15) angepaßte Übergänge (12,13) gegeben sind, und daß der Anschluß des Ausgangssignales über den dritten Wellenleiter (3) erfolgt, wobei dieser über die den Hohlleiter bildenden Halbschalen (6, 7) in einer ersten leitenden Verbindung mit der zweiten Leiteranordnung (10,11) steht und über einen dünnen Draht in einer zweiten leitenden Verbindung mit der ersten Leiteranordnung (8,9) steht.

2. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus zwei Halbschalen (6, 7) gebildete Hohlleiter ein Rechteckhohlleiter ist, in dem das Trägermaterial (5) für die Hio-Welle parallel zum elektrischen Feldvektor angeordnet ist.

3. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus zwei Halbschalen (6, 7) gebildete Hohlleiter ein Rundhohlleiter ist, in dem das Trägermaterial (5) für die Hn-Welle parallel zum elektrischen Feldvektor angeordnet ist.

4. Mischer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leiteranordnung (8, 9) durch dünne nichtleitende Folien (16) gleichstrommäßia vnn Hpm anc Hpn Halhc/^halpn ta 7\ koctohAn.

den Hohlleiter isoliert ist, für Mikrowellen- und Millimeterwellen jedoch leitend verbunden erscheint.

5. Mischer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilleitungen der ersten Leiteran-Ordnung (8,9) des ersten Wellenleiters (1) über einen dünnen Draht (18) gleichstrommäßig untereinander verbunden sind, der aber das Feldbild der geführten Mikrowellen- und Millimeterwellenenergie weitgehend unbeeinflußt läßt.

6. Mischer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleiter (1, 2) aus Flossenleitungen (8,9,10,11) mit Schlitz besteht.

7. Mischer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Wellenleiter (1,2) aus antipodischen Flossenleitungen besteht

8. Mischer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Wellenleiter (1,2) aus antipodischen Flossenleitungen mit Ausnehmungen (21) zur Vermeidung unerwünschter Wellenausbreitung besteht

9. Mischer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Wellenleiter (1, 2) jeweils in axialer Richtung sehr kurz ausgeführt sind und in Steghohileiter (24,25) münden.

10. Mischer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Wellenleiter (1,2) eine Flossenleitung mit Schlitz, der andere eine antipodische Flossenleitung ist

11. Mischer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Wellenleiter (1,2) eine Flossenleitung mit Schlitz, der andere eine antipodische Flossenleitung mit Ausnehmungen (21) zur Vermeidung unerwünschter Wellenausbreitung ist.

12. Mischer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Wellenleiter (1, 2) eine Flossenieitung mit Schlitz, der zweite aber sehr kurz ausgeführt ist und in einen Steghohlleiter mundet.

13. Mischer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Wellenleiter (1, 2) eine antipodische Flossenleitung, der andere aber sehr kurz ausgeführt ist und in einen Steghohlleiter (24) mündet

14. Mischer nach Anspruch 5—13, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Wellenleiter (3) eine Koaxialleitung ist.

15. Mischer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Wellenleiter (3) zusätzlich als Flossenleitung mit Schlitz und zwei Leitungsarmen ausgeführt ist.

16. Mischer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Wellenleiter (3) zusätzlich mit zwei Schlitzleitungs-Streifenleitungsübergängen (22) und zwei Leitungsarmen in Mikrostreifenleitungstechnik ausgeführt ist.