DE3601268A1

DE3601268A1 - Mikrowellen-leistungsteiler

Info

Publication number: DE3601268A1
Application number: DE19863601268
Authority: DE
Inventors: Ian Richard Linlithgow Lothian Schottland/Scotland Harris; Ewan William Balerno Lothian Schottland/Scotland Shepherd
Original assignee: Ferranti PLC
Current assignee: Ferranti International PLC
Priority date: 1985-02-01
Filing date: 1986-01-17
Publication date: 1986-08-07
Also published as: US4644302A; GB2170659B; IT8647604A0; SE8600210D0; GB2170659A; GB8502614D0; SE466327B; FR2577352A1; IT1190467B; FR2577352B1; SE8600210L

Description

Ferranti pic Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Mikrowellen-Leistungsteiler, d.h. eine Mikrowellen-Komponente, die ein Signal teilt, das an eine erste Öffnung gelegt ist, die gleichmäßig zwischen zwei anderen Öffnungen liegt, mit einer Phasendifferenz von 180° zwischen diesen.

Miktowellen-Leistungsteiler verschiedener Typen sind bekannt, insbesondere führ Hohl-Wellenleiter für Mikrowellen. Einige der höheren Frequenzbänder im Mikrowellenspektrum eignen sich für andere Arten von Wellenleitern. Einer von diesen ist die Bandleitung, bei der der Wellenleiter gebildet wird aus leitenden Bereichen auf einer Seite einer isolierenden Schicht mit einer leitenden Schicht auf der anderen Seite. Eine alternative Form ist die Schlitzleitung, bei der der Wellenleiter gebildet ist durch Schlitze in einer leitenden Schicht, die auf einer Isolierschicht liegt.

Die Erfindung betrifft insbesondere Wellenleiterkomponenten für Schlitzleitung. Um ein Eingangssignal in zwei gleiche gegenphasige Komponenten zu teilen, war es bisher notwendig, eine Bandleitung-Komponente zu verwenden. Dies bedingt einen Schlitzleitung-Bandleitungübergang an jedem der drei Öffnungen des Gerätes.

Δ Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schlitzleiter-Mikrowellen-Leistungsteiler zu schaffen, der keine Bandleitungskomponenten oder Elemente benötigt.

Nach der Erfindung ist hierzu ein Mikrowellen-Leistungsteiler vorgesehen, der eine Schicht aus einem leitenden Material aufweist, das auf einer Fläche eines isolierenden Trägers liegt, eine erste Schlitzleitung, die in der leitenden Schicht ausgebildet ist und deren eines Ende an eine Eingangsöffnung angeschlossen ist, eine zweite Schlitzleitung, die in der leitenden Schicht ausgebildet ist, im wesentlichen rechtwinklig zu und im Abstand von dem anderen Ende dieser ersten Schlitzleitung, und deren Enden an eine erste und eine zweite Ausgangsöffnung

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angeschlossen sind, dritte und vierte Schlitzleitungen, die in der leitenden Schicht ausgebildet sind, von denen jede im wesentlichen eine Länge hat, die ein ungerades Vielfaches von Viertel-Wellenlängen ist und sich von dem anderen Ende der ersten Schlitzleitung zu im Abstand liegenden Punkten^der zweiten Schlitzleitung erstreckt, die einen Abstand haben, der elektrisch klein ist im Vergleich mit einem Viertel einer Wellenlänge, ferner mit einem Widerstand, der an die zweite Schlitzleitung gelegt ist, im wesentlichen in der Mitte zwischen diesen im Abstand liegenden Punkten, und der einen solchen Widerstandswert hat, daß die erste und die zweite Ausgangsöffnung richtig abgeschlossen ist.

Eine beispielsweise AusfUhrungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben, in der

Fig. 1 eine Schrägansicht eines Leistungsteilers nach der Erfindung zeigt.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Leistungsteiler nach Fig. 1. Fig. 3 zeigt die Arbeitsweise des Leistungsteilers nach Fig. 2 und

Fig. 4 zeigt einen äquivalenten Schaltkreis des Leistungsteilers nach Fig. 3.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist die Kopplungsstufe aufgebaut aus einer Schicht aus leitendem Material 1, das auf einer isolierenden Trägerplatte 2 liegt. Es sind Schlitze durch die leitende Schicht 1 geschnitten, um ein Muster von Schlitzleitungen zu bilden. Eine erste Schlitzleitung erstreckt sich einwärts von einer ersten Eingangsöffnung A am Rand der Platte, eine zweite Schlitzleitung erstreckt sich quer zur Platte rechtwinklig zur ersten Schlitzleitung 3 und im Abstand von deren innerem Ende Wie Fig. 2 zeigt, sind verschiedene Teile der zweiten Schlitzleitung mit den Bezugszeichen 5, 6 und 7 bezeichnet. Die Enden der zweiten Schlitzleitung sind an einen ersten und einen zweiten Ausgang C und D angeschlossen.

-v.

Vom inneren Ende 4 der ersten Schlitzleitung 3 gehen dritte und vierte Schlitzleitungen 8 und 9 gleicher Länge aus, welche auf die zweite Schlitzleitung treffen, so daß der Abschnitt 6 der zweiten Schlitzleitung derjenige ist, der zwischen den Anschlußstellen mit den Schlitzleitungen 8 und 9 liegt. Die Schlitzleitungen 8 und 9 sind jeweils eine ungerade Anzahl von Viertel-Wellenlängen lang in der gewünschten Betriebsfrequenz,und in dieser Ausführungsform erstrecken sie sich im wesentlichen parallel zueinander.

Ein Widerstand ist auf einem Chip oder Substrat 10 ausgebildet, der so positioniert ist, daß der Widerstand elektrisch mit der leitenden Schicht auf jeder Seite der Schlitzlinie 6 in der Mitte ihrer Länge verbunden ist. Die Größe des Widerstandes ist derart, daß die Ausgangsöffnungen C, D einen angepaßten Abschluß (matched termination) haben.

Die Arbeitsweise der vorbeschriebenen Kopplungsstufe wird nun anhand der Figuren 3 und 4 beschrieben.

In dem äquivalenten Schaltkreis nach Fig. 4 wird eine Verbindungsstelle der Schlitzleitungen, wie z.B. zwischen den Schlitzleitungen 3, 8 und 9 dargestellt durch ein Paar Transformatoren, deren Primärwicklungen T1P und T2P in Reihe und deren Sekundärwicklungen T1S und T2S ebenfalls in Reihe geschaltet sind. Die beiden Viertelwellen-Schlitzlinien 8 und 9 sind durch Übertragungsleitungen Z1 und Z2 dargestellt. Der Chip-Widerstand ist als Widerstand R dargestellt. Für die nachfolgende Beschreibung wird angenommen, daß eine etwaige Kopplung zwischen den Viertelwellen-Schlitzlinien 8 und 9 vernachlässigbar ist.

Fig. 3 zeigt die elektrischen Felder, die in der Kopplungsstufe vorhanden sind, wenn ein Eingangssignal an die öffnung A gelegt wird. Das Signal pflanzt sich fort längs der ersten Schlitzleitung 3 bis zur Verbindungsstelle 4. Hier teilt es sich und bildet zwei gegenphasige Signale mit gleicher Amplitude in den Schlitzleitungen 8 und 9. Am anderen Ende der Schlitzleitungen 8 und 9 wird diese Situation wiederholt. Beispielsweise an der Verbindungsstelle mit den Abschnitten 5 und 6 der zweiten Schlitz-

leitung werden gleichamplitudige und gegenphasige Signale in den Abschnitten 5 und 6 der Schlitzleitung erzeugt. An den Ausgängen C und D werden damit gegenphasige Ausgangssignale erzeugt. Im Abschnitt 6 der zweiten Schlitzleitung löschen sich die Signale gegenseitig, die von den beiden Verbindungsstellen erzeugt werden, wenn dieser Abschnitt 6 kurz ist im Vergleich mit einer Viertelwellenlänge. Es ergibt sich daher keine Kopplung mit dem Widerstand 10 und es wird kein Signal an ihn gegeben.

Fig. 4 zeigt den elektrischen Äquivalenzkreis der eben beschriebenen Situation. In diesem Fall zeigen die Pfeile momentane Spannungen in verschiedenen Abschnitten des Schaltkreises an. Wie dargestellt, wird eine Spannung im Anschluß A zu gleichen Teilen geteilt zwischen den Primärwicklungen T1P und T2P, was zu gleichen Sekundärspannungen über den Wicklungen T1S und T2S führt. Diese Spannungen pflanzen sich fort längs der beiden identischen übertragungsleitungen Z1 und Z2 zu den Anschlüssen C und D. Der Eingang vom Anschluß A teilt sich somit in gleichamplitudige gegenphasige Ausgänge an den Anschlüssen C und D.

Wenn gleiche in Phase liegende Signale an die Anschlüsse C und D gelegt werden, erkennt man, daß kein Signal im Anschluß A austritt und daß die Signale tatsächlich ausschließlich in dem Widerstand R gekoppelt werden. Es besteht somit eine völlige Trennung zwischen dem Anschluß A und den Anschlüssen C und D.

Fig. 1 zeigt den Leistungsteiler in Form einer rechteckigen Platte mit drei Anschlüssen an deren Rändern. In der Praxis jedoch ist der Leistungsteiler eher auf einer größeren Platte mit internen Anschlüssen ausgebildet. Der vorbeschriebene Leistungsteiler hat mehrere Vorteile gegenüber bisherigen Schlitzleitungs-Leistungsteilern, insbesondere den Vorteil, daß die Verluste und die Wirkungen einer Fehlanpassung bei Schlitzleitungs-Bandleitungs-übergängen vermiaden werden. Ferner ist nur ein kleinerer Bereich des Substrates zur Herstellung des Gerätes erforderlich und nur eine Oberfläche des Substrates braucht bearbeitet oder geätzt zu werden, um die Komponente herzustellen. Der Leistungsteiler nach der Erfindung ist daher billiger in der Herstellung und leistungsfähiger als bisher bekannte Typen.

Claims

A 15 U42 Ferranti pic Patentansprüche

1. Mikrowellen-Leistungsteiler, gekennzeichnet durch eine Schicht aus einem isolierenden Material, die auf einer Oberfläche eines isolierenden Trägers angebracht ist, eine erste Schlitzleitung, die in der leitenden Schicht ausgebildet ist, und deren eines Ende an einen ersten Eingangsanschluß angeschlossen ist, eine zweite Schlitz!eitung, die in der leitenden Schicht ausgebildet ist, im wesentlichen rechtwinklig zu und im Abstand vom anderen Ende der ersten Schlitzleitung und die mit ihren Enden an einen ersten und einen zweiten Ausgangsanschluß angeschlossen ist, eine dritte und eine vierte Schlitzleitung, die in der leitenden Schicht ausgebildet sind und von denen jede im wesentlichen die Länge eines ungeraden Vielfachen einer Viertelwellenlänge hat und die sich von dem anderen Ende der ersten Schlitzleitung zu im Abstand liegenden Punkten auf der zweiten Schlitzleitung erstrecken, die einen Abstand voneinander haben, der elektrisch klein im Vergleich mit einem Viertel einer Wellenlänge ist, ferner durch einen Widerstand, der \ an die zweite Schlitzleitung geschaltet ist, im wesentlichen in der Mitte zwischen den im Abstand liegenden Punkten und der eine solche Größe hat, daß der erste und der zweite Ausgangsanschluß korrekt abgeschlossen ist.

2. Mikrowellen-Leistungsteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand auf einem Substrat ausgebildet ist, das über der zweiten Schlitzlinie angeordnet ist.

3. Leistungsteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte und die vierte Schlitzleitung im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.