EP0114958A1

EP0114958A1 - Mikrowellenringhybrid

Info

Publication number: EP0114958A1
Application number: EP83111585A
Authority: EP
Inventors: Wilfried Dipl.-Ing. Heine
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1982-12-30
Filing date: 1983-11-19
Publication date: 1984-08-08
Also published as: EP0114958B1; DE3376599D1; CA1215752A; DE3248641A1; US4613834A

Abstract

Ein Mikrowellenringhybrid auf einem dielektrischen Trägersubstrat (5) weist Anschlußarme (1, 2, 3, 4) in Microstrip-Technik auf. Der Ring (6) des Hybrids besteht aus einer Schlitzleitung, die in eine leitfähige Schicht auf der den Anschlußarmen (1, 2, 3, 4) abgewandten Seite des Trägersubstrates (5) eingelassen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mikrowellenringhybrid gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein solches Ringhybrid ist beispielsweise bekannt aus Siemens-Zeitschrift 48 (1974) Beiheft "Nachrichten-übertragungstechnik", Seite 162, Bild 8.
Dieses Ringhybrid ist komplett in Microstrip-Technik auf einer Seite eines Keramiksubstrates ausgeführt. Die Anschlußarme sind galvanisch gekoppelt, sodaß beispielsweise bei Verwendung des Ringhybrids zur Parallelschaltung zweier Verstärkermodule zusätzliche Netzwerke zur galvanischen Entkopplung der Anschlußarme, wie etwa Chip-Kondensatoren oder Fingerkoppler, zusätzlich vorgesehen sein müssen. Diese zusätzlichen Bauelemente können die Symmetrie und Anpassung des Ringhybrids stören und damit Reflexionen und Verluste hervorrufen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, das Mikrowellenringhybrid gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 so auszubilden, daß alle Anschlußarme galvanisch voneinander entkoppelt sind ohne Verwendung zusätzlicher Bauelemente. Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Patentanspruchs 1 gelöst.
Kopplungen zwischen Schlitzleitungen und Microstrip-Leitungen sind an sich bekannt, beispielsweise aus DE - 0δ 26 07634. Dieser Veröffentlichung ist aber keine Anregung zu entnehmen, wie ein Mikrowellenringhybrid bei galvanischer Entkopplung aller Anschlußarme ohne Zusatzmaßnahmen realisiert werden könnte.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung aufgezeigt.
Erhebliche Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, daß sich trotz der galvanischen Entkopplung aller Anschlußarme sämtliche Ein- und Ausgänge des Ringhybrids auf einer Seite des Trägersubstrates befinden. Dadurch können die mit dem Ringhybrid zu verbindenden Baugruppen alle auf einer Seite des Trägersubstrates angeordnet werden. Die Schlitzleitung, die wegen ihres ungünstigen Abstrahlverhaltens nicht mit einstrahlungsempfindlichen Baugruppen gekoppelt sein darf, befindet sich auf der diesen Baugruppen abgewandten Trägersubstratseite und stört somit kaum. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Trägersubstratseite auf der sich die Schlitzleitung befindet, bis auf die "Störstelle - Schlitzleitung" eine geschlossene leitfähige Schicht trägt und so Abstrahlungen der mit dem Ringhybrid verbundenen Baugruppen in Richtung Trägersubstrat abschirmt. Benachbarte Mikrowellenbauteile können daher, ohne wesentlichen Störstrahlungen ausgesetzt zu sein, in die Nähe dieser leitfähigen Schicht gebracht werden. Die Packungsdichte von Mikrowellenschaltungen kann somit wesentlich erhöht werden.
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen

Fig. 1 eine Aufsicht auf ein 180^{0 -} Ringhybrid nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Schnittzeichnung hierzu und
Fig. 3 ein 90° - Ringhybrid.

In Fig. 1 sind die Anschlußarme des Ringhybrids mit den Bezugszeichen 1, 2, 3 und 4 bezeichnet. Sie befinden sich auf der Oberseite des aielektrischen Trägersubstrates 5 und sind als Microstrip-Leitungen ausgeführt. Der Ring 6 des Ringhybrids besteht aus einer geschlossenen Schlitzleitung auf der Unterseite des Trägersubstrates 5. Die Anschlußarme 1, 2, 3 und 4 kreuzen den Ring 6 im Koppelbereich senkrecht. Die Anschlußarme 1, 2, 3 und 4 sind auf dem Umfang des Ringes 6, der insgesamt einen Umfang von 3/2 X aufweist, wie bei einem herkömmlichen 180° - Ringhybrid verteilt; d.h. der Abstand zweier Anschlußarme - 1 und 3 - auf dem Umfang des Ringes 6 beträgt 3/4 X und die weiteren Anschlußarme - 2 und 4 - haben jeweils einen Abstand von λ/4 auf dem Umfang des Ringes 6 zu benachbarten Anschlußarmen. Die einen Leitungsenden der Anschlußarme 1, 2 und 3 ragen um ein λ/4 - Stück in den Ringbereich hinein und sorgen damit für eine geeignete Transformation im Koppelbereich von Schlitzleitung und Microstrip-Leitung. Die Leitungslängen λ/4, 3/ 4λ, 3/2 λ können jeweils mit einem Faktor n (n = 1, 2, 3, ...) multipliziert sein. Die Ausgestaltung des vorzugsweise mit einem Absorber beschalteten Anschlußarmes 4 kann auf verschiedene Weise geschehen. Entweder können beide Leitungsenden diesseits und jenseits der Ringüberkreuzung um jeweils ein λ/4 - Leitungsstück in den Ringbereich hinein- bzw. von diesem nach außen wegragen oder es kann, wie in Fig. 1 dargestellt, ein Leitungsende um ein X/4 -Stück vom Ringbereich nach außen ragen, wohingegen das andere Leitungsende durch einen Niet 9 mit der leitfähigen Schicht 7, vgl. Fig. 2, auf der Unterseite des Trägersubstrates 5 verbunden ist und somit einen Absorber bildet. Zur Kompensation von Serieninduktivitäten des Absorbers ist der Anschlußarm 4 auf der in den Ringbereich ragenden Seite mit einer Parallelkapazität 10 in Microstrip-Technik beschaltet.
In Fig. 2 ist das Ringhybrid im Schnitt dargestellt. Die Schlitzleitung 6 ist in die leitfähige Schicht 7 eingebettet. Die Breite b des ringfömrigen Schlitzes weist zur Breite a der Microstrip-Leitung das bei 180 - Ringhybriden bekannte Verhältnis von: a:b = √2:1 auf.
Ein Ringhybrid nach Fig. 1, das für eine Mittenfrequenz von 6 GHz konzipiert wurde, erreichte eine relative Bandbreite von 15%. Den Wellenwiderstand der Microstrip-Leitung wählt man vorzugsweise zu 50 Q. Für die Schlitzleitung resultiert daraus ein Wellenwiderstand von 71 Ω.
Im bisherigen Ausführungsbeispiel wurde nur ein 180 - Ringhybrid dargestellt. Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein 90° - Ringhybrid. Die Anschlußarme 1, 2, 3 und 4 sind auf dem Umfang des in Schlitzleitungstechnik ausgeführten Ringes 6 jeweils im Abstand von λ/4 verteilt. Die Anschlußarme kreuzen den Ring 6 wieder senkrecht. Auch ragen die Anschlußarme 1, 2 und 3 um jeweils ein λ/4-Stück in den Ringbereich hinein. Der Wellenwiderstand der Streifenleitungen 1, 2, 3 und 4 sei Z₀, beispielsweise 50 Q. Der Ring 6 in Schlitzleitungstechnik auf der Unterseite des Trägersubstrates 5 weist Schlitzleitungen mit verschiedenen Breiten auf. Zwischen den überkreuzungen der Anschlußarme 1 und 2 sowie 3 und 4 ist die Breite b1 der Schlitzleitung so gewählt, daß sie einen Wellenwiderstand von 0/√2 aufweist, beispielsweise 35Q . Zwischen den Anschlußarmen 2 und 4 sowie 1 und 3 ist die Breite b2 so gewählt, daß sie einen Wellenwiderstand von Z_o, also beispielsweise 50 Q aufweist. Im Bereich der Kreuzungen können wie zuvor Abstimmelemente angebracht sein.

Claims

1. Mikrowellenringhybrid, dessen Anschlußarme (1, 2, 3, 4) in Microstrip-Technik auf einer Seite eines dielektrischen Trägersubstrates (5) ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, da3 jer Ring (6) des Mikrowellenringhybrids aus einer in sich geschlossenen Schlitzleitung, gebildet von einem Schlitz in einer leitfähigen Schicht (7) auf der anderen Seite des Trägersubstrates (5), besteht, welche hochfrequenzmäßig mit den Microstrip-Leitungen gekoppelt ist.

2. Mikrowellenringhybrid nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die hochfrequenzmäßig koppelnden Teile der als Microstrip-Leitungen ausgebildeten Anschlußarme (1, 2, 3, 4) und dem als Schlitzleitung ausgebildeten Ring (6) senkrecht kreuzen.

3. Mikrowellenringhybrid nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Microstrip-Leitungen zumindest zweier Anschlußarme (1, 2, 3) um ein λ/4-Stück in den Ringbereich hineinragen.

4. Mikrowellenringhybrid nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Microstrip-Leitung eines Anschlußarmes (4) am einen Leitungsende um ein X/4-Stück in den Ringbereich hineinragt und am anderen Leitungsende um ein λ/4-Stück vom Ringbereich nach außen ragt.

5. Mikrowellenringhybrid nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Microstrip-Leitung eines Anscnlußarmes (4) am einen Leitungsende mit der leitfähigen Schicht (7) auf der anderen Seite des Trägersubstrates (5) verbunden ist und daß die Microstrip-Leitung am anderen Leitungsende um ein λ/4-Stück vom Ringbereich nach außen ragt.

6. Mikrowellenringhybrid nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Kreuzungen des als Schlitzleitung ausgebildeten Ringes (6) mit den Microstrip-Leitungen der Anschlußarme (1, 2, 3, 4) Abstimmelemente (8) vorhanden sind.