DE7244991U

DE7244991U - Coupling device for microwaves

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Publication number: DE7244991U
Application number: DE7244991U
Authority: DE
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Publication date: 1974-08-29

Description

G 72 44 991.3 Hamburg, den 21. Mai 1974G 72 44 991.3 Hamburg, May 21, 1974

PHILIPS PATENTVERWALTUNü GMBH, 2 Hamburg 1, SteindammPHILIPS PATENTVERWALTUNü GMBH, 2 Hamburg 1, Steindamm

Kopplungsvorrichtung für MikrowellenCoupling device for microwaves

Die Neuerung bezieht sich auf eine Kopplungsvorrichtung zwischen einem die Mikrowellen enthaltenden Hohlraum und einer auf der freien und nach außenliegenden Oberfläche eines auf der Innenfläche eine den Erdleiter und teilweise die Gehäusewandung bildenden Metallisierung aufweisenden dielektrischen Trägers angeordneten Streifenleitung, die zur Kopplung der Mikrowellen senkrecht über einen Schlitz in der Metallisierung liegt.The innovation relates to a coupling device between a cavity containing the microwaves and one on the free and outward surface one on the inner surface one the earth conductor and partially the housing wall forming metallization having dielectric carrier arranged stripline, which is perpendicular to the coupling of the microwaves via a slot in the metallization.

Kopplungsvorrichtungen sind in den unterschiedlichsten Ausführungen bekannt, So zeigt die Literaturstelle "The microwave journal", June 1971, S. 18 B und 18 C, insbesondere in der Fig. 1 auf der Seite 18 B einen Hohlraumresonator, verwendet als sogenannten Gunn-Oszillator. Die Kopplungsvorrichtung, in diesem Fall also die Auskopplungsvorrichtung, besteht aus einer sogenannten Koaxialanordnung, nämlich einem an dem Gehäuse des Oszillators befestigten Außenleiter und einem in diesem koaxial in einem Dielektrikum angeordneten Innenleiter. Der Innenleiter ragt ein kleines Stück in den Schwingungsraum, also in den PHD 72 - 192Coupling devices are known in a wide variety of designs, the literature shows "The microwave journal", June 1971, p. 18 B and 18 C, in particular in FIG. 1 on page 18 B a cavity resonator, used as a so-called Gunn oscillator. The coupling device, in this case the decoupling device, consists of a so-called coaxial arrangement, namely one on the housing of the oscillator attached outer conductor and an inner conductor arranged in this coaxially in a dielectric. The inner conductor protrudes a little bit into the oscillation space, i.e. into the PHD 72 - 192

Tö (Er) ' - 2 -To (he) '- 2 -

Innenraum des Hohlraumresonators, hinein, bildet also eine kleine Antenne.Interior of the cavity resonator, so forms a small antenna.

Die Us-PS 2 877 429 zeigt eine Kopplungsvorrichtung für eins KoCiifrecjuonzvrell«_; insbesondere auch Mikrowellen von einem Hohlleiter auf eine sogenannte Stripline. Die Stripline ist also eine Leitung mit ausgeprägtem Innenleiter und zwei Außenleitern. Der Innenleiter der Stripline liegt senkrecht zu einem rechteckförmigen Querschnitt aufweisenden Fenster in der AbSchlußwandung des Hohlleiters.The US-PS 2 877 429 shows a coupling device for a KoCiifrecjuonzvrell « _; especially microwaves from a waveguide to a so-called stripline. The stripline is therefore a line with a pronounced inner conductor and two outer conductors. The inner conductor of the stripline is perpendicular to a rectangular cross-section window in the end wall of the waveguide.

Die GB-PS 794 884 zeigt eine Kopplungsvorrichtung zwischen einem Hohlleiter und einer Stripline für Mikrowellen. An der Stripline ist ein Bolzen mit einem kugelförmigen freien Ende angeordnet, das in den Hohlleiter als Antenne hineinragt. Praktisch entspricht diese Ausführung einer etwas anderen Koaxialanordnung wie sie oben gezeigt ist. Aber auch die einfache Kopplung über einen Ausschnitt in der Hohlleiteraußenwandung und einer Stripline, die über diesem Ausschnitt liegt, ist in Fig, 3 dieser Patentschrift beschrieben.GB-PS 794 884 shows a coupling device between a waveguide and a stripline for microwaves. A bolt with a spherical free end is arranged on the stripline, which is inserted into the waveguide as an antenna protrudes. In practice, this embodiment corresponds to a somewhat different coaxial arrangement as shown above. But also the simple coupling via a cutout in the outer wall of the waveguide and a stripline that is above this section is described in Fig, 3 of this patent.

Die DT-OS 2 162 196 zeigt eine Kopplungsvorrichtung zwischen einem Hohlleiter und einer Bandleitung. Die Kopplungsvorrichtung ist in dem Hohlleiter angeordnet. Der Bandleiter befindet sich auf einem dielektrischen Träger mit einseitiger Metallisierung. Die Metallisierung bildet in dem Hohlleitergehäuse einen Teil der Wandung, und zwar in einer Anordnung zur Aufteilung des Hohlleiterraumes. In der Metallisierung auf dem dielektrischen Träger ist ein Schlitz in den verschiedensten Formen vorgesehen. Senkrecht über diesem Schlitz liegt das Ende der Bandleitung.DT-OS 2 162 196 shows a coupling device between a waveguide and a ribbon cable. The coupling device is arranged in the waveguide. The strip conductor is located on a dielectric carrier with one-sided metallization. The metallization forms part of the wall in the waveguide housing, namely in an arrangement for dividing the waveguide space. In the metallization on the dielectric carrier is a Slit provided in a wide variety of shapes. The end of the ribbon cable lies vertically above this slot.

Von diesem Stand der Technik geht die Neuerung aus. Sie schafft insbesondere gegenüber der zuletzt genanntenThe innovation is based on this state of the art. In particular, it creates over the last-mentioned

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Anordnung eiiie verbesserte Ausführungsform, denn die Anordnung einer Wandung im Hohlleiter ist immer sehr kritisch, und bei Störungen kann nicht unmittelbar beobachtet werden, ob die Lage der Teile der gewünschten entspricht.Arrangement an improved embodiment, because the The arrangement of a wall in the waveguide is always very critical, and interference cannot be observed directly whether the position of the parts corresponds to the desired one.

Die Aufgabe der Neuerung besteht also darin, die an sich bekannte Anordnung einer Bandleitung über einen Schlitz in einer Metallisierung auf einem dielektrischen Träger, wie also aus der Anwendung für einen Hohlleiter bekannt, für weitere Anwendungsgebiete zu erschließen.The task of the innovation is therefore the known arrangement of a ribbon cable over a slot in a metallization on a dielectric carrier, as known from the application for a waveguide, open up for further areas of application.

Diese Aufgabe wird nach der Neuerung für eine Kopplungsvorrichtung für Mikrowellen der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die auf dem Träger angeordnete Metallisierung mit dem schlitzförmigen Fenster Teil der Außenwan-• dung eines Hohlraumresonators ist«, Dabei kann der Hohl-This task is according to the innovation for a coupling device for microwaves of the type mentioned in that the metallization arranged on the carrier with the slit-shaped window is part of the outer wall • of a cavity resonator «.

. raumresonator topf= oder quaderförmig ausgebildet sein und. Space resonator pot = or be cuboid and

die an dem Träger angeordnete Metallisierung mindestens Teil einer Seitenwandung des Hohiraumresonators sein und mindestens ein schlitzförmiges Fenster aufweisen. Auch kann die Metallisierung zwei oder drei schlitzförmige Fenster aufweisen»* Der Hohlraumresonator kann ein Halbleiterelement aufweisen, das im Mikrowellenbereich einen negativen Widerstand aufweist und zur Erzeugung von Mikrowellenenergie geeignet ist. Dabei kann das Halbleiterelement eine Gunndiode und die gesamte Anordnung ein Mikrowellenoszillator sein. Weiterhin kann (können) das oder die schlitzförmige(n) Fenster außermittig angeordnet sein. Zwecks Erreichen einer optimalen Leistungskopplung kann 3edes schlitzförmige Fenster etwa /1/2 lang ausgebildet sein und die Streifenleitung das Fenster in der Mitte kreuzen und das freie Ende der Streifenleitung, gemessen vom Kreuzungspunkt ab, /1/4 lang sein und das außermittig angeordnete Fenster mit seinen beiden Enden mit der senkrechtthe metallization arranged on the carrier at least Be part of a side wall of the cavity resonator and have at least one slot-shaped window. Even the metallization can have two or three slot-shaped windows »* The cavity resonator can be a semiconductor element have, which has a negative resistance in the microwave range and for generating microwave energy suitable is. The semiconductor element can be a Gunn diode and the entire arrangement can be a microwave oscillator be. Furthermore, the slot-shaped window (s) can be arranged eccentrically. In order to achieve an optimal power coupling, 3 of the slit-shaped window can be made approximately / 1/2 long and the stripline cross the window in the middle and the free end of the stripline measured from the Intersection point from, / 1/4 long and the off-center Window with its two ends with the perpendicular

zum Fenster liegenden Innenwandung des Hohlraumresonatorsto the window lying inner wall of the cavity resonator

7244M12S.8.7*7244M12S.8.7 *

nahezu abschließen. Das Fenster kann auch als Segment eines Kreisringes ausgebildet sein.almost complete. The window can also be designed as a segment of a circular ring.

Die Neuerung zeigt also eine Anwendung der an sich vom Hohlleiter her bekannten Kopplungsvorrichtung bei Hohlraumresonatoreu in den unterschiedlichsten Ausführungen. Dabei besteht der Vorteil der Anordnung nach der Neuerung darin, daß der dielektrische Träger mit der einseitig angeordneten Metallisierung die Außenwandung des Hohlraumresonators mindestens teilweise ersetzt, so daß an dieser Stelle der Hohlraumresonator in einfacher Weise zugängig wird. Ferner ist die Kopplungsstelle von außen unmittelbar erkennbar und damit auch für Messungen in einfacher Weise zugängig.The innovation thus shows an application of the Waveguide known coupling device for cavity resonators in a wide variety of designs. The advantage here is the arrangement according to the innovation in that the dielectric carrier with the metallization arranged on one side is the outer wall of the cavity resonator at least partially replaced, so that at this point the cavity resonator is easier Way becomes accessible. Furthermore, the coupling point can be recognized directly from the outside and thus also for measurements easily accessible.

Ausführungsbeispiele der Neuerung sind, in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Embodiments of the innovation are in the drawings and are described in more detail below.

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Fig. 1 einen Schnitt eines Hohlraumresonators mit zwei Kopplungsvorrichtungen,Fig. 1 is a section of a cavity resonator with two Coupling devices,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig.'i, Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Anordnung ähnlich Fig.FIG. 2 is a plan view of the arrangement according to FIG. FIG. 3 is a plan view of an arrangement similar to FIG.

im vergrößerten Maßstab mit drei Kopplungsvorrichtungen, Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Gunn-Oszillator, Fig. 5 einen Schnitt durch den Gunn-Oszillator nach Fig. 4, Fig. 6 einen im vergrößerten Haßstab gezeigten Schnitt der Auskopplungsvorrichtung nach Fig. 5.on an enlarged scale with three coupling devices, FIG. 4 shows a plan view of a Gunn oscillator, FIG. 5 shows a section through the Gunn oscillator according to FIG. 4, Fig. 6 is a section shown in an enlarged hatchet the decoupling device according to FIG. 5.

In Fig. 1 ist der Hohlraumresonator mit seinem Schwingungsraum 1 begrenzt durch ein Gehäuse 2, das kreisförmig oder rechteckförmig ausgebildet sein kann, Dieses Gehäuse 2 ist durch einen dielektrischen Träger 3 abgedeckt. Auf der nach innen liegenden Seite des dielektrischen Trägers befindet sich eine Metallisierung 4, in der zwei schlitzförmige Fenster 5 ausgenommen sind (siehe auch Fig. 2).In Fig. 1, the cavity resonator with its oscillation chamber 1 is limited by a housing 2, which is circular or This housing 2 is covered by a dielectric carrier 3. On the on the inside of the dielectric carrier there is a metallization 4 in which two slot-shaped Window 5 are excluded (see also Fig. 2).

Die Metallisierung 4 schließt also den Schwingungsraum 1 an ier einen Seitenwand völlig ab. Die Mikrowelle kann lediglich durch die etwa rechteckförmigen Querschnitt aufweisenden Fenster 5 austreten. Senkrecht über die längste Ausdehnung dieser Fenster liegt der Bandleiter bzw. die Mikrostrip 6 und die Kopplung erfolgt an der Stelle, an der die Mikrostrip 6 das Fenster 5 kreuzt. Wenn es auf die Kopplung einer optimalen Leistung ankommt, soll jedes Fenster 5 etwa λ/2 lang sein und das überstehende Ende der Mikrostrip bzw. Streifenleitung 6, gemessen vom Kreuzungsmittelpunkt über dem Fenster 5_f soll zum freien Ende hin /j/4 lang sein.The metallization 4 thus completely closes off the vibration space 1 at one side wall. The microwave can only exit through the window 5, which has an approximately rectangular cross section. The strip conductor or the microstrip 6 lies perpendicularly over the longest extent of this window and the coupling takes place at the point at which the microstrip 6 crosses the window 5. When it comes to coupling optimal performance, each window 5 should be about λ / 2 long and the protruding end of the microstrip or stripline 6, measured from the center of the intersection above the window 5 _f, should be / j / 4 long to the free end .

Eine besonders wirkungsvolle Auskopplung wird dann erreicht, wenn, wie in Fig. 3 gezeigt, bei einem topfförmigen Gehäuse 2 die beiden Enden des Fensters 5 möglichst nahe an der Innenwandung des Hohlraumresonators liegen, wobei sich dann gleichzeitig eine außermittige Anordnung des Fensters 5 anbietet. Die .Anordnung nach Fig. 3 zeigt weiterhin die Möglichkeit, neben der Ein- und Auskopplungsvorrichtung noch eine weitere Kopplungsvorrichtung -vorzusehen, die ebenfalls ein Fenster 5 mit einer Streifenleitung 6 aufweist.A particularly effective decoupling is achieved when, as shown in FIG. 3, with a cup-shaped housing 2, the two ends of the window 5 are as close as possible to the inner wall of the cavity resonator, with An eccentric arrangement of the window 5 then offers itself at the same time. The arrangement according to FIG. 3 shows furthermore the possibility in addition to the coupling and decoupling device yet another coupling device -provide, which also has a window 5 with a stripline 6 has.

Die Figuren 4 bis 6 zeigen eine Anwendung des Neuerungsgedankens bei einem Gunn-Oszillator. Das Gehäuse des Hohlraumresonators ist wieder mit 2 bezeichnet. Die Außenwandung des Gehäuses besteht teilweise aus einem dielektrischen Träger 3 mit einer Metallisierung 4, der ein Fenster 5 aufweist, über das die Streifenleitung bzw. die Mikrostrip 6 senkrecht liegt. In der Schnittdarstellung nach Fig. 5 ist das Gehäuse 2 aufgeteilt an der Stelle 7. Diese Aufteilung dient lediglich der Gleichstromtrennung, damit die Gunn-Diode 8 die entsprechende Vorspannung erhalten kann. Durch den Stift 9 ist lediglich schematisch die Abstimmanordnung des Hohlraumresonators angedeutet.FIGS. 4 to 6 show an application of the concept of innovation in a Gunn oscillator. The housing of the Cavity resonator is again designated by 2. The outer wall of the housing consists partly of a dielectric Carrier 3 with a metallization 4 which has a window 5 through which the strip line or the microstrip 6 is perpendicular. In the sectional illustration according to FIG. 5, the housing 2 is divided at point 7. This division is only used to separate the direct current so that the Gunn diode 8 receives the appropriate bias voltage can. The tuning arrangement of the cavity resonator is only indicated schematically by the pin 9.

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Fig. 6 zeigt noch einmal in geschnittener Darstellung die Auskopplungsvorrichtung in vergrößertem Maßstab.Fig. 6 shows once again in a sectional view the coupling-out device on an enlarged scale.

Die Länge des Fensters 5 in der Anordnung nach Fig. 4 wie auch die Streifenleitung 6 mit ihrem freien über das Fenster 5 hinausragenden Ende können entsprechend den zu Fig. 3 gegebenen Maßnahmen ausgebildet werden, wenn es z.B. auf eine optimale Leistungskopplung ankommt.The length of the window 5 in the arrangement according to FIG. 4 as well as the strip line 6 with its free over the Window 5 protruding end can be formed in accordance with the measures given for FIG. 3, if there is E.g. an optimal performance coupling is important.

Die übrigen in Fig. 4 gezeigten Teile besitzen folgende Bedeutung:The other parts shown in Fig. 4 have the following meaning:

Die ausgekoppelte Mikrowelle verläuft von der Streifenleitung 6 zunächst zu einem Zirkulator 10 und von diesem über die Antennenleiterbahn 11 an den Antennenanschluß Die Leiterbahn 13 stellt eine Verbindung zu einem Mischer 14 dar, der seinerseits bei 15 mit der übrigen Schaltungsanordnung verbunden ist. 16 ist ein weiterer Koppler. Diese Anordnung ist z.B. gebräuchlich als Teil eines Radarmeßgerätes, wobei dann der Zirkulator 10 derart ausgebildet ist, daß das ausgehende Signal, also das vom Sender herkommende Signal, nicht zum Mischer 14 gelangen kann, sondern lediglich das empfangene Echosignal".The coupled-out microwave initially runs from the stripline 6 to a circulator 10 and from this Via the antenna conductor track 11 to the antenna connection. The conductor track 13 provides a connection to a mixer 14, which in turn is connected at 15 to the rest of the circuit arrangement. 16 is another coupler. This arrangement is in use, for example, as part of a radar gauge, in which case the circulator 10 is such is designed so that the outgoing signal, that is to say the signal coming from the transmitter, does not reach the mixer 14 can, but only the received echo signal ".

SCHUTZ ANSPRÜCHE:PROTECTION CLAIMS:

724*99119.8.74724 * 99119.8.74

Claims

PROTECTION CLAIMS;

1. Coupling device between one of the microwaves containing cavity and one on the free and outward surface one on the inner surface a dielectric carrier having the ground conductor and partially the housing wall forming metallization arranged stripline, which is used to couple the microwaves lies perpendicularly over a slot in the metallization, characterized in that the on the carrier arranged metallization with the Schlitz-shaped window Is part of the outer wall of a cavity resonator.

2. Coupling device according to claim 1, characterized in that the cavity resonator is pot-shaped or cuboid is formed and the metallization arranged on the carrier is at least part of a side wall of the HohlraumresGnators is and has at least one slot-shaped window.

3. Coupling "device according to claim 1 and / or claim 2 _S, characterized in that the metallization has two or three slot-shaped windows.

4. Coupling device according to claim 1 and / or 2, characterized in that the cavity resonator is a semiconductor element has, which has a negative resistance in the microwave range and for generating microwave energy suitable is.

5. Coupling device according to claim 4, characterized in that the semiconductor element is a Gunn diode and the entire arrangement is a microwave oscillator.

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6. Coupling device according to one or more, "ier The preceding claims, characterized in that the slot-shaped window (s) is eccentric is (are) arranged.

7. Coupling device according to one or more of the preceding claims, characterized in that in order to achieve optimal power coupling, each slot-shaped window is approximately /} / 2 long and the stripline crosses the window in the middle and the free end of the stripline, measured from the crossing point ab, / i / 4 is long and <? - \ s eccentrically arranged window with its two ends almost closes with the inner wall of the cavity resonator which is perpendicular to the window.

8. Coupling device according to one or more of the preceding claims, characterized in that that the window is designed as a segment of a circular ring.

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