EP0114958B1

EP0114958B1 - Mikrowellenringhybrid

Info

Publication number: EP0114958B1
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: 1988-05-11
Also published as: DE3248641A1; EP0114958A1; CA1215752A; DE3376599D1; US4613834A

Description

Die Erfindung betrifft ein Mikrowellenringhybrid gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein solches Ringhybrid ist beispielsweise bekannt aus JP-A-57-97 204. Dieses Ringhybrid ist weder ein 180°- noch ein 90^0-Ringhybrid. Es dient lediglich als Phasenschalter für Dioden. Über einen ersten Anschlussarm wird Leistung eingespeist und über zwei eng benachbarte gegenüber dem ersten Anschlussarm gelegene weitere Anschlussarme zu Dioden geführt.
Aufgabe der Erfindung ist es ausgehend vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eine Realisierung für ein 180°- oder 90°-Ringhybrid anzugeben, wobei alle Anschlussarme galvanisch voneinander entkoppelt sind und Reflexionen unterdrückt werden.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 oder 2 gelöst.
Kopplungen zwischen Schlitzleitungen und Microstrip-Leitungen sind auch aus DE-OS 2 607 634 bekannt. 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 Aufgestaltungen 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°-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 dielektrischen 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 λ 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 λ und die weiteren Anschlussarme - 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 Ä/ 4-Stück in den Ringbereich hinein und sorgen damit für eine geeignete Transformation im Koppelbereich von Schlitzleitung und Microstrip-Leitung. Die Leitungslängen λ/4, 3/4 λ, 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 λ/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 ringförmigen 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 Ω. Für die Schlitzleitung resultiert daraus ein Wellenwiderstand von 71 Q.
Im bisherigen Ausführungsbeispiel wurde nur ein 180°-Ringhybrid dargestellt. Fig. zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein 90⁰-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 Z_o, beispielsweise 50 Ω. 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
aufweist, V₂ beispielsweise 35 Ω. 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 Ω aufweist. Im Bereich der Kreuzungen können wie zuvor Abstimmelemente angebracht sein.

Claims

1. Mikrowellenringhybrid, dessen vier Anschlussarme (1, 2, 3, 4) in Microstrip-Technik auf einer Seite eines dielektrischen Trägersubstrates (5) ausgeführt sind, wobei der 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 durch senkrechte Überkreuzungen gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Microstrip-Leitungen dreier als Eingangs-/Ausgangstore ausgebildeter Anschlussarme (1, 2, 3) um ein λ/4-Stück in den Ringbereich leerlaufend hineinragen, dass zur Ausbildung eines 180^0-Ringhybrides die vier Anschlussarme (1, 2, 3, 4) bezüglich des Ringes (6) derart verteilt sind, dass dreimal ein Kreisbogenabstand von n · λ/4 (n = 1, 2, 3, ...) und zwischen dem 0° Eingangsarm und dem 180° Arm einmal ein Kreisbogenabstand n · 3λ/4 entsteht, und dass der vierte entkoppelte Anschlussarm (4) als Absorber für die zurückkommende Energie von den Eingangs-/Ausgangstoren ausgebildet ist.

2. Mikrowellenringhybrid, dessen vier Anschlussarme (1, 2, 3, 4) in Microstrip-Technik auf einer Seite eines dielektrischen Trägersubstrates (5) ausgeführt sind, wobei der 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 durch senkrechte Überkreuzungen gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Microstrip-Leitungen dreier als Eingangs-/Ausgangstore ausgebildeter Anschlussarme (1, 2, 3) um ein λI4-Stück leerlaufend in den Ringbereich hineinragen, dass zur Ausbildung eines 90^0-Ringhybrides die Anschlussarme (1, 2, 3, 4) bezüglich des Ringes (6) derart verteilt sind, dass jeweils ein Kreisbogenabstand von n · λ/4 (n = 1, 2, 3 ...) zwischen den Anschlussarmen entsteht, und dass der vierte entkoppelte Anschlussarm als Absorber für die zurückkommende Energie von den Eingangs-/ Ausgangstoren ausgebildet ist.

3. Mikrowellenringhybrid nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Microstrip-Leitung des vierten Anschlussarmes (4) am einen Leitungsende um ein λ/4-Stück in den Ringbereich hineinragt und am anderen Leitungsende um ein A/4-Stück vom Ringbereich nach aussen ragt.

4. Mikrowellenringhybrid nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Microstrip-Leitung des vierten Anschlussarmes (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.

5. Mikrowellenringhybrid nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 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.