DE3018287C2 - Ringmodulator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ringmodulator für den Mikrowellenbereich, wie er aus der DE-PS 24 54 058 bekannt ist, bestehend aus vier Dioden, einem Signaleingang zur Zuführung der Signalspannung an die Dioden und einem Lokaloszillatoreingang zur Zuführung der Lokaloszillatorspannung an die Dioden und einer Ausgangsklemme für die Mischfrequenz, welcher Ringmodulator in gedruckter Schaltungstechnik aufgebaut ist derart, daß auf einem einseitig ganzflächig metallisierten isolierenden Substrat unter Bildung von Schlitzleitungen und Koplanarleitungen Ausätzungen vorgesehen sind derart, daß auf der metallisierten Seite des Substrats am Diodenort eine erste Schlitzleitung und beiderseits sich daran anschließende erste und zweite Koplanarleitungen gebildet und die einander gegenüberliegenden Verbindungspunkte der Dioden mit der Metallisierung beiderseits der ersten Schlitzleitung bzw. mit den Innenleitern der ersten und zweiten Koplanarleitungen verbunden sind und zur Lokaloszillatorspannungszuführung an die Dioden von den durchkontaktierten Enden der Innenieiter der ersten und zweiten Koplanarleiter auf der der Metallisierung gegenüberliegenden Seite des Substrats fortgeführte erste und zweite Microstripleitungen vorgesehen sind, die in die Arme eines Magischen-T übergehen, zu dessen vom Verzwei-

gungspunkt zum ZF-Ausgang geführter Leiterbahn gegenüberliegend an der metallisierten Seite des Substrats die eine Hälfte einer /Z/2-iangen zweiten Schlitzleitung zur Einspeisung der Lokaloszillatorspannung angeordnet ist und für die Auskopplung der Mischirequenz auf der der metallisierten Seite des Substrns gegenüberliegenden Seite eine dritte Microstripleitung aufgebracht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für einen einfachen Aufbau eines solchen Ringmodulators anzugeben, an den die Signale in einem Hohlleiter herangeführt werden.

Diese Aufgabe wird bei einer ersten Ausführungsform eines Ringmodulators der eingangs genannten Art in der Weise gelöst, daß gemäß der Erfindung im Bereich der der Einkopplung der Signal- und der Lokaloszillatorenergie dienenden Schlitz- und Koplanarleitungen die Signal- und die Lokaloszillatorenergie führende erste und zweite Hohlleiter mit ihrer Stirnseite auf die metallisierte Seite des Substrats aufgesetzt sind derart, daß die am Diodenort angebrachte erste Schlitzleitung und die sich beiderseits daran anschließenden ersten und zweiten Koplanarleitungen vom senkrecht auf das Substrat aufgesetzten, die Signalenergie führenden ersten Hohlleiter umschlossen sind und die /ί/2-lange zweite Schlitzleitung vom senkrecht auf das Substrat aufgesetzten, die Lokaloszillatorenergie führenden zweiten Hohlleiter umschlossen ist.

Bei einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß im Bereich der der Einkopplung der Signal- und e'er Lokaloszillatorenergie dienenden Schlitz- und Koplanarleitungen mit koppelnden Längs- oder Querschlitzen versehene erste und zweite Hohlleiter mit ihrer Breitseite oder Schmalseite auf der metallisierten Seite des Substrats aufliegen derart, daß sich der Koppelschlitz des die Signalenergie führenden ersten Hohlleiters in deckungsgleicher Lage mit der am Diodenort angebrachten Schlitzleitung und den sich beiderseits daran anschließenden ersten und zweiten Koplanarleitungen befindet und sich der Koppelschlitz des die Lokaloszillatorenergie führenden zweiten Hohlleiters in deckungsgleicher Lage mit der/ί/2-langen zweiten Schlitzleitung befindet.

In vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, daß die Hohileiterprofile 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

Fi g. 1 und 2 eine erste Ausführungsform eines Ringmodulators in einer Draufsicht und einer Seitenansicht.

Fig. 3 und 4 eine zweite Ausführungsform eines Ringmodulators in einer Draufsicht und einer Seitenansicht.

Der Mikrowellenringmodulator gemäß den Fig. 1 und 2 ist in folgender Weise aufgebaut: Auf einem isolierenden Substrat 5, beispielsweise einem Keramikplättchen aus Aluminiumoxyd (AI2O3). 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 F i g. 1 ist die ganzflächig metallisierte untenliegend dargestellt. Die auf der Oberseite befindliehen Microstripleitungen sind mit ausgezogenen Linien dargestellt, die auf der Unterseite des Substrats ungeordneten 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 5 in Brückenschaltung angeordnet Ah; Dioden können dabei Einzeldioden, Doppeldioden oder ganze Diodenquartette verwendet werden. Doppeldioden oder Quartette in monolithischer Herstellung sind, wenn es auf hohe Symmetrie ankommi, vorzuziehen.

to Die Verbindungspunkte der Dioden DX, D 2, D 3 und D 4 sind an den Mittelleitern 4,5 einer ersten und zweiten Koplanarleitung 6,7 und an der Metallfläche 3 angelötet oder gebondet. Die Koplanarleitungen 6, 7 sind vom Diodenort mit einer Länge von ca. A/A in entgegengesetzte Richtungen führend angeordnet und in ihrem einander zugekehrten Endbereich über einen ersten Schlitzleitungsabschnitt 8 miteinander verbunden. Das heißt, die erste Schlitzleitung 8 teilt sich im Koplanarleitungsbereich in zwei in Serie geschaltete Schltzleitungen auf und findet am Ende der beiden Koplanarleitungen 6, 7, also außen, einen Kurzschluß vor. Das Koplanarleitungsende wird deshalb zweckmäßig für die Signalfrequenz ca. A/4 vom Diodenort entfernt gelegt, um am Diodenort einen Leerlauf zu erreichen. Die Schlitzwelle ist bei symmetrischer Lage des Koplanarinnenleiters nicht mit der ersten und zweiten Koplanarleitung verkoppelt.

Einander gegenüberliegende Verbindungspunkte der Dioden DX, D 2, D3 und D4 sind, wie vorstehend bereits erwähnt, an die Innenleiter 4, 5 der ersten und zweiter. Koplanarleitungen 6, 7 bzw. die Metallisierung beiderseits der ersten Schlitzleitung 8 geführt und kontaktiert. Durch die erste Schlitzleitung 8 werden somit die betreffenden Anschlußpunkte der senkrechten Brückendiagonalen getrennt, an die die Signalspannung Us gebracht wird. Die Signalspannung wird über einen ersten Hohlleiter H1 herangeführt, der mit seiner Stirnseite auf die metallisierte Seite 3 des Substrats 5 aufgesetzt ist, wobei er die erste Schlitz- und die erste und zweite Koplanarleitung umschließt. Über diesen auf die metallisierte Seite des Substrats stoßenden ersten Hohlleiter H 1 wird der erste Schlitz 8 angekoppelt.

In gleicher Weise erfolgt die Ankopplung bzv/. Zuführung des über einen zweiten Hohlleiter H 2 herangeführten Lokaloszillatorsignals an die Dioden. Die Oszillatorspannung LO wird über die erste und zweite Koplanarleitung 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 Sdurchkontaktiert und setzen sich dort als erste und zweite Microstripleitungen 9, 10 bis zum Magischen-T mit den Armen 1, 2 fort. Dem mit dem ZF-Ausgang ///verbundenen Arm des Magischen-T 12 auf ihrer halben Länge gegenüberliegend ist auf der Unterseite des Substrats 5 die ca. /Z/2-lange, an den Enden kurzgeschlossene zweite Schlitzleitung 13 iingeordnet. Die Einspeisung der Oszillatorspannung LO erfolgt durch Ankopplung der zweiten Schlitzleitung 13 an den mit seiner Stirnseite auf die metallisierte Seite 3 des Substrats S aufgesetzten, die zweite Schlitzleitung 13 umschließenden zweiten Hohlleiter H 2. Die Einspeisung der Oszillatorspannung LZ₀ über die zweite Schlitzleitung 13 ergibt die nötige gegenphasige Anregung der beiden Arme 1 und 2 des Magischen-T 12. Die durch

M Mischen entstehende Zwischenfrequenz f/i liegt dagegen in Gleichphase an der ersten und zweiten Kaplanarleitung 6, 7 und gelangt deshalb an den Parallelausgang des Magischen-T 12.

Die Ankopplung der ersten und /weiten Schlitzleitung 8, 13 über die beiden Hohlleiter ist dann besonders vorteilhaft, wenn die Signale im Hohlleiter angeliefert werden. Dies ist beispielsweise bei Gunnoszillatorcn der Fall, die meist Hohlleitcrausgängc aufweisen oder auch > bei Antennen, bei denen Hohlleiterunsehlüssc vorgesehen sind. Durch diesen Aufbau werden die sonst nötigen Übergänge von Hohlleitern auf Koaxial- bzw. Microstripleitungen und damit auch deren Verluste vermieden. Zur besseren Anpassung der Hohlleiter an die Impcdanzen der Schlitze ist es vorteilhaft, Hohlleitcrprofi-Ie mit verringerter Höhe Λ zu verwenden. Ebenfalls vorteilhaft für eine gute Anpassung ist bei dieser Anordnung eine Füllung der Hohlleiter mit Dielektrikum, z. B. Polystyrol. ι -,

Die Ausfühningsform noch den Fig. S und 4 entspricht in ihrem grundsätzlichen Aufbau der vorstehend beschriebenen Ausführungsform nach den F i g. 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 Entkopplung Querschlitze oder Längsschlitze in den Seitenwänden aufweisen, die mit den Schlitzlcitungen 8, 13 auf der metallisierten Seite 3 des Substrats Sin deckungsgleiche Lage gebracht sind. Bei der dargestellten Ausführungsform erfolgt die Einkopplung des im zweiten Hohlleiter H4 herangeführten Lokaloszillatorsignals über einen Querschlitz 16 auf der Breitseite des zweiten Hohlleiters jo H 4 und die des Signals fs über einen Längsschlitz 17 auf der Schmalseite des die Signalspannung Us heranführenden ersten Hohlleiters H3. Diese Ankopplung des Oszillators und des Signals haben den Vorteil, daß in den beiden weiterführenden Hohlleitern H3, H4 Kurz-Schlußschieber 14, 15 auf günstigste Anpassung eingestellt werden können. Weitere Anpassungsmaßnahmen, wie eintauchende Stifte oder ähnliches, sind hier nicht eingezeichnet. Der Übersichtlichkeit 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 Ύ-Band (8 bis 12 GHz) mit Hohlleiteranschluß 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 geeignet wird. Die dabei erforderliche Transformation des ZF-Innenwiderstandes auf 50 Ω-Anschlußwiderstand kann mit einem ein- oder mehrstufigen J/2-Transformator erfolgen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Ringmodulator für den Mikrowellenbereich, bestehend aus vier Dioden, einem Signaleingang zur Zuführung der Sigiialspannung an die Dioden und einem Lokaloszillatoreingang zur Zuführung der Lokaloszillatorspannung an die Dioden, und einer Ausgangsklemme für die Mischfrequenz, welcher Ringmodulator in gedruckter Schaltungstechnik aufgebaut ist derart, daß auf einem einseitig ganzflächig metallisierten isolierenden Substrat unter Bildung von Schlitzleitungen und Koplanarleitungen Ausätzungen vorgesehen sind, derart, daß auf der metallisierten Seite des Substrats am Diodenort eine erste Schlitzleitung und beiderseits sich daran anschließende erste und zweite Koplanarleitungen gebildet und die einander gegenüberliegenden Verbindungspunkte der Dioden mit der Metallisierung beiderseits der ersten Schlitzleitung bzw. mit den Innenleitern der ersten und zweiten Koplanarleitungen verbunden sind und zur Lokaloszillatorspannungszuführung an die Dioden von den durchkontaktierten Enden der Innenleiter der ersten und zweiten Koplanarleiter auf der der Metallisierung gegenüberliegenden Seite des Substrats fortgeführte erste und zweite 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 /i/2-langen zweiten Schlitzleitung zur Einspeisung der Lokaloszillatorspannung angeordnet ist und für die Auskopplung der Mischfrequenz auf der der metallisierten Seite des Substrats gegenüberliegenden Seite eine dritte Microstripleitung aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der der Einkopplung der Signal- und der Lokaloszillatorenergie dienenden Schlitz- und Koplanarleitungen die Signal- und die Loialoszillatorenergie führende erste und zweite Hohlleiter (Hi, HT) mit ihrer Stirnseite auf die metallisierte Seite des Substrats (S) aufgesetzt sind, derart, daß die am Diodenort angebrachte erste Schlitzleitung (8) und die sich beiderseits daran anschließenden ersten und zweiten Koplanarleitungen (6, 7) vom senkrecht auf das Substrat (S,) aufgesetzten, die Signalenergie führenden ersten Hohlleiter (H 1) umschlossen sind und die /ί/2-lange zweite Schlitzleitung (13) vom senkrecht auf das Substrat (S) aufgesetzten, die Lokaloszillatorenergie führenden zweiten Hohlleiter umschlossen ist (F ig. 1,2).

2. Ringmodulator für den Mikrowellenbereich, bestehend aus vier Dioden, einem Signaleingang zur Zuführung der Signalspannung an die Dioden und einem Lokaloszillatoreingang zur Zuführung der Lokaloszillatorspannung an die Dioden, und einer Ausgangsklemme für die Mischfrequenz, welcher Ringmodulator in gedruckter Schaltungstechnik aufgebaut ist derart, daß auf einem einseitig ganzflächig metallisierten isolierenden Substrat unter Bildung von Schlitzleitungen und Koplanarleitungen Ausätzungen vorgesehen sind derart, daß auf der metallisierten Seite des Substrats am Diodenort eine erste Schlitzleitung und beiderseits sich daran anschließende erste und zweite Koplanarleitungen gebildet und die einander gegenüberliegenden Verbindungspunkte der Dioden mit der Metallisierung beiderseits der ersten Schlitzleitung bzw. mit den Innenleitern der ersten und zweiten Koplanarleitungen verbunden sind und zur Lokalosziilatorspannungszuführung an die Dioden von den durchkontaktierten Enden der Innenleiier der ersten und zweiten Koplanarleiter auf der der Metallisierung gegenüberliegenden Seite des Substrats fortgeführte erste und zweite 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 /ί/2-langen zweiten Schlitzleitung zur Einspeisung der Lokaloszillatorspannung angeordnet ist und für die Auskopplung der Mischfrequenz auf der der metallisierten Seite des Substrats gegenüberliegenden Seite eine dritte Microstripleitung aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der der Einkopplung der Signal- und der Lokaloszillatorenergie dienenden Schlitz- und Koplanarleitungen mit koppelnden Längs- oder Querschlitzen versehene erste und zweite Hohlleiter (H 3, HA) mit ihrer Breit- oder Schmalseite auf der metallisierten Seite (3) des Substrats aufliegen derart, daß sich der Koppelschlitz (17) des die Signalenergie führenden ersten Hohlleiters (H 3) in deckungsgleicher Lage mit der am Diodenort angebrachten ersten Schlitzleitung (8) und den sich beiderseits daran anschließenden ersten und zweiten Koplanarleitungen (6, 7) befindet und sich der Koppelschlitz (16) des die Lokaloszillatorenergie führenden zweiten Hohlleiters (4) in deckungsgleicher Lage mit der /ί/2-langen zweiten Schlitzleitung (13) befindet (F i g. 3,4).

3. Ringmodulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlleiterprofile eine verringerte Höhe ^aufweisen.

4. Ringmodulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlleiter (H 1, H 2, H 3, H 4) mit einem Dielektrikum gefüllt sind.