DE3519577A1 - Hochfrequenz-netzwerke, insbesondere hochfrequenz-leistungsteiler/kombinator-netzwerke - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE .... . . _o. _u , ,.„,

München, den 31. Mai 19°5

Raytheon Company, l4l Spring Street, Lexington, MA 02173, Vereinigte Staaten von Amerika

Hochfrequenz-Netzwerke, insbesondere Hochfrequenz-Leistungsteiler/Kombinator-Netzwerke

Die Erfindung betrifft Hochfrequenz-Netzwerke und insbesondere Hochfrequenz-Leistungsteiler/Kombinator-Netzwerke in kompakter Bauform.

Mehrtorige Hochfrequenz-Leistungsteiler/Kombinatoranordnungen haben bekanntlich weitverbreitete Anwendung bei der Verteilung von hochfrequenter Energie zwischen einem ersten Tor einer Teiler/Kombinator-Anordnung und mehreren zweiten Toren einer solchen Teiler/Kombinator-Anordnung gefunden. Bei der Verwendung in Verbindung mit Gruppenantennen ist eine Gruppe von Antennenelementen an die zweiten Tore angekoppelt. In das erste Tor während einer Übertragung eingespeiste Energie wird an die Gruppe von Antennenelementen angekoppelt, und umgekehrt wird von den Antennenelementen empfangene Energie am ersten Tor zusammengefaßt. Eine Art solcher Gruppenantennen sind phasengesteuerte Gruppenantennen, bei denen mehrere elektrisch gesteuerte Phasenschieber zwischen den einzelnen zweiten Toren einer Teiler/Kombinator-Anordnung und den Antennen-

elementen angeordnet sind. In das erste Tor einer Teiler/ Kombinator-Anordnung eingespeiste oder an diesem zusammengefaßte Energie wird in einen parallelen Strahl umgesetzt und abhängig von den Phasenschiebern zugeführten Steuersignalen durch die bewirkte Phasenverschiebung ausgerichtet.

Bei einer anderen Art von Gruppenantennen wird eine Hochfrequenzlinse als Leistungsteiler/Kombinator-Anordnung verwendet. Eine solche Hochfrequenzlinse hat mehrere erste Tore, von denen jeweils eines einem von mehreren gleichzeitig erzeugten, unterschiedlich ausgerichteten parallelen Hochfrequenzenergiestrahlen zugeordnet ist. Jeder dieser Strahlen wird durch eine gemeinsame Linsenöffnung geformt, die von einer Gruppe von Antennenelementen gebildet wird, die an mehrere zweite Tore der Linse angekoppelt sind. Sowohl bei der phasengesteuerten Gruppenantenne als auch bei der Linsenantenne ist es allgemein wünschenswert, daß die zweiten Tore untereinander einen relativ hohen Grad an elektrischer Trennung aufweisen, und im Falle der Linsenantenne ist es außerdem erwünscht, daß die ersten Tore ebenfalls untereinander einen relativ hohen Grad an elektrischer Trennung aufweisen. Diese elektrische Trennung oder Isolierung ist notwendig, um den Einfluß von an einem der isolierten Tore erzeugten Reflexionen bezüglich der gegenläufigen Einwirkung auf ein anderes der isolierten Tore zu verringern. Bei den phasengesteuerten Gruppenantennen ist es beispielsweise wünschenswert, daß jegliche von einem der Phasenschieber reflektierten Energie nicht in einen anderen der Phasenschieber eingekoppelt wird. Bei den Linsenantennen ist, wenn diese als Sender arbeiten, um,einen Hochfrequenzenergiestrahl auszusenden, ein Verstärker, beispielsweise ein Wanderfeldröhrenverstärker, zwischen jedem zweiten Tor und dem daran angekoppelten Antennenelement angeordnet»

so daß bei' einem fehlerhaften Verstärker diese Energie zurück in die Linse reflektieren kann und diese Energie demzufolge in ein anliegendes zweites Tor eingekoppelt wird, wodurch die Leistungsfähigkeit der Antenne herabgesetzt wird. Wenn umgekehrt die Linsenantenne als Empfangsantenne arbeitet, ist normalerweise an jedes der ersten Tore der Linse ein Hochfrequenzempfänger angekoppelt. Von den einzelnen Antennenelementen der Antenne empfangene Energie wird dabei entsprechend dem Einfallswinkel der Energie auf einen Empfänger gerichtet oder fokussiert, der an eines der ersten Tore angekoppelt ist. Dabei kann ein Teil der auf den Empfänger gerichteten Energie von diesem reflektiert werden. Bei nur geringer elektrischer Trennung oder Isolation zwischen den ersten Toren kann solche reflektierte Energie in einen anderen Empfänger eingekoppelt werden, der an eines der benachbarten ersten Tore angekoppelt ist, so daß dadurch die Leistung des Antennensystems gegenteilig beeinflußt wird.

Bei Anwendung in Verbindung mit derartigen Gruppenantennen wird die notwendige elektrische Trennung in der Regel durch ein einziges Leistungsteiler/Kombinatorbauelement mit der erforderlichen Torisolation herbeigeführt, während im Falle einer Verwendung in Verbindung mit einem Zirkulator die notwendige Isolation üblicherweise durch Verwendung eines Paares von seriell gekoppelten Zirkulatoren erhalten wird. Bei Verwendung in Verbindung mit phasengesteuerten Gruppenantennen insbesondere besteht eine Art von Leistungsteilerbauelementen mit einem relativ hohen Grad an elektrischer Isolation zwischen den Ausgangstoren in einer angepaßten Netzwerkspeisung, wie sie in dem Buch "Radarhandbook" von Merril I. Scolnyk, Mac Craw Hill Book Company, New York, 1970, auf den Seiten 11-52 bis 11-53 in Verbindung mit Figur 38a beschrieben ist. Wie darin beschrieben, weist die Speisung häufig

mehrere angepaßte Zweiwegeteiler auf, bei denen die Zweiphasenkomponenten von Fehlreflexionen von Abschlußlasten aufgenommen werden. Wenngleich solche Netzwerke die gewünschte elektrische Isolation zwischen den Ausgangstoren liefern, wenn sie als einteilig strukturierte Anordnung ausgebildet sind, so führen die innerhalb einer solchen Anordnung untergebrachten Abschlußlasten zu einer komplizierteren Herstellung und damit zu höheren Herstellungskosten. Weiterhin sind die Zweiwegeteiler hintereinander in Reihen angeordnet, und die Anzahl der Zweiwegeteiler in den Reihen nimmt von Reihe zu Reihe um das Doppelte zu. Wenn also beispielsweise 16 Antennenelemente gespeist werden sollen, dann sind vier Reihen von Teilern erforderlich, und die über die Eingangsteiler zu jedem der 16 Antennenelemente zugeführte Leistung muß vier in Reihe geschaltete und kaskadenförmig verbundene Teiler durchlaufen. Da jedoch die in einen Teiler eingeleitete Energie Verluste erfährt, steigen die Leistungsverluste in dem Speisenetzwerk unmittelbar mit der Anzahl der in einer Gruppe zusammengefaßten Antennenelemente.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein insbesondere für Leistungsteiler/Kombinatornetzwerke geeignetes Hochfrequenznetzwerk zu schaffen, das bei relativ hoher elektrischer Isolation zwischen den zweiten Toren relativ niedrige Verluste verursacht und kostengünstig zu fertigen ist. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Gemäß der Erfindung besteht das Netzwerk also aus einer dreigeteilten Anordnung mit identischen, mehrtorigen Bauelementen, deren einander entsprechenden Tore eingangs- und auch ausgangsseitig paarweise über Speisenetzwerke zusammengefaßt mit den Netzwerktoren gekoppelt sind, wobei die gesamte Anordnung in Form einer einheitlichen, einfach herstellbaren Streifenleiteranordnung ausgebildet

ist. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Einzelheiten der Erfindung seien nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Im einzelnen zeigen

FIG 1 ein Blockschaltbild eines Hochfrequenznetzwerkes, FIG 2 ein Blockschaltbild eines der in dem Netzwerk von FIG 1 verwandten identischen Bauelemente,

FIG 3 ein Blockschaltbild einer Hochfrequenz-Leistungsteiler /Kombinator-Anordnung, FIG 4A und 4B

eine schematische Darstellung der Hochfrequenzleistungsteiler/Kombinator-Anordnung von FIG 3

als Wellenleiter,
FIG 4C ein Ersatzschaltbild der Leistungsteiler/Kombinator-Anordnung von FIG 4A und 4B,

FIG 5 ein schematisches Schaltbild eines Mikrowellenleistungs-Kombinators mit der Leistungsteiler/

Kombinator-Anordnung von FIG 3, FIG 6A, 6B und 6C

verschiedene Schnittansichten der Hochfrequenzleistungsteiler/Kombinator-Anordnung von FIG 3 in · Form einer Streifenleiteranordnung gemäß der Erfindung, wobei FIG 6B eine geschnittene Draufsicht und FIG 6A und FIG 6B Querschnittsansichten entlang der Linien 6A-6A bzw. 6C-6C von FIG 6B zeigen, während FIG 6B die Anordnung von FIG 6A im Querschnitt entlang der Linie 6B-6B zeigt, FIG 6D ein Ersatzschaltbild der Streifenleiteranordnung von FIG 6A bis FIG 6C,

FIG 6E die schematische Querschnittsansicht eines Teiles eines weiteren Ausführungsbeispieles einer Streifenleiteranordnung mit Luft als Dielektrikum und

an den Außenseiten befestigten Lastwiderständen, FIG 7A ein Blockschaltbild eines Sendeantennensystems mit mehreren Hauptkeulenrichtungen,

FIG 7B ein Blockschaltbild eines Empfangsantennensystems mit mehreren Hauptkeulenrichtungen, FIG 8 ein Blockschaltbild eines Sende/Empfangssystems mit in einer Richtung arbeitenden Hochfrequenzzirkulatoren und

FIG 9 ein Blockschaltbild eines Sendeverstärkersystems mit in einer Richtung arbeitenden Hochfrequenzzirkulatoren.

FIG 1 zeigt ein mehrtoriges Hochfrequenznetzwerk 10 zur Kopplung von Hochfrequenzenergie zwischen mehreren ersten Netzwerktoren 12a bis 12n und mehreren zweiten Netzwerktoren 14a bis 14m, wobei die ersten Netzwerktore 12a bis 12n und ebenso die zweiten Netzwerktore 14a bis 14m elektrisch voneinander getrennt oder isoliert sind. Das Netzwerk 10 weist zwei voneinander elektrisch unabhängige Hochfrequenzenergiebauelemente 16, und 16₂ auf, von denen jedes sowohl mehrere erste Bauelementtore 18a·, bis 18η-, bzw. 18a₂ bis 18n₂ als auch mehrere zweite Bauelementtore 2Oa₁ bis 2Om₁ bzw. 2Oa₂ bis 2Om₂ aufweist. Die Bauelemente 16-, und 16₂ sind im wesentlichen identisch, d.h.

gleich. Für jedes der beiden Bauelemente 16, und 16₂ gelten daher im wesentlichen dieselben Streukoeffizienten bezüglich der an den einzelnen Toren reflektierten und durchgelassenen Wellen. Die Streukoeffizienten bezüglich der Tore 18a·, bis 18η·, und 20a·, bis 2Om₁ des Bauelementes 16, sind daher im wesentlichen dieselben wie die bezüglich der Tore ISa₂ bis 18n₂ und 2Oa₂ bis 2Om₂ beim Bauelement 16₂. Jedes der beiden Bauelemente kann daher durch dieselbe Streumatrix S = (S. .) gekennzeichnet werden, bei der in bekannter Weise S^ den Reflexionskoeffizienten beim Blick in das Tor i und S^- den Durchlassungs-

koeffizienten vom Tor j zum Tor i bedeuten, während alle anderen Tore mit Anpassungswiderständen abgeschlossen sind. Obwohl die Bauelemente 16^ und 16₂ einen relativ hohen elektrischen Kopplungsgrad zwischen den ersten Toren 18a·, bis 18η·, bzw. 18a₂ bis 18n₂ und den jeweils zweiten Toren 20a-, bis 20m, bzw. 2Oa₂ bis 2Om₂ jeweils aufweisen und obwohl andererseits der elektrische Kopplungsgrad der jeweils zweiten Bauelementtore 20a·, bis 20m, bzw. 2Oa₂ bis 2Om₂ untereinander und ebenso der elektrische Kopplungsgrad der ersten Bauelementtore 18a, bis 18n, bzw. 18a₂ bis 18n₂ untereinander relativ niedrig ist, ist der Grad der elektrischen Trennung der ersten Netzwerktore 12a bis 12n untereinander wesentlich größer als der der ersten Bauelementtore 18a·, bis 18n, bzw. 18a₂ bis 18n₂ und weiterhin ist der Grad der elektrischen Trennung der zweiten Netzwerktore 14a bis 14m untereinander wesentlich größer als der der zweiten Bauelementtore 2Oa₁ bis 2On^ bzw. 2Oa₂ bis 2Om₂.

Das Netzwerk 10 weist weiterhin mehrere erste Speisenetzwerke 22a bis 22n und mehrere zweite Speisenetzwerke 24a bis 24m auf. Jedes der ersten Speisenetzwerke 22a bis 22n ist dabei, wie gezeigt, jeweils zwischen einem entsprechenden Tor der ersten Netzwerktore 12a bis 12n und jeweils einem Paar von auf den beiden Bauelementen 16, und 16₂ einander entsprechenden Toren der ersten Bauelementtore 18a, bis 18n-£ und 18a₂ bis 18n₂ eingefügt. Ebenso ist jedes der zweiten Speisenetzwerke 24a bis 24m jeweils zwischen einem Paar von auf den beiden Bauelementen 16, und 16₂ einander entsprechenden Toren der zweiten Bauelementtore 2Oa^ bis 20m, und 2Oa₂ bis 2Om₂ und jeweils einem entsprechenden der zweiten Netzwerktore 14a bis 14m eingefügt. Das Netzwerktor 12a ist demzufolge mit den einander entsprechenden Bauelementtoren 18a·, und 18a₂ über das Speisenetzwerk 22a, das Netzwerktor 12b mit ein-

ander entsprechenden Bauelementtoren 18b, und 18b₂ über das Speisenetzwerk 22b gekoppelt usw. bis zum Netzwerktor 12n, das mit einander entsprechenden Bauelementtoren 18n, und 18n₂ über das Speisenetzwerk 22n gekoppelt ist. In gleicher Weise sind die Bauelementtore 20a, und 2Oa₂ mit dem zweiten Netzwerktor 14a über das Speisenetzwerk 24a, die Bauelementtore 20b, und 2Ob₂ mit dem zweiten Netzwerktor 14b über das Speisenetzwerk 24b gekoppelt usw. bis zu den Bauelementtoren 20m, und 2Om₂, die mit dem zweiten .Netzwerktor 14m über das Speisenetzwerk 24m gekoppelt sind. Die ersten Speisenetzwerke 22a bis 22n und die zweiten Speisenetzwerke 24a bis 24m bewirken also eine Energiekopplung zwischen den Netzwerktoren 12a bis 12n und den Netzwerktoren 14a bis 14m durch die Speisenetzwerke und die beiden Bauelemente 16, und 16₂ hindurch, so daß sich für die ersten Netzwerktore 12a bis 12n ein größerer Grad an elektrischer Trennung untereinander als für die ersten Bauelementtore 18a, bis 18n, bzw. 18a₂ bis 18n₂ und weiterhin für die zweiten Netzwerktore 14a bis 14m ein größerer Grad an elektrischer Trennung untereinander als bei den zweiten I
bzw. 2Oa₂ bis 2Om₂ ergibt.

ander als bei den zweiten Bauelementtoren 20a, bis 20m,

Die Speisenetzwerke 22a bis 22n und 24a bis 24m bestehen jeweils aus viertorigen Netzwerken. Ein erstes Paar von Toren A und B eines jeden dieser Speisenetzwerke ist elektrisch mit einem zweiten Paar von Toren C und D gekoppelt. Jedoch sind sowohl die Tore A und B des ersten Paares als auch die Tore C und D des zweiten Paares jeweils weitgehend voneinander elektrisch getrennt und angepaßt, wenn die Tore A und B angepaßt abgeschlossen sind. Das bedeutet, daß der Grad an elektrischer Trennung zwischen den Toren A und B und zwischen den Toren C und D (wenn das andere Paar angepaßt abgeschlossen ist) wesentlieh größer, etwa um eine Größeneinheit, als der der er-

sten Bauelementtore 18a-, bis 18n, bzw. 18a₂ bis ISn₂ oder der zweiten Bauelementtore 2Oa₁ bis 2Om₁ bzw. 2Oa₂ bis 20m_o ist, wenn alle Tore angepaßt abgeschlossen sind.

- 45. - s. -

Im vorliegenden Falle besteht jedes der Speisenetzwerke 22a bis 22n bzw. 24a bis 24m aus einem Quadratur-Hybriderichtungskoppler. Wenn dabei eines der Tore A oder B mit einer angepaßten Last abgeschlossen ist, ergibt sich bekanntlich folgende Arbeitsweise: 1. Ein dem nicht abgeschlossenen der beiden Tore A oder B zugeführtes Signal erscheint an den Toren C und D mit einer Phasenverschiebung von 90° zueinander, wobei das Signal am Tor D um 90° phasenverzögert gegenüber dem am Tor C auftritt, wenn das Tor B abgeschlossen ist, während das Signal am Tor C um 90° phasenverzögert gegenüber dem am Tor D auftritt, wenn das Tor A abgeschlossen ist. 2. Signale, die den Toren C und D mit einer Phasenverschiebung von 90° zueinander zugeführt werden, treten am Tor B phasengleich auf und löschen sich am Tor A gegenseitig aus, wenn das Signal am Tor D dem am Tor C um 90° Phasenverschiebung nacheilt. 3. Den Toren C und D mit einer Phasenverschiebung von 90° zueinander zugeführte Signale treten am Tor A phasengleich auf und löschen sich am Tor B aus, wenn das Signal am Tor C dem am Tor D um 90° Phasenverschiebung nacheilt.

In diesem Zusammenhang sei angemerkt, daß die Tore B der ersten Speisenetzwerke 22a bis 22n mit angepaßten Lasten 21 und die Tore A der zweiten Speisenetzwerke 24a bis 24n mit angepaßten Lasten 23 abgeschlossen sind. Durch diese mit angepaßten Lasten abgeschlossenen Speisenetzwerke 22a bis 22n und 24a bis 24m sind auch die Bauelementtore 18a, bis ISn₁ bzw. 18a₂ bis ISn₂ und 2Oa₁ bis 2On₁ bzw. 2Oa₂ bis 2On₂ jeweils mit einer angepaßten Last abgeschlossen (wenn man in die Speisenetzwerke hineinschaut).

- is -

Betrachtet man ein Hochfrequenzsignal E , das einem der' ersten Netzwerktore 12a bis 12n, beispielsweise dem Netzwerktor 12a, zugeführt wird, dann erzeugt das erste Speisenetzwerk 22a als Folge des eingespeisten Signales die Signale E^/ VT und -JE / f2 (wenn j = V~-l) an den Toren

α a

C und D. Das Signal am Tor C des Speisenetzwerkes 22a wird dem ersten Bauelementtor 18a·, des Bauelementes 16, und das Signal am Tor D des Speisenetzwerkes 22a dem ersten Bauelementtor 18a₂ des Bauelementes 16₂ zugeführt, wie gezeigt. Die den beiden Toren 18a-, und 18₂ zugeführten Signale werden von den beiden Bauelementen 16, und 16₂ entsprechend den Streukoeffizienten beider Bauelemente verteilt. Wenn daher die Streukoeffizienten bezüglich der Spannung an den zweiten Bauelementtoren 20a-, bis 20m, bzw. 2Oa₂ bis 2Om₂ im Vergleich zur am Tor 18a, bzw. 18a₂ eingespeisten Spannung gleich S₃₃, S_ba, S_ca...S_m£j jeweils sind, dann können die Spannungen an den zweiten Bauelementtoren 20a, bis 20m, des Bauelementes 16, mit (E_a/|f2)S_aa, (E_a/\f2)S_ba, ... (E_a/V~2)S_ma und die Spannungen an den zweiten Bauelementtoren 2Oa₂ bis 2Om₂ des Bauelementes 16₂ mit (-jE_a/ V"2)S_aa, (-JE_a/\f2)S_ba, ... (-JE-/ f"2)S__ jeweils angegeben werden.

9 IM α

Von den zweiten Bauelementtoren 20a, bis 20m, und 2Oa₂ bis 2Om₂ sind jeweils die einander entsprechenden Tore beider Bauelemente zu einem Paar zusammengefaßt, also beispielsweise die Paare 20a-,/20a₂, 20b,/20b₂ usw. bis 20m-j/20m₂, die jeweils mit einem der zweiten Speisenetzwerke 24a bis 24m gekoppelt sind. Im einzelnen sind die zweiten Bauelementtore 20a, bis 20m, mit den Toren C der zweiten Speisenetzwerke 24a bis 24m und die zweiten Bauelementtore 2Oa₂ bis 2Om₂ jeweils mit dem Tor D der zweiten Speisenetzwerke 24a bis 24m gekoppelt. Wenn daher die Spannungen an den Anschlüssen C und P der Speisenetzwerke 24a bis 24m von gleichem Betrag sind und die Phase des-

-ML-

Signals am Tor D der des Signals am Tor C um 90° nach- ' eilt, dann ergeben sich die resultierenden Signale an den Netzwerktoren 14a bis 14m als (-JE₀)S,,. (-JE₀)S, , ···

3 α α el U α

(-jE_e)S_ . In gleicher Weise führen den ersten Netzwerka ma

toren 12b bis 12n zugeführte Signale E, bis E_R an den zweiten Netzwerktoren 14a bis 14m jeweils zu den Signalen (-J^Eb^)Sab' ⁽-J^Eb^)Sbb' ··' ⁽-J^Eb^)Smb ^{bis (}-J^En^)San' ··· (-jE )S , wenn keine Energie der jeweiligen Last 23 zugeführt wird. Wie gezeigt worden ist, wird daher im allgemeinen Falle die am Tor A der ersten Speisenetzwerke 22a bis 22n eingespeiste Energie den Toren B der zweiten Speisenetzwerke 24a bis 24m entsprechend den Streukoeffizienten der beiden Bauelemente 16-, und 16_? zugeführt.

Wie im einzelnen nun erläutert werden soll, sind die Tore A der ersten Speisenetzwerke 22a bis 22n und in gleicher Weie die Tore B der zweiten Speisenetzwerke 24a bis 24m unabhängig von den Streukoeffizienten der Bauelemente 16, und 16^ weitgehend voneinander elektrisch isoliert. Dazu sei als nächstes beispielsweise der Einfluß des Netzwerkes 10 auf die Trennung von Paaren der ersten Netzwerktore 12a bis 12n oder zwischen Paaren der zweiten Netzwerktore 14a bis 14m betrachtet, beispielsweise der Einfluß von dem zweiten Netzwerktor 14a zugeführte Energie auf das zweite Netzwerktor 14b. Bezeichnet man das dem Netzwerktor 14a zugeführte Signal mit E , dann ergeben sich als Folge des Eingangssignales E an den Toren C und D des zweiten Speisenetzwerkes 24a die Signale (-JE / V~2) und (E / ψΐ). Beträgt weiterhin bei beiden Bauelementen 16, und 16₂ der Streukoeffizient S. ' bezüglich des am Bauelementtor 20b, (oder 2Ob₂) auftretenden Signals im Vergleich zum am Tor 20a·, (oder 2Oa₂) eingespeisten Signal, dann folgt daraus, daß die an den Toren 20b, und 2Ob₂ abhängig vom Signal E am zweiten Netzwerktor 14a erzeugten Signale mit (-JE₁./VDS^¹ und (E₁/f2)S_ba ^l

-ίο · :

jeweils angegeben werden können.

Die Signale an den Bauelementtoren 20b, und 2Ob₂ werden, wie oben bereits erläutert, den Toren C und O des zweiten Speisenetzwerkes 24b zugeführt. Wenn daher die Signale an den .Toren C und D des Speisenetzwerkes 24b von gleichem Betrag sind und die Phase des Signals am Tor C der des Signals am Tor D um 90° nacheilt, dann überlagern sich die Signale an den Toren C und D des Speisenetzwerkes 24b am Tor A desselben Speisenetzwerkes phasengleich und die resultierende Energie wird daher in der am Tor A angeschlossenen Last 23 verbraucht, während sich die Signale am Tor B desselben Netzwerkes gegenseitig aufheben. Folglich unterscheidet sich die Phase des vom Netzwerktor 14a über die Bauelementtore 20a, und nachfolgend 20b, zum Netzwerktor 14b übertragenen Signals von der Phase des vom Netzwerktor 14a über die Bauelementtore 2Oa₂ und nachfolgend 2Ob₂ zum Netzwerktor 14b übertragenen Signales um η-Tr , wenn η eine ganze ungerade Zahl ist. Die Folge ist daher, daß trotz einer zwischen den Bauelementtoren 2Oa₁ und 2Ob^ bzw. 2Oa₂ und 2Ob₂ durch den Streukoeffizienten Sl ' vorhandenen elektrischen Kopplung die zweiten Netzwerktore 14a und 14b, die an die Bauelementtore 203^/2Oa₂ bzw. 20b₁/20b₂ angekoppelt sind, weitgehend Voneinander elektrisch isoliert sind.

In gleicher Weise erscheinen, wenn man die Isolation zwischen den Toren eines Paares von ersten Netzwerktoren 12a bis 12n, beispielsweise zwischen den Netzwerktoren 12a und 12b, betrachtet und wenn die Energie E ' dem Netzwerktor 12a zugeführt wird, die Signale E_r'/V~2~und -JE '/V~2~ an den Toren C und D des zugehörigen Speisenetzwerkes 22a. Wenn der Streukoeffizient zwischen den ersten Bauelementtoren 18b, und 18a, bzw. zwischen den Bauelementtoren 18b₂ und 18a₂ gleich S_ba ^M ist, dann er-

-.13-geben sich an den Bauelementtoren 18b, bzw. 18b₂ die Signale in der Form von (E₃,' / V~2)S_ba' ' bzw. (-JE₁ ¹ZO)Si₃₃ ¹¹. Die Signale an den Bauelementtoren ISb₁ und 18b₂ werden jeweils den Toren C bzw. D des Speisenetzwerkes 22b zugeführt. Wenn daher das Signal am Tor D des Netzwerks 22b dem Signal am Tor C desselben Netzwerkes um 90° nacheilt, dann überlagern sich die Anteile der am Tor 12a eingespeisten Energie E ', das an die Bauelementtore 18b, und 18b₂ angekoppelt ist, an der am Tor B des Speisenetzwerkes 22b verbundenen Last 21 phasengleich zur Vernichtung durch die Last 21 und das Netzwerktor 12a ist daher vom Netzwerktor 12b elektrisch isoliert, obgleich die Bauelementetore 18a, und 18b, bzw. 18a₂ und ISb₂ elektrisch miteinander verkoppelt sind.

Verallgemeinert man ausgehend von der Beschreibung der FIG 1, dann wird klar, daß jedes der Bauelemente 16, und 16₂ als ein mehrtoriges Netzwerk 16' entsprechend FIG 2 angesehen werden kann, daß eine mit 1 bis η bezeichnete Vielzahl von ersten Bauelementtoren 18a, bis 18n, bzw. 18a₂ bis 18n₂ und eine mit (n + 1) bis (n + m) bezeichnete Vielzahl von zweiten Bauelementtoren 20a, bis 2On, bzw. 2Oa₂ bis 2On₂ aufweist. Die Streumatrize (C) für das Bauelement 16' kann daher entsprechend der nachfolgenden Gleichung 1 dargestellt werden:

■2ο-

- 14 -

5I	rH	S2	rH	... Sn	,1	I b(r	I I	i+l),1	... S n+m,	1
5I	,2	S2	,2	... Sn	,2	I ς ι (r	i+l),2	··· sn+m>	2
5I	,3	S2	,3	... Sn	,3	I	+D,3	*" n+m,	3
5I	»η	S2	,η	... Sn	»n	I I S(n I	+1) ,n	n+m,	η
5I	,(n+1)	S2	,(n+1)	... Sn • · ■	I I c ,(n+1), (n I	+1),n+1	'·' n+m,	(n+1)
5I	, n+m	S2	, n+m	...Sn	, n+m	+1),n+m	• · * · ... S n+m,	n+m

Die Gleichung (1) kann vereinfacht werden zu

³X, X °Y,X

⁵X, Y S_y>y

Darin bedeuten:

S_{1 λ}
S_{1 2}
S-

^(sx,x> =

,3

,η

'2,1 '2,2

3,2

• · · O

n,2 n,3

n,n

(2)

(3)

^S(n+1),2 ^S(n+1),3

^S(n+l),n

. S
. S

. S

n+m, 1 n+m,2 n+m, 3

n+m, η

^S2,(n+1) ^S3,(n+1) ·"· ^Sn+m,(n+l)

, n+m

(s_YfY) =

'n+m, (n+1)

(n+1),n+m

n+m,n+m

(4)

(5)

(6)

Daraus folgt mit einer Streumatrix (F) für die ersten Speisenetzwerke 22a bis 22n und zweiten Speisenetzwerke 24a bis 24m von FIG 1 mit

oder, da S

'A,A °B,A ⁵A,B ^SB,B

(7)

_ftjA = S_B>B ^{und 5}A,B = ^SB,A

= 1/

1/ VT

-j/ V~2

(8)

daß der Einfluß der ersten und zweiten Speisenetzwerke zu einem Netzwerk 10 entsprechend FIG 1 mit einer Streumatrize (N) führt, die in der nachfolgenden Form dargestellt werden kann:

(N) = j

0
0
0

⁵l,n+m

0 0 0

2,(n+1)

⁵2,n+m

O	ι S(n+1)	,1	'·· Sn+m,l
O	! S(n+1)	,2	'·· Sn+m,2
O	j S(n+1)	,3	*·* Sn+m,3
•	I		• · · «
O	I S(n+1)	η	··* Sn+m,n

*n,(n+1)

ϊ ' n,n+m ι

Die Gleichung (9) entsprechend der Streumatrix (N) des Netzwerkes 10 kann auf die nachfolgende vereinfachte Form gebracht werden:

X,Y

³Y,X 0

(10)

= 0 in der

Damit ist nachgewiesen, daß wegen S_{x χ} = S_{y γ} Streumatrix (N) für das Netzwerk 10 von FIG 1 der Einfluß der ersten und der zweiten Speisenetzwerke 22a bis" 22n

-Kl-

bzw. 24a bis 24m in Verbindung mit der Verwendung von zwei übereinstimmenden Bauelementen 16-, und 16₂ zu einem Hochfrequenznetzwerk 10 führt, bei dem wegen S_{x χ} = 0 die ersten Netzwerktore 12a bis 12n und wegen S_{Y γ} = 0 die zweiten Netzwerktore 14a bis 14m nahezu elektrisch voneinander isoliert oder getrennt sind, obgleich die Bauelemente 16, und 16₂ selbst ein gewisses Ausmaß an Kopplung der ersten Bauelementtore 16a-, bis 16η·, bzw. 16a₂ bis 16n_? untereinander und auch der zweiten Bauelementtore 18a-, bis 18m, bzw. 18a₂ bis 18m₂ untereinander aufweisen.

Obwohl angenommen worden ist, daß die Tore A und B bzw. C und D eine vollständige elektrische Trennung voneinander aufweisen, haben praktisch alle Hybriderichtungskoppler ein endliches Trennungsverhalten, vorwiegend in der Größenordnung von 20 dB. Die resultierende Trennung zwischen Paaren der ersten Netzwerktore oder Paaren der zweiten Netzwerktore ergibt sich daher aus 20 dB plus der Anzahl von dB für die Trennung zwischen Paaren der ersten Bauelementtore oder Paaren der zweiten Bauelementtore.

Ausgehend von einem Netzwerk 10 der FIG 1 zeigt FIG 3 ein mehrtoriges Hochfrequenznetzwerk 10' als ein (m:l)-Leistungsteiler/Kombinator zur Kopplung von Hochfrequenzenergie zwischen einem einzigen ersten Netzwerktor 12' und mehreren zweiten Netzwerktoren 14a¹ bis 14m¹, von denen die zweiten Netzwerktore weitgehend voneinander isoliert sind. Das Netzwerk 10' weist ebenfalls ein Paar von im wesentlichen identischen, d.h. gleichen, und elektrisch voneinander unabhängigen Hochfrequenzbauelementen 16,' und 16₂' mit jeweils einem einzigen ersten Bauelementtor 18,' bzw. 18₂' und jeweils mehreren zweiten Bauelementtoren 2Oa₁ ¹ bis 2Om₁ ¹ bzw. 2Oa₂ ¹ bis 2Om₂' auf, wie gezeigt.

Obwohl die Bauelemente 16·,' bzw. 16₂' einen relativ ho-

0 3 I 3 ü / /

hen elektrischen Kopplungsgrad zwischen dem ersten Bauelementtor 18,' bzw. 18₂' und den zweiten Bauelementtoren 2Oa₁ ¹ bis 2Om₁ ¹ bzw. 2Oa₂ ¹ bis 2Om₂ ¹ aufweisen und obwohl ein relativ geringer elektrischer Kopplungsgrad der zweiten Bauelementtore 2Oa₁ ¹ bis 2Om₁ ¹ bzw. 2Oa₂ ¹ bis 2Om₂ ¹ untereinander gegeben ist, ist der Grad der elektrischen Trennung der zweiten Netzwerktore 14a¹ bis 14m¹ wesentlich größer als der der zweiten Bauelementtore 20a-,¹ bis 20m·,¹ bzw. 2Oa₂ ¹ bis 2Om₂ ¹ untereinander. Das erste Speisenetzwerk 22', das in diesem Falle ebenfalls ein Quadratur-Hybriderichtungskoppler ist, wie er bereits in Verbindung mit FIG 1 beschrieben ist, ist zwischen dem ersten Netzwerktor 12¹ und den ersten Bauelementtoren 18a·,¹ und 18a₂' eingefügt, während mehrere zweite Speisenetzwerke 24a¹ bis 24m¹, ebenfalls Quadratur-Hybriderichtungskoppler zwischen Paaren von einander entsprechenden zweiten Bauelementtoren beider Bauelemente 16·,' und 16₂' » also 2Oa₁ ¹/ 2Oa₂ ¹, 2Ob₁'/2Ob₂ ¹ bis 2Om₁'/2Om₂ ¹, und den zweiten Netzwerktoren 14a¹ bis 14m¹, wie gezeigt, eingefügt sind. Aus den bereits in Verbindung mit FIG 1 erläuterten Gründen besteht eine Energiekopplung zwischen dem einzigen ersten Netzwerktor 12' und mehreren zweiten Netzwerktoren 14a¹ bis 14m¹, jedoch sind die zweiten Netzwerktore gegeneinander weitgehend isoliert. Auch durchläuft 'die zwischen dem ersten Netzwerktor 12' und irgendeinem der zweiten Netzwerktore 14a¹ bis 14m¹ übertragene Energie lediglich zwei Hybriderichtungskoppler unabhängig von der Anzahl der zweiten Netzwerktore 14a¹ bis 14m¹.

Wenn daher eine Energie E^ in das Netzwerktor 12' eingespeist wird, dann lassen sich die an den zweiten Netzwerktoren 14a¹ bis 14m¹ auftretenden Energieanteile durch die Ausdrücke jS_Q E., jS_h E., ... JS E. angeben, wo-

ο 9 Cl J. UyQ-L H)Cl X

bei S den Streukoeffizienten zwischen dem Bauelementa,a

tor 2Oa₁ ¹ bzw. 2Oa₂ ¹ und dem ersten Bauelementtor Ie₁ ¹

bzw. 18₂', S. den Streukoeffizienten zwischen dem zweiten Bauelementtor 20b,¹ bzw. 2Ob₂ ¹ und dem ersten Bauele menttor 18,' bzw. 18₂' .... und S den Streukoeffizienten zwischen den zweiten Bauelementtoren 20m-, ' bzw. 2Om₂ ¹ und den ersten Bauelementtoren 18,' bzw. 18₂' bezeichnet. Betrachtet man weiterhin eine am zweiten Netzwerktor 14a¹ eingespeiste Energie E , dann wird ein Teil dieser Energie, nämlich der Anteil -JE₁./ V^" dem Bauelementtor 20a,' des Bauelementes 16,' und ein anderer Teil, nämlich E / V~2 dem Bauelementtor 2Oa₂ ¹ des Bauelementes 16₂' zugeführt. Ist der Streukoeffizient zwischen den Bauelementtoren 20b,¹ und 20a,¹ des Bauelementes 16,' gleich S. ' und der Streukoeffizient zwischen den Bauelementtoren 2Ob₂ ¹ und 2Oa₂ ¹ des Bauelementes 16₂' gleichfalls gleich S. ', dann lassen sich die den Toren C und D des Speisenetzwerkes 24b¹ zugeführten Signale jeweils durch -J^E _rS_ba'/ V"2 bzw. Ε^^'/^Τ darstellen. Das dadurch am Tor A des Speisenetzwerkes 24b¹ auftretende Signal entspricht daher ~J^E _r ^sha'' ^^as durch die mit dem Tor A des Speisenetzwerkes 24b¹ verbundene angepaßte Last 23' aufgenommen wird, während das Signal am Tor B des Speisenetzwerkes 24b¹ und damit am Netzwerktor 14b¹ zu Null wird. Die Speisenetzwerke 22' und 24a¹ bis 24m¹ bewirken also in Verbindung mit den beiden gleichen Bauelementen 16,' und 16₂', daß Energie zwischen dem ersten Netzwerktor 12' und den zweiten Netzwerktoren 14a¹ bis 14m¹ ausgetauscht werden kann, wobei die zweiten Netzwerktore 14a¹ bis 14m¹ voneinander iso-^ liert sind, obwohl zwischen den zweiten Bauelementtoren 2Oa₁ ¹ bis 2Om₁ ¹ bzw. 2Oa₂ ¹ bis 2Om₂ ¹ ein gewisses Maß an Kopplung besteht.

FI-G 4A und FIG 4B zeigen die Realisierung des Netzwerkes 10· von FIG 3 als (11:1)-Sektorteiler/Kombinator. Dabei bestehen die einzelnen Bauelemente 16i' und 16₂' von

FIG 3 jeweils aus einem üblichen Sektorhorn. Jedes dieser Sektorhörner 16,' und 16' besteht aus einem Paar von voneinander gegenüberliegenden dreieckförmigen breiten Seitenwänden 51a und 51b sowie aus einem Paar von schmalen Wänden 52a und 52b. An der Spitze jedes Sektorhorns 16, ' bzw. 16₂' ist ein Rechteckhohlleiterabschnitt 54 angeschlossen, während an der Basis jedes Sektorhornes mehrere, im vorliegenden Falle jeweils 11 Rechteckhohlleiterabschnitte 56, bis ^^-χλ angeschlossen sind. Zusätzlieh sei angemerkt, daß zwischen der Basis jedes Sektorhornes 16,' und 16₂' und den einzelnen Hohlleiterabschnitten 56, bis ^^ii keilförmige Übergangsabschnitte 58, bis 58,, vorgesehen sind, um ein gewisses Maß an elektrischer Isolation zwischen den einzelnen Hohlleiterabschnitten 56. bis 56-., zu sichern und um außerdem den TE,Q-Wellenausbreitungsmodus zwischen der Spitze jedes Hornes und jedem der Hohlleiterabschnitte zu bewirken. Die Sektorhörner 16,' und 16₂' sind nebeneinanderliegend aneinander befestigt, so daß sie eine gemeinsame Seitenwand haben. Im vorliegenden Falle ist die Seitenwand 25b des Horns 16*^κ und die Seitenwand 25a des Horns 16,' elektrisch und mechanisch miteinander verbunden. Jedoch sei angemerkt, daß die den Bauelementen 16,' und 16o' entsprechenden Hörner elektrisch unabhängig voneinander arbeiten.

Der Quadratur-Hybriderichtungskoppler 22' ist mit den Hohlleiterabschnitten 54 an den Spitzen eines jedes Hornes 16,' und 16₂' verbunden, was dem ersten Speisenetzwerk 22' in FIG 3 entspricht. Der Hohlleiterabschnitt des Hornes 16,' kann daher mit Bezug auf FIG 3 als Bauelementtor 18-, · und der Hohlleiterabschnitt 54 am Horn 16₂' als Bauelementtor 18₂' angesehen werden. Das Tor B dieses Speisenetzwerkes 22' ist mit einer Last 21 abgeschlossen, und die Tore C und D sind jeweils mit den Hohl-

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leiterabschnitten 54 der Hörner 16^¹ und 16₂< verbunden. Das Tor A bildet schließlich das Netzwerktor 12', wie in FIG 3 gezeigt.

An die anderen Hohlleiterabschnitte 56, bis 56,, sind jeweils - wie gezeigt - ebenfalls Quadratur-Hybriderichtungskoppler 24,' bis 24,,' angekoppelt, die den zweiten Speisenetzwerken 24 ' bis 24 ' in FIG 3 entsprechen,

α IH

wobei im vorliegenden Falle m=ll ist. Entsprechend der Darstellung in FIG 3 sind die Tore C und D der Koppler 24,' bis 2i,' mit Paaren einander entsprechender Hohlleiterabschnitte 56, bis 56,, verbunden. Die Hohlleiterabschnitte 56-, bis 56,, des Horns 16, ' entsprechen daher mit Bezug auf FIG 3 den zweiten Bauelementtoren 20a,¹ bis 20m,¹ und die Hohlleiterabschnitte 56, bis 56,^ des Horns 16₂' den zweiten Bauelementtoren 2Oa₂ ¹ bis 2Om₂ ¹. Weiterhin sind in FIG 4A die am Tor der Hybridekoppler 24,' bis 24,, ' angeschlossenen angepaßten Lasten 23¹ gezeigt, was in FIG 3 nur schematisch angedeutet ist. Die Tore B der Hybridekoppler 24^ bis 24^' bilden daher insgesamt 11 zweite Netzwerktore 14,' bis IA,,¹, die in der schematischen Darstellung von FIG 3 den Toren 14a¹ bis 14m¹ entsprechen. Ein entsprechendes Ersatzschaltbild des Speisenetzwerkes 10' ist in FIG 4C gezeigt.

Obwohl zwischen den Hohlleiterabschnitten 56, bis 56,,

■' 1 11

eines jeden Hornes 16,' bzw. 16₂' ein gewisses Ausmaß an elektrischer Kopplung besteht, sind folglich die zweiten Netzwerktore 14,' bis 14,,' weitgehend voneinander elektrisch isoliert. Außerdem sind die angepaßten Lasten 23' außerhalb der Hörner 16,' und 16₂' angebracht, und schließlich durchläuft die am ersten Netzwerktor 12' eingespeiste Energie auf dem Wege zu einem der zweiten Netzwerktore 14^' bis 1^₁₁ ¹ lediglich zwei Hybriderichtungskoppler.

In FIG 5 ist ein Mikrowellenleistungskombinator 57 gezeigt, bei dem ein Leistungsteiler 10', wie er vorangehend in Verbindung mit FIG 4A, 4B und 4C beschrieben worden ist, Verwendung findet. Das erste Tor 12¹ dieses Kombinators 51 ist mit dem Tor A eines üblichen Zirkulators 59 verbunden, dessen Tor B von einem Sender 61 gespeist wird und der eine am Tor C angeschlossene Antenne 63 speist. Die zweiten Tore 14, ' bis 14-,-,¹ sind mit jeweils einem der Verstärker 63, bis 63,, mit negativer Widerstandskennlinie verbunden. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, daß die Anzahl der zweiten Tore nicht auf die Anzahl 11 beschränkt zu sein braucht, obwohl für die Darstellung lediglich 11 zweite Tore gewählt worden sind. Im Betrieb wird am Tor B des Zirkulators 59 vom Sender 61 eingespeiste Hochfrequenzenergie zum Tor A übertragen und daher durch das Netzwerk 10' den Verstärkern 63, bis 63,,, die eine negative Widerstandskennlinie aufweisen oder Reflexionsverstärker sind, zur Verstärkung zugeführt. Nach der Verstärkung wird die Energie zum Tor A zurückreflektiert und vom Zirkulator 59 zum Tor C und damit zur Antenne 63 übertragen. Es sei angemerkt, daß die Verstärker 63, bis 63,, untereinander aus den bereits in Verbindung mit FIG 4A bis 4C genannten Gründen weitgehend voneinander elektrisch isoliert sind.

FIG 6A, 6B und 6C zeigen einen (16:l)-Leistungsteiler/ Kombinator 10¹¹, dessen Ersatzschaltbild in FIG 6D dargestellt ist. Der Leistungsteiler/Kombinator 10'' weist ein Paar von im wesentlichen identischen Streifenleitern aus verzweigten T-Stücken auf, die elektrisch unabhängig sind und die Leistungsteiler/Kombinator-Bauelemente 16·.'' und 1O₂ ¹¹ bilden. Der Leistungsteiler/Kombinator 10'' umfaßt daher ein Paar von Streifenleiterschaltungsanordnungen 64 und 67, die von einem Paar von oberen und unteren Masseschichtleitern 62 und 72 durch ein Paar von obe-

•S9-

ren und unteren dielektrischen Substratschichten 60 bzw. 70 getrennt sind. Die Streifenleiterschaltungsanordnung 64 ist auf der oberen Oberfläche einer dünneren dielektrischen Substratschicht 90 und die Streifenleiterschaltungsanordnung 74 auf der unteren Oberfläche der Substratschicht 90 unter Verwendung herkömmlicher fotolithografischer-chemischer Ätztechniken ausgebildet. Das Netzwerkbauelement 16,'' wird durch die Streifenleiterschaltungsanordnung 74 in Verbindung mit Teilen der Substratschichten 60 und 70 sowie Teilen der Masseschichtleiter 62 und 72 gebildet, die oberhalb und unterhalb der Streifenleiterschaltungsanordnung 74 liegen. In gleicher Weise wird das Netzwerkbauelement 16₂ ^!l durch die Streifenleiterschaltungsanordnung 64 in Verbindung mit Teilen der Substratschichten 60 und 70 sowie Teilen der Masseschichtleiter 62 und 72 gebildet, die oberhalb und unterhalb der Streifenleiterschaltungsanordnung 64 liegen.

In FIG 6B ist das Netzwerkbauelement 16₂ ^M im oberen Teil dargestellt, während das Netzwerkbauelement 16·, ^M gestrichelt in einem anderen nicht überlappenden Bereich zu sehen ist. Genauer gesagt, ist das Netzwerkbauelement 1O₁ ¹¹ im unteren Teil von FIG 6B angeordnet. Die beiden Netzwerkbauelemente 16,· ' und 16₂ ^M sind daher voneinander'elektrisch getrennt und jedes bildet ein im Verhältnis 16:1 T-förmig verzweigtes Streifenleiterelement.

Die Netzwerkbauelemente 16.,'■ und 16₂'' weisen jeweils ein erstes Bauelementtor Ie₁ ¹¹ bzw. 18₂'' und jeweils mehrere, im vorliegenden Fall 16, zweite Bauelementtore 2Oa₁ ¹¹ bis 2Op₁ ¹¹ bzw. 2Oa₂ ¹¹ bis 2Op₂ ¹¹ auf. Die ersten Bauelementtore 18-,'' und 18₂ ^!l sind jeweils mit dem ersten Netzwerktor 12¹¹ durch einen Quadratur-Hybriderichtungskoppler 22' ' in Schichtbauweise und die Paare der

-aufeinander entsprechenden zweiten Bauelementtore 20a,'' / 2Oa₂ ¹¹ bis 2Op₁ ¹¹ / 2Op₂ ¹¹ mit den zweiten Netzwerktoren 14a¹¹ bis 14p¹¹ durch entsprechende Quadratur-Hybriderichtungskoppler 24a¹¹ bis 24p¹¹ gekoppelt.

Im einzelnen ist der Streifen des Leiters 64 wie ein (16:l)-Netzwerk mit 15 T-förmigen Abschnitten 66, bis 66^5 gemustert. Das größte oder erste T-Stück 66, bildet mit seinem Bein 61 das erste Bauelementtor 18₂ ^M und teilt sich in die beiden Arme 68 und 69 auf. Der Arm ist mit dem Bein des T-Abschnittes 66₂ und der Arm 69 mit dem Bein des T-Abschnittes 66^ verbunden. Die Arme des T-Abschnittes 66^ sind wiederum mit den Beinen der T-Abschnitte 66^ und 66~ verbunden, während die Arme des T-Abschnittes 66^ mit den Beinen der T-Abschnitte 66g und 66q verbunden sind, die die zweiten Bauelementtore 2Oa₂ ¹¹, 2Ob₂ ¹¹, 2Oc₂" und 2Od₂ ¹¹ bilden. Die Arme des T-Abschnittes 66^ sind mit den Beinen der T-Abschnitte 66,_Q und 66,, verbunden, die die zweiten Bauelementtore 2Oe₂ ¹¹, 2Of₂ ¹¹, 2Og₂ ¹¹ und 2Oh₂ ¹¹ bilden. Die Arme des T-Abschnittes 66, sind mit den Beinen der T-Abschnitte 66,^ und 66±-z verbunden, die die zweiten Bauelementtore 2Oi₂ ¹¹, 2Oj₂ ¹¹, 2Ok₂ ¹¹ und 20I₂ ¹¹ bilden. Schließlich sind die Arme des T-Abschnittes 66η mit den Beinen der T-Abschnitte ^^-,^ und 66-,₅ verbunden, die die zweiten Bauelementtore 2Om₂ ¹¹, 2On₂ ¹¹, 20-o₂" und 2Op₂ ¹¹ bilden.

Dem Bein 61 des T-Abschnittes 66, zugeführte Energie wird daher weitgehend gleichförmig zu den zweiten Bauelementtoren 2Oa₂ ¹¹ bis 2Op₂ ¹¹ geleitet, und umgekehrt wird den zweiten Bauelementtoren 2Oa₂ ¹¹ bis 2Op₂ ¹¹ gleichförmig und phasengleich zugeführte Energie am Bein 67 und damit am ersten Bauelementtor 18₂' ^l phasengleich überlagert oder addiert. Es besteht dabei nur ein relativ

- 20 -

geringer Grad an elektrischer Trennung zwischen den einzelnen zweiten Bauelementtoren 2Oa₂ ¹¹ bis 2Op₂ ¹¹. Auch sei angemerkt, daß die Arme der T-Abschnitte 66q bis 66,,- sich um eine vorgegebene Länge senkrecht erstrecken und dann im Winkel von 90° nach rechts bzw. links abbiegen, um schließlich in scheibenförmigen Bereichen der Tore 14a¹¹ bis 14p¹¹ zu enden. Bei der Darstellung in FIG 6B ist der linke Arm des T-Abschnittes 66_O aus Gründen

der Übersichtlichkeit nur teilweise dargestellt. Wie FIG 6A erkennen läßt, sind die scheibenförmigen Bereiche mit Mittelleitern 71a bis 71p von gebräuchlichen Koaxialanschlüssen 73a bis 73p elektrisch verbunden.

Mit Bezug auf das Netzwerkbauelement 16,'' sei zunächst angemerkt, daß dieses Bauelement, soweit es den Netzwerkteil aus verzweigten T-Abschnitten betrifft, mit dem Bauelement 16₂'' im wesentlichen identisch ist. Das Bauelement 16,'' ist also ebenfalls ein Streifenleiter-Leistungsteiler/Kombinator, der verschiedene Bereiche der dielektrischen Substratschichten 60 und 70, verschiedene Bereiche der Masseschichtleiter 62 und 72 sowie eine Streifenleiterschaltungsanordnung 74, die auf der unteren Oberfläche der Substratschicht 90 ausgebildet ist, umfaßt. Beide Bauelemente l^i¹¹ und 16₂'' sind daher im wesentlichen elektrisch unabhängig voneinander.

Wie bereits erwähnt, ist der aus T-Abschnitten bestehende Netzwerkteil der Streifenleiterschaltungsanordnung 74 im wesentlichen identisch mit dem der Streifenleiterschaltungsanordnung 64 und umfaßt 15 Verzweigungs-T-Stücke 76, bis 76-jc, also T-förmige Abschnitte, wie gezeigt. Das Bein 77 des T-Abschnittes 76-, bildet das erste Bauelementtor 18^¹¹, und dem T-Abschnitt 76, zugeführte Energie wird nacheinander über die T-Abschnitte 76₂ und 76,, anschließend über die T-Abschnitte 76^, 76₅, 76, und 76-,

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und schließlich über die T-Abschnitte 76g, 76_g, 76,_Q, 76,,, 76,₂, 76,,, 76,. und 76,,. geleitet. Die Arme der T-Abschnitte 76_g bis 76,^ bilden daher jeweils die zweiten Bauelementtore 20a,¹¹ bis 20p,¹¹. Die einzelnen Arme der T-Abschnitte 76_g bis 76^₅ erstrecken sich ebenfalls um eine vorgegebene Länge, dieses Mal aber senkrecht nach unten, und biegen dann mit einem Winkel von 90° nach links bzw. nach rechts ab, um in quadratischen, leitenden Erweiterungen 80a bis 80p zu enden. Zwischen diesen leitenden Erweiterungen 80a bis 80p und dem Masseschichtleiter 72 sind ohm'sche Belastungen 81a bis 81p, das sind die angepaßten Lasten 23, geschaltet. Diese Lasten 81a bis 81p sind in Öffnungen eingesetzt, die in unter den Erweiterungen 80a bis 80p liegende Bereiche der Substratschicht 70 eingeformt oder gebohrt sind.

Es sei angemerkt, daß der größere Teil der sich senkrecht nach unten erstreckenden Arme der T-Abschnitte 76_Q bis 76,c jeweils unterhalb und in Ausrichtung mit dem größeren Teil der sich senkrecht nach oben erstreckenden Arme der T-Abschnitte 66_Q bis ^&y^ angeordnet sind, wie FIG 6B zeigt, wobei der linke Arm des T-Abschnittes 66g, wie bereits erläutert, teilweise weggelassen ist. Die Überlappungslänge L ist dabei annähernd gleich λ./4, wobei λ die nominale Betriebswellenlänge des Kombinators 10'■ ist. Die sich überlagernden Bereiche der sich senkrecht erstreckenden Arme der T-Abschnitte 76_Q bis 76,₅ und 66g bis 66,₅ bilden daher zusammen mit den Masseschichtleitern 62 und 72 sowie den dielektrischen Substrat- schichten 60, 70 und 90 Quadratur-Hybriderichtungskoppler 24a¹¹ bis 24p¹¹ in herkömmlicher Streifenleiterschichtbauweise.

Weiterhin ist ein Teil des Beines 77 des T-Abschnittes 76, von einem Teil des Beines 67 des T-Abschnittes 66^

- τη -

überlagert, um mit den Masseschichtleitern 62 und 72 sowie den dielektrischen Substratschichten 60, 70 und 90 einen Quadratur-Hybriderichtungskoppler, nämlich den Koppler 22'', in herkömmlicher Streifenleiterschichtbauweise zu bilden. Ein mit dem Bein 77 des T-Abschnittes 76, verbundener scheibenförmiger Bereich bildet das erste Netzwerktor 12" und ist mit dem Mittelleiter 95 eines herkömmlichen Koaxialanschlusses 96 verbunden. Der obere senkrechte Teil des Beines 67 des T-Abschnittes 66, ist um 90° nach links abgebogen und endet in einer leitenden Erweiterung 169. Eine ohm'sche Belastung 99 entsprechend der angepaßten Last 21 ist, wie aus FIG 6A ersichtlich, zwischen den Masseschichtleiter 62 und die leitende Erweiterung 169 geschaltet. Diese ohm'sche Belastung ist in einem abgeteilten Raum untergebracht, der in die dielektrische Substratschicht 60 oberhalb der Erweiterung 169 eingeformt oder gebohrt ist. Die sich einander überlagernden Teile der T-Abschnitte 66, und 76, sind daher Bestandteil des ersten Speisenetzwerkes 22' '. Der darunter liegende untere Teil des Beines 77 kann daher als Tor A des Kopplers 22'', der darunter liegende obere Teil des Beines 77 als Tor C des Kopplers 22'' angesehen werden, das daher mit dem ersten Bauelementtor 18·, ^M verbunden ist. Weiterhin kann der überlagernde untere Teil des Beines 67 als Tor D des Kopplers 22'', das demzufolge mit dem ersten Bauelementtor 18₂ ^M verbunden ist, und der überlagernde obere Teil des Beines' 67 als Tor B des Kopplers 22■' angesehen werden, das mit der Last 21 verbunden ist.

Betrachtet man beispielsweise eines der zweiten Speisenetzwerke, beispielsweise den Koppler 24a¹', dann kann der darunter liegende obere Teil des linken Armes des T-Abschnittes 76„ als Tor C des Kopplers 24a¹¹ und der überlagernde untere Teil des linken Armes des T-Abschnit-

-TA-

tes 66g als Tor D des Kopplers 24a¹' angesehen werden. Weiterhin entspricht der darunter liegende untere Teil des linken Armes des T-Abschnittes 76_O dem Tor A des

Kopplers 24a¹' und ist daher mit der Last 23 verbunden, während der überlagernde obere Teil des linken Armes des T-Abschnittes 66_Q als Tor B angesehen werden kann und mit dem Netzwerktor 14a¹ ' verbunden ist.

Obwohl die Arme der T-Abschnitte 76„ bis 76,₅ und 66_Q bis 66·^ jeweils nur eine relativ geringe Isolation untereinander aufweisen, sind bei einer derartigen Anordnung die zweiten Netzwerktore 20a¹¹ bis 20p¹¹ weitgehend voneinander elektrisch isoliert. Weiterhin sei angemerkt, daß der Leistungsteiler/Kombinator 10'' eine dua-Ie Anordnung darstellt, und weiterhin ist eindeutig erkennbar, daß bei dem gegebenen Aufbau mit hoher elektrischer Trennung die zwischen einem der zweiten Netzwerktore 14a¹¹ bis 14p¹¹ und dem ersten Netzwerktor 12^M übertragene Energie lediglich zwei Hybriderichtungskoppler zu durchlaufen braucht. Ein elektrisches Ersatzschaltbild des Leistungsteilers/Kombinators 10'' ist in FIG 6D dargestellt.

Anstelle des in FIG 6A bis 6C gezeigten Streifenleiterbauelementes mit dielektrischen Substratschichten 60, 70 und 90 kann auch ein Streifenleiterbauelement mit Luft als Dielektrikum 60', 70' und 90' ausgebildet werden, was in FIG 6E dargestellt ist. Hierbei bestehen die Masseflächen 62 und 72 aus leitenden Schichten oder Deckplatten und die Streifenleiterschaltungsanordnungen 64 und 74 werden in der Luft zwischen diesen Deckplatten unter Verwendung von dielektrischen Zapfen,-Säulen oder Stäben 91 schwebend gehalten, wie FIG 6E zeigt. Dabei sind die ohm'sehen Belastungen, wie beispielsweise die Last 81a, außerhalb befestigt. Im einzelnen, wie beispielsweise an

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einer der Anschlußerweiterungen 80a bis 80p, nämlich der Anschlußerweiterung 80a, erläutert werden soll, führt eine leitende Speisedurchführung von der Anschlußerweiterung 80a durch das Luftdielektrikum und durch die leitende Masseplatte 72 zur Last 81a. Das andere Ende der Last ist direkt mit der Masseplatte 72 verbunden. In gleicher Weise kann diese Art der äußeren Anbringung auch für die Lasten 81b bis 81p und auch für die Last 99 (FIG 6C) verwendet werden.

FIG 7A zeigt ein Hochfrequenz-Linsenantennensystem 10''' mit einem Paar von elektrisch unabhängigen Hochfrequenzlinsen 16η ' '· und 16₂'''» von denen jede mehrere erste oder Strahltore lea^' ' ^f bis Ιδη-^¹¹¹ bzw. 18a₂ ^IM bis ISn₂'¹¹ sowie mehrere zweite oder Gruppentore 20a·,¹¹¹ bis 2Om₁ ¹¹¹ bzw. 2Oa₂ ¹¹¹ bis 2Om₂ ¹¹¹ aufweist, wie gezeigt. Jedes Paar von einander entsprechenden ersten oder Strahltoren beider Linsen ist über ein zugehöriges erstes Speisenetzwerk mehrerer erster Speisenetzwerke 22a^1M bis 22η¹¹¹ mit einem entsprechenden von mehreren ersten oder Strahl-Antennensystemtoren 12a^{1 M} bis 12η^{1 Μ} verbunden. Jedes der ersten Speisenetzwerke 22a¹¹¹ bis 22η¹¹¹ besteht aus einem Quadratur-Hybriderichtungskoppler, wie er in Verbindung mit FIG 1 beschrieben ist, und weist' vier Tore auf, von denen das Tor A mit dem zugehörigen der ersten Systemtore 12a^{1 M} bis 12n^IM, das Tor B mit einer angepaßten Last 21 und die Tore C und D mit einem Paar der einander entsprechenden ersten Tore der Linsen 16, ^Ml bzw. 16₂ ^IM verbunden ist. Auch jedes der zweiten Speisenetzwerke 24a¹¹¹ bis 24m¹¹¹ besteht aus einem Quadratur-Hybriderichtungskoppler, wie er in Verbindung mit FIG 1 beschrieben worden ist, und weist vier Tore auf, von denen das Tor A mit einer angepaßten Last 23, das Tor B mit einem zugehörigen der Antennenelemente 60a bis 60m in einer Gruppenanordnung über jeweils einen

von mehreren TWT-Verstärker 62a bis 62m verbunden ist. Die Tore C und D jedes der zweiten Speisenetzwerke sind mit einem Paar von einander entsprechenden zweiten Toren der Linsen 16^^MI und 16₂ ^IM verbunden.

Die elektrische Entfernung zwischen jedem der Antennenelemente 60a bis 60m bis zu dem Paar von zweiten oder Gruppentoren, die jeweils mit einem dieser Elemente 60a bis 60m verbunden sind, und die Gestalt der Linsen 16, ' '' und 162.* ' ' sind derart, daß jedes der Systemtore 12a^{1 M} bis 12η^{1 M} einem von η unterschiedlich gerichteten parallelen Strahlen aus Hochfrequenzenergie zugeordnet ist, wie in der US-Patentschrift 3 761 936 beschrieben ist. Die elektrische Länge von einem Punkt einer Wellenfront eines solchen Strahles durch eines der Antennenelemente 60a bis 60m zu dem einen der Systemtore 12a¹¹¹ bis 12n^MI, das einem solcher Strahlen zugeordnet ist, ist gleich der elektrischen Länge von einem anderen Punkt derselben Wellenfront des einen Strahles durch ein anderes Antennenelement zu demselben Systemtor, das diesem Strahl zugeordnet ist. Betrachtet man daher die Wellenfront 65 als dem Systemtor 12a¹¹¹ zugeordnet, dann ist die elektrische Länge von einem Punkt der Wellenfront 65 durch das Antennenelement 60a über die Tore 20a·,¹¹¹ bzw. 2Oa₂'¹¹ der beiden Linsen 16,^IM und löj¹¹' zu dem Systemtor 12a¹¹¹ gleich der elektrischen Länge von einem Punkt der Wellenfront 65 über das Antennenelement 60m durch die Tore 20m,^IM und 2Om₂ ¹¹¹ zum Systemtor 12a^1tJ.

In diesem Zusammenhang sei jedoch festgestellt, daß Reflexionen einer Energie E , die vom Verstärker 62a ausgehen und auf das Tor B des Speisenetzwerkes 24a¹¹¹ einwirken, am Tor C desselben Netzwerkes als -JE / /"2* und am Tor D desselben Netzwerkes 24a^{1 M} als E / V~~2" erscheinen. Die Reflexionsenergie an den Toren C und D-

-Hr-

wirkt dann auf die Bauelementtore 20a·,¹¹¹ und 2Oa₂ ¹¹¹ ein, von wo sie innerhalb der Linsen 16, ^Ml. und 16₂ ^MI zu benachbarten Gruppentoren gelangen und von den Toren 2Ob₁ ¹¹¹ bzw. 2Ob₂ ¹¹¹ als -JKE/ fT bzw. KE/YT wieder austreten, wenn K der Streukoeffizient zwischen den Toren 2Oa₁ ¹¹¹ und 2Ob₁ ¹" bzw. 2Oa₂ ¹" und 2Ob₂ ¹" ist. Die Energie an den Toren 2Ob,¹" und 2Ob₂ ¹" wird dann an den Toren C und D des Speisenetzwerkes 24b¹" eingespeist, so daß es am Tor B zu einer Auslöschung, dagegen am Tor A zu einer Überlagerung kommt. Die reflektierte Energie wird daher durch die an das Tor A des Speisenetzwerkes 24b"¹ angeschlossene angepaßte Last 23 vernichtet und kann daher nicht auf den Verstärker 62b einwirken.
15

Das in FIG 7A als Sendesystem gezeigte Gruppenantennensystem kann gleichfalls als Empfangssystem entsprechend FIG 7B ausgebildet werden. Hierbei sind die Verstärker 60a bis 60m von FIG 7A entfernt und stattdessen Empfänger 66a bis 66n mit den ersten Systemtoren 12a"¹ bis 12n'" verbunden,, wie gezeigt. Jeder reflektierte Energieanteil, der von einem der Empfänger 66a bis 66n, beispielsweise dem Empfänger 66a, empfangen wird, wird an den anderen ersten Systemtoren 12b"¹ bis 12η¹ " ausgelöscht und von den an die Tore B der Speisenetzwerke 22b"¹ bis 22n"' angeschlossenen angepaßten Lasten 21 vernichtet.

Das in FIG 8 gezeigte Hochfrequenznetzwerk 10"" dient zur Energieübertragung von einem Sender 100 zu einem Antennenelement 102 während des Sendezustandes und zur Übertragung der vom Antennenelement 102 während des Empfangszustandes empfangenen Energie.■■ an einen Empfänger 104. In diesem Falle besteht das Paar von elektrisch unabhängigen Bauelementen 16,"" und 16₂"^M aus üblichen Zirkulatoren mit drei Toren. Jeder Zirkulator über-

351957V -^: '-"-' ·■■"-■

-H-

trägt daher Energie am Tor 1 einfach gerichtet zum Tor 2, Energie am Tor 2 einfach gerichtet zum Tor 3 und Energie am Tor 3 einfach gerichtet zum Tor 1. Die Streukoeffizientenmatrix jedes der Zirkulatoren 16, ^IIM und 16₂ ^IMI kann daher in der folgenden Weise angegeben werden:

⁵1.1 = ° ^S2,l = * ^S3,l

⁵1.2 = ° ^S2,2 = ° ^S3,2

⁵1.3 = ^{λ S}2,3 = ° ^S3,3

Die Tore 1 der beiden Zirkulatoren 1O₁ ¹¹¹¹ und 16₂ ^IMI sind mit einem ersten Speisenetzwerk 22'''' verbunden, das ein gebräuchlicher Quadratur-Hybriderichtungskoppler wie der Koppler 22a in FIG 1 sein kann. Die Tore C und D des Hybridekopplers 22'^IM sind daher mit dem Paar der Tore 1 beider Zirkulatoren 16·,'' ^M und lo^¹¹¹¹ verbunden. Weiterhin ist das Tor B des Hybridkopplers 22'^IM mit einer angepaßten Last 21 verbunden und das Tor A an das Antennenelement 102 angekoppelt, wie am Tor 12¹¹¹¹ gezeigt. Weiterhin ist ein Paar von zweiten Speisenetzwerken 24a^{1 Ml} und 24b^{1 IM}, ebenfalls gebräuchliche Quadratur-Hybriderichtungskoppler, wie gezeigt, vorgesehen. Eines der Speisenetzwerke, nämlich 24a^{1 MI}, ist mit seinen beiden Toren C und D an die Tore 2 beider Zirkulatoren 16^' ^Ml und 16₂ ^IIIJ angeschlossen, während das andere Speisenetzwerk 24b¹¹¹¹ mit seinen Toren C und D an die Tore 3 der beiden Zirkulatoren 16·,'^IM und I62¹¹¹¹ angekoppelt ist. Das Tor A des Speisenetzwerks 24a^1IM ist mit einer angepaßten Last 23 und das Tor B mit dem Empfänger 104 verbunden. In analoger Weise ist das Tor B des Speisenetzwerkes 24b" ^M mit dem Sender 100 und das Tor A mit der angepaßten Last 23 gekoppelt.

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Während des Sendebetriebes wird Energie E_T vom Sender in das Tor B des Speisenetzwerkes 24b¹¹¹¹ eingespeist, die an den Toren C und D desselben Netzwerkes als -jE_T/\f~2" bzw. Ej/ >f2 erscheint. Die Energie wird dann durch die Tore 3 der beiden Zirkulatoren 16,^IIM und 1O₂ ¹¹¹¹ zu den Toren 1 derselben geleitet, so daß die an den Toren C und D des Speisenetzwerkes 22' ^Ml jeweils auftretende Energie mit -jE-j./ ψ~2 bzw. E₁-/ V~2 angegeben werden kann. Demzufolge ergibt sich das am Tor A des Speisenetzwerkes 22¹¹¹¹ auftretende und damit in das Antennenelement 102 eingespeiste Energiesignal zu -JEj.

Während des Empfangsbetriebes sei die am Antennenelement 102 aufgenommene Energie durch E gegeben. Dies führt dann an den Toren C und D des Speisenetzwerkes 22' ^Ml zu den Signalen E / V~2 bzw. -JE / \Γ2~. Da die demzufolge an den Toren 1 der Zirkulatoren 16·, ^Ml1 und 16₂ ^IIM eingespeiste Energie zu den Toren 2 der Zirkulatoren übertragen wird, ergeben sich an den Toren C und D des Speisenetzwerkes 24a¹¹ " die Signale E₃,/ V~2~ und -jE^V"^· Diese Signale führen am Tor B des Speisenetzwerkes 24a¹''' zum Signal -JE , das dem Empfänger 104 zugeführt wird.

Wird bei der Speisung des Empfängers 104 an diesem die Energie E ' reflektiert, dann führt das an den Toren C und D des Speisenetzwerkes 24a^1IM zu Signalen -JE '/^2 bzw. E '/V~2. Diese gelangen dann über die Tore 2 der beiden Zirkulatoren 16,^IIM und 16 '''' zu deren Toren 3, so daß an den Toren C und D des Speisenetzwerkes 24b¹¹¹¹ die Signale -JE₁,¹/ V~2 bzw. E₃,'/ auftreten. Diese Signale überlagern sich am Tor A des Speisenetzwerkes 24b¹¹¹¹ phasengleich zum Signal -JE '//?, das von der am Tor A des Speisenetzwerkes angeschlossenen Last 23 aufgenommen wird. Obwohl damit bei

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beiden Zirkulatoren vom Tor 2 zum Tor 3 Energie übertragen wird, kann vom Empfänger 104 am Netzwerktor IAa¹¹¹¹ (entsprechend Tor B des Speisenetzwerkes 24a^{1 Ml}) reflektierte Energie nicht zum Sender 100 am Netzwerktor 14b^{1 Ml} (entsprechend Tor B des Speisenetzwerkes 24b^{1 IM}) gelangen. Beide Netzwerktore sind damit voneinander isoliert.

Die Streukoeffizientenmatrize des Netzwerkes 10' ''·' kann daher wie folgt angegeben werden:

(N

l,2 l,3

^SI

2,l 2,2 2,3

^SI

3,1 3,2 3,3

Darin bedeuten:

1,1 2,1 3,1 1,2 2,2 3,2 1,3 2,3 3,3

Streukoeffizient am Tor 12'■'' von Tor 12¹¹¹¹

ι it I 9 ι ι ι ι

Il Il

Il Il

it it

¹V¹¹¹

Il Il 14 ' ' ' ' "

12'

14 ' " ' a

Il It

Il Il

ti it 14 ' ' ' ' "

·' b

Il Il 12 ' ' ' ' "

Il It

Il Il

12 ^{M M}

14

¹⁴b""

¹V"

Der Streukoeffizient S, _n der Zirkulatoren ist also in seiner Auswirkung zu Null gemacht. Auch sei angemerkt, daß, obwohl das Tor 1 sowohl mit dem Tor 2 als auch dem Tor 3 verbunden wird (wenngleich richtungsgebunden, da von der Antenne 102 empfangene Energie dem Empfänger 104 und vom Sender 100 ausgesandte Energie dem Antennenelement 102 zugeführt wird), die Netzwerktore 14a¹¹¹¹ und 14b¹¹¹¹ elektrisch voneinander isoliert sind, selbst wenn Energie am Tor 2 der Zirkulatoren 16,^IIM bzw. 16₂ ^IMI. dem Tor 3 zugeführt wird. Weiterhin ist während des Sendezustandes der Empfänger 104 elektrisch vom Sender lOO durch die Wirkungsweise der Zirkulatoren und verstärkt durch die Speisenetzwerke 24a^{1 IM} und 24b^{1 Ml} und deren Kopplung mit den Zirkulatoren 16-y¹¹¹¹ bzw. 1O₂ ¹'¹¹ getrennt, wie bereits erläutert.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß FIG 9 ist im Vergleich zu FIG 8 der Empfänger 104 durch ein Antennenelement 102' und das Antennenelement 102 durch einen Aussteuerungs- und Reflexionsverstärker als Leistungskombinator 108 ersetzt. Mit niedrigem Pegel ausgesendete Energie gelangt daher vom Sender 100 zum Aussteuerungsverstärker/Kombinator 108 zur Verstärkung durch diesen, und die verstärkte Energie wird dann durch das Antennenelement 102' ausgestrahlt. Obwohl hierbei der Verstärker/Kombinator 108 nach der Verstärkung mit dem Antennenelement 102' und vor der Verstärkung mit dem Sender 100 verbunden ist, gelangt vom Antennenelement 102' reflektierte Energie wegen der· vorhandenen elektrischen Trennung nicht zum Sender 100, auch wenn Energie an den Toren 2 der Zirkulatoren 16,'¹¹¹ und 16₂'''' zu deren Toren 3 übertragen wird. Außerdem kann vom Antennenelement 102' reflektierte oder von diesem aufgenommene Energie wegen der elektrischen Trennung nicht zum Verstärker 108 gelangen.

- Leerseite

Claims (11)

- χ- Patentansprüche

1. Hochfrequenz-Netzwerk mit mehreren Netzwerktoren, gekennzeichnet

durch mehrere im wesentlichen identische Hochfrequenz-Bauelemente (z.B. 16, und 16₂) mit jeweils einer Reihe von Toren (z.B. 18a, bis 18n, und 20a, bis 20m,), deren Kopplungsgrad innerhalb jedes Bauelementes (z.B. 16,) durch eine vorgegebene Streukoeffizientenmatrize bestimmt.ist, wobei jedes Bauelement aus einem ersten Teil eines Masseschichtleiters und einer davon durch ein Dielektrikum getrennten Streifenleiterschaltungsanordnung gebildet wird,
durch mehrere Speisenetzwerke (z.B. 22a bis 22n und 24a bis 24m) mit jeweils einem der Netzwerktore (z.B. 12a) zugeordneten ersten Tor (A) und mehreren, jeweils einem der Tore (z.B. 18a, und 18a₂) von jedem Bauelement (16, und 16₂) zugeordneten zweiten Toren (C bzw. D), wobei der Kopplungsgrad zwischen dem ersten Tor (A) und den zweiten Toren (C und D) eines jeden Speisenetzwerkes (z.B. 20a) durch eine vorgegebene Streukoeffizientenmatrize bestimmt ist und wobei jedes Speisenetzwerk aus einer Streifenleiterschaltungsanordnung gebildet wird, die von einem zweiten Teil des Masseschichtleiters durch ein Dielekt'rikum getrennt ist, und

durch eine durch die Speisenetzwerke (22a bis 22n und 24a bis 24m) und deren Kopplung mit den Bauelementen (16, und 16₂) sich für das Netzwerk (10) ergebende Streukoeffi- · zientenmatrize bezüglich der Kopplung der Netzwerktore (12a bis 12n und 14a bis 14m) untereinander, die von der für die Tore der einzelnen Bauelemente (16, und 16„) abweicht.

2. Hochfrequenz-Netzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisenetzwerke

durch ihre Kopplung mit den Bauelementen jeweils ein Paar von Netzwerktoren bilden, deren Kopplungsgrad kleiner ist als der des Paares von Bauelemententoren, das mit dem Paar von Netzwerktoren gekoppelt ist. 5

3. Hochfrequenz-Netzwerk nach Anspruch 1 oder 2 mit einem ersten Netzwerktor (12') und mehreren zweiten Netzwerktoren (14a¹ bis 14m¹), gekennzeichnet durch zwei im wesentlichen identische Hochfrequenzbauelemente (16', und 16'₂) mit jeweils einem ersten Bauelementtor (z.B. 18', und 18'^) und jeweils mehreren zweiten Bauelementtoren (z.B. 20a¹, bis 20m¹,), wobei die zweiten Bauelementtore elektrisch voneinander getrennt sind und durch ein zwischen den zweiten Bauelementtoren (20a¹, bis 20m¹,) der beiden Bauelemente (16', und 16'₂) und den zweiten Netzwerktoren (14a¹ bis 14m¹) angeordnetes Speisenetzwerk (24a¹ bis 24m¹) zur stärkeren elektrischen Trennung der zweiten Netzwerktore (14a¹ bis 14m¹) untereinander im Vergleich zur elektrischen Trennung der zweiten Bauelementtore (z.B. 20a¹, bis 20m¹,) untereinander, wobei das Speisenetzwerk durch ein Paar von Streifenleiterschaltungen gebildet wird, die von dem zweiten Teil des Masseschichtleiters durch ein Dielektrikum getrennt sind.

4. Hochfrequenz-Netzwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Speisenetzwerk aus einem Quadraturkoppler besteht.

5. Hochfrequenz-Netzwerk nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Netzwerktor (12') und dem jeweils ersten Bauelementtor (184 bzw. 18Λ) der beiden Bauelemente (16' und 16') ein Quadraturkoppler angeordnet ist.

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6. Hochfrequenz-Netzwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Phasenverschiebung zwischen einem ersten Tor (z.B. 14a¹) eines Paares von zweiten Netzwerktoren und dem zweiten Tor (14b¹) des Paares durch eines der beiden Bauelemente (z.B. 164) gegenüber der durch das andere Bauelement (16A) um η·1Γ unterscheidet, wobei η eine ungerade ganze Zahl ist, und daß sich die Phasenverschiebung zwischen dem ersten Netzwerktor (12¹) und einem ersten Tor (z.B.

14a¹) eines Paares von zweiten Netzwerktoren durch eines der beiden Bauelemente (z.B. 164) gegenüber der durch das andere Bauelement (16A) um m«1T unterscheidet, wobei m eine gerade ganze Zahl ist.

7. Hochfrequenz-Netzwerk nach einem der Ansprüche 3 bis 6 als Hochfrequenz-Leistungsteiler/Kombinator-Netzwerk zur Energiekopplung zwischen einem ersten und wenigstens einem Paar von zweiten Netzwerktoren, .\

gekennzeichnet

durch ein Paar von im wesentlichen identischen Hochfrequenzbauelementen (164) und 16A), von denen jedes durch eine Streifenleiterschaltung, die von einem Masseschichtleiter durch ein Dielektrikum getrennt ist, gebildet wird, um ein erstes Bauelementtor und wenigstens ein Paar von zweiten Bauelementtoren zu bilden, die mit dem ersten Bauelementtor elektrisch gekoppelt sind, wobei die zweiten Bauelementtore des wenigstens "einen Paares von zweiten Bauelementtoren jedes der beiden Bauelemente voneinander elektrisch getrennt sind und wobei die beiden Bauelemente von sich einander nicht überlagernden Teilen der Streifenleiterschaltungen dieser Bauelemente gebildet werden,

durch eine erste Speiseeinrichtung zur Energiekopplung zwischen dem ersten Netzwerktor und dem jeweils ersten Bauelementtor beider Bauelemente,

durch wenigstens ein Paar von zweiten Speisceinrichtungen, von denen eine erste zur Energiekopplung zwischen den einander entsprechenden ersten Toren des wenigstens einen Paares von zweiten Bauelementtoren je Bauelement und einem ersten von wenigstens einem Paar von Netzwerktoren dient, während die andere des wenigstens einen Paares von Speiseeinrichtungen zur Energiekopplung zwischen den einander entsprechenden zweiten Toren des wenigstens einen Paares von zweiten Bauelementtoren je Bauelement und einem zweiten des wenigstens einen Paares von Netzwerktoren dient, und

durch Kopplung der an die erste Speiseeinrichtung und an das wenigstens eine Paar von zweiten Speiseeinrichtungen angeschlossenen Energie durch diese in der Weise, daß sich für das wenigstens eine Paar von zweiten Netzwerktoren ein höherer Grad an.elektrischer Trennung als für das wenigstens eine Paar von Bauelementtoren je Bauelement ergibt.

8. Hochfrequenz-Netzwerk nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch lediglich ein Paar von zwei Bauelementtoren je Bauelement und durch lediglich ein Paar von zweiten Speiseeinrichtungen.

9. Hochfrequenz-Netzwerk nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Speiseeinrichtung und das wenigstens eine Paar von zweiten Speiseeinrichtungen jeweils überlappende Teile mit den Streifenleiterschaltungsanordnungen in jedem der beiden Bauelemente aufweisen.

10. Hochfrequenz-Netzwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die überlappenden Teile der Streifenleiterschaltungsanordnungen der Speiseeinrichtungen einheitlich mit den Streifenlei-

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terschaltungsanordnungen der beiden Bauelemente ausgebildet sind.

11. Hochfrequenz-Netzwerk nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenleiterschaltungen jedes Bauelementes aus einem sich in mehrere Zweige aufspaltenden Arm besteht, bei der der Arm am ersten Bauelementtor und die Zweige jeweils an einem der zweiten Bauelementtore enden, daß ein erster Phasenschieberrichtkoppler an die ersten Bauelementtore beider Bauelemente angekoppelt ist, der mit den Armen der Streifenleiterschaltungen beider Bauelemente einheitlich ausgebildete, verlängerte überlappende Teile aufweist, und daß jeweils mit den beiden bei beiden Bauelementen jeweils einander entsprechenden einzelnen zweiten Toren ein Phasenschieberricht'koppler gekoppelt ist, der mit den an den zweiten Toren endenden Zweigen der Streifenleiterschaltungen beider Bauelemente jeweils einheitlich ausgebildete, verlängerte überlappende Teile aufweist.

12, Hochfrequenz-Netzwerk nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Hochfrequenzbauelement (16-j ') einen ersten Masseschichtleiter (72) und eine erste Streifenleiterschaltung (74) mit einem ersten Tor und von diesen abzweigenden zweiten Toren aufweist," die vom ersten Masseschichtleiter (72) durch ein Dielektrikum (70) getrennt · ist,

daß das zweite Hochfrequenzbauelement (16A¹) einen zweiten Masseschichtleiter (62) und eine zweite Streifenleiterschaltung (64) mit einem ersten-Tor und von diesem abzweigenden zweiten Toren aufweist, die vom zweiten Masseschichtleiter (62) und von der ersten Streifenleitungsschaltung (74) durch ein Dielektrikum (60 bzw. 90) ge-

trennt ist, wobei beide Streifenleiterschaltungen (74, 64) einander nicht überlagert angeordnet sind, daß das erste Speisenetzwerk (22¹¹) aus Teilen der beiden Masseschichtleiter (72, 62) und aus verlängerten, einheitlich ausgebildeten und sich überlappenden Teilen der beiden die ersten Tore (184', 18Λ¹) beider Bauelemente (16j', 16£') bildenden Streifenleiterschaltungen (74, 64) besteht und
daß die zweiten Speisenetzwerke (24a¹¹ bis 24p¹') jeweils aus Teilen der beiden Masseschichtleiter (72, 62) und übereinanderliegenden Teilen der beiden Streifenleiterschaltungen (74, 64) bestehen, die sich von den einander entsprechenden zweiten Toren (2OaJ¹ bis 2OpJ · bzw. 20ai' bis 2OpA¹) der beiden Bauelemente (16J¹ bzw. 16Λ¹) erstrecken.