DE3740099C1 - Planarer Verzweigungskoppler - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen planaren Verzweigungskoppler bestehend aus zwei sich jeweils zwischen zwei Toren erstreckenden Verbindungsleitungen und mehreren diese Verbindungsleitungen miteinander koppelnden Verzweigungsarmen, wobei die Verzweigungsarme und die einzelnen sich zwischen den Verzweigungsarmen erstreckenden Abschnitte der Verbindungsleitungen hinsichtlich ihrer Wellenwiderstände und ihrer phasendrehenden Wirkungen so dimensioniert sind, daß gewünschte Koppelbedingungen erfüllt sind.

Derartige in Streifenleitungstechnik realisierte Verzweigungskoppler mit zwei oder drei Verzweigungsarmen sind z. B. bekannt aus "Streifenleitungen" von H. Geschwinde und W. Krank, 1960, S. 79-85. Gerade bei einem dreiarmigen Verzweigungskoppler sind die den Eingangs- bzw. Ausgangstoren am nächsten liegenden Verzweigungsarme für einen sehr hochohmigen Wellenwiderstand auszulegen. Diese Forderung führt dazu, daß für den Betrieb im cm- und erst recht im mm-Wellenbereich die auf dicken Substraten oder auf Substraten mit hoher Dielektrizitätskonstante aufgebrachten planaren Verzweigungsarme eine äußerst geringe Leiterbreite aufweisen müßten, deren Realisierung aber sehr problematisch ist. Dieses Problem wird gemäß der DE-AS 26 58 537 dadurch umgangen, daß die hochohmig auszulegenden Verzweigungsarme nicht als Streifenleiter, die sehr schmal sein müßten, sondern als Schlitzleiter ausgeführt werden. Die erforderliche Schlitzbreite beträgt etwa das Dreifache der Streifenleiterbreite. Allerdings sind dann zur Realisierung eines solchen Verzweigungskopplers zwei unterschiedliche planare Leitungstypen auf einem Substrat aufzubringen, wodurch sich der Herstellungsaufwand erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen planaren Verzweigungskoppler der eingangs genannten Art anzugeben, der insbesondere bei Betrieb im cm- und mm-Wellenbereich ohne hochohmige einen sehr schmalen Leiterquerschnitt verlangende Leitungen in den Verbindungsarmen auskommt, wobei der Herstellungsaufwand für einen solchen Verzweigungskoppler möglichst gering ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruch 1 gelöst. Eine zweckmäßige Ausbildung der Erfindung geht aus dem Unteranspruch hervor.

Die Erfindung umgeht vorteilhafterweise bei Verzweigungskopplern die Verwendung sehr hochohmiger Leitungen, die wegen ihrer geringen Leiterbreite große fertigungstechnische Probleme bereiten.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend die Erfindung näher erläutert.

Die Figur zeigt einen planaren Verzweigungskoppler, bestehend aus zwei sich zwischen den Toren 1 und 2 und den Toren 3 und 4 erstreckenden Verbindungsleitungen VL 11, VL 12 und VL 21, VL 22 und drei die beiden Verbindungsleitungen miteinander koppelnden Verzweigungsarmen VA 1, VA 2 und VA 3. Die zwischen den Verzweigungspunkten, von denen die Verzweigungsarme VA 1, VA 2 und VA 3 ausgehen, verlaufenden Abschnitte VL 11, VL 12, VL 21 und VL 22 der Verbindungsleitungen und auch die Verzweigungsarme VA 1, VA 2 und VA 3 sind jeweils so dimensioniert, daß die sich darüber ausbreitenden Wellen eine 90°-Phasendrehung erfahren.

Liegt z. B. die mittlere Betriebsfrequenz des Verzweigungskopplers bei ca. 12 GHz, so ist jeder der Abschnitte VL 11, VL 12, VL 21 und VL 22 der beiden Verbindungsleitungen für einen Wellenwiderstand von etwa 34,7 Ω und der mittlere Verzweigungsarm VA 2 für einen Wellenwiderstand von ca. 36,7 Ω auszulegen. Wellenwiderstände dieser Größenordnung erfordern in dem Frequenzbereich um 12 GHz Leiterbreiten, die in fertigungstechnischer Hinsicht unproblematisch sind. Allerdings müßten die den Toren 1, 2, 3 und 4 am nächsten liegenden Verzweigungsarme VA 1 und VA 3, wenn sie nach herkömmlicher Art als λ/4 Leitungen ausgeführt würden, für einen Wellenwiderstand von ca. 120 Ω ausgelegt sein. Ein solch hoher Wellenwiderstand würde bei der besagten Betriebsfrequenz auf einem Keramiksubstrat von 0,635 mm Dicke eine äußerst schmale, kaum fehlerfrei herstellbare Leiterbreite von 0,032 mm erfordern. Diesem Nachteil geht man, wie in der Figur dargestellt, dadurch aus dem Weg, daß die beiden äußeren Verzweigungsarme VA 1 und VA 3 jeweils aus zwei offenen Leitungen VA 11, VA 12 und VA 31, VA 32 gebildet werden, die für einen kleineren Wellenwiderstand ausgelegt sind, der eine gut herstellbare Leiterbreite voraussetzt. Die beiden offenen Leitungen VA 11, VA 12 bzw. VA 31, VA 32 sind gleich lang und kürzer als ein Achtel der Leiterwellenlänge, und ihre offenen Enden sind über eine Induktivität L miteinander verbunden. Um eine gewünschte Kopplung zwischen den Verbindungsleitungen zu erreichen, müssen die offenen Leitungen VA 11, VA 12 und VA 31, VA 32 bzgl. ihres Wellenwiderstandes und ihrer Länge und die Induktivität L entsprechend dimensioniert werden. Bei dem vorangehend angesprochenen konkreten Ausführungsbeispiel haben alle offenen Leitungen VA 11, VA 12, VA 31 und VA 32 den gleichen Wellenwiderstand von 70 Ω - er erfordert eine Leiterbreite von 0,268 mm auf dem 0,635 breiten Keramiksubstrat - und die gleiche eine Phasendrehung von 36° bewirkende Länge. In diesem Fall wird eine Induktivität L von 1 nH benötigt.

Claims (2)

1. Planarer Verzweigungskoppler bestehend aus zwei sich jeweils zwischen zwei Toren erstreckenden Verbindungsleitungen und mehreren diese Verbindungsleitungen miteinander koppelnden Verzweigungsarmen, wobei die Verzweigungsarme und die einzelnen sich zwischen den Verzweigungsarmen erstreckenden Abschnitte der Verbindungsleitungen hinsichtlich ihrer Wellenwiderstände und ihrer phasendrehenden Wirkungen so dimensioniert sind, daß gewünschte Koppelbedingungen erfüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Verzweigungsarme (VA 1, VA 2, VA 3) die auf einen hohen Wellenwiderstand zu dimensionieren sind, jeweils aus zwei offenen Leitungen (VA 11, VA 12, VA 31, VA 32) bestehen, von denen jede einen geringeren Wellenwiderstand hat als der eigentlich für den betreffenden Verzweigungsarm geforderte hohe Wellenwiderstand, und deren offene Enden über eine Induktivität (L) miteinander verbunden sind.

2. Planarer Verzweigungskoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der offenen Leitungen (VA 11, VA 12, VA 31, VA 32) kürzer als ein Achtel der Leiterwellenlänge ist und daß die offenen Leitungen (VA 11, VA 12, VA 31, VA 32) gleich lang sind.