EP0795207B1

EP0795207B1 - Hochfrequenzschaltverteiler

Info

Publication number: EP0795207B1
Application number: EP96927657A
Authority: EP
Inventors: Claus Hahn; Klaus KÖHNE
Original assignee: Ge Tronic Geislinger Electronic GmbH Nachrichtentechnik
Current assignee: Ge Tronic Geislinger Electronic GmbH Nachrichtentechnik
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1996-08-02
Publication date: 2000-04-26
Anticipated expiration: 2016-08-02
Also published as: WO1997008771A1; US5834990A; AU6741296A; DE19531951C1; DE59605048D1; EP0795207A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenzschaltverteiler zum Umschalten zwischen mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen, insbesondere mehreren mit Antennenumsetzern verbindbaren Eingängen und mehreren mit Receivern verbindbaren Ausgängen, welcher mindestens zwei auf mindestens einer Schaltungsplatine angeordnete Verteilerschaltungen aufweist, von denen jede Verteilerschaltung in definiertem Abstand von einer Masse geführte Leitungen als Leiterbahnen aufweist, die auf einer dielektrischen Schicht angeordnet sind, wobei jede der Verteilerschaltungen einen ersten Anschluß und N zweite Anschlüsse aufweist und jeder der N zweiten Anschlüsse einer Verteilerschaltung mit einem der N zweiten Anschlüsse der anderen Verteilerschaltung verbunden ist.

Hochfrequenzschaltverteiler sind aus dem Stand der Technik bekannt und finden vielfach Anwendung im Zusammenhang mit Parabolantennen für den Satellitenempfang auf dem Gebiet der Consumerelektronik. Bei diesen ergeben sich vielfach aufwendig zu realisierende Kreuzungen auf den Schaltungsplatinen, da im HF-Bereich die gesamten Leiterbahnen auf den Schaltungsplatinen stets in definiertem Abstand von einer Massefläche geführt werden müssen, um einen einheitlichen Wellenwiderstand zu erhalten.

Derartige Kreuzungen sind aufwendig zu realisieren und haben stets den Nachteil, daß Überkopplungen im Kreuzungsbereich nicht vermieden werden können. Darüber hinaus haben die bekannten Hochfrequenzverteiler den Nachteil, daß sie sehr großvolumig aufgebaut sind.

Schließlich haben die bekannten Schaltverteiler den Nachteil, daß diese aufgrund des Fertigungsaufwandes sehr teuer sind.

Aus der US-A-4 525 689 ist ein Hochfrequenzschaltverteiler mit den eingangs genannten Merkmalen bekannt, welcher zum Umschalten zwischen mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen dient.

Bei diesem Hochfrequenzschaltverteiler sind die Verteilerschaltungen auf zwei verschiedenen Ebenen angeordnet, nämlich einerseits ein Teil derselben auf dem sogenannten summer board und ein anderer Teil derselben auf dem mother board.

Insbesondere sind auf dem mother board die gesamten Schaltdioden vorgesehen, die in der jeweiligen Zweigleitung angeordnet sind. Andererseits sind auf dem jeweiligen summer board die einzelnen Zweigleitungen zur zum output führenden Leitung vereinigt.

Ferner sind sowohl die Kopplerstruktur als auch die gesamten Schaltdioden zwischen zwei Masseschichten angeordnet, und zum Übergang von einer Leitung im mother board in die jeweilige Fortsetzung dieser Leitung in dem summer board ist eine Massedurchführung erforderlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen möglichst einfach und kreuzungsfrei aufgebauten sowie kompakten Schaltverteiler zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird bei einem Hochfrequenzschaltverteiler der Eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede der zwei Verteilerschaltungen in einer von mindestens zwei übereinanderliegenden Ebenen angeordnet ist und daß in der jeweiligen Ebene der erste Anschluß eine mit dem ersten Anschluß verbundene Leitung in N Zweigleitungen verzweigende Verzweigungsschaltung mit jeweils einem in jeder der N Zweigleitungen liegenden Schalter und die N zweiten Anschlüsse angeordnet sind, von denen jeder mit einer der N Zweigleitungen verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den großen Vorteil, daß durch die Anordnung einer Verteilerschaltung, beispielsweise einer 1 in N oder einer N in 1 Verteilerschaltung, in einer einzigen Ebene diese Verteilerschaltung kreuzungsfrei ausgeführt werden kann und daß die Anordnung der verschiedenen Verteilerschaltungen in verschiedenen übereinanderliegenden Ebenen die Möglichkeit bietet, den erfindungsgemäßen Schaltverteiler möglichst kompakt auszuführen.

Vorzugsweise sind die in definiertem Abstand von der Masse geführten Leitungen auf der Schaltungsplatine entweder Mikrostreifenleitungen oder Koplanarleitungen.

Besonders kompakt läßt sich der erfindungsgemäße Schaltverteiler dann ausführen, wenn die Ebenen, in denen die einzelnen Verteilerschaltungen angeordnet sind, parallel zueinander angeordnet sind.

Beispielsweise ist hierbei vorgesehen, in jeweils eine Ebene eine Verteilerschaltung mit ihrer entsprechenden zweilagigen Schaltungsplatine vorzusehen.

Eine besonders kompakte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sieht vor, daß die zwei Verteilerschaltungen auf gegenüberliegenden Seiten einer gemeinsamen Masseschicht auf einer dreilagigen Schaltungsplatine angeordnet sind, so daß die eine Verteilerschaltung auf der Oberseite und die andere Verteilerschaltung auf der Unterseite der dreilagigen Platine angeordnet ist und die Masseschicht eine gute HF-Abschirmung darstellt, so daß eine gegenseitige Beeinflussung der Verteilerschaltungen im wesentlichen vermieden wird.

Dieses Lösungskonzept läßt sich erfindungsgemäß bei mehr als zwei Verteilerschaltungen dadurch fortführen, daß mehrere dreilagige Platinen vorgesehen sind, auf denen jeweils die Verteilerschaltungen auf der Ober- und auf der Unterseite angeordnet sind.

Hinsichtlich der Verzweigungsschaltung wurden im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lösung keine näheren Ausführungen gemacht. Diese Verzweigungsschaltung könnte beispielsweise als Wilkinsonteiler, Richtkoppler oder Ferritverteiler oder -Sammler ausgebildet sein. Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht jedoch vor, daß die Verzweigungsschaltung als Widerstandsverzweigungsschaltung ausgebildet ist, da eine derartige Widerstandsverzweigung die Möglichkeit bietet, die Verzweigungsschaltung selbst möglichst kompakt auszuführen.

Hinsichtlich der Schalter in den Verteilerschaltungen wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der Ausführungsbeispiele ebenfalls keine näheren Angaben gemacht. So ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Schalter als Halbleiterschalter ausgebildet sind.

Vorzugsweise lassen sich derartige Halbleiterschalter über ausgangsseitig des Schaltverteilers durch die Receiver angelegte Spannungen oder Signale in bereits aus dem Stand der Technik bekannter Art und Weise steuern.

Um eine möglichst gute Abschirmung der unterschiedlichen Verteilerschaltungen untereinander zu erreichen ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Masseschicht, mit Ausnahme der Bereiche der ersten und der zweiten Anschlüsse, HF-durchführungsfrei verläuft.

Die Verbindungen zwischen den zweiten Anschlüssen unterschiedlicher Verteilerschaltungen können beliebig realisiert sein. So wäre es beispielsweise denkbar, jeden der zweiten Anschlüsse über ein entsprechendes Kabel mit einem Eingang oder Ausgang des erfindungsgemäßen Schaltverteilers zu verbinden und somit über den Eingang oder Ausgang selbst eine Verbindung zwischen einem der zweiten Anschlüsse der einen Verteilerschaltung und einem der N Anschlüsse der anderen Verteilerschaltungen zu schaffen.

Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht jedoch vor, daß jeweils einer der N zweiten Anschlüsse der einen Verteilerschaltung über eine Ebenenverzweigungsleitung mit jeweils einem der N zweiten Anschlüsse der anderen Verteilerschaltung oder der anderen Verteilerschaltungen zu einem gemeinsamen Anschluß verbunden ist. Das heißt, daß über diese Ebenenverzweigungsleitung eine möglichst kurze Verbindung zwischen den einzelnen zweiten Anschlüssen hergestellt werden soll.

Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn die Ebenenverzweigungsleitungen quer zur Masseschicht verlaufen.

Besonders vorteilhaft lassen sich die Ebenenverzweigungsleitungen dann führen, wenn diese dabei parallel zueinander verlaufen, so daß die Überkopplung zwischen den einzelnen Ebenenverzweigungsleitungen möglichst gering ist.

Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, daß die Ebenenverzweigungsleitungen senkrecht zur Masseschicht verlaufen.

Eine besonders zweckmäßige Lösung sieht vor, daß zwischen einander benachbarten Ebenenverzweigungsleitungen eine Masseabschirmung vorgesehen ist, welche im einfachsten Fall durch eine zwischen den Ebenenverzweigungsleitungen verlaufende, vorzugsweise parallel zu diesen verlaufende, Leitung gebildet ist.

Die Ebenenverzweigungsleitungen könnten ihrerseits als auf einer Schaltungsplatine angeordnete Mikrostreifenleitungen ausgebildet sein. Aus Gründen eines möglichst einfachen und kompakten Aufbaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Ebenenverzweigungsleitungen als platinenfreie Leitungen aufgebaut sind. Im einfachsten Fall sind die Ebenenverzweigungsleitungen dabei als HF-Durchkontaktierungen oder als Stiftverbindungen ausgeführt.

Insbesondere bei auf zwei Seiten einer Schaltungsplatine angeordneten Verteilerschaltungen sind die Ebenenverzweigungsleitungen als HF-Durchkontaktierungen ausgebildet und bei zwei im Abstand voneinander angeordneten Schaltungsplatinen als Stiftverbindungen.

Dennoch ist es, um möglichst einfach realisierbare Ebenenverzweigungsleitungen zu schaffen, vorteilhaft, wenn die Ebenenverzweigungsleitungen in einer Verzweigungsebene liegen, da damit eine besonders einfache Verbindung zwischen den Ebenenverzweigungsleitungen und den jeweiligen zweiten Anschlüssen der Verteilerschaltung realisiert werden kann.

Um ebenfalls hier einen besonders einfachen und hinsichtlich der Überkopplung vorteilhaften Aufbau des erfindungsgemäßen Schaltverteilers zu erhalten, ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Ebenenverzweigungsleitungen in der Verzweigungsebene kreuzungsfrei verlaufen.

Hinsichtlich der Lage der zweiten Anschlüsse in den unterschiedlichen Ebenen wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht, so ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die N zweiten Anschlüsse beider Verteilerschaltungen im Fall einer dreilagigen Schaltungsplatine einander gegenüberliegen.

Vorzugsweise sind dabei die N zweiten Anschlüsse jeweils spiegelsymmetrisch zur Masseschicht angeordnet.

Besonders vorteilhaft ist es aber, wenn die N zweiten Anschlüsse beider Verteilerschaltungen in einer zweiten Anschlußreihe der Schaltungsplatine angeordnet sind, wobei vorzugsweise die zweite Anschlußreihe in der Verzweigungsebene liegt.

Um die Schaltungsplatine auch in um eine Inversionsachse um 180° gedrehter Stellung einsetzen zu können, sind die N zweiten Anschlüsse inversionssymmetrisch zur Inversionsachse angeordnet.

Vorzugsweise sind dabei ferner in der zweiten Anschlußreihe die N zweiten Anschlüsse in im wesentlichen konstanten Abständen voneinander angeordnet.

Darüber hinaus ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn auch die ersten Anschlüsse beider Verteilerschaltungen bei senkrechter Projektion auf eine der Ebenen in einer ersten Anschlußreihe angeordnet sind und somit bei Projektion auf eine der Ebenen nicht miteinander zusammenfallen. Vorzugsweise sind die ersten Anschlüsse in der ersten Anschlußreihe ebenfalls in im wesentlichen konstanten Abständen voneinander angeordnet.

Als besonders zweckmäßig hat sich ein Ausführungsbeispiel erwiesen, bei welchem die ersten und zweiten Anschlußreihen in einander gegenüberliegenden Bereichen der Schaltungsplatine angeordnet sind, da sich in diesem Fall - wie nachfolgend beschrieben - in einfacher Weise eine Schaltungsplatine invertiert zur anderen Schaltungsplatine verwenden läßt.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß die erste und die zweite Anschlußreihe parallel zueinander gegenüberliegenden Seitenkanten der Schaltungsplatine verlaufen und insbesondere nahe derselben angeordnet sind.

Um in einfacher Art und Weise die unterschiedlichen Ebenen im Bereich der N zweiten Anschlüsse miteinander verbinden zu können, ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die N zweiten Anschlüsse in der zweiten Anschlußreihe dieselben Abstände voneinander aufweisen.

Ferner ist es vorteilhaft, insbesondere um die Schaltungsplatinen auch in um 180° um eine Inversionsachse zueinander gedrehter Position verwenden zu können, wenn bei einer Verteilerschaltung der erste Anschluß einen ersten Abstand von einer Spiegelebenen aufweist und bei einer anderen Verteilerschaltung der erste Anschluß einen zweiten Abstand von einer durch die Inversionsachse hindurch verlaufenden Spiegelebene aufweist, so daß sowohl bei um 180° gedrehter Anordnung der Schaltungsplatine mit der ersten Verteilerschaltung als auch bei um 180° gedrehter Anordnung der Schaltungsplatine mit der zweiten Verteilerschaltung insgesamt sämtliche ersten Anschlüsse sämtlicher Verteilerschaltungen bei Projektion derselben auf eine Ebene einen Abstand voneinander aufweisen.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn alle Schaltungsplatinen Durchbrüche für senkrecht zu den Ebenen verlaufende und zu den einzelnen ersten Anschlüssen führende Stiftverbindungen aufweisen.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß jede Schaltungsplatine eine erste Anschlußreihe mit beiderseits der Spiegelebene in einem ersten und zweiten Abstand angeordneten Durchbrüchen aufweist, welche vorzugsweise in einer ersten Anschlußreihe angeordnet sind.

Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn die Durchbrüche einen äquidistanten Abstand voneinander aufweisen.

Um eine möglichst kompakte Bauweise bei mehr als zwei Ebenen zu erreichen, ist es besonders vorteilhaft, wenn mindestens zwei Schaltungsplatinen mit jeweils zwei Verteilerschaltungen in Form eines Stapels übereinander angeordnet sind.

Zweckmäßigerweise sind dabei die erste Anschlußreihe und die zweite Anschlußreihe so angeordnet, daß die Anschlüsse in dem Stapel übereinander liegen. Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn die N zweiten Anschlüsse der zweiten Anschlußreihen über quer zu den Schaltungsplatinen verlaufende Ebenenverzweigungsleitungen miteinander verbunden sind.

Eine besonders zweckmäßige Lösung bei Verwendung zweier Schaltungsplatinen sieht vor, daß die zwei Schaltungsplatinen identisch aufgebaut sind, wobei sich eine besonders zweckmäßige Kontaktierung der Schaltungsplatinen dann erreichen läßt, wenn eine der Schaltungsplatinen im Stapel gegenüber der anderen um die Inversionsachse um 180° gedreht angeordnet ist. Damit kann ein zweiter Platinenentwurf eingespart und die eine Schaltungsplatine mit doppelter Stückzahl und somit rationeller hergestellt werden.

Hinsichtlich der Art der Verbindung der ersten und zweiten Anschlüsse mit den Eingängen und Ausgängen des erfindungsgemäßen Schaltverteilers wurde im Zusammenhang mit der vorausgehenden Erläuterung der einzelnen Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht. So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, daß jeder der ersten Anschlüsse mit je einem Eingang des Schaltverteilers verbunden ist und daß jeder der N zweiten Anschlüsse jeder Verteilerschaltung mit einem der Ausgänge verbunden ist. In diesem Fall sind die einzelnen Verteilerschaltungen als 1 in N Verteiler ausgebildet.

Alternativ dazu ist es aber auch denkbar, daß jeder der ersten Anschlüsse mit je einem Ausgang verbunden ist und jeder der N zweiten Anschlüsse einer Verteilerschaltung mit je einem Eingang verbunden ist. In diesem Fall handelt es sich bei den einzelnen Verteilerschaltungen um N in 1 Verteiler.

Um ausgehend von den vorstehend genannten beiden Möglichkeiten die Zahl der Verteilerschaltungen möglichst gering zu halten, ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Zahl der Verteilerschaltungen der Zahl der Ausgänge entspricht, wenn diese kleiner ist als die Zahl der Eingänge, oder der Zahl der Eingänge entspricht, wenn diese kleiner ist als die Zahl der Ausgänge.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einzelner Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung zeigen:

Figur 1: eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schaltverteilers ohne Gehäuse und mit von der Schaltungsplatine abgehoben dargestellten Verteilerschaltungen;
Figur 2: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Schaltverteilers mit quergeschnittenem und bis auf den Bodenbereich weggebrochenem Gehäuse;
Figur 3: eine schematische Darstellung ähnlich Figur 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels;
Figur 4: eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels mit ebenfalls von den Schaltungsplatinen abgehoben, jedoch in korrekter räumlicher Relation zueinander dargestellten Verteilerschaltungen;
Figur 5: eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schaltverteilers ähnlich Figur 4 und
Figur 6: eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schaltverteilers ähnlich Figur 4.

Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hochfrequenzschaltverteilers, dargestellt in Fig. 1, umfaßt eine als Ganzes mit 10 bezeichnete dreilagige Schaltungsplatine, welche eine Masseschicht 12 aufweist, auf deren Oberseite eine dielektrische Schicht 14 und auf deren Unterseite eine dielektrische Schicht 16 angeordnet sind. Auf diesen dielektrischen Schichten 14 und 16 verlaufen nun als Mikrostreifenleitungen ausgeführte Leiterbahnen 18 oder 28 von als Ganzes mit 22 bzw. 24 bezeichneten Verteilerschaltungen.

Die als Mikrostreifenleitungen ausgebildeten Leiterbahnen 18, 28 haben dabei aufgrund des zwischen der gemeinsamen Masseschicht 12 liegenden Dielektrikums 14 bzw. 16 für Hochfrequenz einen einheitlichen Wellenwiderstand.

Jede der Verteilerschaltungen 22 und 24, die in Figur 1 zur Verdeutlichung der einzelnen Elemente abgehoben von der Schaltungsplatine 10 dargestellt sind, umfaßt einen ersten Anschluß EA, von welchem eine Leiterbahn 18 zu einem Verstärker V führt, eine Verzweigungsschaltung 26, welche eine mit dem Verstärker V verbundene Leiterbahn 28a umfaßt, die in N Leiterbahnen 28b mit in diesen angeordneten Widerständen 30 verzweigt, so daß die Verzweigungsschaltung 26 als Widerstandsverzweigungsschaltung ausgebildet ist.

Jede der N Leiterbahnen 28b ist über einen Schalter 32 mit je einem von N zweiten Anschlüssen ZA verbindbar, wobei die Schalter 32 vorzugsweise als Halbleiterschalter ausgeführt sind.

Die insgesamt N Anschlüsse ZA sind in Form einer zweiten Anschlußreihe 34 nahe einer Seitenkante 36 der Schaltungsplatine 10 angeordnet.

Erfindungsgemäß sind alle N zweiten Anschlüsse ZA₁ der oberen in einer Ebene 38 angeordneten Verteilerschaltung 22 und alle N zweiten Anschlüsse ZA₂ der in einer Ebene 40 liegenden unteren Verteilerschaltung 24 paarweise spiegelsymmetrisch zu einer Ebene 42 angeordnet, in welcher die Masseschicht 12 liegt, so daß jeder der N zweiten Anschlüsse ZA₁ der oberen Verteilerschaltung 22 mit dem entsprechenden Anschluß der N zweiten Anschlüsse ZA₂ der unteren Verteilerschaltung 24 jeweils über eine senkrecht zur Ebene 42 verlaufende Verbindungsleitung 44 verbindbar ist, wobei die Verbindungsleitung 44 kontaktfrei durch einen Durchbruch 46 in der Masseschicht 12 hindurch verläuft.

Der erste Anschluß EA₁ der oberen Verteilerschaltung 22 und der erste Anschluß EA₂ der unteren Verteilerschaltung 24 sind auf gegenüberliegenden Seiten und im gleichen Abstand von einer Spiegelebene 50 angeordnet, welche senkrecht zu den Ebenen 38 bis 42 und senkrecht zur zweiten Anschlußreihe 34, vorzugsweise ungefähr mittig zur Schaltungsplatine 10 verläuft, so daß die ersten Anschlüsse EA₁ und EA₂ auf unterschiedlichen Seiten der Spiegelebene 50 liegen.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist ein Gehäuse 60 des erfindungsgemäßen Hochfrequenzschaltverteilers mit einem Boden 62 versehen, auf welchem im Bereich der N zweiten Anschlüsse ZA₁ und ZA₂ eine Reihe von Stiften 64 angeordnet ist, die sich über dem Boden 62 erheben und die durch die Schaltungsplatine 10 hindurchsteckbar und leitend mit den zweiten Anschlüssen ZA₁ und ZA₂ verbindbar sind, wobei die Stifte 64 gleichzeitig die Verbindungsleitungen 44 bilden. Jeder der Stifte 64 ist beim ersten Ausführungsbeispiel mit einer Ausgangsleitung 66 verbunden, welche zum entsprechenden Ausgang 70 führt, so daß der Hochfrequenzschaltverteiler insgesamt N Ausgänge 70 aufweist, welche beispielsweise als übliche Hochfrequenzanschlußstecker oder -Buchsen ausgebildet sind.

In gleicher Weise sind auf dem Boden 62 nach oben überstehende Stifte 74 im Bereich der ersten Anschlüsse EA₁ und EA₂ angeordnet, die ebenfalls durch die Schaltungsplatine 10 hindurchsteckbar sind, wobei die ersten Anschlüsse EA₁ und EA₂ vorzugsweise ebenfalls eine erste Anschlußreihe 72 bilden, welche längs und nahe einer der Seitenkante 36 der Schaltungsplatine 10 gegenüberliegenden Seitenkante 78 angeordnet sind.

Die Stifte 74 sind ihrerseits beim ersten Ausführungsbeispiel durch Eingangsleitungen 76 mit Eingängen 80 des Hochfrequenzschaltverteilers verbunden.

Vorzugsweise dienen bei der erfindungsgemäßen Lösung die Stifte 64 und 74 nicht nur zur Kontaktierung der Schaltungsplatine 10, sondern auch gleichzeitig dazu, diese zu fixieren.

Das erste Ausführungsbeispiel mit der oberen Verteilerschaltung 22 und der unteren Verteilerschaltung 24 wird üblicherweise als zwei in vier Schaltverteiler bezeichnet, das heißt, es werden zwei Eingänge 80 auf N = 4 Ausgänge 70 verteilt, wobei die Verbindungsleitungen 44 zwischen den jeweils N zweiten Anschlüssen ZA₁ und ZA₂ bezüglich der Verteilerschaltungen 22 und 24 als Sammlerelemente wirksam sind und eine Ebenenverzweigung darstellen, welche in einer senkrecht zu den Ebenen 38 bis 42 und durch die zweite Anschlußreihe 34 hindurch verlaufenden Verzweigungsebene 82 liegen.

Ein zweites, gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebautes Ausführungsbeispiel eines Hochfrequenzschaltverteilers, dargestellt in Fig. 3 stellt im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel einen vier in zwei Schaltverteiler dar, das heißt es werden N = 4 Eingänge 180 auf zwei Ausgänge 170 verteilt.

In diesem Fall sind die Eingänge 180 über Eingangsleitungen 176 mit Stiften 164 verbunden, welche die Ebenenverzweigungen 44 bilden und dabei die N = 4 zweiten Anschlüsse ZA₁ und ZA₂ jeweils paarweise miteinander verbinden.

In jeder der Ebenen 38 und 40 ist wiederum eine Verteilerschaltung 122 bzw. 124 angeordnet, die ebenfalls die mit den zweiten Anschlüssen ZA verbundenen Schalter 32 aufweist, auf welche dann folgend die Verzweigungsschaltung 26 mit den N Leiterbahnen 28b und mit der Leiterbahn 28a angeordnet ist, und dann der Verstärker V folgt, welcher dann seinerseits wiederum über die Leiterbahn 18 mit dem ersten Anschluß EA verbunden ist.

Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel sind bei dem zweiten Ausführungsbeispiel in den Verteilerschaltungen 122, 124 die Widerstände 30 zwischen den zweiten Anschlüssen ZA und den Schaltern 32 angeordnet.

Im Gegensatz zu den Verteilerschaltungen 22 und 24, bei welchen der Verstärker V das an dem jeweiligen ersten Anschluß EA anliegende Signal verstärkt, verstärkt der Verstärker V bei den Verteilerschaltungen 122 und 124 das über die Leiterbahn 28a ankommende Signal und gibt das verstärkte Signal an die Leiterbahn 18 und somit an den jeweiligen ersten Anschluß EA ab.

Im übrigen ist das zweite Ausführungsbeispiel in gleicher Weise ausgebildet wie das erste Ausführungsbeispiel, so daß auf die Ausführungen hierzu vollinhaltlich Bezug genommen wird.

Bei einem in Fig. 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schaltverteilers ist ein vier in vier Schaltverteiler dargestellt. Dieser vier in vier Schaltverteiler umfaßt in insgesamt jeder von vier Ebenen 38, 40, 138, 140 jeweils eine Verteilerschaltung 222 oder 224. Die Verteilerschaltung 222 ist im Prinzip identisch aufgebaut, wie der Verteilerschaltung 122, während sich die Verteilerschaltung 224 von der Verteilerschaltung 222 dahingehend unterscheidet, daß der erste Anschluß EA₂ in einem Abstand AB2 von der Spiegelebene 50 angeordnet ist, welcher ein Drittel des Abstandes AB1 beträgt, mit welchem der erste Anschluß EA₁ der Verteilerschaltung 222 von der Spiegelebene 50 angeordnet ist. Darüber hinaus ist der Anschluß EA₂ vorzugsweise auf der dem ersten Anschluß EA₁ gegenüberliegenden Seite der Spiegelebene 50 angeordnet.

Dies hat den Vorteil, daß bei dem dritten Ausführungsbeispiel der vier in vier Schaltverteiler aus zwei identischen Schaltplatinen 210 mit untereinander identischen Verteilerschaltungen 222, 224, 222*, 224* herstellbar ist, wobei die zweite Schaltplatine 210* gegenüber der ersten Schaltplatine 210 um eine in der Spiegelebene 50 liegende Symmetrieachse 51 um 180° gedreht angeordnet ist, so daß die ersten Anschlüsse EA₁* und EA₂* spiegelverkehrt bezüglich der Spiegelebene 50 liegen und somit insgesamt alle ersten Anschlüsse EA₁, EA₂, EA₁* und EA₂* in unterschiedlichen Positionen in der ersten Anschlußreihe 72 liegen. Damit besteht die Möglichkeit, durch senkrecht zu den Masseschichten 12 und 12* verlaufende Verbindungsleitungen 274, beispielsweise in Form von Verbindungsstiften, jeweils einen der ersten Anschlüsse EA₁, EA₂, EA₁* oder EA₂* zu erfassen, so daß in einfacher Weise durch die senkrecht zu den Masseschichten 12 und 12* verlaufenden Verbindungsleitungen 274 die gesamten ersten Anschlüsse aller Verteilerschaltungen 222 und 224, 222* und 224* erfaßbar sind.

Da auch die zweiten Anschlüsse ZA₁ und ZA₂ sowie ZA₁* und ZA₂* in den zweiten Anschlußreihen 34 bei jeder Schaltungsplatine 210 bzw. 210* symmetrisch zur Spiegelebene 50 und insbesondere in konstanten Abständen voneinander und bezüglich der jeweiligen Masseschicht 12 oder 12* spiegelsymmetrisch angeordnet sind, und die Schaltungsplatinen 210 und 210* identisch sind, können auch die Ebenenverzweigungen 244 in einfacher Weise als senkrecht zu den Ebenen 38 und 40 bzw. 38* und 40* verlaufende und sich in der Verzweigungsebene 82 erstreckende Leitungen, vorzugsweise Stiftleitungen, ausgebildet sein, so daß über diese Ebenenverzweigungen 244 in diesem Fall eine Verteilung der an den Eingängen 280 anliegenden Signale auf alle Verteilerschaltungen 222, 224, 222* und 224* erfolgt.

Bei dem in Fig. 4 beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel sind die Ebenenverzweigungen 244 Stiftverbindungen, die nicht identisch sind, mit den von dem Boden 62 vorstehenden Stiften 264 des Gehäuses, welche bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 lediglich eine der beiden Schaltungsplatinen 210* kontaktieren.

In gleicher Weise sind auch die Ausgänge 270 direkt mit von dem Boden 62 überstehenden Stiften 273 verbunden, die ebenfalls lediglich eine der beiden Schaltungsplatinen 210 oder 210' kontaktieren, wobei die Stifte 273 über Verbindungsleiterbahnen 276 direkt in Kontakt mit den Leitungen 274 stehen.

Vorzugsweise sind zusätzlich die zweiten Anschlüsse ZA₁ und ZA₂ sowie ZA₁* und ZA₂* untereinander mit durch die jeweilige Schaltungsplatine 210 bzw. 210* hindurchgehenden Durchkontaktierungen 243 verbunden.

Um zusätzlich noch die einzelnen Ebenenverzweigungsleitungen 244 und auch die Verbindungsleitungen 274 gegeneinander abzuschirmen, sind vorzugsweise jeweils zwischen zwei benachbarten Leitungen noch Masseleitungen 245 und 275 angeordnet, die insbesondere mit den jeweiligen zu den ersten und zweiten Anschlüssen EA und ZA führenden Leitungen parallele HF-Leitungen mit dem gewünschten Wellenwiderstand bilden und jeweils die Masseschichten 12 und 12* miteinander verbinden.

Hinsichtlich des Aufbaus der Verteilerschaltungen 222 und 224 selbst wird vollinhaltlich auf die Ausführungen zu dem zweiten Ausführungsbeispiel und auch zum ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen.

Bei einem vierten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 5, ist ein acht in vier Schaltverteiler dargestellt, wobei analog zum dritten Ausführungsbeispiel in vier Ebenen 38, 40, 38' und 40' jeweils Verteilerschaltungen 322 und 324, 322* und 324* vorgesehen sind, wobei jede Verteilerschaltung in diesem Fall N = 8 zweite Anschlüsse ZA aufweist, die mittels der Schalter 30 und der Verzweigungsschaltung 26 auf einen ersten Anschluß EA schaltbar sind, wobei vorzugsweise noch ein Verstärker V vor dem ersten Anschluß EA angeordnet ist.

Im übrigen erfolgt die Verschaltung der vier Verzweigungsschaltungen 322, 324, 322* und 324* in gleicher Weise wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben, so daß hierzu vollinhaltlich auf die Ausführungen zum dritten Ausführungsbeispiel Bezug genommen.

Bei einem fünften Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 6 ist ein vier in acht Schaltverteiler dargestellt, bei welchem in ebenfalls vier Ebenen 38, 40, 38* und 40* jeweils eine Verteilerschaltung 422, 424, 422*, 424* angeordnet ist, welche im Prinzip der Verteilerschaltung 22 oder 24 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht, mit dem Unterschied, daß N = 8 zweite Anschlüsse ZA vorhanden sind und somit auch die Verzweigungsschaltung 26 N gleich 8 Zweigleitungen 28b aufweist, anstelle von N gleich 4 Zweigleitungen 28b beim ersten Ausführungsbeispiel.

In analoger Ausführung wie beim dritten oder vierten Ausführungsbeispiel sind alle zweiten Anschlüsse ZA über die Ebenenverzweigungen 444 miteinander verbunden, die dann ihrerseits wiederum, in diesem Fall mit den Ausgängen 470, verbunden sind, während jeweils einer der Eingänge 480 mit einem der ersten Anschlüsse EA der vier Verteilerschaltungen 422, 424, 422*, 424* verbunden ist.

Im übrigen sind die Schaltungsplatinen 410 und 410* in analoger Weise wie die Schaltungsplatinen 310 und 310* beim vierten Ausführungsbeispiel relativ zueinander um 180° gedreht angeordnet, so daß bei beiden Ausführungsbeispielen dieselbe Schaltungsplatine mit derselben Bestückung zweimal Verwendung finden kann.

Claims

Hochfrequenzschaltverteiler zum Umschalten zwischen mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen, insbesondere mehreren mit Antennenumsetzern verbindbaren Eingängen und mehreren mit Receivern verbindbaren Ausgängen, welcher mindestens zwei auf mindestens einer Schaltungsplatine (10, 210, 310, 410) angeordnete Verteilerschaltungen (22, 24, 122, 124, 222, 224, 322, 324, 422, 424) aufweist, von denen jede Verteilerschaltung (22, 24, 122, 124, 222, 224, 322, 324, 422, 424) in definiertem Abstand von einer Masse (12) geführte Leitungen (18, 28) als Leiterbahnen aufweist, die auf einer dielektrischen Schicht (14, 16) angeordnet sind, wobei jede der Verteilerschaltungen (22, 24, 122, 124, 222, 224, 322, 324, 422, 424) einen ersten Anschluß (EA) und N zweite Anschlüsse (ZA) aufweist und jeder der N zweiten Anschlüsse (ZA) einer Verteilerschaltung (22, 122, 222, 322, 422) mit einem der N zweiten Anschlüsse (ZA) der anderen Verteilerschaltung (24, 124, 224, 324, 424) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede der zwei Verteilerschaltungen (22, 24, 122, 124, 222, 224, 322, 324, 422, 424) in einer von mindestens zwei übereinanderliegenden Ebenen (38, 40) angeordnet ist und daß in der jeweiligen Ebene (38, 40) der erste Anschluß (EA), eine eine mit dem ersten Anschluß (EA) verbundene Leitung (28a) in N Zweigleitungen (28b) verzweigende Verzweigungsschaltung (26) mit jeweils einem in jeder der N Zweigleitungen (28b) liegenden Schalter (32) und die N zweiten Anschlüsse (ZA) angeordnet sind, von denen jeder mit einer der N Zweigleitungen (28b) verbunden ist.
Schaltverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen (38, 40) parallel zueinander verlaufen.
Schaltverteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Verteilerschaltungen (22, 24, 122, 124, 222, 224, 322, 324, 422, 424) auf gegenüberliegenden Seiten einer gemeinsamen Masseschicht (12) auf einer dreilagigen Schaltungsplatine (10) angeordnet sind.
Schaltverteiler nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzweigungsschaltung (26) als Widerstandsverzweigung ausgeführt ist.
Schaltverteiler nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (32) als Halbleiterschalter ausgeführt sind.
Schaltverteiler nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masseschicht (12) mit Ausnahme der Bereiche der ersten Anschlüsse (EA) und der zweiten Anschlüsse (ZA) HF-durchführungsfrei verläuft.
Schaltverteiler nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils einer der N zweiten Anschlüsse (ZA) der einen Verteilerschaltung über eine Ebenenverzweigungsleitung (44, 244, 344, 444) mit jeweils einem der N zweiten Anschlüsse (ZA) der anderen Verteilerschaltung zu einem gemeinsamen Anschluß verbunden ist.
Schaltverteiler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenenverzweigungsleitungen (44, 244, 344, 444) quer zu den Ebenen (38, 40) verlaufen.
Schaltverteiler nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenenverzweigungsleitungen (44, 244, 344, 444) parallel zueinander verlaufen.
Schaltverteiler nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenenverzweigungsleitungen (44, 244, 344, 444)senkrecht zu den Ebenen (38, 40) verlaufen.
Schaltverteiler nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenenverzweigungsleitungen (44, 244, 344, 444) als platinenfreie Leitungen ausgeführt sind.
Schaltverteiler nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenenverzweigungsleitungen (44, 244, 344, 444) in einer Verzweigungsebene (82) liegen.
Schaltverteiler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenenverzweigungsleitungen (44, 244, 344, 444) in der Verzweigungsebene (82) kreuzungsfrei verlaufen.
Schaltverteiler nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die N zweiten Anschlüsse (ZA) beider Verteilerschaltungen (22, 24, 122, 124, 222, 224, 322, 324, 422, 424) in einer zweiten Anschlußreihe (34) der Schaltungsplatine (10) angeordnet sind.
Schaltverteiler nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Anschlüsse (EA) beider Verteilerschaltungen (22, 24, 122, 124, 222, 224, 322, 324, 422, 424) bei senkrechter Projektion auf eine der Ebenen (38, 40) in einer ersten Anschlußreihe (72) der Schaltungsplatine (10) angeordnet sind.
Schaltverteiler nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Anschlüsse (EA) der Verteilerschaltungen (22, 24, 122, 124, 222, 224, 323, 324, 422, 424) in Richtung parallel zu den Ebenen (38, 40) im Abstand voneinander angeordnet sind.
Schaltverteiler nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Schaltungsplatinen (210, 210*) in Form eines Stapels übereinander angeordnet sind.
Schaltverteiler nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußreihen (34, 72) im Stapel übereinander liegen.
Schaltverteiler nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die in den zweiten Anschlußreihen (34) angeordneten zweiten Anschlüsse (ZA) über quer zu den Schaltungsplatinen (210, 210*, 310, 310*, 410, 410*) verlaufende Ebenenverzweigungsleitungen (244, 344, 444) miteinander verbunden sind.
Schaltverteiler nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Anschlüsse (ZA) der Schaltungsplatinen (210, 210*, 310, 310*, 410, 410*) mittels platinenfreien Ebenenverzweigungsleitungen (244, 344, 444) miteinander verbunden sind.
Schaltverteiler nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsplatinen (210, 210*, 310, 310*, 410, 410*) identisch aufgebaut sind.
Schaltverteiler nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Schaltungsplatinen (210*, 310*, 410*) im Stapel gegenüber der anderen (210, 310, 410) um 180° gedreht angeordnet ist.
Schaltverteiler nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der ersten Anschlüsse (EA) mit je einem Eingang (80, 480) verbunden ist und daß jeder der N zweiten Anschlüsse jeder Verteilerschaltung (22, 24, 422, 424) mit je einem Ausgang (70, 470) verbunden ist.
Schaltverteiler nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der ersten Anschlüsse (EA) mit je einem Ausgang (170, 270, 370) und jeder der zweiten Anschlüsse (ZA) jeder Verteilerschaltung (122, 124, 222, 224, 322, 324) mit je einem Eingang (180, 280, 380) verbunden ist.