DE3135480A1

DE3135480A1 - Phasenmodulator fuer mm-wellen in finleitungstechnik

Info

Publication number: DE3135480A1
Application number: DE19813135480
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Ing. Adelseck; Bernhard Dr.-Ing. 7910 Neu-Ulm Rembold
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Sendertechnik GmbH
Priority date: 1981-09-08
Filing date: 1981-09-08
Publication date: 1983-03-17
Also published as: DE3135480C2

Description

Phasenmodulator für mm-Wellen in Finleitungstechnik Die Erfindung betrifft einen Phasenmodulator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Phasenmodulator ist beschrieben in 1979 International Microwave Symposium, Orlando/Florida, Conf. Proc. pp. 119 bis 121.
Dieser ist als Reflexionsmodulator aufgebaut und benötigt daher zusätzliche Koppler, um einfallende und auslaufende Welle zu entkoppeln.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen weiteren Phasenmodulator der eingangs genannten Art zu schaffen, der einen geringeren Raumbedarf hat. Die Erfindung ist im Anspruch 1 beschrieben. Der Unteranspruch beinhaltet eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
FIG. 1 zeigt in A) und B) vergrößert die Rückseite bzw.
Vorderseite des Layouts des erfindungsgemäßen Phasenmodulators.
FIG. 2 zeigt ein einfaches Ersatzschaltbild des Phasenmodulators.
FIG. 3 zeigt eine Ausschnittsvergrößerung der aktiven Zone des Phasenmodulators.
Das in FIG. 1 dargestellte Substrat ist in eine Hohlleiteranordnung eingebaut.
Die einfallende Hohlleiterwelle wird mit Hilfe eines Tapers 1 auf eine asymmetrische unilaterale Finleitung 2 geführt. Diese Finleitung wird auf der Vorderseite des Substrats von einem Streifenleiter 3 gekreuzt, der zusammen mit den am Anfang des Ausgangsarmes reduzierten Hohlleiterabmessungen eine Art Koaxialleitung bildet, da der Durchmesser des entstehenden Kanals gleich der Breite der sich anschließenden Koplanarleitung 4 gewählt ist (Durchmesser des Außenleiters der "Koaxialleitung" = 2 x Schlitzweite + Schlitzabstand). Dieser Durchmesser des kurzen "Koaxialbereiches" ist so gewählt, daß nur der koaxiale Feldtyp ausbreitungsfähig ist. Der Streifenleiter 3 ist an seinem anderen Ende galvanisch mit einem Mikrostriptiefpaßfilter 5 verbunden, welches die asymmetrische Finleitung als Masse 6 benutzt und bei der Frequenz des zu schaltenden Signals an seinem Eingang einen Kurzschluß darstellt.
Der dem Eingang 1 gegenüberliegende Arm 9 ist kurzzuschließen. Dies kann durch einen Kurzschlußschieber geschehen (vor allem in der Entwicklungsphase), oder durch einen internen Finleitungskurzschluß.
Der koaxiale Mode wird im Ausgangsarm über die Koplanarleitung 4 zwei antiparallel geschalteten Dioden 7 zugeführt, welche über den Tasteingang 10 mit dem Tiefpaß 5 wechselweise durchgeschaltet werden können. Dadurch erreicht man eine Phasendifferenz zwischen den beiden möglichen Ausgangssignalen von 1800. Die Dioden verbinden die Koplanarleitung 4 mit der symmetrischen Finleitung 8 des Ausgangs. FIG. 2 zeigt ein relativ einfaches Ersatzschaltbild dieser Anordnung. Z ist hierin der Wellenwiderstand 0 des koaxialen Leitungsstückes 3 hinter der angepaßten, anregenden, asymmetrischen Finleitung 2.
ZK ist der Wellenwiderstand des koaxialen Wellentyps auf der Koplanarleitung 4 und ZFIN der der symmetrischen Ausgangsleitung 8. Z3 und Z4 sind jeweils die Diodenimpedanzen im offenen und durchgeschalteten Zustand.
Die Auswertung des Ersatzschaltbildes ergibt leitungstheo retisch folgenden Ausdruck für den Transmissionskoeffizienten: Hierbei wurde angenommen, daß die Länge der Koplanarleitung 4 sowohl für den koaxialen als auch für den Finleitungsmode näherungsweise A/4 beträgt. Da der Finleitungsmode auf der Koplanarleitung am Übergang zur koaxialen Durchführung kurzgeschlossen ist, hat der Wellenwiderstand des Finleitungs modes in Bandmitte keinen Einfluß auf das Übertragungsverhalten des Phasenmodulators.
Der Gleichung ist zu entnehmen, daß sich bei Umschaltung der Dioden, d. h. Vertauschen von Z3 und Z4, das Vorzeichen von S21 ändert.
Die Gleichung für das Übertragungsverhalten enthält als frei wählbare Parameter die auf Z normierbaren Wellen-0 widerstände ZFIN und ZK. Wegen der relativ komplizierten Form wurde ein numerisches Verfahren zur Feststellung des Maximums von es21| bezüglich der Variablen ZFIN und ZK angewendet. Als Ergebnis zeigte sich, daß die Größe des Wellenwiderstandes ZFIN relativ unkritisch ist, ZK jedoch möglichst exakt realisiert werden sollte.
Das Substrat des Phasenmodulators ist vorzugsweise aus Teflon (RT-Duroid) gefertigt, das sich einfach bearbeiten und in den Hohlleiter einpassen läßt. Einige Diodentpyen sind jedoch mechanisch sehr empfindlich und vertragen keine Spannungen aufgrund von Verbiegungen des Substrats.
FIG. 3 zeigt, wie dieses Problem in einer Weiterbildung der Erfindung gelöst ist. Die Dioden werden auf ein Quarzplättchen 11 aufgelötet, das die entsprechende Leiterstruktur des Diodenbereichs enthält, vgl. FIG. 3B. Beim Teflonsubstrat wird dieser Bereich 7 ausgestanzt, wobei die Aussparung etwas kleiner ist als das Quarzplättchen, vgl.
FIG. 3A, und Quarzplättchen und Teflonsubstrat werden Leiterseite an Leiterseite zusammengelötet. Damit lassen sich die Vorteile beider Substratmaterialien weitgehend verbinden.

Claims

Patentansprüche Phasenmodulator für mm-Wellen in Finleitungstechnik, gekennzeichnet durch folgenden Aufbau: - In einem T-förmigen Hohlleiterübergang befindet sich ein Substrat in Finleitungstechnik; - eine einfallende Hohlleiterwelle ist über einen Taper (1) auf eine asymmetrische unilaterale Finleitung (2) auf der Rückseite des Substrats führbar; der gegenüberliegende Ausgang (9) ist kurzgeschlossen; - ein Streifenleiter (3) auf der Vorderseite des Substrats kreuzt die asymmetrische Finleitung (2) und bildet mit dem in den Abmessungen reduzierten Hohlleiter eine Art Koaxialleitung; - der Streifenleiter (3) geht über in eine Koplanarleitung (4), an deren Ende (7) zwei Dioden einen Übergang auf eine symmetrische Ausgangsfinleitung (8) schaffen; - der Streifenleiter (3) ist an seinem anderen Ende galvanisch über ein Mikrostriptiefpaßfilter (5) mit einem Tasteingang (10) verbunden, wobei die asymmetrische Finleitung als Masse (6) dient.
2. Phasenmodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus Teflon besteht, und daß im Bereich der Dioden (7) ein Teil des Substrats ausgestanzt ist, in welchen ein Quarzplättchen (11) eingelötet ist, das die Dioden trägt,