DE3028828A1

DE3028828A1 - TUNABLE STRIP CONTROL

Info

Publication number: DE3028828A1
Application number: DE19803028828
Authority: DE
Inventors: Schawie Dipl.-Ing. 7150 Backnang Dehdarian; Hardial S. Gill; Othmar Ing.(grad.) Tegel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1980-07-30
Filing date: 1980-07-30
Publication date: 1982-02-25
Also published as: EP0044941A1

Description

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Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH NE2-BK/Th/beLicentia Patent-Verwaltungs-GmbH NE2-BK / Th / be

Theodor-Stern-Kai 1 BK 79/70Theodor-Stern-Kai 1 BK 79/70

D-6000 Frankfurt 70D-6000 Frankfurt 70

Abstimrabare StreifenleiterschaltungAdjustable stripline circuit

Die Erfindung betrifft eine abstimmbare Streifenleiterschaltung, die mehrere in Reihe liegende und parallel geschaltete leerlaufende und/oder kurzgeschlossene Leitungsstücke aufweist, welche in ihrer wirksamen Länge bzw. ihrem Wellenwiderstand variiert werden können.The invention relates to a tunable stripline circuit which has several in series and connected in parallel has no-load and / or short-circuited line pieces, which in their effective length or their Characteristic impedance can be varied.

Für Frequenzen ab etwa 3 GHz aufwärts ist der Einsatz von konzentrierten abgleichbaren Schaltungselementen wegen der notwendigen kleinen Abmessungen, den geforderten geringen Verlusten und Eigenresonanzen kaum möglich. Neben Hohlleiter- und Koaxialleiterschaltungen werden daher häufig Streifenleiterschaltungen verwendet. Der Begriff Streifenleiter soll hier stellvertretend für alle planaren Leitungsformen, z. B. auch für Schlitz- oder Flossenleitungen, stehen.For frequencies from around 3 GHz upwards, the use of concentrated, adjustable circuit elements is because of the The necessary small dimensions, the required low losses and natural resonances are hardly possible. In addition to waveguide and coaxial conductor circuits, therefore, strip conductor circuits are often used. The term stripline is intended here to represent all planar line shapes, e.g. B. also for slotted or fin lines, stand.

Bei Schaltungen in Streifenleitertechnik ist es bisher sehr schwer möglich, die Schaltungsparameter durch einen einfa-In the case of circuits using stripline technology, it has so far been very difficult to set the circuit parameters by a simple

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

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~ 4 « BK 79/70~ 4 «BK 79/70

chen Abgleich zu verändern. Ein solcher Abgleich ist aber nötig, nämlich zur Kompensation der Abweichungen von geforderten Schaltungsparametern, die durch Fertigungsstreuungen beispielsweise von Ferriten in Zirkulatoren oder Isolatoren oder besonders bei aktiven Elementen, wie Dioden und Transistoren, verursacht werden.to change the adjustment. Such a comparison is necessary, namely to compensate for the deviations from the required values Circuit parameters caused by manufacturing variations, for example of ferrites in circulators or insulators or especially with active elements such as diodes and transistors.

Eine Abg'leichmethode ist in "FET application note, Plessey, 1976, Publication No. P.S. 1843 beschrieben. Hierbei werden auf den Streifenleitern Scheiben in einer für den Abgleich optimalen Lage aufgelötet oder geklebt. Ein kaum zu vermeidender Luftspalt zwischen den Scheiben und dem Substrat, auf dem die Streifenleitung angeordnet.ist, führt aber zu Dämpfungsverlusten und Instabilitäten.A calibration method is in "FET application note, Plessey, 1976, Publication No. P.S. Described in 1843. Here will be Disks soldered or glued to the striplines in an optimal position for the adjustment. One that can hardly be avoided Air gap between the panes and the substrate on which the stripline is arranged, but leads to Attenuation losses and instabilities.

Aus "Conference Proceedings, 8. Europ. Microwave conference, Paris, 4-8. Sept. 1978, S. 139, Abb. 4, J. A. Voughan, F. G. Sawyer and M. J. Williams: Bipolar and F.E.T. power amplifier for a 2,6 Ghz community television transponder" geht eine abstimmbare Streifenleitung hervor, die aus mehreren parallel nebeneinander liegenden Leitungsstücken besteht. Durch Zusammenschalten einiger Leitungsstücke mittels Löten oder Bonden läßt sich eine gestufte Abstimmung vornehmen. Eine genaue stufenlose Abstimmung ist nach diesem Verfahren nicht möglich. Außerdem ist der Aufwand für die Abstimmung zu groß und eine wechselweise Optimierung einzelner Abstimmpositionen nur schwer durchführbar.From "Conference Proceedings, 8th European Microwave conference, Paris, Sept. 4-8, 1978, p. 139, Fig. 4, J. A. Voughan, F. G. Sawyer and M. J. Williams: Bipolar and F.E.T. power amplifier for a 2.6 Ghz community television transponder "is a tunable stripline that consists of several consists of parallel pieces of pipe lying next to each other. By interconnecting a few pieces of line by means of soldering or bonding, a stepped adjustment can be carried out. An exact stepless adjustment is according to this procedure not possible. In addition, the effort for the coordination is too great and an alternating optimization of individual coordination positions difficult to implement.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die anfangs beschriebene Streifenleiterschaltung so zu gestalten, daß sie auf sehr einfache Weise, jederzeit reproduzierbar,- exakt abgestimmt werden kann.The invention is therefore based on the object of designing the stripline circuit initially described so that it can be precisely adjusted in a very simple way, reproducible at any time.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zu den Leitungsstücken gehörende Masseleitung Aussparungen enthält, in die horizontal und/oder vertikal verstellbare Ab- The object is achieved according to the invention in that the ground line belonging to the line pieces contains recesses into which horizontally and / or vertically adjustable ab-

- 5 ~ BK 79/70- 5 ~ BK 79/70

stimmelemerite aus Metall oder einem dielektrischen Material hineinreichen.stimmelemerite made of metal or a dielectric material reach in.

Zweckmäßige Ausführungen der erfindungsgemäßen abstimmbaren Streifenleiterschaltung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Appropriate versions of the tunable according to the invention Stripline circuit can be found in the subclaims.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird nun die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be explained in more detail on the basis of the exemplary embodiments shown in the drawing. Show it:

ein Beispiel für eine Streifenleitung mit den verschiedensten Abstimmöglichkeiten,an example of a stripline with the most diverse Voting options,

die Draufsicht auf eine als Verstärkerstufe ausgebildete abstimmbare Streifenleiterschaltung, eine Seitenansicht der in der Fig. 2a gezeigten Streifenleiterschaltung (Schnitt A-A), eine Abstimmschraube,
die Seitenansicht und
Fig. 4b die Vorderansicht eines Abstimmschiebers.the top view of a tunable stripline circuit designed as an amplifier stage, a side view of the stripline circuit shown in FIG. 2a (section AA), a tuning screw,
the side view and
4b shows the front view of a tuning slide.

In der Fig. 1 ist eine Streifenleiterschaltung dargestellt, die mit einem abstimmbaren Wellenwiderstandssprung 1, einem leerlaufenden 2 und einem kurzgeschlossenen 3 parallelen Leitungsstück und einer Koppelleitung 4 versehen ist. Den Wellenwiderstandssprung 1 bildet ein symmetrischer Querschnittssprung - er kann auch unsymmetrisch sein - der Streifenleitung. Der Wellenwiderstand dieses Sprungs läßt sich dadurch variieren, daß in die Masseleitung auf der gegenüberliegenden Seite des die Streifenleitung tragenden Substrats bei den seitlichen Enden des Querschnittssprungs Aussparungen 5 und 6 (strichliert gezeichnet) eingelassen sind, in die vertikal verstellbare Abstimmelemente eintauchen. Detaillierte Ausführungen der Abstimmelemente werden weiter unten aufgezeigt. Das parallel liegende leerlaufende Leitungsstück 2 besitzt zu seiner Längenvariation bei seinem Ende eine Masseleitungsaussparung 7, innerhalb derer sich ein horizontal verstellbares Abstimmelement verschieben läßt.In Fig. 1, a stripline circuit is shown, which with a tunable surge impedance 1, a open-circuit 2 and a short-circuited 3 parallel line piece and a coupling line 4 is provided. The Wave resistance jump 1 forms a symmetrical cross-sectional jump - it can also be asymmetrical - the Stripline. The wave resistance of this jump can be varied in that the ground line on the opposite Side of the substrate carrying the stripline at the lateral ends of the cross-sectional jump Recesses 5 and 6 (shown in dashed lines) are let into the vertically adjustable tuning elements. Detailed explanations of the tuning elements are shown below. The parallel idle Line piece 2 has, for its length variation at its end, a ground line recess 7 within which a Can move horizontally adjustable tuning element.

Fig.Fig. 11 Fig.Fig. 2a2a Fig.Fig. 2b2 B Fig.Fig. 33 Fig.Fig. 4a4a

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- 6 - BK 79/70- 6 - BK 79/70

Ebenfalls zur Längenänderung hat das kurzgeschlossene parallel liegende Leitungsstück 3 beim Anfang, wo es von der durchgehenden Streifenleitung abzweigt, eine Masseleitungsaussparung 8, für die ein vertikal verstellbares Abstimmelement vorgesehen ist. Mit zwei ähnlichen Aussparungen 9, 10 und vertikal verstellbaren Abstimmelementen ist die Masseleitung im Koppelbereich zwischen der durchgehenden Streifenleitung und der Koppelleitung 4 versehen. Hiermit läßt sich der Kopplungsgrad verändern. Es ist darauf zu achten, daß die Leitungsstücke möglichst niederohmig sind, damit die ohm'sehen Verluste der Streifenleiterschaltung nicht zu groß werden. Mit einer darartigen abstimmbaren Streifenleiterschaltung sind übertragungstechnische Forderungen, wie z. B. an das Amplituden- und Phasenverhalten in einem bestimmten Frequenzbereich, an die Welligkeit, den Reflexionsfaktor, die Transformationsverhältnisse usw. leicht zu erfüllen.Also for changing the length, the short-circuited parallel line section 3 has at the beginning, where it branches off from the continuous strip line, a ground line recess 8, for which a vertically adjustable tuning element is provided. The ground line in the coupling area between the continuous strip line and the coupling line 4 is provided with two similar recesses 9, 10 and vertically adjustable tuning elements. This allows the degree of coupling to be changed. It is important to ensure that the line sections have as low a resistance as possible so that the ohmic losses of the stripline circuit are not too great. With a tunable stripline circuit like dar, transmission requirements such. B. to the amplitude and phase behavior in a certain frequency range, to the ripple, the reflection factor, the transformation ratios, etc. easy to meet.

An einem konkreten Beispiel einer in Fig. 2a und 2b dargestellten Verstärkerstufe, soll im folgenden die Abstimmeinrichtung der Streifenleiterschaltung näher erläutert werden.Using a specific example of an amplifier stage shown in FIGS. 2a and 2b, the tuning device is intended below the stripline circuit will be explained in more detail.

Die Fig. 2a zeigt die Draufsicht der in ein Gehäuse 11 eingesetzten Streifenleiterschaltung mit z. B. einem GaAs-Feldeffekttransistor 12 als Verstärkerbaustein. Eingangsund ausgangsseitig sind zur Anpassung an den Transistor abstimmbare Streifenleiterschaltungen angeordnet. Sie enthalten parallel geschaltete leerlaufende Leitungsstücke 13, und einen symmetrischen Querschnittssprung 15 am Eingang des Transistors, die in ihrer wirksamen elektrischen Länge bzw. ihrem Wellenwiderstand variabel sind. Um Diskontinuitäten beim Übergang von der hochohmigen Streifenleitung auf die niederohmigen parallel geschalteten Leitungsstücke 13 und zu vermindern, findet der Übergang über konstante Wellenwiderstandssprünge 16 und 17 statt.2a shows the top view of the inserted into a housing 11 Stripline circuit with z. B. a GaAs field effect transistor 12 as an amplifier module. The input and output sides can be tuned to match the transistor Strip conductor circuits arranged. They contain idle line sections 13 connected in parallel, and a symmetrical cross-sectional jump 15 at the input of the transistor, which in its effective electrical length or their wave resistance are variable. To avoid discontinuities in the transition from the high-resistance stripline to the low-resistance parallel-connected line sections 13 and to reduce, the transition takes place via constant surge impedance 16 and 17 instead.

Im Bereich ihrer Enden besitzen die abstimmbaren Leitungs-In the area of their ends, the tunable line

~ 7 ~ BK 79/70~ 7 ~ BK 79/70

stücke 13, 14 und 15 Masseleitungsaussparungen 18, 19, 20 und 21.pieces 13, 14 and 15 ground lead cutouts 18, 19, 20 and 21.

Die Fig. 2b zeigt die in diese Masseleitungsaussparungen eingesetzten Abstimmelemente. Die Aussparung 18 ist rechteckförmig und erstreckt sich bis zum Rand des auf seiner Oberseite die Streifenleitung 23 und auf seiner Unterseite die Masseleitung 24 tragenden Substrats 22. In dieser Aussparung 18 ist ein Schieber 25 längs beweglich angeordnet; und zwar gleitet der Schieber zwischen dem Gehäuseboden, mit dem die Masseleitung kontaktiert ist und der von der Masseleitung befreiten Unterseite des Substrats 22.2b shows the tuning elements inserted into these ground line recesses. The recess 18 is rectangular and extends to the edge of the strip line 23 on its upper side and on its lower side the substrate 22 carrying the ground line 24. In this recess 18, a slide 25 is arranged so that it can move longitudinally; namely the slide slides between the housing base with which the ground line is in contact and that of the ground line freed underside of the substrate 22.

In die runden Aussparungen 19, 20 und 21 ragen in ihrer Höhe verstellbare, durch den Gehäuseboden geführte Schrauben 26, 27 und 28.In the round recesses 19, 20 and 21 protrude in their height adjustable screws 26, 27 and 28 passed through the housing base.

Die Abstimmelemente, Schrauben und Schieber, bestehen entwede-r aus Metall oder einem Dielektrikum, dessen Dielektrizitätskonstante größer ist als die des Substrats.The tuning elements, screws and slides, consist of either made of metal or a dielectric whose dielectric constant is greater than that of the substrate.

Um die Induktivitäten, die die Abstimmelemente mit der Masseleitung bilden, zu verringern, sind die Schrauben 26, 27 und 28, wie Fig. 3 zeigt, über einen metallischen Ring 29 und der Schieber 25, wie aus der Fig. 4b hervorgeht, über einen Schleifkontakt 30 mit der Masseleitung 24 direkt kontaktiert. Federn 31 zwischen der Unterseite des Schiebers 25 und dem Boden des Gehäuses 11 drücken den Schieber gegen das Substrat (vgl. Fig. 4a bzw. 4b).About the inductances that connect the tuning elements to the ground line form, to reduce, the screws 26, 27 and 28, as shown in FIG. 3, over a metallic ring 29 and the slide 25, as can be seen from FIG. 4b, is in direct contact with the ground line 24 via a sliding contact 30. Springs 31 between the underside of the slide 25 and the bottom of the housing 11 press the slide against it the substrate (see. Fig. 4a and 4b).

Zur Unterdrückung von Resonanzen in. den Ausnehmungen des Gehäuses, in denen die Abstimmelemente angeordnet sind, können zusätzlich noch Dämpfungsmaterialien 32, 33 um die Schrauben (Fig. 3) und den Schieber (Fig. 4a) angeordnet werden. Die Dämpfungsmaterialien sorgen auch für die HF-Dichtigkeit des Gehäuses.To suppress resonances in the recesses of the housing, in which the tuning elements are arranged, damping materials 32, 33 can additionally be placed around the screws (Fig. 3) and the slide (Fig. 4a) are arranged. The damping materials also ensure that the Housing.

Claims

3C28328 Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH NE2-BK / Th / be Theodor-Stern-Kai 1 BK 79/70 D-6000 Frankfurt 70 patent claims

1. Tunable stripline circuit, which has several series and parallel-connected, open-circuit and / or short-circuited line sections which can be varied in their effective length or their characteristic impedance, characterized in that the line sections (1, 2, 3, 4, 13, 14, 15) belonging ground line (24) contains recesses (5, 6, 7, 8, Q, 10, 18, 19, 20, 21) into which horizontally and / or vertically adjustable tuning elements (25, 26 , 27, 28) made of metal or a dielectric material.

2. Tunable stripline circuit according to claim 1, characterized in that the tuning elements are screws (26, 27, 28) which through the housing (11) in which the stripline circuit is arranged, perpendicularly into the recesses (19, 20, 21) in the ground line (24) which is in contact with the housing can be screwed in.

ORIGINAL IMSPECTED

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- 2 ~. BK 79 / 7O

3. Tunable stripline circuit according to claim 1, characterized in that the tuning elements are slides (25) which are horizontally displaceable in a correspondingly large recess (18) in the ground line (24), the slides between a wall of the housing (11) , with which the ground line of the stripline circuit is contacted, and the substrate (22) carrying the stripline circuit are mounted.

4. Tunable stripline circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the tuning elements (25, 26, 27, 28) are in direct contact with the ground line (24).

5. A tunable stripline circuit according to claim 1, characterized in that the dielectric material of the tuning elements has a greater dielectric constant than the substrate of the stripline circuit.

6. A tunable stripline circuit according to claim 1, characterized in that at the end of each idle line section (2, 13, 14) and at the beginning in the region of the junction of each short-circuited line section (3) there is a recess in the ground line.

7. A tunable stripline circuit according to claim 1, characterized in that when the line sections (4) are electromagnetically coupled to one another, the degree of coupling can be varied by means of one or more recesses (9, 10) with tuning elements arranged in the ground plane in the region of the coupling zone.