DE3018287A1

DE3018287A1 - Ringmodulator

Info

Publication number: DE3018287A1
Application number: DE19803018287
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl.-Ing. 8031 Gröbenzell Sedlmair
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-05-13
Filing date: 1980-05-13
Publication date: 1981-11-19
Also published as: DE3018287C2

Description

Ringmodulator
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ringmodulator (Doppelgegentaktmischer) für den Mikrowellenbereich, bestehend aus vier vorzugsweise paarweise angeordneten Dioden, einem Signal- und einem Oszillatoreingang, deren Spannungen an die Dioden geführt sind und einer Ausgangsklemme für die Mischfrequenz, der in gedruckter Schaltungstechnik aufgebaut ist, derart, daß auf einem einseitig ganzflächig metallisierten isolierenden Substrat unter Bildung von Schlitzleitungen und/oder Koplanarleitungen Ausätzungen vorgesehen sind.
Ein derartiger Ringmodulator ist durch die DE-PS 24 54 058 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für einen einfachen Aufbau eines solchen Ringmodulators bzw. Doppelgegentaktmischers anzugeben, an den die Signale in einem Hohlleiter herangeführt werden.
Diese Aufgabe wird bei einer ersten Ausführungsform eines Ringmodulators gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß im Bereich der der Einkopplung der Signal-und Oszillatorenergie dienenden Schlitz- und/oder Koplanarleitungen die Signal- und Oszillatorenergie führende Hohlleiter mit ihrer Stirnseite auf die metallisierte Seite des Substrats aufgesetzt sind und für die Ankopplung der Mischfrequenz auf der der metallisierten Seite des Substrats gegenüberliegenden Seite Microstripleitungen aufgebracht sind.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform eines Ringmodulators, bei dem die Dioden in einer Brücke-angeordnet und die Signal- und die Oszillatorspannung an die Diagonalen der Brücke geführt sind, ist vorgesehen, daß auf der metallisierten Seite des Substrats am Diodenort eine Schlitzleitung und eine beiderseits sich daran anschließende Koplanarleitung angeordnet sind, die vom senkrecht auf das Substrat aufgesetzten, die Signalenergie führenden Hohlleiter umschlossen sind, daß die einander gegenüberliegenden Verbindungspunkte der Dioden mit der Metallisierung beiderseits der Schlitzleitung bzw. mit den Innenleitern der Koplanarleitungen verbunden sind und daß zur Oszillatorspannungszuführung an die horizontale Brückendiagonale von den durchkontaktierten Enden der Koplanarinnenleiter auf der der Metallisierung gegenüberliegenden Seite des Substrats fortgeführte Microstripleitungen vorgesehen sind, die in die Arme eines Magischen-T übergehen, zu dessen vom Verzweigungspunkt zum ZF-Ausgang geführter Leiterbahn gegenüberliegend an der metallisierten Seite des Substrats die eine Hälfte einer ca.
2 - langen Schlitzleitung zur Einspeisung der über den Hohlleiter herangeführten Oszillatorspsnnung-.angeordnet ist, die vom senkrecht auf das Substrat aufgesetzten, die Oszillatorenergie führenden Hohlleiter umschlossen ist.
Bei einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist vorgesehen, daß im Bereich der der Einkopplung der Signal- und der Oszillatorenergie dienenden Schlitz-und/oder Koplanarleitungen mit koppelnden Längs- oder Querschlitzen versehene Hohlleiter mit ihrer Breitseite oder Schmalseite auf der metallisierten Seite des Substrats aufliegen und für die Auskopplung der Mischfrequenz auf der der metallisierten Seite des Substrats gegenüberliegenden Seite Microstripleitungen aufgebracht sind.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform, bei dem die Dioden in einer Brücke angeordnet und die Signal- und die Oszillatorspannung an die Diagonalen der Brücke geführt sind, ist hierbei vorgesehen, daß auf der metallisierten Seite des Substrats am Diodenort eine Schlitzleitung und eine beiderseits sich daran anschließende Koplanarleitung angeordnet sind, auf denen sich in deckungsgleicher Lage der Koppelschlitz des die Signalenergie führenden Hohlleiters befindet, daß die einander gegenüberliegenden Verbindungspunkte der Diodenbrücke mit der Metallisierung beiderseits der Schlitzleitung bzw. mit den Innenleitern der Koplanarleitungen verbunden sind und daß zur Oszillatorspannungszuführung an die horizontale Brückendiagonale von den durchkontaktierten Enden der Koplanarinnenleiter auf der der Metallisierung gegenüberliegenden Seite des Substrats fortgeführte Microstripleitungen vorgesehen sind, die in die Arme eines Magischen-T übergehen, zu dessen vom Verzweigungspunkt zum ZF-Ausgang geführter Leiterbahn gegenüberliegend an der metallisierten Seite des Substrats die eine Hälfte einer ca. 2 " langen Schlitzleitung zur Einspeisung 2 langen der über den Hohlleiter herangeführten OszillaX rspannung angeordnet ist, auf der sich in deckungsgleicher Lage der Koppelschlitz des die Oszillatorenergie führenden Hohlleiters befindet.
In vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist ferner vorgesehen, daß die Hohlleiterprofile eine verringerte Höhe aufweisen und die Hohlleiter mit einem Dielektrikum gefüllt sind. Nachstehend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen Figuren 1 und 2 eine erste Ausführungsform eines Ringmodulators in einer Draufsicht und einer Seitenansicht, Figuren 3 und 4 eine- zweite Ausführungsform eines Ringmodulators in einer Draufsicht und einer Seitenansicht.
Der Mikrowellenringmodulator gemäß den Figuren 1 und 2 ist in folgender Weise aufgebaut: Auf einem isolierenden Substrat S, beispielsweise einem Keramikplättchen aus Aluminiumoxyd (AL203), ist auf einer Seite eine ganzflächige Metallisierung aufgebracht, in der lediglich einige Schlitze ausgeätzt sind, die Koplanarleitungen und Schlitzleitungen bilden, während auf der gegenüberliegenden Seite Microstripleitungen aufgebracht sind. In Fig. 1 ist die ganzflächig metallisierte untenliegend dargestellt. Die auf der Oberseite befindlichen Microstripleitungen sind mit ausgezogenen Linien dargestellt, die auf der Unterseite des Substrats angeordneten #Koplanarleitungen -und Schlitzleitungen und Diodenverbindungen sind strichliert eingezeichnet.
Die vier Dioden Di, D2, D3 und D4 des Ringmodulators sind auf der metallisierten Unterseite 3 des Substrats S in Brückenschaltung angeordnet. Als Dioden können dabei Einzeldioden, Doppeldioden oder ganze Diodenquartette verwendet werden. Doppeldi#oden oder Quartette in monolithischer Herstellung sind, wenn es auf hohe Symmetrie ankommt, vorzuziehen. Die Verbindungs- punkte der Dioden D1, D2, D3.und D4 sind an den Mittelleitern 4, 5 der Koplanarleitungen 6, 7 und an der Metallfläche 3 angelötet oder gebondet. Die Koplanarleitungen 6, 7 sind vom Diodenort mit einer Länge von ca. W in entgegengesetzte Richtungen 6 !lhrend angeordnet und in ihrem einander zugekehrten Endbereich über einen Schlitzleitungsabschnitt 8 miteinander verbunden. Das heißt, die Schlitzleitung teilt sich im Koplanarleitungsbereich in zwei in Serie geschaltete Schlitzleitungen auf und findet am Ende der Koplanarleitungen, also außen, einen Kurzschluß vor. Das Koplanarleitungsende wird deshalb zweckmäßig für die Signalfrequenz ca. Ç vom Diodenort entfernt gelegt, um am Diodenort einen Leerlauf zu erreichen. Die Schlitzwelle ist bei symmetrischer Lage des Koplanarinnenleiters nicht mit der Koplanarleitung verkoppelt.
Einander gegenüberliegende Verbindungspunkte der Dioden D1, D2, D3 und D4 sind, wie vorstehend bereits erwähnt, an die Innenleiter 4, 5 der Koplanarleitungen 6, 7 bzw. die Metallisierung beiderseits der Schlitzleitung 8 geführt und kontaktiert. Durch die Schlitzleitung 8 werden somit die betreffenden Anschlußpunkte der senkrechten Brückendiagonalen getrennt, an die die Signalspannung Us gebracht wird.
Die Signalspannung wird über einen Hohlleiter H1 herangeführt, der mit seiner Stirnseite auf die metallisierte Seite 3 des Substrats S aufgesetzt ist, wobei er die Schlitz- und Koplanarleitungen umschließt.
Über diesen auf die metallisierte Seite des Substrats stoßenden Hohlleiter wird der Schlitz 8 angekoppelt.
In gleicher Weise erfolgt die Ankopplung bzw. Zuführung des über einen Hohlleiter H2 herangeführten Oszillatorsignals an die Dioden. Die Oszillatorspan- nung UO wird über die Koplanarleitungen 6, 7 an die horizontale Brückendiagonale gebracht. Die Koplanarleitungen 6, 7 werden in ihrem Endbereich mit ihren Innenleitern 4, 5 nach der Oberseite des Substrats S durchkontaktiert und setzen sich dort als Microstripleitungen 9, 10 bis zum ,Xagischen-T mit den Armen 1, 2 fort. Dem mit dem ZF-Ausgang III verbundenen Arm des Magischen-T 12 auf ihrer halben Länge gegenüberliegend ist auf der Unterseite des Substrats S die ca. X - lange, an den Enden kurzgeschlossene Schlitzleitung 13 angeordnet. Die Einspeisung der Oszillatorspannung UO erfolgt durch Ankopplung des Schlitzes 13 an den mit seiner Stirnseite auf die metallisierte Seite 3 des Substrats S aufgesetzten, den Schlitz 13 umschließenden Hohlleiter H2. Die Einspeisung der Oszillatorspannung UO über den Schlitz 13 ergibt die nötige gegenphasige Anregung der beiden Arme 1 und 2 des Magi schen T 12. Die durch Mischen entstehende Zwischenfrequenz fzF liegt dagege#n in Gleichphase an den Koplanarleitungen und gelangt deshalb an den Parallelausgang des Magischen-T 12.
Die Ankopplung der Schlitze 8, 13 über die Hohlleiter ist dann besonders vorteilhaft, wenn die Signale im Hohlleiter angeliefert werden. Dies ist beispielsweise bei Gunnoszillatoren der Fall, die meist Hohlleiterausgänge aufweisen oder auch bei Antennen, bei denen Hohlleiteranschlüsse vorgesehen sind. Durch diesen Aufbau werden die sonst nötigen uebergänge von Hohlleitern auf Koaxial- bzw. Microstripleitungen und damit auch deren Verluste vermieden. Zur besseren Anpassung der Hohlleiter an die Impedanzen der Schlitze ist es vorteilhaft, Hohlleiterprofile mit verringerter Höhe b zu verwenden. Ebenfalls vorteilhaft für eine #gute Anpassung ist bei dieser Anordnung eine Füllung der Hohlleiter mit Dielektrikum, z.B. Polystyrol.
Die Ausführungsform nach den Figuren 3 und 4 entspricht in ihrem grundsätzlichen Aufbau der vorstehend beschriebenen Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2. Unterschiedlich ist die Hohlleiterankopplung lediglich insofern, als hierbei die Hohlleiter nicht senkrecht auf die metallisierte Seite des Substrats stoßen, sondern mit ihrer Breitseite oder Schmalseite auf der metallisierten Seite 3 des Substrats aufliegen und zur Einkopplung Querschlitze oder Längsschlitze in den Seitenwänden aufweisen, die mit den Schlitzen 8, 13 auf der metallisierten Seite 3 des Substrats S in deckungsgleiche Lage gebracht sind. Bei der dargestellten Ausführungsform erfolgt die Einkopplung des im Hohlleiter H4 herangeführten Oszillatorsignals über einen Querschlitz/auf der Breitseite des Hohlleiters und die des Signals fS über einen Längsschli#7z/auf der Schmalseite des die Signalspannung U5 heranführenden Hohlleiters H3.
Diese Ankopplung des Oszillators und des Signals haben den Vorteil, daß in den weiterführenden Hohlleitern H3, H4 Kurzschlußschieber 14, 15 auf günstigste Anpassung eingestellt werden können. Weitere Anpassungsmaßnahmen, wie eintauchende Stifte und ähnliches, sind hier nicht eingezeichnet. Der Ubersichtlichkeit wegen wurden auch mechanische Abstützungen weggelassen.
Die vorstehend beschriebenen Ankoppelarten über Hohlleiter lassen sich selbstverständlich in beliebiger Weise kombinieren mit solchen über kreuzende Microstripleitungen oder auch mit einer Koaxialleitung, wie sie bei einem Ringmodulator nach der DE-PS 24 54 058 vorgesehen ist. Besteht beispielsweise die Aufgabe darin, ein Signal im X-Band (8 bis 12 GHz) mit Hohl- leiteranschluß auf 4 GHz-Zwischenfrequenz zu mischen, so ist ein Aufbau vorteilhaft, der eine Signalankopplung mit Hohlleitern gemäß der vorliegenden Anmeldung und eine Oszillatorankopplung mit der bekannten Koaxialleitung verwendet, durch die der ZF-Ausgang für so hohe Zwischenfrequenzen geeiget wird. Die dabei erforderliche Transformation des ZF-Innenwiderstandes auf 50 Q - Anschlußwiderstand kann mit einem ein- oder mehrstufigen h. - Transformator erfolgen.
6 Patentansprüche 4 Figuren Lee rse ite

Claims

Patentansprüche 1.Ringmodulator (Doppelgegentaktmischer) für den Mikrowellenbereich, bestehend aus vier vorzugsweise paarweise angeordneten Dioden, einem Signal- und einem Oszillatoreingang, deren Spannungen an die Dioden geführt sind und einer Ausgangsklemme für die Mischfrequenz, der in gedruckter Schaltungstechnik aufgebaut ist derart, daß auf einem einseitig ganzflächig metallisierten isolierenden Substrat unter Bildung von Schlitzleitungen und/oder Koplanarleitungen Ausätzungen vorgesehen sind, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß im Bereich der der Einkopplung der Signal- und Oszillatorenergie dienenden Schlitz-und/oder Koplanarleitungen die Signal- und Oszillatorenergie führende#Hohlleiter (H1, H2) mit ihrer Stirnseite auf die metallisierte Seite des Substrats (S) aufgesetzt sind und für die Auskopplung der Mischfrequenz auf der der metallisierten Seite (3) des Substrats (S) gegenüberliegenden Seite Microstripleitungen aufgebracht sind (Fig. 1, 2).
2. Ringmodulator, bei dem die Dioden in einer Brücke angeordnet und die Signal- und die Oszillatorspannung an die Diagonalen der Brücke geführt sind, nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß auf der metallisierten Seite (3) des Substrats (S) am Diodenort eine Schlitzleitung (8) und eine beiderseits sich daran anschließende Koplanarleitung (6, 7) angeordnet sind, die vom senkrecht auf das Substrat (S) aufgesetzten, die Signalenergie führenden Hohlleiter (H1) umschlossen sind,daß die einander gegenüberliegenden Verbindungspunkte der Dioden (D1, D2, D3, D4) mit der Metallisierung (3) beiderseits der Schlitzleitung bzw. mit den Innenleitern (4, 5) der der Koplanarleitungen (6,7) verbunden sind und daß zur Oszillatorspannungszuführung an die horizontale Brückendiagonale von den durchkontaktierten Enden der Koplanarinnenleiter (4, 5) auf der der Metallisierung (3) gegenüberliegenden Seite des Substrats (S) fortgeführte Nicrostripleitungen (16, 17) vorgesehen sind, die in die Arme eines Magischen-T (T12) übergehen, zu dessen vom Verzweigungspunkt zum ZF-Ausgang (III) geführter Leiterbahn gegenüberliegend an der metallisierten Seite des Substsats (s) die eine Hälfte siner 2 - langen Schlitzleitung (13) zur Einspeisung der über den Hohlleiter (H2) herangeführten Oszillatorspannung (UO) angeordnet ist, die vom senkrecht auf das Substrat (S) aufgesetzten, die Oszillatorenergie führenden Hohlleiter umschlossen ist.
3. Ringmodulator für den Mikrowellenbereich, bestehend aus vier vorzugsweise paarweise angeordneten Dioden, einem Signal- und einem Oszillatoreingang, deren Spannungen an die Dioden geführt sind und einer Ausgangsklemme für die Mischfrequenz, der in gedruckter Schaltungstechnik aufgebaut ist, derart, daß auf einem einseitig ganzflächig metallisierten isolierenden Substrat unter Bildung von Schlitzleitungen undjoder Koplanarleitungen Ausätzungen vorgesehen sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß im Bereich der der Einkopplung der Signal- und der Oszillatorenergie dienenden Schlitz- und/oder Koplanarleitungen mit koppelnden Längs- oder Querschlitzen. versehene Hohlleiter (H3, H4) mit ihrer Breit- oder Schmalseite auf der metallisierten Seite (3) des Substrats (s) aufliegen und für die Auskopplung der Mischfrequenz auf der der metallisierten Seite (3) des Substrats (S) gegenüberliegenden Seite Microstripleitungen aufgebracht sind (Fig. 3, 4).
4. Ringmodulator, bei dem die Dioden in einer Brücke angeordnet sind und die Signal- und die Oszillatorspannung an die Diagonalen der Brücke geführt sind, nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß auf der metallisierten Seite (3) des Substrats (S) am Diodenort eine Schlitzleitung (8) und eine beiderseits sich daran anschließende Koplanarleitung (6, 7) angeordnet sind, auf denen sich in deckungsgleicher Lage der Koppelschlitz des die Signalenergie führenden Hohlleiters (H3) befindet, daß die einander gegenüberliegenden Verbindungspunkte der Diodenbrücke mit der Metallisierung beiderseits der Schlitzleitung bzw. mit den Innenleitern (4, 5) der Koplanarleitungen (6, 7) verbunden sind und daß zur Oszillatorspannungszuführung an die horizontale Brückendiagonale von den durchkontaktierten Enden der Koplanarinnenleiter (4, 5) auf der der Metallisienung gegenüberliegenden Seite des Subsrats (S) fortgeführte Microstripleitungen (9, 10) vorgesehen sind, die in die Arme eines Magischen-T (T12) übergehen, zu dessen vom Verzweigungspunkt zum ZF-Ausgang geführter Leiterbahn gegenüberliegend an dedmetallisierten-Seite des Substrats (S) die eine Hälfte einer ca. -langen 2 Schlitzleitung (13) zur Einspeisung der über den Hohlleiter (H4) herangeführten Oszillatorspannung (UO) angeordnet ist, auf der sich in deckungsgleicher Lage der Koppelschlitz des die Oszillatorenergie führenden Hohlleiters (4) befindet.
5.Ringmodulator nach einem der Ansprüche 1 bis 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hohlleiterprofile eine verringerte Höhe (b) aufweisen.
6. Ringmodulator nach einem der Ansprüche 1, 2 und 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Hohlleiter (H1, H2, H3, H4) mit einem Dielektrikum gefüllt sind.