DE3637267C2

DE3637267C2 - Hohlleiter-Adapter

Info

Publication number: DE3637267C2
Application number: DE19863637267
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl Ing Rust
Original assignee: Daimler Benz Aerospace AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1986-11-03
Filing date: 1986-11-03
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2006-11-04
Also published as: DE3637267A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem Adapter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher Adapter ist bereits aus der US 3,732,508 bekannt.

Bei der Realisierung von Hohlleiterkomponenten bei Verwen dung von Planarschaltungen müssen häufig Einschränkungen in bezug auf Bandbreite, Anpassung und Verluste aufgrund der Eigenschaften der Adapter zwischen den jeweiligen Schaltungsarten hingenommen werden. Gebräuchliche Methoden der Adaptierung bei Hohlleiterschaltungen sind:

1) elektrische Ankopplung (E-Feld-Sonde), vgl. Fig. 1;
2) magnetische Ankopplung (Magnetfeld-Sonde);
3) Adaptierung über andere Leitungsarten, z. B. Steg hohlleiter, FIN-Line usw.

Während 1) und 2) die im Hohlleiter geführte Leistung senkrecht zur Hohlleiterführung auskoppeln, was bei inte grierten Hohlleiterschaltungen konstruktive Probleme aufwirft, ist die Auskoppelrichtung bei 3) überwiegend in Richtung der Hohlleiterführung, jedoch müssen relativ hohe Umwandlungsverluste, Einschränkungen in der Bandbreite wegen Modengenerierung, und zum Teil erhebliche Einschrän kungen bei der konstruktiven Auslegung sowie der Zuverläs sigkeit hingenommen werden.

Fig. 1 veranschaulicht die elektrische Auskopplung mit einer E-Feld-Sonde.

Fig. 2 zeigt einen Adapter, wie er in der Koaxialtechnik gebräuchlich ist. Dabei wird über eine Umwandlung eines Teiles der Hohlleiterenergie ein TEM-Mode am Ort der E-Feldsonde erzeugt.

Ein solcher bekannter Adapter macht es möglich, im Zuge einer Hohlleiterführung eine Schaltung mit z. B. einem PIN-Schalter einzubauen. Dieser Adapter erfordert die phasen- und amplitudenrichtige Umwandlung eines Teiles der Hohlleiterenergie. Der nicht in den TEM-Mode umgewandelte Teil der Leistung wird reflektiert und reduziert Anpassung und Bandbreite des Adapters. Durch die Kurzschlußlänge l_K wird die Mittenfrequenz, durch die Kurzschlußhöhe b_K der in der Phase zu drehende Anteil und durch die Höhe h_S und die Länge l_S des in den Hohlleiter ragenden Koaxialleiters der Koppelfaktor festgelegt.

Der in der eingangs genannten US 3,732,508 beschriebene Adapter ist für den Übergang elektromagnetischer Leistung zwischen einem Rechteck-Hohlleiter und einer Planarschaltung vorgesehen. Bei diesem Adapter ist eine Suspended Stripline in Richtung des Hohl leiter-Verlaufs in deren Träger eingefügt, die an der Übergangs stelle mit ihrem Mittelleiter als Sonde in den Hohlleiter hineinragt. Bei dieser Lösung endet der Hohlleiter unter der Stripline in einem Kurzschlußhohlleiter, der eine gegenüber dem Hohlleiter reduzierte Höhe aufweist. In die obere Breitseite des Kurzschlußhohlleiters ist zwischen diesem und der Stripline ein Schlitz eingefügt, der getapert ist. Der Mittelleiter der Suspended Stripline ist im Be reich des Kurzschlußhohlleiters annähernd halbkreisförmig gekrümmt und überkreuzt den darunter verlaufenden geradlinigen Schlitz.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Adapter der eingangs genannten Art anzugeben, der möglichst breitbandig und außerdem einfach herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der Anspruch 2 beinhaltet eine vorteilhafte Ausführungsart der Erfin dung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 3 bis 5 näher erläutert. Die Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in verschiedenen Schnitten.

Der Adapter arbeitet nach einem ähnlichen Prinzip, wie der in Fig. 2 beschriebene bekannte Adapter. Eine sog. Suspended Stripline ist in Rich tung des Hohlleiter-Verlaufs in dessen Träger eingebracht, wie Fig. 3 im seitlichen Schnitt zeigt. An der Koppelstelle ragt die Stripline um eine Länge l_S (Sondenlänge) in den Hohlleiter hinein. l_S bestimmt vorwiegend die Ankopplung. Der Hohlleiter endet unter der Stripline in einem Kurzschluß der Länge l_K, mit reduzierter Höhe, der hier ebenfalls für die Phasendrehung notwendig ist.

Während jedoch beim Hohlleiter-Koaxialadapter (Fig. 2) die Sondenhöhe h_S für eine Optimierung mitbenutzt wird, ist das beim beanspruchten Hohlleiter-Suspended- Strip line-Adapter nicht der Fall. Dies würde für die Schal tungsauslegung eine Einschränkung bedeuten, da damit die Suspended Stripline unsymmetrisch würde.

Statt dessen befindet sich in der oberen Breitseite des Kurzschlußhohlleiters ein Schlitz zwischen Kurzschluß und Suspended Stripline. Dessen Breite B_r ist über die Länge l_K getapert, vgl. Fig. 4 und 5. Er ist als E-Feld-Koppler wirksam und wird für die Optimierung des Überganges des Rechteckhohlleitermodes (H₁₀) in den TEM-Mode auf der Stripline durch Variation der über l_K veränderlichen Taperbreite B_r benutzt. Durch diesen Taper wird zusätzlich die Sondenimpedanz hochohmig, so daß der damit gegebene kleine Unterschied zwischen Hohlleiter impedanz und Sondenimpedanz eine breitbandige Anpassung gewährleistet. Der dem Anwendungsfall entsprechend ge formte, im allgemeinen gradlinig verlaufende Taper be einflußt das hauptsächlich durch die Kurzschlußleitung bedingte Phasendrehverhalten nur vernachlässigbar, da die Taperkanten nahezu parallel zu den im Hohlleiterkurzschluß verlaufenden Stromlinien der H₁₀-Welle sich erstrecken.

Der Stripline-Mittelleiter kann über die Sondenlänge ebenfalls getapert sein.

Die für die Optimierung des Adapters wichtigen Schaltungs teile liegen außer der für die Abstimmung unkritischen Kurzschlußlänge l_K vorzugsweise sämtlich auf dem Substrat. Die Optimierung des Adapters erstreckt sich somit auf die Optimierung des Substrates, so daß eine einfache Herstel lung im Gegensatz z. B. zum Hohlleiter-Koaxial-Adapter (Fig. 2) möglich ist. Die obere Breitseite der Kurzschluß leitung ist durch die rückseitige Metallisierung des Substrates mit dem Taper-Schlitz realisiert. Das Gehäuse ist zweiteilig und läßt sich in einfacher Weise in Fräs technik herstellen.

Claims

1. Adapter für den Übergang elektromagnetischer Leistung zwischen einem Hohlleiter und einer Planarschaltung, bei dem eine Suspended Stripline in Richtung des Hohlleiter-Verlaufs in deren Träger ein gefügt ist, die an der Übergangsstelle mit ihrem Mittelleiter als Sonde in den Hohlleiter hineinragt, wobei der Hohlleiter unter der Stripline in einem Kurzschlußhohlleiter reduzierter Höhe endet und in die obere Breitseite des Kurzschlußhohlleiters zwischen diesem und der Stripline ein Schlitz eingefügt ist, der getapert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelleiter der Suspended Stripline über die Länge l_K des Kurzschlußhohlleiters hinaus und kollinear mit der Hohlleiter-Längsachse geradlinig in den Hohlleiter hineinragt und mindestens über die Sondenlänge l_S getapert ist.

2. Adapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Breitseite des Kurzschlußhohlleiters samt Schlitz als Metallisierung auf der Unterseite des Substrats der Suspended Stripline ausgeführt ist.