EP1407508B1 - Directional coupler - Google Patents
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- EP1407508B1 EP1407508B1 EP03761455A EP03761455A EP1407508B1 EP 1407508 B1 EP1407508 B1 EP 1407508B1 EP 03761455 A EP03761455 A EP 03761455A EP 03761455 A EP03761455 A EP 03761455A EP 1407508 B1 EP1407508 B1 EP 1407508B1
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- H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
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- H01P5/183—Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers at least one of the guides being a coaxial line
Definitions
- the invention relates to a directional coupler according to the preamble of claim 1, as he is known from DE-A1-199 28 943 is known.
- Another directional coupler is for example from DE 23 20 458 C2 became known. It consists of an unbalanced one Stripline and a coaxial line, in which the stripline coupled to the coaxial inner conductor is.
- the strip conductor is in the coupling zone in an exposed recess of the outer conductor of the coaxial line fitted, the ground conductor of the stripline at the same time the interrupted by the recess Shielding of the coaxial line forms.
- the base plate as a circular Substrate disc form, in a corresponding cylindrically shaped cutout sits. This is the substrate wafer with the coupling piece angularly rotatable.
- An adjustable directional directional coupler is basically also known from US-A-4,476,447. By twisting, the distance between an arcuate Coupling section and a passage line changed be to get an appropriate setting here and Make adjustment.
- the object of the present invention is therefore to provide a to provide improved directional coupler, which in total more cost-effective construction the achievement of improved signal values allows.
- the invention accordingly proposes that on the base plate of the directional coupler then to the two ends the coupling piece per a damping circuit provided is.
- the attenuators a known n-circuit or, for example, a T-circuit using the used corresponding resistors. Especially this one Circuitries can easily on the base plate or the directional coupler are recognized.
- the directional coupler has a high Directivity. Improved when using multilayer material the achievable directivity of the coupler still once. In addition, this also allows integration density increase again.
- Attenuators which reduces the signal level
- the accommodation proves to be particularly favorable a level detector on the directional coupler, i. especially on the base plate.
- a non-volatile EEPROM memory module is located in which the transfer function at least one and preferably both coupling arms stored with electronic evaluation.
- the outer conductor 3 has an embodiment shown in the embodiment square or rectangular outer diameter on. Under formation of an inside of the outer conductor. 3 hollow cylindrical spacer space 7 is from the outer conductor 3 electrically isolated in the embodiment shown cylindrical inner conductor 5 is provided extending.
- a support or mounting portion 11th preferably in the form of a depression or cutout intended.
- a coupling zone 13 thus formed is a exposed recess 15, i. a window 15 in the Wall of the outer conductor 3 is provided.
- the coupler 19 with the Kopplersubstrat 19 ' for example, by several laterally to the exposed recess 15 offset screws 16 permanently mounted on the outer conductor 3, wherein at the bottom of the coupler substrate 19 'is a coupling lead 23 is provided.
- the coupling line has a length of preferably ⁇ / 4, in particular a length of> ⁇ / 16, especially around ⁇ / 8. These are in the places where the Screw 16 sit in the wall of the outer conductor. 3 appropriate threaded holes incorporated with the corresponding bores 18 in the coupler substrate 19 ' are aligned to screw in the corresponding screws 16.
- the coupling line piece 23 may be in a predetermined Alignment on the Kopplersubstrat 19 'be provided in such a way that according to experience favorable values for the coupling damping result.
- the coupling lead 23 may for example consist of a Stripline consist. In the same way, but a wire hanger or a wired component (resistor) are used.
- the coupler substrate 19 ' is in the form of a multilayer film constructed by the shielding a Good shielding and thus a total Störstrahlungsfesten Coupler yields.
- the multilayer layer 19 ' is characterized by the exposed recess 15 interrupted shielding of the coaxial line completely closed again.
- the damping circuit 27 is designed in the form of a ⁇ -circuit, in which a first resistor R1 in each case in the signal line 29 and before and behind the resistor R1 a further grounded or counter-potential Resistor R2 and R3 are connected.
- a T-shaped Damping circuit can be used, in which two resistors R4 and R5 in the signal line 29 in FIG Are connected in series and between these one on earth or a resistor R6 connected to a counter potential is connected is.
- Attenuation circuits are basically feasible (e.g., fixed attenuators).
- damping circuits 27 in both coupling arms A, B. downstream of a filter 31 and, for example, a Level detector 33 and an EEPROM 37 housed can, wherein preferably in the EEPROM memory module Transfer function of the two coupling arms together with electronic Evaluation are stored.
- the whole arrangement can be including one Interface device 35 on the coupling substrate 19 ' accommodate. Should the central portion 19a of the coupling conductor substrate 19 'for the electronic components not be large enough, the coupler substrate 19 'may next to the central portion 19a, immediately above the free recess 15 on the outer conductor 3 of the Koaxial effets publishedes 1 is still another laterally projecting Extending portion 19b include ( Figure 4).
- a Gegensteck- or Contact device 36 connected with an unshielded cable be an unshielded example Flat cable 41, which accommodated to an externally Microprocessor module 43 leads.
- the coupler substrate 19 ' is in the illustrated embodiment built as a 4-layer multilayer, creating the combination made of HF directional coupler and electronic evaluation can be realized on a single compact module.
- the layer structure of the Kopplersubstrates but also different be executed, for example, with different Substrate thickness or number of layers.
- the printed circuit board substrate can change for every situation and therefore also different Have quality levels and price ranges.
- Attenuators 27 also in the form of the mentioned T-circuit instead of an n-circuit formed could be.
- This T-circuit can also in the for Invention belonging directional coupler according to Figure 5 instead the ⁇ circuit shown there be realized.
- the coupling lead both in length how width can vary and in different ways Relative position, i. in particular twisting to the underneath the inner conductor can be mounted.
- the coupling cable does not have to be a stripline be executed. It can also be used as a wire hanger or in the form of a wired component (resistor) be realized.
- the location and construction of the Kopplersubstrates different from the embodiments shown be pictured. So, for example different substrate thicknesses or a Kopplersubstrat with one of the embodiment shown deviating position and number are used.
- the electrical and electronic components both on the coupler top i. the top of the Kopplersubstrates 19 'as well as on the bottom to be appropriate.
- the described Assemblies also elements for temperature compensation include, for example, a software or allow hardware temperature compensation.
- the assembly on the coupler substrate can also in addition to an absolute level information also difference values level and phase between the two coupling arms deliver. These signals can also be used accordingly evaluated and a subordinate via the ribbon cable Microprocessor can be provided.
- an additional Circuit or a microprocessor may be provided, which the evaluated and derived therefrom the sizes, such.
- the coupler substrate may need to be larger be formed or it has a larger coupling approach 19b on.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Richtkoppler nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, wie er aus der DE-A1-199 28 943 bekannt ist.The invention relates to a directional coupler according to the preamble of claim 1, as he is known from DE-A1-199 28 943 is known.
Ein weiterer Richtkoppler ist beispielsweise aus der DE 23 20 458 C2 bekannt geworden. Er besteht aus einer unsymmetrischen Streifenleitung und einer Koaxialleitung, bei dem die Streifenleitung mit dem koaxialen Innenleiter gekoppelt ist. Der Streifenleiter ist dabei in der Koppelzone in eine freiliegende Aussparung des Außenleiters der Koaxialleitung eingepasst, wobei der Masseleiter der Streifenleitung gleichzeitig die durch die Aussparung unterbrochene Schirmung der Koaxialleitung bildet.Another directional coupler is for example from DE 23 20 458 C2 became known. It consists of an unbalanced one Stripline and a coaxial line, in which the stripline coupled to the coaxial inner conductor is. The strip conductor is in the coupling zone in an exposed recess of the outer conductor of the coaxial line fitted, the ground conductor of the stripline at the same time the interrupted by the recess Shielding of the coaxial line forms.
Um bei einem derartigen Richtkoppler auch die induktive Kopplung einzustellen, wird gemäß der eingangs erwähnten DE-A1-199 28 943 vorgeschlagen, die Grundplatte als kreisrunde Substratscheibe auszubilden, die in einer entsprechend zylindrisch gebildeten Ausfräsung sitzt. Dadurch ist die Substratscheibe mit dem Koppelstück winkelverdrehbar.In order for such a directional coupler and the inductive Set coupling is, according to the above-mentioned DE-A1-199 28 943 proposed, the base plate as a circular Substrate disc form, in a corresponding cylindrically shaped cutout sits. This is the substrate wafer with the coupling piece angularly rotatable.
Durch die Drehung der Koppelleitung in dem elektromagnetischen Koaxialkabelfeld ist also der Richtkoppler abgleichbar. Der Abgleich beschränkt sich dabei allerdings nur auf die Koppeldämpfung. Die Erzielung einer hohen Richtschärpe, die in der Praxis von großer Bedeutung ist, spielt bei dieser Lösung keine Rolle.By the rotation of the coupling line in the electromagnetic Coaxial cable field is thus the directional coupler calibrated. However, the adjustment is limited only to the coupling damping. Achieving a high leveling sash, which is of great importance in practice, contributes this solution does not matter.
Die bei dem geschilderten Stand der Technik abgegriffenen Richtkoppel-Signalgrößen werden bekanntermaßen einer externen Auswerteinrichtung zugeführt, und zwar über Koaxialkabel. Da hochfrequente Signale ausgekoppelt werden, müssen von daher auch hochwertige und kostenintensive Koaxialkabel und natürlich ebenso hochwertige und kostenintensive Koaxialsteckverbinder verwendet werden. Dadurch soll sichergestellt werden, dass auch bezüglich des Wellenwiderstandes eine hochwertige Verbindung und damit eine gute Richtschärfe realisierbar ist.The tapped in the described prior art Direction coupling signal quantities are known to an external Evaluation device supplied, via coaxial cable. Because high-frequency signals are decoupled, must therefore also high quality and costly Coaxial cable and of course equally high quality and costly Coaxial connector can be used. Thereby it should be ensured that also with regard to the characteristic impedance a high quality connection and therefore one good directivity is feasible.
Ein einstellbarer direktionaler Richtkoppler ist grundsätzlich auch aus der US-A-4 476 447 bekannt geworden. Durch Verdrehen kann der Abstand zwischen einem bogenförmigen Koppelabschnitt und einer Durchgangsleitung verändert werden, um hier eine entsprechende Einstellung und Anpassung vorzunehmen.An adjustable directional directional coupler is basically also known from US-A-4,476,447. By twisting, the distance between an arcuate Coupling section and a passage line changed be to get an appropriate setting here and Make adjustment.
Die Anordnung des Pegeldetektors in dieser Vorveröffentlichung hat jedoch keinen Einfluss auf die Richtschärfe. Eine Welle, die durch den Koppler gemäß der Vorveröffentlichung US-A-4 476 447 in der Richtung fortschreitet, in der keine Messung erfolgen soll, erzeugt am anderen Tor der Koppelleitung ein Signal. Auftretende Reflexionen würden durch die Koppelleitung fließen und am Detektor erscheinen. Dadurch wird das zu messende Signal verfälscht und die Richtschärfe verringert. Dies soll durch einen hierfür vorgesehenen Widerstand gemäß dieser Vorveröffentlichung vermieden werden.The arrangement of the level detector in this prior publication has no influence on the directivity. A wave passing through the coupler according to the pre-publication US-A-4 476 447 advances in the direction in no measurement is to be made at the other gate the coupling line a signal. Occurring reflections would flow through the coupling line and at the detector appear. This falsifies the signal to be measured and the directivity is reduced. This should be done by a provided for this resistor according to this prior publication be avoided.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es von daher, einen verbesserten Richtkoppler zu schaffen, der bei insgesamt kostengünstigerem Aufbau die Erzielung verbesserter Signalwerte zulässt.The object of the present invention is therefore to provide a to provide improved directional coupler, which in total more cost-effective construction the achievement of improved signal values allows.
Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved with the subject matter of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are in specified in the dependent claims.
Die Erfindung schlägt demgemäß vor, dass auf der Grundplatte des Richtkopplers anschließend an die beiden Enden des Koppelstückes je eine Dämpfungsschaltung vorgesehen ist.The invention accordingly proposes that on the base plate of the directional coupler then to the two ends the coupling piece per a damping circuit provided is.
Vor allem ist auf dem Richtkoppler selbst, d.h. bevorzugt auf der Grundplatte, eine elektronische Pegelauswertung vorgesehen. Ferner ist eine Schnittstelleneinrichtung untergebracht, an der allerdings - da die Hochfrequenz-Signalverarbeitung auf dem Richtkoppler selbst stattfindet - lediglich ein ungeschirmtes Kabel angeschlossen werden kann. Bevorzugt wird nämlich an dieser Schnittstelleneinrichtung ein Flachbandkabel angeschlossen, welches natürlich gegenüber hochwertigen Koaxialkabel-Anschlüssen sehr viel preisgünstiger zur Verfügung gestellt werden kann.Above all, on the directional coupler itself, i. prefers on the base plate, an electronic level evaluation intended. Furthermore, an interface device accommodated, at the however - there the high frequency signal processing takes place on the directional coupler itself - Only an unshielded cable can be connected can. Namely, it is preferred at this interface device a ribbon cable connected, which of course Very high quality coaxial cable connections much cheaper can be provided.
Durch diesen erfindungsgemäßen Aufbau werden nicht nur drastische Kostenvorteile gegenüber herkömmlichen Lösungen realisiert, sondern es ergeben sich deutlich verbesserte Werte für die Richtschärfe.By this construction according to the invention are not only Drastic cost advantages over conventional solutions realized, but it results in much improved Values for the directivity.
Besonders groß sind die erfindungsgemäßen Vorteile deshalb, da auf der Grundplatte des Richtkopplers an beiden Enden je eine Dämpfungsschaltung vorgesehen ist. Dies eröffnet nämlich die Möglichkeit, dass an der Auskoppelleitung die Signale beider Richtungen weiterverwendet oder weiterverarbeitet werden können ("Doppel-Koppler"). Wird demgegenüber eine Seite der Auskoppelleitung mit einem Abschusswiderstand abgeschlossen, so kann lediglich nur ein Signalpfad ausgewertet werden. Dies würde bedeuten, dass für den Vor- bzw. den Rücklauf jeweils ein separater Koppler erforderlich wäre. Beim Einsatz von jeweils einem Richtkoppler für jede Richtung (nämlich einen für den Vorlauf und einen für den Rücklauf) müsste die Richtschärfe für jeden Zweig getrennt eingestellt werden, was zwei getrennte Koppler notwendig macht (doppelter Abgleichaufwand). Dadurch wäre auch keine Integration auf einer gemeinsamen Leiterplatte möglich und die Auswerteelektronik müsste auf einer dritten Leiterplatte realisiert werden. Dies würde dann wiederum erfordern, dass die Verbindung zwischen dem Koppler und der dritten Leiterplatte unter Verwendung von hochwertigen und damit sehr teuren Hochfrequenzkoaxialleitungen durchgeführt werden müsste. Diese Nachteile fallen bei der erfindungsgemäßen Lösung weg.The advantages according to the invention are therefore particularly great, there on the base plate of the directional coupler at both Ends ever a damping circuit is provided. This opens up the possibility that at the Auskoppelleitung the signals of both directions continue to be used or can be further processed ("double coupler"). Becomes in contrast, one side of the coupling line with a Shooting resistance completed, so only can a signal path are evaluated. This would mean, that for the forward and the return respectively a separate Coupler would be required. When using one each Directional coupler for each direction (namely one for the Flow and one for the return) would have the directivity be set separately for each branch, giving two separate coupler is necessary (double adjustment effort). This would also be no integration on one common PCB possible and the transmitter would have to be realized on a third circuit board become. This in turn would require that connection between the coupler and the third circuit board using high quality and therefore very expensive Hochfrequenzkoaxialleitungen would be performed. These disadvantages are in the solution according to the invention path.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden für die Dämpfungsglieder eine an sich bekannte n-Schaltung oder beispielsweise eine T-Schaltung unter Verwendung der entsprechenden Widerstände eingesetzt. Insbesondere diese Schaltungsanordnungen können problemlos auf der Grundplatte bzw. dem Richtkoppler angesetzt werden.In a preferred embodiment of the invention for the attenuators a known n-circuit or, for example, a T-circuit using the used corresponding resistors. Especially this one Circuitries can easily on the base plate or the directional coupler are recognized.
Insbesondere durch Verwendung eines π-Dämpfungsgliedes bzw. durch Verwendung eines T-Dämpfungsgliedes lässt sich die Detektion des Rücklaufs und des Vorlaufs auf einer Leiterplatine besonders leicht realisieren, wodurch die Auswerteelektronik der Leiterplatte mit hoher Integrationsdichte integriert werden kann. Durch genaue Montage des Koppelstückes besitzt der Richtkoppler eine hohe Richtschärfe. Beim Einsatz von Multilayermaterial verbessert sich die erzielbare Richtschärfe des Kopplers noch einmal. Zudem lässt sich hierdurch auch die Integrationsdichte nochmals steigern.In particular, by using a π-attenuator or by using a T-attenuator can be the detection of the return and the flow on one Particularly easy to realize PCB, causing the Evaluation electronics of the printed circuit board with high integration density can be integrated. By exact assembly of the coupling piece, the directional coupler has a high Directivity. Improved when using multilayer material the achievable directivity of the coupler still once. In addition, this also allows integration density increase again.
Überraschend ist vor allem, dass durch Verwendung von Dämpfungsgliedern (wodurch der Signalpegel reduziert wird) sich letztlich aber eine verbesserte Richtschärfe erzielen lässt, und dies insbesondere bei breitbandiger Anwendung.Above all, it is surprising that by using Attenuators (which reduces the signal level) but ultimately achieve an improved directivity and this especially for broadband applications.
Darüber hinaus können an dem jeweiligen Arm des Richtkopplers auch noch Filterbausteine untergebracht sein.In addition, on the respective arm of the directional coupler also be housed filter blocks.
Als besonders günstig erweist sich ferner die Unterbringung eines Pegeldetektors auf dem Richtkoppler, d.h. insbesondere auf der Grundplatte.Furthermore, the accommodation proves to be particularly favorable a level detector on the directional coupler, i. especially on the base plate.
Schließlich ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass sich auf dem Richtkoppler zusätzlich ein Speicherbaustein, vorzugsweise ein nicht flüchtiger EEPROM-Speicherbaustein befindet, in dem die Übertragungsfunktion zumindest eines und vorzugsweise beider Koppelarme samt elektronischer Auswertung gespeichert ist. Damit ist nunmehr eine eindeutige Zuordnung zwischen anliegendem HF-Pegelwert und resultierender Detektorspannung sichergestellt. Sämtliche Bauteiltoleranzen von Richtkoppler und Auswertelektronik sind so auf einer gemeinsamen Baugruppe zusammengefasst und abgespeichert. Dadurch wird zudem auch das Auswechseln einzelner Baugruppen in einem Gerät erheblich vereinfacht. Denn in bisher bekannt gewordenen Kopplersystemen musste demgegenüber nach dem Auswechseln einzelner Komponenten entweder ein aufwendiger Abgleich am Gesamtgerät durchgeführt werden oder es mussten sehr hochwertige, eng tolerierte Einzelkomponenten eingesetzt werden, die im gegenseitigen Zusammenspiel abgleichfrei sind.Finally, it is provided in a development of the invention, that in addition to the directional coupler Memory module, preferably a non-volatile EEPROM memory module is located in which the transfer function at least one and preferably both coupling arms stored with electronic evaluation. In order to is now a clear assignment between adjacent RF level value and resulting detector voltage ensured. All component tolerances of directional coupler and Evaluation electronics are on a common module summarized and stored. This will also Replacing individual modules in one device considerably simplified. Because in previously known coupler systems had in contrast to the replacement of individual Components either a complex adjustment on Whole unit or it had to be very high quality, tightly tolerated individual components are used, which are balance-free in mutual interaction.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen im Einzelnen:
- Figur 1 :
- eine schematische perspektivische Darstellung eines Koaxialleiters mit einem Anschlussbereich für den Richtkoppler;
- Figur 2 :
- eine schematische Vertikalschnittdarstellung durch die Grundplatte des Richtkopplers und des Koaxialleiters;
- Figur 3 :
- eine schematische Draufsicht auf die Darstellung gemäß Figur 2;
- Figur 4 :
- eine vergrößerte Detaildarstellung auf den das Koppelstück sowie die elektronischen Baugruppen und Komponenten umfassenden Grundplatte des Richtkopplers einschließlich eines Erweiterungsabschnittes;
- Figur 5 :
- einen schematischen Schaltplan zur Verdeutlichung der auf der Grundplatte befindlichen Elektronik; und
- Figur 6 :
- eine zu Figur 5 abgewandelte Schaltungsanordnung für einen nicht zur Erfindung gehörenden einarmigen Richtkoppler, bei welchem der eine Ausgang des Richtkopplers über einen Abschlusswiderstand abgeschlossen und am anderen Ausgang nicht ein Π-förmiges, sondern ein T-förmiges Dämpfungsglied vorgesehen ist.
- FIG. 1:
- a schematic perspective view of a coaxial conductor with a connection region for the directional coupler;
- FIG. 2:
- a schematic vertical sectional view through the base plate of the directional coupler and the coaxial conductor;
- FIG. 3:
- a schematic plan view of the representation of Figure 2;
- FIG. 4:
- an enlarged detail of the coupling piece and the electronic components and components comprehensive base plate of the directional coupler including an extension section;
- FIG. 5:
- a schematic diagram illustrating the electronics located on the base plate; and
- FIG. 6:
- a modified to Figure 5 circuit arrangement for a non-invention belonging to the one-armed directional coupler, wherein the one output of the directional coupler via a terminating resistor and at the other not a Π-shaped, but a T-shaped attenuator is provided.
In den Figuren 1 ff. ist ein Richtkoppler gezeigt, der ein durchgehendes Koaxialleitungsstück 1 mit einem in Figur 1 in perspektivischer Ansicht gezeigten und relativ massig ausgestalteten Außenleiter 3 und mit einem Innenleiter 5 umfasst.In Figures 1 et seq. A directional coupler is shown, the one continuous Koaxialleitungsstück 1 with a in Figure 1 shown in perspective view and relatively massive designed outer conductor 3 and with an inner conductor. 5 includes.
Der Außenleiter 3 weist einen im gezeigten Ausführungsbeispiel
quadratischen oder rechteckförmigen Außendurchmesser
auf. Unter Ausbildung eines im Inneren des Außenleiters 3
hohlzylinderförmigen Abstandsraumes 7 ist vom Außenleiter
3 elektrisch getrennt der im gezeigten Ausführungsbeispiel
zylindrische Innenleiter 5 verlaufend vorgesehen.The outer conductor 3 has an embodiment shown in the embodiment
square or rectangular outer diameter
on. Under formation of an inside of the outer conductor. 3
hollow
Auf dem Außenleiter 3 ist - wie insbesondere aus Figur 1
zu ersehen ist - ein Auflager- oder Montageabschnitt 11
vorzugsweise in Form einer Vertiefung oder Ausfräsung
vorgesehen. In einer so gebildeten Koppelzone 13 ist eine
freiliegende Aussparung 15, d.h. ein Fenster 15 in der
Wandung des Außenleiters 3 vorgesehen. On the outer conductor 3 is - as in particular from Figure 1
can be seen - a support or mounting portion 11th
preferably in the form of a depression or cutout
intended. In a
In dieser Koppelzone 13 wird dann der Koppler 19 mit dem
Kopplersubstrat 19' beispielsweise durch mehrere seitlich
zur freiliegenden Aussparung 15 versetzt liegende Schrauben
16 am Außenleiter 3 fest montiert, wobei an der Unterseite
des Kopplersubstrates 19' ein Koppelleitungsstück 23
vorgesehen ist. Die Koppelleitung hat dabei eine Länge von
vorzugsweise < λ/4, insbesondere eine Länge von > λ/16,
vor allem um λ/8. Dazu sind an den Stellen, an denen die
Schrauben 16 sitzen, in der Wandung des Außenleiters 3
entsprechende Gewindebohrungen eingearbeitet, die mit
entsprechenden Bohrungen 18 in dem Kopplersubstrat 19'
fluchten, um die entsprechenden Schrauben 16 einzudrehen.In this
Das Koppeleitungsstück 23 kann in einer vorbestimmten
Ausrichtung auf dem Kopplersubstrat 19' vorgesehen sein,
und zwar derart, dass sich erfahrungsgemäß günstige Werte
für die Koppeldämpfung ergeben.The
Das Koppelleitungsstück 23 kann beispielsweise aus einer
Streifenleitung bestehen. Genauso kann aber ein Drahtbügel
oder ein bedrahtetes Bauteil (Widerstand) eingesetzt werden.The
Das Kopplersubstrat 19' ist in Form einer Multilayerschicht
aufgebaut, die durch die Schirmungsfläche eine
gute Schirmung bietet und dadurch einen insgesamt störstrahlungsfesten
Koppler ergibt. Durch die Multilayerschicht
19' ist dadurch die durch die freiliegende Aussparung
15 unterbrochene Schirmung der Koaxialleitung
wieder völlig geschlossen.The coupler substrate 19 'is in the form of a multilayer film
constructed by the shielding a
Good shielding and thus a total Störstrahlungsfesten
Coupler yields. Through the multilayer layer
19 'is characterized by the exposed
Über Durchkontaktierungen werden die an dem Koppelleitungsstück
23 in dem betreffenden elektromagnetischen Feld
abgegriffenen Signale an die Koppleroberseite durchgereicht,
wo sich die elektronischen Bauteile befinden, die
die ausgekoppelten HF-Signale unmittelbar in analoge NF-Spannungen
zur Weiterverarbeitung konvertieren.About vias are on the
Dazu sind unmittelbar angrenzend an die Koppelleitungsenden
25 geeignet dimensionierte Dämpfungsglieder oder
Dämpfungsschaltungen 27 vorgesehen, die als beidseitige
Zwangsanpassung für die Koppelleitung dienen und somit die
Richtwirkung des Kopplers grundlegend mitbestimmen.These are immediately adjacent to the coupling line ends
25 suitably dimensioned attenuators or
Damping
Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 ist dabei
die Dämpfungsschaltung 27 in Form einer π-Schaltung ausgebildet,
bei welcher ein erster Widerstand R1 jeweils in
der Signalleitung 29 und vor und hinter dem Widerstand R1
ein auf Masse oder ein Gegenpotential gelegter weiterer
Widerstand R2 bzw. R3 geschaltet sind.In the embodiment shown in FIG 5 is
the damping
Wie anhand von Figur 6 auch gezeigt ist, kann anstelle
einer derartigen n-förmigen Dämpfungsschaltung 27 eine T-förmige
Dämpfungsschaltung verwendet werden, bei welcher
zwei Widerstände R4 und R5 in der Signalleitung 29 in
Reihe geschaltet sind und zwischen diesen ein auf Masse
oder ein Gegenpotential gelegter Widerstand R6 angeschlossen
ist.As also shown with reference to FIG. 6, instead of
Such an N-shaped damping
Aber auch andere Dämpfungsschaltungen sind grundsätzlich realisierbar (z.B. Festdämpfungsglieder).But other attenuation circuits are basically feasible (e.g., fixed attenuators).
Aus dem gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 geht hervor, dass die elektronischen HF-Bauteile auf der Koppeloberseite identisch und symmetrisch für beide Koppelarme ausgewählt und angeordnet sind. Da eventuell störende Einflüsse wie Fehlanpassungen, Bauteiltoleranzen und Temperaturtriften gleichermaßen auf beide Koppelarme wirken, werden diese Einflüsse gegeneinander kompensiert.From the embodiment shown in FIG 5 is apparent that the electronic RF components on the coupling top identical and symmetrical for both coupling arms are selected and arranged. Because possibly disturbing Influences such as mismatches, component tolerances and temperature drifts act equally on both coupling arms, these influences are compensated against each other.
Aus der Draufsicht gemäß Figur 5 ist auch zu ersehen, dass
den Dämpfungsschaltungen 27 in beiden Koppelarmen A, B
nachgeordnet noch ein Filter 31 sowie beispielsweise ein
Pegeldetektor 33 und ein EEPROM 37 untergebracht sein
können, wobei bevorzugt in dem EEPROM-Speicherbaustein die
Übertragungsfunktion der beiden Koppelarme samt elektronischer
Auswertung gespeichert sind.From the top view according to FIG. 5 it can also be seen that
the damping
Die gesamte Anordnung lässt sich einschließlich einer
Schnittstelleneinrichtung 35 auf dem Koppelsubstrat 19'
unterbringen. Sollte der Zentralabschnitt 19a des Koppelleitersubstrates
19' für die elektronischen Baukomponenten
nicht groß genug sein, so kann das Kopplersubstrat 19'
neben dem Zentralabschnitt 19a, der unmittelbar oberhalb
der freien Aussparung 15 am Außenleiter 3 des Koaxialleitungsstückes
1 liegt, noch einen seitlich weiter vorstehender
Erstreckungsabschnitt 19b umfassen (Figur 4).The whole arrangement can be including one
An der erwähnten Schnittstelleneinrichtung 35 können nunmehr
zum Abgriff der Analogsignale eine Gegensteck- oder
Kontakteinrichtung 36 mit einem ungeschirmten Kabel angeschlossen
werden, beispielsweise ein ungeschirmtes
Flachkabel 41, welches zu einem extern untergebrachten
Mikroprozessorbaustein 43 führt.At the mentioned
Das Kopplersubstrat 19' ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als 4-Lagen-Multilayer aufgebaut, wodurch die Kombination aus HF-Richtkoppler und elektronischer Auswertung auf einer einzigen kompakten Baugruppe realisierbar ist. Dabei existieren zwei Innenlagen, wobei die untere Innenlage als Bezugsmasse für das Koppelleitungsstück dient. Der Lagenaufbau des Kopplersubstrates kann aber auch anders ausgeführt sein, beispielsweise mit unterschiedlicher Substratstärke oder Lagenanzahl. Das Leiterplattensubstrat kann sich für jede Lage ändern und somit auch unterschiedliche Qualitätsstufen und Preisklassen aufweisen.The coupler substrate 19 'is in the illustrated embodiment built as a 4-layer multilayer, creating the combination made of HF directional coupler and electronic evaluation can be realized on a single compact module. There are two inner layers, the lower inner layer serves as reference ground for the coupling lead. The layer structure of the Kopplersubstrates but also different be executed, for example, with different Substrate thickness or number of layers. The printed circuit board substrate can change for every situation and therefore also different Have quality levels and price ranges.
Anhand von Figur 6 ist für einen an sich nicht zur Erfindung
gehörenden einarmig ausgebildeten Richtkoppler (bei
welchem der eine Koppelarm auf dem Koppelsubstrat 19'
durch einen Abschlusswiderstand 49 abgeschlossen ist)
gezeigt, dass Dämpfungsglieder 27 auch in Form der erwähnten
T-Schaltung anstelle einer n-Schaltung ausgebildet
sein können. Diese T-Schaltung kann ebenso in dem zur
Erfindung gehörenden Richtkoppler gemäß Figur 5 anstelle
der dort gezeigten π-Schaltung realisiert sein.With reference to FIG. 6, it is not part of the invention per se
belonging one-armed trained directional coupler (at
which one of the coupling arm on the coupling substrate 19 '
terminated by a terminator 49)
shown that
In Ergänzung zu der erläuterten Ausführungsbeispielen wird angemerkt, dass das Koppelleitungsstück sowohl in Länge wie Breite variieren kann und dabei auch in unterschiedlicher Relativlage, d.h. insbesondere Verdrehlage zu dem darunter befindlichen Innenleiter montiert werden kann. Dabei muss das Koppelleitungsstück nicht als Streifenleitung ausgeführt sein. Es kann vielmehr auch als Drahtbügel oder in Form eines bedrahteten Bauteiles (Widerstand) realisiert sein.In addition to the illustrated embodiments will noted that the coupling lead both in length how width can vary and in different ways Relative position, i. in particular twisting to the underneath the inner conductor can be mounted. The coupling cable does not have to be a stripline be executed. It can also be used as a wire hanger or in the form of a wired component (resistor) be realized.
Wie bereits angedeutet wurde, kann die Lage und der Aufbau des Kopplersubstrates abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen abgebildet sein. So können beispielsweise unterschiedliche Substratstärken oder ein Kopplersubstrat mit einer von dem gezeigten Ausführungsbeispiel abweichenden Lage und Anzahl verwendet werden.As already indicated, the location and construction of the Kopplersubstrates different from the embodiments shown be pictured. So, for example different substrate thicknesses or a Kopplersubstrat with one of the embodiment shown deviating position and number are used.
Schließlich kann auch das Leiterplattensubstrat aus unterschiedlichen Qualitätsstufen und Preisklassen aufgebaut sein.Finally, the printed circuit substrate of different Quality levels and price ranges built be.
Wie sich insbesondere unter Bezugnahme auf Figur 4 und 5 ergibt, können die elektrischen und elektronischen Bauteile sowohl auf der Koppleroberseite, d.h. der Oberseite des Kopplersubstrates 19' wie aber auch auf der Unterseite angebracht sein. Schließlich können die geschilderten Baugruppen auch noch Elemente zu einer Temperaturkompensation mitbeinhalten, die beispielsweise eine software- oder hardwaremäßigen Temperaturkompensation erlauben.As particularly with reference to Figures 4 and 5 results, the electrical and electronic components both on the coupler top, i. the top of the Kopplersubstrates 19 'as well as on the bottom to be appropriate. Finally, the described Assemblies also elements for temperature compensation include, for example, a software or allow hardware temperature compensation.
Ferner kann die Baugruppe auf dem Kopplersubstrat auch noch neben einer absoluten Pegelinformation auch Differenzwerte von Pegel und Phase zwischen den beiden Koppelarmen liefern. Auch diese Signale können entsprechend ausgewertet und über das Flachbandkabel einem nachgeordneten Mikroprozessor zur Verfügung gestellt werden.Furthermore, the assembly on the coupler substrate can also in addition to an absolute level information also difference values level and phase between the two coupling arms deliver. These signals can also be used accordingly evaluated and a subordinate via the ribbon cable Microprocessor can be provided.
Schließlich können die beiden Koppelarme a und b über
getrennte oder gemeinsame Elektronikpfade 29 ausgewertet
werden. In den Auswertepfaden können zur Unterdrückung von
Störfrequenzen frequenzbestimmende Elemente wie Bandpässe
31 oder Bandsperren implementiert sein.Finally, the two coupling arms a and b over
separated or common
Schließlich kann auf der Baugruppe auch eine zusätzliche
Schaltung oder ein Mikroprozessor vorgesehen sein, der die
gewonnenen Detektorspannungen auswertet und davon abgeleitet
die Größen, wie z. B. Reflektionsfaktor, Rückflussdämpfung
oder Stehwellenverhältnis (VSWR) erzeugt. Bei
Bedarf muss gegebenenfalls das Kopplersubstrat größer
ausgebildet sein oder es weist einen größeren Koppelansatz
19b auf.Finally, on the assembly also an additional
Circuit or a microprocessor may be provided, which the
evaluated and derived therefrom
the sizes, such. B. Reflection factor, return loss
or standing wave ratio (VSWR) generated. at
If necessary, the coupler substrate may need to be larger
be formed or it has a
Claims (11)
- Directional coupler having a coupling line piece (23) which is coupled to a coaxial inner conductor (5) of coaxial line pieces (1) and, for this purpose, the coupling line piece (23) is provided on or adjacent to a coupler substrate (19') which is arranged on a resting or mounting section (11) of the outer conductor (3) of the coaxial line piece (1) in the region of a cutout (15) in the outer conductor (3), and the coupling line piece (23) is in this way held in the space between the inner conductor (5) and the outer conductor (3), with additional circuit elements of the directional coupler being attached to the coupler substrate (19'), characterized by the following further features:an attenuation circuit (27) is adjacent and is connected to each of the two coupling line ends (25) on the coupler substrate (19'),electrical level evaluation (33) is provided on the coupler substrate (19') for the attenuated signals, andan interface device (35) for connection of cables (41) is provided on the coupler substrate (19'), or an additional circuit or a microprocessor is provided, evaluates the detector voltages obtained and produces variables derived from them.
- Directional coupler according to Claim 1, characterized in that the attenuation circuit (27) is in the form of a Π circuit (R1, R2, R3).
- Directional coupler according to Claim 1, characterized in that the attenuation circuit (27) is in the form of a T circuit (R4, R5, R6).
- Directional coupler according to one of Claims 1 to 3, characterized in that a memory module (37) which is preferably in the form of an EEPROM memory module (37) is also provided on the coupler substrate (19') and is used to store the transfer function of both coupling arms, and of electronic evaluation.
- Directional coupler according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the coupler substrate (19') has a multilayer structure.
- Directional coupler according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the coupler substrate (19') has a section (19a) in the region of the exposed cutout (15) in the outer conductor (3) in the coaxial line piece (1), and in that an additional extension section (19b) is provided at least in a lateral direction from this section (19a), for holding further electrical or electronic components.
- Directional coupler according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the coupling line piece (23) is in the form of a stripline, a wire clip or a wired component.
- Directional coupler according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the electronic components are fitted or provided on the upper face of the coupler substrate (19') and/or on the lower face of the coupler substrate (19').
- Directional coupler according to one of Claims 1 to 8, characterized in that elements for temperature compensation are furthermore also provided on the coupler substrate (19').
- Directional coupler according to one of Claims 1 to 9, characterized in that, in addition to assemblies for detecting absolute level information, the directional coupler also has assemblies for detecting difference values between the level and phase between the two coupling arms (A, B).
- Directional coupler according to one of Claims 1 to 10, characterized in that components which determine a frequency, in particular bandpass filters (31) or bandstop filters, are provided in at least one coupling arm (A, B), preferably in both coupling arms (A, B), in particular for suppressing interference frequencies.
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