EP0298434A2 - 90-grad Koppler in Dünnschichttechnik - Google Patents

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EP0298434A2
EP0298434A2 EP88110740A EP88110740A EP0298434A2 EP 0298434 A2 EP0298434 A2 EP 0298434A2 EP 88110740 A EP88110740 A EP 88110740A EP 88110740 A EP88110740 A EP 88110740A EP 0298434 A2 EP0298434 A2 EP 0298434A2
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EP
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coupler
resistor
resistance
coupler according
conductors
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EP88110740A
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Siegfried Dipl.-Ing. Sedlmair
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Siemens AG
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Siemens AG
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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
    • H01P5/186—Lange couplers

Definitions

  • the invention relates to a 90 ° coupler, in particular 3dB interdigital coupler in thin-film technology, in which a plurality of coupled strip lines with a closely adjacent course are applied to one another on a dielectric substrate.
  • 90 ° couplers in particular 3dB interdigital couplers (Lange couplers) in thin-film technology for low frequencies approximately below 200 MHz show a phase deviating from 90 °.
  • the deviation can be a few degrees and the DC resistance of the lines can be several ohms. However, a deviation of several degrees can sometimes no longer be tolerated.
  • the invention has for its object to provide a solution for a 90 ° coupler of the type described in the introduction in order to ensure a phase difference of 90 ° at the center frequency.
  • This object is achieved according to the invention in such a way that an ohmic resistance is inserted as a transverse resistance between the coupling conductors approximately in the middle of the coupling path.
  • 1 shows a 3dB interdigital coupler (Lange coupler).
  • the four conductors 1, 2, 3, 4 in stripline technology are applied in a closely adjacent course to one another in a rectangular spiral shape on the front of a substrate S, for example made of Al 2 O 3 ceramic.
  • the back of the substrate S (underside not visible in the figure) is metallized over the entire surface.
  • the outer line ends of the strip lines 1 to 4 are connected via leads L1 and L2 to metallization areas on a long side of the substrate S, to which connection elements can be placed.
  • the two leads L1 and L2 formed in printed circuit technology are transferred to the 4 interdigital lines 1 to 4.
  • a metal ribbon is provided which contacts supply line L1 with strip line 3.
  • the cable ends located in the interior of the spiral are in the area of the bond point B2 (crossing point at which the 4 interdigital lines are transferred to the two supply lines) directly to a contact area 5 (lines 1 and 3) or via metal strips and a printed circuit board L3 is guided to a second contacting surface 6 lying in the longitudinal direction of the substrate S next to the first contacting surface 5 (lines 2 and 4).
  • the two contacting areas 5, 6 are plated through to the rear of the substrate S and connected there to the lines L5 and L6, the through-contacts to the front of the substrate S and a supply line L4 in series with the line L5 to contacting areas on the long side of the substrate are led.
  • an ohmic resistance R is inserted as a transverse resistance between two conductors in the area indicated by a circle, which is shown enlarged in a detailed illustration in FIG. 2.
  • the desired compensation effect namely elimination of the phase difference deviating from 90 ° at the center frequency, is already achieved by placing the resistor only between two conductors which are not in phase, e.g. B. between the two middle conductors 2 and 3 in the embodiment shown.
  • the resistor R is housed in a space-saving manner in a line bend. It is integrated in the coupler and can therefore also be produced in a particularly simple manner in the production of layers.
  • the desired value is set by laser adjustment. When measuring the phase differences between two outputs of a 3dB coupler for 70 MHz center frequency as a function of frequency, 90 ° at 70 MHz was achieved with a resistance value of 820 ⁇ .
  • FIGS. 3 to 6 show variants of the installation of a compensation resistor in the form of a chip resistor between the coupling conductors.
  • the resistor R is arranged between the two outer conductors 1 and 4.
  • 3 also shows, in the 4-wire interdigital coupler, the two in-phase conductors before and after the resistor z. B. connected by bonds 7,8.
  • the resistor R is placed between the two middle conductors 2 and 3, which are not in phase. In the area of the arrangement of the resistor R, the spacing of the individual conductor tracks is increased by a multi-kinked cable routing.

Landscapes

  • Networks Using Active Elements (AREA)
  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)
  • Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen 90°-Koppler, insbesondere 3dB-Interdigitalkoppler in Dünnschichttechnik, bei dem auf einem dielektrischen Substrat (S) mehrere gekoppelte Streifenleitungen (1,2,3,4) mit eng benachbartem Verlauf zueinander aufgebracht sind. Hierbei treten bei tiefen Frequenzen als Folge der Leitungsverluste Abweichungen von der 90°-Phase auf. Zur Gewährleistung einer Phasendifferenz von 90° ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zwischen den Koppelleitern (1,2,3,4) etwa in der Mitte der Koppelstrecke ein ohmscher Widerstand (R) eingefügt ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen 90°-Koppler, insbesondere 3dB-Interdigitalkoppler in Dünnschichttechnik bei dem auf einem dielektrischen Substrat mehrere gekoppelte Streifenleitungen mit eng benachbartem Verlauf zueinander aufgebracht sind.
  • 90°-Koppler, insbesondere 3dB-Interdigitalkoppler (Lange-Koppler) in Dünnschichttechnik für tiefe Frequenzen etwa unter 200 MHz zeigen eine von 90° abweichende Phase. Dies ist eine Folge der Leitungsverluste, die also nicht nur die Durchgangsdämpfung er­höhen, sondern auch die Phasendifferenz zwischen zwei Ausgängen eines 3dB-Kopplers von dem gewünschten Wert 90° abweichen lassen. Bei 3dB-Kopplern für tiefe Mittenfrequenzen von 140 MHz oder gar 70 MHz kann die Abweichung einige Grade und der Gleich­stromwiderstand der Leitungen dabei schon mehrere Ohm betragen. Eine Abweichung um mehrere Grade kann aber teilweise nicht mehr toleriert werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen 90°-Koppler der eingangs beschriebenen Art eine Lösung anzugeben, um eine Phasendifferenz von 90° bei der Mittenfrequenz zu gewährlei­sten.
  • Dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß zwischen den Koppelleitern etwa in der Mitte der Koppelstrecke ein ohmscher Widerstand als Querwiderstand eingefügt ist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfin­dungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dar­gestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Es zeigen
    • Fig. 1 und 2 einen 90°-Koppler in einer Draufsicht auf die Lei­terbahnseite und in einer Teildarstellung im Be­reich des Kompensationswiderstandes und die
    • Fig. 3 bis 6 Varianten des Einbaus des Kompensationswiderstandes in den Leitungsweg.
  • In Fig. 1 ist ein 3dB-Interdigitalkoppler (Lange-Koppler) darge­stellt. Dabei sind auf der Vorderseite eines Substrats S, bei­spielsweise aus Al₂O₃- Keramik, die Vier Leiter 1,2,3,4 in Strei­fenleitungstechnik in eng benachbartem Verlauf zueinander in rechteckförmiger Spiralform aufgebracht. Die Rückseite des Substrats S (in der Figur nicht sichtbare Unterseite) ist ganzflächig metallisiert. Die außenliegenden Leitungsenden der Streifenleitungen 1 bis 4 sind über Zuleitungen L1 und L2 mit Metallisierungsflächen an einer Längsseite des Substrats S ver­bunden, an die Anschlußelemente aufsetzbar sind. An der Bond­stelle B1 (Kreuzungsstelle) werden die beiden in gedruckter Schaltungstechnik ausgebildeten Zuleitungen L1 und L2 in die 4-Interdigitalleitungen 1 bis 4 überführt. Hierbei ist zur Überbrückung des Leitungsüberganges der Zuleitung L2 zu den Lei­tungen 2,4 ein Metallbändchen vorgesehen, das die Zuleitung L1 mit der Streifenleitung 3 kontaktiert.
  • Die im Innenbereich der Spirale liegenden Leitungsenden sind im Bereich der Bondstelle B2 (Kreuzungsstelle an der die 4-Inter­digitalleitungen in die zwei Zuleitungen überführt werden) di­rekt an eine Kontaktierungsfläche 5 (Leitungen 1 und 3) bzw. über Metallbändchen und eine in gedruckter Schaltungstechnik ausgeführte Leiterbahn L3 an eine in Längsrichtung des Sub­strats S neben der ersten Kontaktierungsfläche 5 liegende zwei­te Kontaktierungsfläche 6 geführt (Leitungen 2 und 4). Die bei­den Kontaktierungsflächen 5,6 sind nach der Rückseite des Sub­strats S durchkontaktiert und dort an die Leitungen L5 bzw. L6 angeschlossen, die über Durchkontaktierungen zur Vorderseite des Substrats S und eine zur Leitung L5 in Serie liegende Zu­leitung L4 an Kontaktierungsflächen an der Längsseite des Sub­strats geführt sind.
  • Etwa in der Mitte der Koppelstrecke der vier miteinander ver­koppelten Leitungen ist in dem durch einen Kreis angezeigten Be­reich, der in Fig. 2 in einer Detaildarstellung vergrößert ge­zeigt ist, erfindungsgemäß ein ohmscher Widerstand R als Quer­widerstand zwischen zwei Leiter eingefügt. Der gewünschte Kom­pensationseffekt, nämlich Beseitigung der von 90° abweichenden Phasendifferenz bei der Mittenfrequenz, wird bereits erreicht, indem der Widerstand nur zwischen zwei nicht gleichphasige Lei­ter gelegt wird, z. B. zwischen die zwei mittleren Leiter 2 und 3 im gezeigten Ausführungsbeispiel. Der Widerstand R ist dabei platzsparend in einem Leitungsknick untergebracht. Er ist in dem Koppler integriert und kann somit auch besonders einfach bei der Schichtherstellung integriert erzeugt werden. Der gewünschte Wert wird durch Laserabgleich eingestellt. Bei der Messung der Phasendifferenzen zweier Ausgänge eines 3dB-Kopplers für 70 MHz Mittenfrequenz in Abhängigkeit von der Frequenz wurden bei einem Widerstandswert von 820Ω 90° bei 70 MHz erreicht.
  • Die Figuren 3 bis 6 zeigen Varianten des Einbaus eines als Chip­widerstand ausgebildeten Kompensationswiderstandes zwischen den Koppelleitern. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist dabei der Widerstand R zwischen den beiden äußeren Leitern 1 und 4 angeordnet. Wie Fig. 3 ferner zeigt, können beim 4-Leiter-In­terdigitalkoppler die beiden gleichphasigen Leiter vor und nach dem Widerstand z. B. durch Bonds 7,8 verbunden werden.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist der Widerstand R zwi­schen die beiden mittleren, nicht gleichphasigen Leiter 2 und 3 gelegt. Im Bereich der Anordnung des Widerstandes R ist der Ab­stand der einzelnen Leiterbahnen durch eine mehrfach geknickte Leitungsführung vergrößert.
  • Auch bereits fertige Koppler können durch den erfindungsgemäßen Kompensationswiderstand verbessert werden. Hierzu wird ein Chip­widerstand, mit seiner Widerstandsschicht und seinen Anschluß­enden nach oben gerichtet, entweder über oder neben die 4-Lei­terstruktur geklebt und seine Anschlüsse entsprechend mit den Leitern verbunden. Entsprechende Ausführungsbeispiele sind in den Fig. 5 und 6 dargestellt.

Claims (8)

1. 90°-Koppler, insbesondere 3dB-Interdigitalkoppler in Dünn­schichttechnik, bei dem auf einem dielektrischen Substrat mehrere gekoppelte Streifenleitungen mit eng benachbartem Ver­lauf zueinander aufgebracht sind,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Koppelleitern etwa in der Mitte der Koppelstrecke ein ohmscher Widerstand als Querwiderstand eingefügt ist.
2. Koppler nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wider­stand zwischen zwei nicht gleichphasigen Leitern angeordnet ist.
3. Koppler nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einem 4-Leiter-­Interdigitalkoppler,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gleichphasigen Leiter jeweils vor und hinter dem Widerstand miteinander verbunden sind (Bonds).
4. Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wider­stand als Chipwiderstand auf das Substrat aufgesetzt ist.
5. Koppler nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Chipwider­stand, mit seiner Widerstandsschicht und seinen Anschlußelemen­ten nach oben gerichtet, neben oder über die Leiterstruktur ge­klebt und mit seinen Anschlußelementen mit den Leitern verbunden ist.
6. Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wider­stand bei der Schichtherstellung integriert erzeugt wird.
7. Koppler nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wider­stand in einem Leitungsknick angeordnet ist.
8. Koppler nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der gewünschte Widerstandswert durch Laserabgleich eingestellt wird.
EP88110740A 1987-07-08 1988-07-05 90-grad Koppler in Dünnschichttechnik Ceased EP0298434A3 (de)

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