DE4118399C1 - Directional coupler with high directional damping - places two wave guides in parallel but offset so that distance between them steadily increases from one end to other, length being smaller than quarter of working wavelength at band mean frequency - Google Patents

Directional coupler with high directional damping - places two wave guides in parallel but offset so that distance between them steadily increases from one end to other, length being smaller than quarter of working wavelength at band mean frequency

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DE4118399C1
DE4118399C1 DE19914118399 DE4118399A DE4118399C1 DE 4118399 C1 DE4118399 C1 DE 4118399C1 DE 19914118399 DE19914118399 DE 19914118399 DE 4118399 A DE4118399 A DE 4118399A DE 4118399 C1 DE4118399 C1 DE 4118399C1
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Chavi Dipl.-Ing. 7150 Backnang De Dehdarian
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Robert Bosch GmbH
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ANT Nachrichtentechnik GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/18—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers
    • H01P5/184—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers the guides being strip lines or microstrips
    • H01P5/185—Edge coupled lines

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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

Die Erfindung geht aus von einem Richtkoppler, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie er aus der Zeitschrift NTZ, Heft 3, 1969, S. 156-157 oder auch aus dem japanischen Patent-Abstract JP 61-27 44 401 (A) bekannt ist.
Weitere Richtkoppler sind aus dem Buch von Reinmut K. Hoffmann, "Integrierte Mikrowellenschaltungen", Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo 1983, S. 248-264 bekannt. Um die Richtdämpfung eines Richtkopplers auf einen möglichst hohen Wert zu bringen, wird danach dafür gesorgt, daß die effektive Dielektrizitätskonstante für die Gegentaktwelle und die effektive Dielektrizitätskonstante für die Gleichtaktwelle möglichst genau übereinstimmen. Das wird entweder dadurch erreicht, daß die effektive Dielektrizitätskonstante für die Gegentaktwelle durch Erniedrigung des elektrischen Feldenergieanteils im Substrat, auf dem der Koppler aufgebracht ist, gegenüber dem Anteil im Vakuum verringert wird oder daß die effektive Dielektrizitätskonstante für die Gleichtaktwelle durch Erhöhung des elektrischen Feldenergieanteils im Substrat gegenüber dem Anteil im Vakuum angehoben wird. Verwirklicht wird dies entweder durch sägezahnförmige gekoppelte planare Leitungen oder durch eine dielektrische Auflage im Koppelbereich der planaren Leitungen oder durch eine symmetrische Schirmung der gekoppelten Leitungen oder durch eine kapazitive Beschaltung der Leitungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Richtkoppler der eingangs genannten Art anzugeben, der mit wenig aufwendigen Mitteln eine möglichst hohe Richtdämpfung erzielt. Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die gewünscht hohe Richtdämpfung des Richtkopplers wird lediglich durch eine Verkürzung der Koppellänge gegenüber herkömmlichen Richtkopplern (Koppellänge=λ/4) und durch eine stetige Abstandsänderung zwischen den an der Kopplung beteiligten Leitungen erreicht.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird nun die Erfindung näher erläutert.
Die Figur zeigt zwei über eine Länge l miteinander gekoppelte Leiter L1 und L2. Es sind beispielsweise zwei auf einem dielektrischen Substrat aufgebrachte planare Leitungen (z. B. Streifenleitungen, Schlitzleitungen, Finleitungen oder dergleichen).
Diese zwei Leiter L1 und L2 sind so miteinander gekoppelt, daß sie einen Richtkoppler mit vier Toren 1, 2, 3 und 4 bilden. Speist man beispielsweise an Tor 1 des Leiters L1 eine Welle ein, so wird ein Energieanteil davon an das Tor 3 desselben Leiters L1 übertragen und ein weiterer Energieanteil in den Leiter L2 überkoppelt, der bei einem idealen Richtkoppler möglichst vollständig am Tor 2 und zu einem möglichst geringen Teil am Tor 4 erscheinen sollte.
Über das Verhältnis zwischen den am Tor 2 und am Tor 4 des Leiters L2, in den Feldenergie aus dem "Speise"-Leiter L1 überkoppelt wird, erscheinenden Energieanteilen sagt die Richtdämpfung des Kopplers etwas aus. Wünschenswert ist eine möglichst hohe Richtdämpfung. Eine umso höhere Richtdämpfung erreicht man, je kleiner der Unterschied zwischen der elektrischen Länge Re des Koppelbereichs für die Gleichtaktwelle und der elektrischen Länge Ro für die Gegentaktwelle ist.
Es gilt:
wobei f die Betriebsfrequenz des Kopplers in Bandmitte, εe die effektive Dielektrizitätskonstante des Kopplers für die Gleichtaktwelle und εo die effektive Dielektrizitätskonstante des Kopplers für die Gegentaktwelle ist. Der Unterschied zwischen der elektrischen Länge Re für die Gleichtaktwelle und der elektrischen Länge Ro für die Gegentaktwelle ergibt sich aus
Beim vorliegenden Richtkoppler wird die Tatsache ausgenutzt, daß der Unterschied der elektrischen Längen ΔR auch von der Länge l des Koppelbereichs abhängt. Die Länge l wird daher auf einen sehr kleinen, unterhalb eines Viertels der Betriebswellenlänge liegenden Wert gebracht. Zudem wird zur Verringerung von ΔR noch dafür gesorgt, daß die Differenz zwischen den effektiven Dielektrizitätskonstanten εe und εo für die Gleichtakt- und die Gegentaktwelle möglichst gering wird. Und zwar wird zu diesem Zweck die effektive Dielektrizitätskonstante εo für die Gegentaktwelle so weit erhöht, daß sie nahe an den Wert der effektiven Dielektrizitätskonstanten εe für die Gleichtaktwelle herankommt. Praktisch wird die Erhöhung der effektiven Dielektrizitätskonstanten εo für die Gegentaktwelle dadurch bewirkt, daß der Abstand der beiden Leiter L1 und L2 über die gesamte Koppellänge nicht konstant bleibt, sondern stetig von einem Ende zum anderen Ende des Koppelbereiches zunimmt.
Da, wie vorangehend gesagt, die Koppellänge l unterhalb der Grenzfrequenz (l<λ/4) liegt, erhält die Koppeldämpfung einen leicht frequenzabhängigen Verlauf. Die Frequenzabhängigkeit der Koppeldämpfung kann aber dadurch unwirksam gemacht werden, daß an das Tor 2 des Leiters L2, in den Feldenergie vom "Speise"-Leiter L1 überkoppelt wird, ein Tiefpaß TP angeschlossen wird, der zweckmäßigerweise in Leitungstechnik ausgeführt wird.

Claims (3)

1. Richtkoppler, bestehend aus zwei über eine Länge (l) miteinander gekoppelten Wellenleitern (L1, L2), deren Abstand im Koppelbereich von einem Ende zum anderen stetig zunimmt, dadurch gekennzeichnet,
daß der Koppelbereich der beiden Wellenleiter (L1, L2) eine derart gewählte Länge (l), die kleiner als ein Viertel der Betriebswellenlänge bei Bandmittenfrequenz ist, aufweist und
daß der Abstand der Wellenleiter im Koppelbereich derart stetig zunimmt, daß der Unterschied zwischen der elektrischen Länge des Koppelbereichs für die Gleichtaktwelle und der elektrischen Länge des Koppelbereichs für die Gegentaktwelle möglichst gering ist.
2. Richtkoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenleiter (L1, L2) auf einem dielektrischen Substrat aufgebrachte planare Leitungen sind.
3. Richtkoppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er an dem Tor (2), an dem vom benachbarten Wellenleiter (L1) überkoppelte Wellen erscheinen, mit einem Tiefpaß (TP) beschaltet ist, der so dimensioniert ist, daß eine Frequenzabhängigkeit der Koppeldämpfung kompensiert wird.
DE19914118399 1991-06-05 1991-06-05 Directional coupler with high directional damping - places two wave guides in parallel but offset so that distance between them steadily increases from one end to other, length being smaller than quarter of working wavelength at band mean frequency Expired - Lifetime DE4118399C1 (en)

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WO2010139392A1 (de) * 2009-06-04 2010-12-09 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Vorwärtskoppler mit bandleitern

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