DE4010658C2 - - Google Patents
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- H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
- H01Q9/28—Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
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- Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
- Circuits Of Receivers In General (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft einen Mikrowellenleistungsempfänger zum
Erzeugen einer Gleichstromleistung aus der elektrischen Lei
stung einer empfangenen Mikrowelle gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1 bzw. 2.
Derartige Mikrowellenleistungsempfänger sind in der älteren
Anmeldung EP 03 25 034 A2 beschrieben. Diese Mikrowellenlei
stungsempfänger enthalten Mikrostreifenleitungsresonatoren mit
einer Leitungslänge, die der halben Wellenlänge der verwende
ten Mikrowelle entspricht. Die Resonatoren sind in zwei Ab
schnitte unterteilt, wobei zwischen die beiden Resonatorab
schnitte eine aus Gleichrichterdiode und Kondensator beste
hende Gleichrichterschaltung sowie ein Wellenfilter zur Anpas
sung geschaltet sind. Bei einer besonderen Ausführungsform be
steht der Mikrowellenleistungsempfänger aus zwei der vorste
hend erwähnten Mikrostreifenleitungsresonatoren, die senkrecht
zueinander angeordnet sind. Die Ausgangsleitungen der beiden
senkrecht zueinander angeordneten Dioden sind miteinander ver
bunden, so daß eine entsprechende Gleichstromleistung entnom
men werden kann. Da zur Anpassung der Gleichrichterdiode an
die beiden Resonatorabschnitte ein Wellenfilter verwendet wer
den muß, ergibt sich ein aufwendiger Aufbau.
Aus der JP 63 54 023 A ist ferner eine Technik zum Erzeugen
einer Gleichstromleistung für einen Empfänger aus der elektri
schen Energie einer empfangenen Mikrowelle bekannt, ohne daß
dazu eine Betriebsstromquelle im Empfänger selbst vorgesehen
werden muß. Hierzu steht eine Gleichrichterdiode mit einer
Seite eines rechteckigen Mikrostreifenleitungsresonators in
Verbindung, dessen Leitungslänge der Hälfte der Wellenlänge
der empfangenen Mikrowelle entspricht, und erzeugt eine
Gleichstromleistung für den Empfänger aus der elektrischen
Leistung bzw. Energie der empfangenen Mikrowelle. Bei der in
dieser Offenlegungsschrift beschriebenen Technik wird ein Ende der
Diode direkt mit dem Mikrostreifenleitungsresonator verbunden.
Wie allgemein bekannt, müssen der Mikrostreifenleitungsresona
tor und die Diode jedoch aneinander angepaßt werden, um eine
optimale Gleichstromleistung zu erhalten. Demzufolge wird bei
einer reellen Schaltungsanordnung eine Mikrostreifenleitung
für die Anpassung verwendet, wie dies in der beiliegenden Fig. 4 gezeigt ist.
Im einzelnen steht ein Ende einer Mikrostreifenleitung 2 mit
einer Seite eines rechteckigen Mikrostreifenleitungsresonators
1, der eine Leitungslänge von λ/2 aufweist, und das andere Ende
der Mikrostreifenleitung 2 mit einem Ende (z. B. der Kathode)
einer Gleichrichterdiode 3 in Verbindung. Dieses eine Ende der
Diode 3 ist über eine zum Entfernen einer Hochfrequenzkompo
nente dienende Drosselspule 4 mit einer Ausgangsklemme 5 ver
bunden, während das andere Ende (z. B. die Anode) der Diode 3
über eine weitere Drosselspule 6 geerdet ist. Bei dieser An
ordnung erfolgt die Anpassung des Mikrostreifenleitungsresona
tors 1 an die Diode 3 mit Hilfe der Mikrostreifenleitung 2, so
daß die elektrische Leistung bzw. Energie einer vom Mi
krostreifenleitungsresonator 1 empfangenen Mikrowelle von der
Diode 3 mit relativ hohem Wirkungsgrad gleichgerichtet wird.
Demzufolge wird an der Ausgangsklemme 5 eine Gleichstromlei
stung erzeugt. Wie vorstehend erwähnt, wird bei der Technik,
die eine Mikrostreifenleitung 2 zur Anpassung von Mikrostrei
fenleitungsresonator 1 und Diode 3 verwendet, die zur Diode 3
übertragene elektrische Leistung einer Mikrowelle von der
Diode 3 mit hohem Wirkungsgrad gleichgerichtet. Jedoch wird
die elektrische Leistung durch Übertragungsverluste mehr oder
weniger gedämpft, während diese vom Mikrostreifenleitungsreso
nator 1 zur Diode 3 übertragen wird. Demzufolge kann wegen
dieser Dämpfung keine Gleichstromleistung bei einer geringen
elektrischen Leistung der empfangenen Mikrowelle erzeugt wer
den.
Aus IEEE Transactions on Microwave Theory and Technics, Vol.
MTT-32, No. 9, Sept. 1984, Seiten 1230 bis 1242 "The history
of power transmission by Radio Waves" ist es ebenfalls be
kannt, zwischen den Dipolhälften von Halbwellendipolen jeweils
eine Gleichrichterschaltung, bestehend aus Gleichrichterdiode
und Kondensator, sowie ein Filter anzuordnen (Fig. 10).
Aus der US 40 79 268 ist eine Antennenanordnung zur Umwandlung
von Mikrowellenleistung in Gleichstromleistung bekannt, die
aus einer Vielzahl von Antennenelementen besteht. Jedes Anten
nenelement besteht aus einem Resonator, der über ein Filter
und ein Mikrostreifenleitungs-Anpaßelement mit einer Diode
verbunden ist. Da die vom Resonator empfangene Mikrowellenlei
stung der Diode über das Filter und das Mikrostreifenleitungs-
Anpaßelement zugeführt werden muß, ergeben sich Übertragungs
verluste.
Aus der US 36 81 769 ist eine Dipolantennenanordnung bekannt,
bei der die Dipolelemente jeweils aus zwei Dipolabschnitten
bestehen. Diese Dipolabschnitte weisen eine im wesentlichen
konstante Breite, jedoch kurz vor der Verbindungsstelle mit
einem Netzwerk, eine Verjüngung auf, die der Verbesserung des
Abstrahlwirkungsgrades dient. Eine Umwandlung von empfangener
Mikrowellenenergie in Gleichstromleistung ist nicht vorgese
hen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mikrowellen
leistungsempfänger vorzuschlagen, mit dessen Hilfe eine opti
male, von Dämpfung nahezu freie Gleichstromleistung bei einfachem
Aufbau erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1
bzw. 2 gelöst.
Mit Hilfe der Erfindung können die folgenden Vorteile erzielt
werden:
Gemäß der Erfindung kann eine einfache
Anpassung an eine Diode dadurch erfolgen, daß die durch den
Einschnitt entstandenen Endteile des Mikrostreifenleitungs
resonators sich zum distalen Ende verjüngen. Somit ergibt sich ein einfacher Aufbau. Außerdem kann die
Breite des Mikrostreifenleitungsresonators vergrößert werden,
um eine Impedanzabnahme und somit eine Abnahme des
Übertragungsverlustes des Mikrostreifenleiterresonators zu
erzielen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Äußeren eines
Mikrowellenleistungsempfängers;
Fig. 2 ein Schaltdiagramm für den in Fig. 1 gezeigten
Empfänger;
Fig. 3 ein Schaltdiagramm für ein anderes
Ausführungsbeispiel eines
Mikrowellenleistungsempfängers, der eine
zirkularpolarisierte Mikrowelle empfangen kann; und
Fig. 4 ein Schaltdiagramm eines konventionellen
Mikrowellenleistungsempfängers, der eine Anpassungs-
Mikrostreifenleitung verwendet.
Nachfolgend wird mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 ein erstes
Ausführungsbeispiel erläutert, wobei Fig. 1 das Äußere eines
Mikrowellenleistungsempfängers und Fig. 2 den detaillierten
Schaltungsaufbau des in Fig. 1 gezeigten Empfängers
wiedergibt.
Wie aus Fig. 1 bzw. 2 ersichtlich, ist auf der Oberseite eines
dielektrischen Substrats 11 ein Mikrostreifenleitungsresonator
12 angeordnet, dessen Leitungslänge der Hälfte der Wellenlänge
λ der zu empfangenden Mikrowelle entspricht, während auf der
Unterseite des dielektrischen Substrats 11 eine Erdungsplatte 10
angeordnet ist. Die Breite b des Mikrostreifenleitungs
resonators 12 kann wesentlich kleiner als die Leitungslänge
sein. Der Mikrostreifenleitungsresonator 12 weist an seinem
längsseitigen Mittelteil einen Einschnitt auf, wodurch dieser
in zwei Abschnitte 13 unterteilt wird. Das durch den
Einschnitt entstandene Endteil jedes Resonatorabschnitts 13
ist in Form eines Konusteils 13a ausgebildet, wobei die
Verjüngung zum distalen Ende, d. h. zum Einschnitt hin,
verläuft. Zwischen die durch den Einschnitt vorgesehenen
Endteile bzw. Konusteile 13a ist eine Gleichrichterdiode 14,
z. B. eine Schottky-Diode geschaltet. Eine Ausgangsklemme 17
steht über eine Drosselspule 15 mit dem durch den Einschnitt
entstandenen Endteil eines Resonatorabschnitts 13 in
Verbindung, während eine weitere Ausgangsklemme 18 über eine
Drosselspule 16 mit dem durch den Einschnitt vorgesehenen
Endteil des anderen Resonatorabschnitts 13 in Verbindung
steht. Die Breiten der Konusteile 13a der durch den Einschnitt
entstandenen Endteile sind so bestimmt, daß die beiden
Resonatorabschnitte 13 an die Diode 14 angepaßt sind. Beim
Ausführungsbeispiel der Fig. 1 werden die Drosselspulen 15 und
16 sowie die Ausgangsklemmen 17 und 18 in Form von
Mikrostreifenleitern gleichzeitig mit dem Mikrostreifenleitungs
resonator 12 ausgebildet.
Mit diesem Aufbau bringt der Mikrostreifenleitungsresonator 12
eine Mikrowelle auf Resonanz, die die Wellenlänge λ auf einer
Polarisationsebene in Längsrichtung des Mikrostreifenleitungs
resonators 12 aufweist, wobei der Mittelteil des
Mikrostreifenleitungsresonators 12 als Stromschwingungsbauch
dient. Demzufolge wird zwischen den durch den Einschnitt
entstandenen Endteilen der beiden Mikrostreifenleitungs
resonatorabschnitte 13 eine Potentialdifferenz entsprechend
einem in Form einen Stromschwingungsbauches fließenden Stroms
erzeugt und mit Hilfe der Diode 14 gleichgerichtet. Demzufolge
wird zwischen der Kathode und der Anode der Diode 14 eine
Gleichspannung erzeugt. Hochfrequenz-Komponenten werden durch
die Drosselspulen 15 und 16 entfernt und eine Gleichspannung
als Leistung des Empfängers wird zwischen den Ausgangsklemmen
17 und 18 erzeugt. Da im Gegensatz zu dem in Fig. 4 gezeigten
Stand der Technik kein Mikrostreifenleitung zur Anpassung des
Mikrostreifenleitungsresonators 12 an die Diode 14 erforderlich
ist, kann die elektrische Leistung einer empfangenen
Mikrowelle ohne irgendwelche Übertragungsverluste wirksam in
eine Gleichspannung umgewandelt werden.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
Mikrowellenleistungsempfängers, der eine zirkularpolarisierte
Mikrowelle empfangen kann. Die in bezug auf Fig. 1 und 2
gleichen Bezugszeichen in Fig. 3 kennzeichnen gleiche bzw.
äquivalente Teile, so daß sich eine nochmalige Beschreibung
dieser Teile erübrigt.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind zwei Mikrostreifenleitungs
resonatoren 12 jeweils mit einer Leitungslänge von 1/2 der
Wellenlänge λ einer zu empfangenden Mikrowelle auf der oberen
Fläche bzw. Seite eines dielektrischen Substrats 11 senkrecht
zueinander in Form eines Kreuzes angeordnet. Jeder dieser
beiden Mikrostreifenleitungsresonatoren 12 ist an seinem
längsseitigen Mittelteil in zwei Abschnitte 13 unterteilt.
Zwischen die sich entsprechenden Mikrostreifenleitungsresonator-
Abschnitte 13 ist jeweils eine Diode 14 geschaltet. Die
Kathoden der Dioden 14 stehen mit den einen Endteilen von
entsprechenden Drosselspulen 15, 15 in Verbindung, während die
beiden anderen Endteile dieser Drosselspulen 15, 15 mit einer
positiven Ausgangsklemme 17 verbunden sind. Die Anoden der
Dioden 14 stehen mit den einen Endteilen von entsprechenden
Drosselspulen 16, 16 in Verbindung, während die beiden anderen
Endteile dieser Drosselspulen 16, 16 mit einer negativen
Ausgangsklemme 18 verbunden sind.
Mit Hilfe dieses Aufbaus werden die vertikalen und
horizontalen Komponenten einer zirkularpolarisierten
Mikrowelle entsprechend von den beiden senkrecht zueinander
angeordneten Mikrostreifenleitungsresonatoren 12 empfangen und
Gleichspannungen gemäß den elektrischen Leistungen der
vertikalen und horizontalen Komponenten von den Dioden 14
erzeugt. Da mittels der Drosselspulen 15 und 16
Hochfrequenzkomponenten entfernt werden, wird an den
Ausgangsklemmen 17 und 18 der Mittelwert der von den Dioden 14
erzeugten Gleichspannungen erhalten.
Bei dem im Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die
Dioden 14 parallel geschaltet. Jedoch können die Dioden 14
auch in Reihe geschaltet werden. Im einzelnen wird die Kathode
der einen Diode 14 über eine Drosselspule mit der positiven
Ausgangsklemme 17 und deren Amode über eine andere
Drosselspule mit der Kathode der anderen Diode 14 verbunden.
Die Anode der anderen Diode 14 wird über eine weitere
Drosselspule mit der negativen Ausgangsklemme 18 verbunden.
Bei dieser Reihenschaltung tritt zwischen der positiven und
negativen Ausgangsklemme 17 und 18 eine Gleichspannung auf,
die dem Doppelten des Mittelwerts der von den Dioden 14
erzeugten Gleichspannungen entspricht.
Claims (2)
1. Mikrowellenleistungsempfänger zum Erzeugen einer
Gleichstromleistung anhand einer Mikrowelle, die von einem
Mikrostreifenleitungsresonator (12) empfangen wird, dessen
Leitungslänge der Hälfte der Wellenlänge der Mikrowelle
entspricht, wobei der Mikrostreifenleitungsresonator (12)
an seinem längsseitigen Mittelteil durch einen Einschnitt
in zwei Abschnitte (13, 13) unterteilt ist und eine
Gleichrichterdiode (14) unter Anpassung zwischen die durch
den Einschnitt vorgesehenen Endteile der
Mikrostreifenleitungsresonatorabschnitte (13, 13)
geschaltet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die durch den Einschnitt vorgesehenen Endteile der
Mikrostreifenleitungsresonatorabschnitte (13) zur
Anpassung an die Diode (14) zum Einschnitt hin
verjüngt sind.
2. Mikrowellenleistungsempfänger mit
zwei senkrecht zueinander in Kreuzform angeordneten Mikrostreifenleitungsresonatoren (12, 12), deren Leitungslänge jeweils der Hälfte der Wellenlänge der zu empfangenden Mikrowelle entspricht, wobei jeder Mikrostreifenleitungsresonator (12, 12) an seinem längsseitigen Mittelteil durch einen Einschnitt in zwei Abschnitte (13, 13) unterteilt ist, und
mit zwei Gleichrichterdioden (14), die zwischen die durch die Einschnitte vorgesehenen Endteile der entsprechenden Mikrostreifenleitungsresonatoren (12, 12) unter Anpassung geschaltet sind, wobei die beiden Dioden (14, 14) parallel oder in Reihe verbunden sind und eine Gleichstromleistung zwischen den beiden Anschlüssen der Parallel- oder Reihenschaltung vorliegt,
dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Einschnitte vorgesehenen Endteile der Mikrostreifenleitungsresonatorabschnitte (13) zur Anpassung an die Dioden (14, 14) zum Einschnitt hin verjüngt sind.
zwei senkrecht zueinander in Kreuzform angeordneten Mikrostreifenleitungsresonatoren (12, 12), deren Leitungslänge jeweils der Hälfte der Wellenlänge der zu empfangenden Mikrowelle entspricht, wobei jeder Mikrostreifenleitungsresonator (12, 12) an seinem längsseitigen Mittelteil durch einen Einschnitt in zwei Abschnitte (13, 13) unterteilt ist, und
mit zwei Gleichrichterdioden (14), die zwischen die durch die Einschnitte vorgesehenen Endteile der entsprechenden Mikrostreifenleitungsresonatoren (12, 12) unter Anpassung geschaltet sind, wobei die beiden Dioden (14, 14) parallel oder in Reihe verbunden sind und eine Gleichstromleistung zwischen den beiden Anschlüssen der Parallel- oder Reihenschaltung vorliegt,
dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Einschnitte vorgesehenen Endteile der Mikrostreifenleitungsresonatorabschnitte (13) zur Anpassung an die Dioden (14, 14) zum Einschnitt hin verjüngt sind.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: YAMATAKE-HONEYWELL CO., LTD. YOKOWO CO., LTD., TOK |
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |