EP1011166A1 - Microwave coupling element - Google Patents

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Publication number
EP1011166A1
EP1011166A1 EP99119577A EP99119577A EP1011166A1 EP 1011166 A1 EP1011166 A1 EP 1011166A1 EP 99119577 A EP99119577 A EP 99119577A EP 99119577 A EP99119577 A EP 99119577A EP 1011166 A1 EP1011166 A1 EP 1011166A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coupling element
line
element according
microwave
lines
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99119577A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Meier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203—Strip line filters
    • H01P1/20327—Electromagnetic interstage coupling
    • H01P1/20354—Non-comb or non-interdigital filters
    • H01P1/20363—Linear resonators

Definitions

  • the invention relates to a microwave coupling element for coupling an input line with a Output line, each a fixed Have line resistance.
  • Coupling elements and bandpass filters implemented by means of a parallel pair of strip lines are common in microwave technology and are described in the literature.
  • Stripline coupling elements of this type have two parallel, galvanically decoupled striplines, each with a length of ⁇ / 4, where ⁇ is the effective nominal wavelength of the microwaves to be transmitted with the coupling element.
  • ⁇ is the effective nominal wavelength of the microwaves to be transmitted with the coupling element.
  • Such structural widths and distances are problematic by means of inexpensive standard printed circuit board technology.
  • Microwave coupling element has a coupling section with a first one with the input line connected stripline and a second, too parallel to the first stripline and to this galvanically decoupled second stripline on, with wire width and / or wire spacing of Strip lines (3.3 ') up to twice as large are like that to achieve a minimal Mismatch with the input and output lines optimal wire width or wire spacing, and being used to compensate for the resulting Mismatch at least one transformation line is provided, the wave resistance is smaller than the line impedance.
  • two transformation lines can be provided between the input line or the output line and the coupling section are arranged.
  • the use of two transformation lines has the advantage that to compensate for a certain higher coupling section wave resistance each not so small transform line impedance sufficient so that a lesser Width of the transformation line is sufficient.
  • the advantageous width of a strip line is by transverse resonance effects and the like upwards limited.
  • the two transformation lines preferably have a length of between ⁇ / 4 and ⁇ / 8, which area a favorable compromise between the smallest possible overall length of the component and electrical parameters that are as favorable as possible represents.
  • the transformation lines advantageously one Characteristic impedance between 30 and 40 ⁇ .
  • Microwave coupling element is only a transformation line provided a length of approximately ⁇ / 4 and a wave impedance accordingly half of the line impedance can.
  • This variant of the invention has the Advantage of a short component length.
  • the pair of striplines preferably has one Length of ⁇ / 4.
  • the width of each of the two Strip lines is preferably between 150 ⁇ m and 250 ⁇ m, the distance preferably is between 100 ⁇ m and 200 ⁇ m. These dimensions can be easily and inexpensively using standard circuit board technology realize.
  • the insertion loss is preferably at Nominal frequency of the coupling element less than 1 dB.
  • the microwave coupling element according to the invention has preferably a bandpass frequency characteristic on. It is particularly desirable a high blocking attenuation for in relation to the nominal frequency low frequencies to avoid interference from digital control pulses and their higher harmonics to suppress.
  • the microwave strip line according to the invention has the further advantage that due to the greater distance between the two strip lines of the Coupling section increases the dielectric strength is.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a microwave coupling element according to the invention.
  • the input line 1 and the output line 2 are only shown schematically, each of which has a fixed line impedance R L , for example 50 ⁇ .
  • R L line impedance
  • the invention provides two transformation lines 4, 4 ', the wave resistance of which is smaller than the line wave resistance.
  • the characteristic impedance of the transformation lines 4,4 ' is preferably between 30 and 40 ⁇ , for example 35 ⁇ .
  • the microwave coupling element according to the invention shown in Figure 1 has a very low insertion loss in the range of the nominal frequency of the coupling element (that is, the frequency that corresponds to an effective wavelength equal to four times the length of the microstrip lines 3,3 ') and shows a pronounced blocking attenuation in the area lower frequencies.
  • the dimensions of the transformation lines 4,4 ' must take into account a maximum possible Structure width of the microstrip lines is limited by resonance effects, and one desirable compact, especially short design of the entire component can be selected.
  • a Length of the transformation lines 4,4 'in the area between ⁇ / 4 and ⁇ / 8, in particular 0.65 x ⁇ / 4 has proven to be advantageous.
  • FIG 2 shows a second embodiment of a microwave coupling element according to the invention.
  • the Difference to the embodiment shown in Figure 1 is just a transformation line 4 intended. This variant therefore enables particularly compact component dimensions.
  • Figure 3 shows the measured frequency response of a Example of a microwave coupling element according to the invention.
  • the nominal frequency is approximately 24 GHz.
  • the coupling element shows a distinctive bandpass characteristic with a wide passage maximum in the range between about 21 and 27 GHz. At lower frequencies there is a clear barrier damping, which are used to suppress digital control signals and their harmonics evoked Radio frequency interference signals is desired.
  • FIG. 4 shows the frequency range on an enlarged scale between 20 GHz and 28 GHz.
  • the insertion loss is close to the nominal frequency of 24 GHz is less than 0.5 dB.
  • Figure 5 shows the simulated frequency response of a coupling element according to the invention with a coupling section, whose microstrip lines one Length of 2.5mm, width of 0.1mm and one Have a distance of 0.23 mm as a solid Line and represented with circle symbols.
  • the bandpass characteristic can be clearly recognized.
  • dotted line and triangular symbols as a reference example, a conventional coupling element without transformation line with 2.5 mm long and 0.1 mm wide lines that are spaced of 0.06 mm from each other.
  • the coupling element according to the invention is again a solid line and circular symbols, the conventional coupling element by a dotted line and triangular Symbolizes symbols. Both curves run in Clockwise, which means they start at 1 near 360 ° at idle point. While the locus of the Coupling element dimensioned according to the prior art (dotted) evenly inside running (recognizable by the almost equidistant Marker points), the locus of the invention Coupling element longer along the outer circle, then quickly (within two Marker points) to go inside. After a near zero crossing in the range of the nominal frequency of The solid curve runs again at 24 GHz outside, which in turn is the one already shown in FIG Bandpass structure shows.
  • microwave coupling element according to the invention are favorable electrical parameters using large and thus inexpensive to manufacture structural dimensions possible.

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Abstract

Ein Mikrowellen-Koppelelement zur Kopplung einer Eingangsleitung (1) mit einer Ausgangsleitung (2), die jeweils einen festgelegten Leitungs-Wellenwiderstand RL haben, weist einen Koppelabschnitt mit einer ersten, mit der Eingangsleitung verbundenen Streifenleitung (3) und einer zweiten, dazu parallelen und von der ersten Streifenleitung (3) galvanisch entkoppelten zweiten Streifenleitung (3'), wobei Leiterbreite und/oder Leiterabstand der Streifenleitungen (3,3') bis zu zweimal so groß sind wie die/der zur Erzielung einer minimalen Fehlanpassung mit der Eingangs- und Ausgangsleitung optimale Leiterbreite beziehungsweise Leiterabstand, und wobei zur Kompensation der daraus resultierenden Fehlanpassung wenigstens eine Transformationsleitung (4,4') vorgesehen ist, deren Wellenwiderstand RT kleiner ist als der Leitungs-Wellenwiderstand RL. Dadurch können bei geringer Einfügungsdämpfung im Vergleich mit herkömmlichen Koppelelementen größere Strukturbreiten der Streifenleitungen des Koppelabschnitts realisiert werden, wodurch die Herstellungskosten gesenkt werden. <IMAGE>A microwave coupling element for coupling an input line (1) to an output line (2), each of which has a fixed line impedance RL, has a coupling section with a first strip line (3) connected to the input line and a second line parallel to and from the first stripline (3) galvanically decoupled second stripline (3 '), the conductor width and / or conductor spacing of the striplines (3,3') being up to twice as large as that to achieve a minimal mismatch with the input and Output line optimal conductor width or conductor spacing, and wherein to compensate for the resulting mismatch at least one transformation line (4,4 ') is provided, the characteristic impedance RT of which is smaller than the characteristic impedance RL. As a result, larger structural widths of the strip lines of the coupling section can be realized with low insertion loss in comparison with conventional coupling elements, as a result of which the production costs are reduced. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Mikrowellen-Koppelelement zur Kopplung einer Eingangsleitung mit einer Ausgangsleitung, die jeweils einen festgelegten Leitungswiderstand aufweisen.The invention relates to a microwave coupling element for coupling an input line with a Output line, each a fixed Have line resistance.

Stand der TechnikState of the art

Mittels eines parallelen Streifenleitungspaares realisierte Koppelelemente und Bandpassfilter sind in der Mikrowellentechnik allgemein üblich und in der Literatur beschrieben. Derartige Streifenleiter-Koppelelemente weisen zwei parallele, galvanisch entkoppelte Streifenleiter mit einer Länge von jeweils λ/4 auf, wobei λ die effektive Nenn-Wellenlänge der mit dem Koppelelement zu übertragenden Mikrowellen ist. Mit Hilfe der Richards-Transformation, beispielsweise beschrieben in Zinke, Brunswig

Figure 00010001
Lehrbuch der Hochfrequenztechnik", 1990, Seite 206 bis 211 lassen sich derartige gekoppelte λ/4-Leitungen durch ein Ersatzschaltbild beschreiben, das eine zwischen zwei Kondensatoren angeordnete λ/4-Koaxialleitung mit einem Wellenwiderstand ZL enthält. Ein ideales kapazitives Koppelelement mit minimaler Einfügungsdämpfung läßt sich dann realisieren, wenn der Wellenwiderstand ZL der Leitung im Ersatzschaltbild gleich dem Wellenwiderstand der beidseitig angeschlossenen Leitungen, im häufigsten Fall 50 Ω, ist. Die Anpassung des Koppelelement-Wellenwiderstandes erfolgt durch Wahl einer geeigneten Leiterbreite und eines geeigneten Leiterabstandes. Bei einem angenommenen Leitungs-Wellenwiderstand von 50 Ω und für die Anwendung in einem Radar-Frequenzbereich von ungefähr 24 GHz sind dann zum Beispiel bei einem Mikrowellensubstrat mit einer Dielektrizitätskonstante εr=3,0 und einer Substratdicke von 250 µm Mikrostreifenleitungen erforderlich, die eine Breite von ca. 90 µm und einen Abstand voneinander von ungefähr 60 µm aufweisen. Derartige Strukturbreiten und -abstände sind jedoch mittels preiswerter Standard-Leiterplattentechnologie problematisch.Coupling elements and bandpass filters implemented by means of a parallel pair of strip lines are common in microwave technology and are described in the literature. Stripline coupling elements of this type have two parallel, galvanically decoupled striplines, each with a length of λ / 4, where λ is the effective nominal wavelength of the microwaves to be transmitted with the coupling element. With the help of the Richards transformation, for example described in Zinke, Brunswig
Figure 00010001
Textbook of radio frequency technology ", 1990, pages 206 to 211, such coupled λ / 4 lines can be described by an equivalent circuit diagram which contains a λ / 4 coaxial line arranged between two capacitors with a characteristic impedance Z L. An ideal capacitive coupling element with minimal insertion loss can be realized if the characteristic impedance Z L of the line in the equivalent circuit diagram is equal to the characteristic impedance of the cables connected on both sides, in most cases 50 Ω. The coupling element characteristic impedance is adjusted by selecting a suitable conductor width and a suitable conductor spacing Line impedance of 50 Ω and for use in a radar frequency range of approximately 24 GHz are then required, for example in the case of a microwave substrate with a dielectric constant ε r = 3.0 and a substrate thickness of 250 μm, which have a width of approx. 90 µm and nd have a distance of about 60 µm from each other. Such structural widths and distances are problematic by means of inexpensive standard printed circuit board technology.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Ein wie in Anspruch 1 definiertes erfindungsgemäßes Mikrowellen-Koppelelement weist einen Koppelabschnitt mit einer ersten mit der Eingangsleitung verbundenen Streifenleitung und einer zweiten, zu der ersten Streifenleitung parallelen und zu dieser galvanisch entkoppelten zweiten Streifenleitung auf, wobei Leiterbreite und/oder Leiterabstand der Streifenleitungen (3,3') bis zu zweimal so groß sind wie die/der zur Erzielung einer minimalen Fehlanpassung mit der Eingangs- und Ausgangsleitung optimale Leiterbreite beziehungsweise Leiterabstand, und wobei zur Kompensation der daraus resultierenden Fehlanpassung wenigstens eine Transformationsleitung vorgesehen ist, deren Wellenwiderstand kleiner als der Leitungs-Wellenwiderstand ist. Der Koppelabschnitt mit größerem Wellenwiderstand läßt sich mit größeren Strukturbreiten und -abständen der beiden parallelen Streifenleitungen und daher mittels preiswerter Standard-Leiterplattentechnologie realisieren. So kann ein sehr preisgünstiges Mikrowellen-Koppelelement für den Einsatz im Radarwellenlängenbereich vor allem für die Massenfertigung zum Beispiel im Automobilsektor bereitgestellt werden. Der aus den größeren Strukturbreiten resultierende zu hohe Wellenwiderstand des Koppelabschnitts im Ersatzschaltbild wird durch die hinzugefügte(n) Transformationsleitung(en) kompensiert.An inventive as defined in claim 1 Microwave coupling element has a coupling section with a first one with the input line connected stripline and a second, too parallel to the first stripline and to this galvanically decoupled second stripline on, with wire width and / or wire spacing of Strip lines (3.3 ') up to twice as large are like that to achieve a minimal Mismatch with the input and output lines optimal wire width or wire spacing, and being used to compensate for the resulting Mismatch at least one transformation line is provided, the wave resistance is smaller than the line impedance. The Coupling section with greater wave resistance with larger structure widths and distances of the two parallel striplines and therefore using inexpensive standard circuit board technology realize. So can be a very inexpensive Microwave coupling element for use in the radar wavelength range especially for mass production for example in the automotive sector become. The resulting from the larger structural widths wave impedance of the coupling section too high in the equivalent circuit diagram is indicated by the Transformation line (s) compensated.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel können zwei Transformationsleitungen vorgesehen sein, die zwischen der Eingangsleitung beziehungsweise der Ausgangsleitung und dem Koppelabschnitt angeordnet sind. Der Einsatz von zwei Transformationsleitungen hat den Vorteil, daß zur Kompensation eines bestimmten höheren Koppelabschnitts-Wellenwiderstandes ein jeweils nicht so kleiner Transformationsleitungs-Wellenwiderstand ausreicht, so daß eine geringere Breite der Transformationsleitung ausreichend ist. Die vorteilhafte Breite einer Streifenleitung wird durch Querresonanzeffekte und dergleichen nach oben hin begrenzt.According to one embodiment, two transformation lines can be provided between the input line or the output line and the coupling section are arranged. The use of two transformation lines has the advantage that to compensate for a certain higher coupling section wave resistance each not so small transform line impedance sufficient so that a lesser Width of the transformation line is sufficient. The advantageous width of a strip line is by transverse resonance effects and the like upwards limited.

Vorzugsweise weisen die beiden Transformationsleitungen eine Länge von zwischen λ/4 und λ/8 auf, welcher Bereich einen vorteilhaften Kompromiß zwischen einer möglichst kleinen Gesamtlänge des Bauelements und möglichst günstigen elektrischen Parametern darstellt.The two transformation lines preferably have a length of between λ / 4 and λ / 8, which area a favorable compromise between the smallest possible overall length of the component and electrical parameters that are as favorable as possible represents.

Bei einem Leitungs-Wellenwiderstand von 50 Ω weisen die Transformationsleitungen vorteilhaft einen Wellenwiderstand zwischen 30 und 40 Ω auf.Point at a line impedance of 50 Ω the transformation lines advantageously one Characteristic impedance between 30 and 40 Ω.

Gemäß einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Mikrowellen-Koppelelements ist nur eine Transformationsleitung vorgesehen, die eine Länge von ungefähr λ/4 und einen Wellenwiderstand entsprechend der Hälfte des Leitungs-Wellenwiderstandes aufweisen kann. Diese Variante der Erfindung weist den Vorteil einer geringen Bauelementlänge auf.According to a further variant of the invention Microwave coupling element is only a transformation line provided a length of approximately λ / 4 and a wave impedance accordingly half of the line impedance can. This variant of the invention has the Advantage of a short component length.

Das Streifenleitungspaar weist vorzugsweise eine Länge von λ/4 auf. Die Breite jeder der beiden Streifenleitungen beträgt vorzugsweise zwischen 150 µm und 250 µm, wobei der Abstand vorzugsweise zwischen 100 µm und 200 µm ist. Diese Dimensionen lassen sich einfach und preiswert durch Standard-Leiterplattentechnologie realisieren.The pair of striplines preferably has one Length of λ / 4. The width of each of the two Strip lines is preferably between 150 µm and 250 µm, the distance preferably is between 100 µm and 200 µm. These dimensions can be easily and inexpensively using standard circuit board technology realize.

Vorzugsweise beträgt die Einfügungsdämpfung bei der Nennfrequenz des Kopplungselements weniger als 1 dB. Dabei weist das erfindungsgemäße Mikrowellen-Koppelungselement vorzugsweise eine Bandpass-Frequenzcharakteristik auf. Gewünscht ist insbesondere eine hohe Sperrdämpfung für im Verhältnis zur Nennfrequenz niedrige Frequenzen, um Störungen durch digitale Steuerpulse und deren höhere Harmonische zu unterdrücken.The insertion loss is preferably at Nominal frequency of the coupling element less than 1 dB. The microwave coupling element according to the invention has preferably a bandpass frequency characteristic on. It is particularly desirable a high blocking attenuation for in relation to the nominal frequency low frequencies to avoid interference from digital control pulses and their higher harmonics to suppress.

Die erfindungsgemäße Mikrowellen-Streifenleitung hat noch den weiteren Vorteil, daß aufgrund des größeren Abstandes der beiden Streifenleiter des Koppelabschnittes die Durchschlagsfestigkeit erhöht ist.The microwave strip line according to the invention has the further advantage that due to the greater distance between the two strip lines of the Coupling section increases the dielectric strength is.

Figurencharacters

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail erläutert, in denen

Figur 1
ein erstes Ausführungsbeispiel eines Mikrowellen-Koppelelements zeigt;
Figur 2
ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mikrowellen-Koppelelements zeigt;
Figur 3
den gemessenen Frequenzgang eines erfindungsgemäßen Mikrowellen-Koppelelements zeigt;
Figur 4
einen vergrößerten Abschnitt aus Figur 3 zeigt;
Figur 5
den berechneten Frequenzgang eines beispielhaften erfindungsgemäßen Mikrowellen-Koppelelements im Vergleich zu einem herkömmlichen Koppelelement zeigt; und
Figur 6
den komplexen Reflexionsfaktor der Koppelelemente von Figur 5 zeigt.
The invention is explained in the following using preferred exemplary embodiments with reference to the drawings, in which
Figure 1
shows a first embodiment of a microwave coupling element;
Figure 2
shows a second embodiment of a microwave coupling element according to the invention;
Figure 3
shows the measured frequency response of a microwave coupling element according to the invention;
Figure 4
shows an enlarged portion of Figure 3;
Figure 5
shows the calculated frequency response of an exemplary microwave coupling element according to the invention in comparison to a conventional coupling element; and
Figure 6
shows the complex reflection factor of the coupling elements of Figure 5.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mikrowellen-Koppelelements. Lediglich schematisch dargestellt sind die Eingangsleitung 1 und die Ausgangsleitung 2, die jeweils einen festgelegten Leitungs-Wellenwiderstand RL, beispielsweise 50 Ω aufweisen. In der Mitte des Koppelelements ist ein Koppelabschnitt mit zwei galvanisch voneinander entkoppelten parallelen Mikrostreifenleitungen 3,3' angeordnet, wobei die Breite der auf einem Substrat mit einer Dielektrizitätskonstante εr=3,0 und einer Dicke von beispielsweise 250 µm angeordneten Streifenleitungen zwischen 100 µm und 200 µm und der Abstand der beiden Mikrostreifenleitungen voneinander zwischen 150 µm und 250 µm beträgt. Durch diese im Vergleich zum Stand der Technik größeren Abmessungen erfolgt eine unerwünschte Impedanztransformation durch das Koppelelement. Ohne zusätzliche Maßnahmen führt diese Impedanztransformation zu einer Zunahme der Eingangs- und Ausgangsreflexionsfaktoren und infolgedessen zu einer Zunahme der Fehlanpassungsverluste. Um diesen Effekt zu kompensieren, sieht die Erfindung zwei Transformationsleitungen 4,4' vor, deren Wellenwiderstand kleiner als der Leitungs-Wellenwiderstand ist. Bei einem Leitungs-Wellenwiderstand von 50 Ω beträgt der Wellenwiderstand der Transformationsleitungen 4,4' vorzugsweise zwischen 30 und 40 Ω, beispielsweise 35 Ω. Das in Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Mikrowellen-Koppelelement hat eine sehr geringe Einfügungsdämpfung im Bereich der Nennfrequenz des Koppelelementes (das heißt der Frequenz, die einer effektiven Wellenlänge gleich der vierfachen Länge der Mikrostreifenleitungen 3,3' entspricht) auf und zeigt eine ausgeprägte Sperrdämpfung im Bereich niedrigerer Frequenzen.Figure 1 shows a first embodiment of a microwave coupling element according to the invention. The input line 1 and the output line 2 are only shown schematically, each of which has a fixed line impedance R L , for example 50 Ω. In the middle of the coupling element is a coupling portion with two galvanically uncoupled from each other parallel microstrip lines disposed 3,3 ', wherein the width of microns on a substrate having a dielectric constant ε r = 3.0 and a thickness of for example 250 microns arranged in lines between 100 and 200 microns and the distance between the two microstrip lines between 150 microns and 250 microns. These larger dimensions compared to the prior art result in an undesired impedance transformation by the coupling element. Without additional measures, this impedance transformation leads to an increase in the input and output reflection factors and consequently to an increase in the mismatch losses. In order to compensate for this effect, the invention provides two transformation lines 4, 4 ', the wave resistance of which is smaller than the line wave resistance. With a line characteristic impedance of 50 Ω, the characteristic impedance of the transformation lines 4,4 'is preferably between 30 and 40 Ω, for example 35 Ω. The microwave coupling element according to the invention shown in Figure 1 has a very low insertion loss in the range of the nominal frequency of the coupling element (that is, the frequency that corresponds to an effective wavelength equal to four times the length of the microstrip lines 3,3 ') and shows a pronounced blocking attenuation in the area lower frequencies.

Die Abmessungen der Transformationsleitungen 4,4' müssen unter Berücksichtigung einer maximal möglichen Strukturbreite der Mikrostreifenleitungen, die durch Resonanzeffekte beschränkt ist, und einer wünschenswerten kompakten, insbesondere kurzen Bauweise des gesamten Bauelementes gewählt werden. Eine Länge der Transformationsleitungen 4,4' im Bereich zwischen λ/4 und λ/8, insbesondere 0,65 x λ/4 hat sich dabei als vorteilhaft herausgestellt.The dimensions of the transformation lines 4,4 ' must take into account a maximum possible Structure width of the microstrip lines is limited by resonance effects, and one desirable compact, especially short design of the entire component can be selected. A Length of the transformation lines 4,4 'in the area between λ / 4 and λ / 8, in particular 0.65 x λ / 4 has proven to be advantageous.

Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mikrowellen-Koppelelements. Im Unterschied zu dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist nur eine Transformationsleitung 4 vorgesehen. Diese Variante ermöglicht daher besonders kompakte Bauelementabmessungen.Figure 2 shows a second embodiment of a microwave coupling element according to the invention. in the Difference to the embodiment shown in Figure 1 is just a transformation line 4 intended. This variant therefore enables particularly compact component dimensions.

Figur 3 zeigt den gemessenen Frequenzgang eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Mikrowellen-Koppelelements. Die Nennfrequenz beträgt ungefähr 24 GHz. Wie Figur 3 zu entnehmen ist, zeigt das Koppelelement eine ausgeprägte Bandpasscharakteristik mit einem breiten Durchlaßmaximum im Bereich zwischen ungefähr 21 und 27 GHz. Zu niedrigeren Frequenzen hin zeigt sich eine deutliche Sperrdämpfung, die zur Unterdrückung von durch Digital-Steuersignale und deren Harmonische hervorgerufenen Hochfrequenzstörsignalen erwünscht ist.Figure 3 shows the measured frequency response of a Example of a microwave coupling element according to the invention. The nominal frequency is approximately 24 GHz. As can be seen in FIG. 3, the coupling element shows a distinctive bandpass characteristic with a wide passage maximum in the range between about 21 and 27 GHz. At lower frequencies there is a clear barrier damping, which are used to suppress digital control signals and their harmonics evoked Radio frequency interference signals is desired.

Figur 4 zeigt in vergrößertem Maßstab den Frequenzbereich zwischen 20 GHz und 28 GHz. Man erkennt, daß die Einfügungsdämpfung in der Nähe der Nennfrequenz von 24 GHz kleiner als 0,5 dB ist.FIG. 4 shows the frequency range on an enlarged scale between 20 GHz and 28 GHz. One recognises, that the insertion loss is close to the nominal frequency of 24 GHz is less than 0.5 dB.

Figur 5 zeigt den simulierten Frequenzgang eines erfindungsgemäßen Kopplungselements mit einem Koppelabschnitt, dessen Mikrostreifenleitungen eine Länge von 2,5 mm, eine Breite von 0,1 mm und einen Abstand von 0,23 mm aufweisen, als durchgezogene Linie und mit Kreissymbolen dargestellt. Wiederum ist die Bandpasscharakteristik gut zu erkennen. Mit punktierter Linie und dreieckförmigen Symbolen ist als Referenzbeispiel dazu ein herkömmliches Koppelelement ohne Transformationsleitung mit 2,5 mm langen und 0,1 mm breiten Leitungen, die einen Abstand von 0,06 mm voneinander haben, dargestellt. Man erkennt die im Vergleich zum erfindungsgemäßen Koppelelement wesentlich flachere Frequenzcharakteristik.Figure 5 shows the simulated frequency response of a coupling element according to the invention with a coupling section, whose microstrip lines one Length of 2.5mm, width of 0.1mm and one Have a distance of 0.23 mm as a solid Line and represented with circle symbols. In turn the bandpass characteristic can be clearly recognized. With dotted line and triangular symbols as a reference example, a conventional coupling element without transformation line with 2.5 mm long and 0.1 mm wide lines that are spaced of 0.06 mm from each other. One recognises compared to the coupling element according to the invention much flatter frequency characteristic.

In Figur 6 sind Simulationen des komplexen Reflexionsfaktors für die beiden Koppelelemente von Figur 5 dargestellt. Das erfindungsgemäße Koppelelement ist wiederum durch eine durchgezogene Linie und kreisförmige Symbole, das herkömmliche Koppelelement durch eine punktierte Linie und dreieckige Symbole symbolisiert. Beide Kurven laufen im Uhrzeigersinn, das heißt sie starten bei 1 nahe 360° im Leerlaufpunkt. Während die Ortskurve des nach dem Stand der Technik dimensionierten Koppelelements (punktiert) gleichmäßig nach innen läuft (zu erkennen an den nahezu äquidistanten Markerpunkten), verläuft die Ortskurve des erfindungsgemäßen Koppelelements länger entlang des Außenkreises, um dann schnell (innerhalb von zwei Markerpunkten) nach innen zu gehen. Nach einem Beinahe-Nulldurchgang im Bereich der Nennfrequenz von 24 GHz läuft die durchgezogene Kurve wieder nach außen, was wiederum die schon in Figur 5 dargestellte Bandpass-Struktur zeigt.6 shows simulations of the complex reflection factor for the two coupling elements of figure 5 shown. The coupling element according to the invention is again a solid line and circular symbols, the conventional coupling element by a dotted line and triangular Symbolizes symbols. Both curves run in Clockwise, which means they start at 1 near 360 ° at idle point. While the locus of the Coupling element dimensioned according to the prior art (dotted) evenly inside running (recognizable by the almost equidistant Marker points), the locus of the invention Coupling element longer along the outer circle, then quickly (within two Marker points) to go inside. After a near zero crossing in the range of the nominal frequency of The solid curve runs again at 24 GHz outside, which in turn is the one already shown in FIG Bandpass structure shows.

Mit dem erfindungsgemäßen Mikrowellen-Koppelelement sind günstige elektrische Parameter mittels großen und somit preiswert herzustellenden Strukturabmessungen möglich.With the microwave coupling element according to the invention are favorable electrical parameters using large and thus inexpensive to manufacture structural dimensions possible.

Claims (11)

Mikrowellen-Koppelelement zur Kopplung einer Eingangsleitung (1) mit einer Ausgangsleitung (2) mit jeweiligen Leitungs-Wellenwiderständen RL, mit einem Koppelabschnitt mit einer ersten, mit der Eingangsleitung (1) verbundenen Streifenleitung (3) und einer zweiten, dazu parallelen und galvanisch von der ersten Streifenleitung (3) entkoppelten zweiten Streifenleitung (3'), wobei Leiterbreite und/oder Leiterabstand der Streifenleitungen (3,3') bis zu zweimal so groß sind wie die/der zur Erzielung einer minimalen Fehlanpassung mit der Eingangs- und Ausgangsleitung optimale Leiterbreite beziehungsweise Leiterabstand, und wobei zur Kompensation der daraus resultierenden Fehlanpassung wenigstens eine Transformationsleitung (4,4') vorgesehen ist, deren Wellenwiderstand RT kleiner ist als der Leitungs-Wellenwiderstand RL.Microwave coupling element for coupling an input line (1) with an output line (2) with respective line impedances R L , with a coupling section with a first strip line (3) connected to the input line (1) and a second one, which is parallel and galvanic second strip line (3 ') decoupled from the first strip line (3), the conductor width and / or conductor spacing of the strip lines (3,3') being up to twice as large as that to achieve a minimal mismatch with the input and output lines optimal conductor width or conductor spacing, and at least one transformation line (4,4 ') is provided to compensate for the resulting mismatch, the wave impedance R T of which is smaller than the line wave resistance R L. Mikrowellen-Koppelelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Transformationsleitungen (4,4') vorgesehen sind, die jeweils zwischen Eingangsleitung (1) beziehungsweise Ausgangsleitung (2) und dem Koppelabschnitt (3,3') angeordnet sind.Microwave coupling element according to claim 1, characterized in that two transformation lines (4,4 ') are provided, each of which is arranged between the input line (1) or output line (2) and the coupling section (3,3'). Mikrowellen-Koppelelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Transformationsleitungen (4,4') eine Länge zwischen λ/4 und λ/2 haben, wobei λ die Nenn-Wellenlänge des Mikrowellen-Koppelelements ist.Microwave coupling element according to claim 2, characterized in that the two transformation lines (4,4 ') have a length between λ / 4 and λ / 2, where λ is the nominal wavelength of the microwave coupling element. Mikrowellen-Koppelelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs- und Ausgangsleitung (1,2) einen Wellenwiderstand von RL=50 Ω und die Transformationsleitungen (4,4') einen Wellenwiderstand von jeweils zwischen 30 Ω und 40 Ω, vorzugsweise ungefähr 35 Ω aufweisen.Microwave coupling element according to Claim 2 or 3, characterized in that the input and output lines (1, 2) have a characteristic impedance of R L = 50 Ω and the transformation lines (4,4 ') have a characteristic impedance of between 30 Ω and 40 Ω , preferably about 35 Ω. Mikrowellen-Koppelelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Transformationsleitung (4) mit einer Länge von ungefähr λ/4 und einem Wellenwiderstand RT=1/2 RL vorgesehen ist, wobei λ die Nenn-Wellenlänge des MikrowellenKoppelelements ist.Microwave coupling element according to Claim 1, characterized in that a single transformation line (4) with a length of approximately λ / 4 and a characteristic impedance R T = 1/2 R L is provided, where λ is the nominal wavelength of the microwave coupling element. Mikrowellen-Koppelelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Streifenleitungen (3,3') des Koppelabschnitts eine Länge von λ/4 aufweisen, wobei λ die Nennwellenlänge des Mikrowellen-Koppelelements ist.Microwave coupling element according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the parallel strip lines (3,3 ') of the coupling section have a length of λ / 4, where λ is the nominal wavelength of the microwave coupling element. Mikrowellen-Koppelelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenleitungen (3,3') des Koppelabschnitts eine Breite von jeweils 150 µm bis 250 µm aufweisen. Microwave coupling element according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the strip lines (3,3 ') of the coupling section have a width of 150 µm to 250 µm in each case. Mikrowellen-Koppelelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenleitungen (3,3') des Koppelabschnitts einen Abstand von zwischen 100 µm und 200 µm voneinander aufweisen.Microwave coupling element according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the strip lines (3,3 ') of the coupling section are spaced from one another between 100 µm and 200 µm. Mikrowellen-Koppelelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfügungsdämpfung bei der Nennfrequenz des Koppelelements geringer als ein Dezibel ist.Microwave coupling element according to one of claims 1 to 8, characterized in that the insertion loss at the nominal frequency of the coupling element is less than a decibel. Mikrowellen-Koppelelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelelement eine Bandpass-Frequenzcharakteristik aufweist.Microwave coupling element according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the coupling element has a bandpass frequency characteristic. Mikrowellen-Koppelelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelelement eine starke Sperrdämpfung für im Verhältnis zur Nennfrequenz niedrige Frequenzen aufweist.Microwave coupling element according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the coupling element has a strong blocking attenuation for frequencies which are low in relation to the nominal frequency.
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