EP2137787B1 - Gleichspannungstrenner - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a DC isolator with at least one ground conductor and at least one signal-carrying conductor, which are arranged spaced apart by means of an insulator, wherein in the signal-carrying conductor, a capacitance is arranged which bridges a column in the signal conductor.
- Such DC isolators known from BJ Minis, IEEE Transaction Microwave Theory and Techniques, Vol. 35, no. 6, June 1987, pages 597-600 , separate or superimpose the time-dependent component and the DC component of an electrical signal.
- a further connection is provided at one or both contacts of the capacitor, to which the DC voltage component is added or removed.
- the English name "Bias-T" is also common.
- a prior art bias T separates the DC component (DC) and the time dependent component (RF) of an electrical signal from one another.
- An ideal bias T is a 3-port that contains an infinite capacitance C and an infinite inductance L, cf. Fig. 1 , Gate 1 causes the superimposition of the DC and RF signal to be on or off.
- the inductance allows only one DC signal, while the capacitance only passes one RF signal.
- the signal path of the DC component from port 1 to port 3 is the signal path of the HF component from port 1 to port 2. If the inductance and port 3 are dispensed with, the bias DC can be used for DC separation from port 1 to port 2 ,
- this inductance also causes an upper limit frequency f g2 .
- a real inductance has finite dimensions. It therefore causes, like the capacitance, a discontinuity in the waveguide with the negative effects described above.
- a real inductance always has finite values for the capacitance and the ohmic resistance. It can therefore be described as a network of several ideal components.
- This network has at least one resonance frequency at which it has the effect of a short circuit and thereby causes at least a minimum in the transmission of the RF signal.
- this resonant frequency must be high.
- the resonant frequency of an inductance increases as its dimensions become smaller. This, however, the cross-sectional area of the conductors is small and the load capacity with a DC current is limited.
- a bias T is known, which is realized by different width microstrip lines.
- the microstrip line between Tor 1 and Tor 2 is continuously wider, whereby their impedance decreases.
- the inductance between Tor 1 and Tor 3 is characterized by a very narrow microstrip line formed with high impedance.
- the RF signal is prevented from passing through the narrow microstrip line to port 3.
- the width of the microstrip line and thus the impedance decreases again to the original value. Due to the short effective line length, DC currents can be supplied at slightly higher upper limit frequencies.
- the Bias-T has no capacity, it can not be used to separate a DC and an RF signal.
- the object of the present invention is accordingly to provide a DC voltage isolator or a DC voltage supply with increased bandwidth. Furthermore, the object of the present invention is to provide a DC voltage supply, which compared to the prior art has an increased upper limit frequency and an increased maximum DC current.
- the invention is achieved by a DC voltage disconnector according to claim 1.
- the surface of the envelope will be understood as the area of the signal and ground conductors facing the insulator.
- the envelope is the curve with minimum circumference, which completely encloses the cross section of the respective conductor.
- An insulator is understood to mean any material which prevents a direct galvanic current flow between signal-carrying conductor and ground conductor.
- the insulator may consist of an air gap or a protective gas.
- the dielectric constant is preferably about 1 to about 13.
- Particularly preferred is the use of polytetrafluoroethylene (PTFE) and / or GaAs and / or quartz and / or InP.
- PTFE polytetrafluoroethylene
- the bias T can be integrated in a particularly simple way monolithically with an amplifier on a substrate.
- combinations of several materials can be used either as an alloy or as a layer structure as an insulator.
- an enlarged signal conductor is used in the DC isolator, which is opposite to a small ground conductor.
- the electronic components which form the capacitance C of a bias Ts can be arranged in a space region in which they do not appreciably disturb the field distribution of the propagating RF wave. This is due to the fact that the wider conductor of an RF line always completely shields the field of the propagating wave, whereas edge effects occur at the narrower conductor, so that this conductor is encompassed by the field of the propagating wave.
- the electric field strength is accessible to calculations. With knowledge of the waveguide structure, ie the exact dimensions of the ground conductor and the signal-carrying conductor, the electric field strength can be calculated at each point of the waveguide structure. Due to the inventive dimensions of the ground conductor and the signal carrying conductor, there are areas on the signal carrying conductor where the amplitude of the electric field strength of the AC signal is lower than the amplitude of the electric field strength appearing on the surface of the ground conductor. The consideration and the comparison of the occurring at the surface of the conductor or calculated amplitudes of the electric field strength of the AC signal takes place locally. Spatially means that a cross section orthogonal to the propagation direction of the propagating AC signal is considered.
- FIG. 3a is a cross section orthogonal to the direction of propagation of the AC signal through the waveguide structure of a DC isolator according to the invention. It can be seen that the signal-carrying conductor (in this case the upper conductor) on the side remote from the ground conductor has a region where the electric field strength is lower than can be found on the surface of the ground conductor. The surface is the interface between the conductor and the insulator surrounding it.
- the ground conductor is encompassed by the field lines and so can be found at any point on its surface (neither on the side facing the signal-carrying conductor nor on the side facing away from the signal-carrying conductor) a point with such low amplitude the electric field strength of the AC signal as in the shielded area at the signal-carrying conductor.
- FIG. 3a is the shielded area on the signal-carrying conductor on the side facing away from the mass-conductor / surface of the signal-carrying conductor.
- the signal-carrying conductor is now separated for DC separation and thereby creates a gap which is bridged by a capacitor (capacitor or capacitors).
- the gap which is introduced into the signal-carrying conductor for carrying out the DC voltage separation, disturbs the shielding capability of the signal-carrying conductor.
- an almost field-free region again occurs, so that the effect of these stray fields is negligible.
- a specific conductor section along the propagation direction is taken, wherein the dimensions of the waveguide structure along this section are carried out, so that the signal-carrying conductor according to the invention a shielded area for DC separation is provided.
- the capacitors are installed for bridging the gap, ie in an area in which they do not appreciably disturb the field distribution of the propagating AC signal ( FIG. 3b ).
- the surface of a conductor does not include surfaces of cavities encapsulated in the conductor, ie cavities encapsulated in the manner of a Faraday cage within a conductor.
- FIG. 9 is a cross section of a conductor (L) having such a cavity (H).
- the dashed line in the cavity (H) shown in cross-section shows the surface of the encapsulated cavity, which is not taken into account in the comparison of the electric field strengths on the surface of the signal conductor and on the surface of the ground conductor.
- this can be expanded to the complete bias T by the signal-carrying conductor is connected on at least one side of the capacitance with an inductance and / or a ohmic resistance.
- a direct current or a DC voltage can be superimposed on the signal conductor or dissipate such a voltage.
- the DC voltage separator also simultaneously becomes a DC voltage supply.
- the capacitance and / or the inductance and / or the ohmic resistance consists of exactly one component, which is a capacitor, a coil or a sheet resistance on a case-by-case basis.
- the DC isolator can be made very compact, requires no supply voltage and is therefore conditionally robust and reliable.
- the capacitance and / or the inductance and / or the ohmic Resistor may be formed by a network comprising semiconductor devices and / or resistors and / or capacitors and / or inductors.
- a network comprising semiconductor devices and / or resistors and / or capacitors and / or inductors.
- the structure of the DC isolator according to the present invention when the components used are provided with SMD housings.
- Such components have small geometric dimensions, whereby the influence of the components on the electric field distribution around the conductor arrangement is further reduced. Since no holes for wire connections must be present, this embodiment dispenses with a further source of error at which reflections and losses of the RF signal can occur.
- SMD components have standardized housings of similar dimensions which allow a simple and reliable construction.
- a particularly simple integration of the DC voltage isolator according to the invention into existing environments results when the surface of the signal conductor facing the insulator increases stepwise or continuously in the direction of the capacitance and the surface of the ground conductor facing the insulator decreases stepwise or continuously.
- the known narrow signal lines are used for much of the signal transport on the electronic circuit.
- the opposite ground surface can continue to be performed over a large area. Only in the area of the bias T, the conditions are reversed by the signal conductor is gradually or continuously widened and the ground conductor correspondingly narrower. This is then interrupted at the widest point of the signal conductor, the resulting gap being bridged by at least one capacitance.
- the signal line is then reduced again stepwise or continuously to the original value and the ground line is correspondingly widened for this purpose.
- the characteristic impedance of the line remains constant over the bias T.
- reflections and deteriorations of the RF signal are reliably avoided.
- the dimensions of the conductors will be determined by a person skilled in the art on the basis of known formulas in individual cases, the width depending essentially on the thickness and the relative permittivity of the dielectric used.
- the bias T according to the invention is the measurement technology, for example on gallium nitride components and the amplifier technology, since there are special demands on the bandwidth and / or the load capacity with high direct currents in these areas.
- the DC power supply according to the invention can be integrated into an existing board layout with simple production methods according to the prior art.
- a Amplifier module possible, which on the one hand amplifies the RF signal and simultaneously imposes a DC voltage component.
- the monolithic integration of the DC voltage isolator with an amplifier on the same semiconductor wafer is possible. As a result, line lengths and transitions even smaller and disturbing reflections of the RF signal are avoided.
- the entire assembly can be surrounded by an electrically conductive shield or a housing. This is particularly preferably connected to the electrical ground.
- an electrically conductive shield or a housing This is particularly preferably connected to the electrical ground.
- FIG. 2a shows a narrow signal line according to the prior art, which is arranged at a distance from a wide ground line. Between both conductors, a homogeneous field distribution of the propagating wave is formed. At the edge of the narrower conductor run curved field lines, which embrace the conductor. As a result, there are field lines, which emanate from the top of the narrow signal conductor.
- FIG. 2b represents the same conductor in the prior art with a series capacitance C in cross section. It can be clearly seen that the capacity disturbs the field line course of the free conductor. This interference remains at low frequencies up to a few 100 MHz without affecting the signal quality. At high frequencies from about 10 GHz, however, the series capacity causes reflections that degrade the signal quality.
- FIG. 3a shows a microstrip line in a DC isolator according to the present invention. This is characterized by the fact that the upper signal conductor is wider than the narrow ground conductor. The field distribution of the undisturbed microstrip line does not change as a result.
- FIG. 3b shows the range of DC voltage supply with capacitances C and an inductance L for DC supply. These are now, unlike the prior art after FIG. 2b , arranged in the field-free region of the conductor arrangement. Thus, the field distribution also remains at the DC power supply unchanged over the undisturbed line. As a result, the occurrence of an upper limit frequency f g2 by the capacitance C and the inductance L is prevented as desired. Due to the larger cross-sectional area larger capacitors can be used with larger capacity values, so that the lower limit frequency is advantageously reduced.
- the DC isolator is thus realized with a ground conductor and a signal-carrying conductor which are applied as a strip on a dielectric substrate.
- Figure 3c is a cross section orthogonal to the direction of propagation of the propagating AC signal by a DC voltage disconnector according to the invention shown.
- the ground conductor (B) is applied on one side of the dielectric substrate (S) and the signal-carrying conductor (A) on the other side of the dielectric substrate (S), wherein on the side of the signal-carrying conductor (A) remote from the substrate, a capacitor (C ) is arranged on the signal-carrying conductor (A), wherein that the signal-carrying conductor (A) is wider than the ground conductor (B).
- Broader means that the distance connecting the two outermost points a 1 and a 2 of the metallization of the signal-carrying conductor (A) is wider than the distance that the two outermost points, b 1 and b 2 , of the metallization of the ground conductor ( B) connects.
- FIG. 4 shows the board layout of a realized in microstrip technology DC voltage isolator according to the present invention.
- the figure shows the surface metallization in gray and the backside metallization in black.
- the opposite ground conductor is significantly wider than the signal conductor.
- the DC supply is realized with three capacitors C for DC separation.
- the DC voltage via inductances L is added or removed.
- the signal line is significantly wider than the ground line.
- the signal line is continuously increased until it reaches the width of the original ground conductor.
- the ground conductor is reduced in the same area adapted for this, until it has reached the width of the original signal conductor. Since the characteristic impedance of such a microstrip array is a function of the line width, the board thickness, and the relative permittivity, the impedance of the line does not change as a result of this change in line width, as does the measurement results Fig. 5 and 6 demonstrate.
- the field of the electromagnetic wave which is always located between the wide and the narrow conductor, thus migrates in the region of the transition from the circuit board top to the bottom. In the area of the capacitances C and the DC feeders, which are arranged on the upper side of the printed circuit board, the conductor is thus field-free.
- the board layout out FIG. 4 was realized on a printed circuit board substrate with a thickness of 508 microns with a copper metallization on the top and bottom of each 17 microns thick.
- the entire circuit board has a width of 4 cm and a length of 7.3 cm. Of which an area of 2 x 7.3 cm 2 with the bias-T is in use. another surface of 2 x 7.3 cm 2 carries a straight, uniformly wide reference line without further components.
- FIG. 5a shows a measurement of the scattering parameters (S-parameters) in the range of 500 kHz to 500 MHz.
- S-parameters are used to describe characteristics of linear time-invariant networks at high frequencies, since the variable quantities current and voltage can only be measured with great difficulty.
- S-parameters describe in magnitude and phase the signal parts which are transmitted or reflected at different ports of a network.
- To FIG. 5 a nearly undisturbed transmission from port 1 to port 2 of the bias Ts at a frequency of 25 MHz or higher is possible. The bandwidth limit down is given by the inductance used.
- FIG. 5b shows the measurement of S-parameters for the frequency range from 500 MHz to 40 GHz.
- the data of the same length microstrip line are shown without further components.
- Both the reference line and the DC voltage supply according to the invention show a transmission which continuously drops to higher frequencies.
- FIG. 5b indicates that the inventive bias T transports the signal with the same quality as the straight reference line without further components. The previously observed by a DC voltage supply signal degradation no longer occurs in the DC voltage disconnector according to the invention.
- FIG. 6 shows again.
- the graph shows the difference between the measured transmissions Fig. 5 for the reference line and the DC voltage supply to FIG. 4 , Up to a frequency of 35 GHz this difference is almost zero, from 35 GHz a difference of 2 dB can be measured.
- FIG. 7 shows an alternative embodiment of the DC supply according to the invention in coaxial form.
- the ground line represents the larger-area line.
- the inner conductor arranged on the axis of symmetry is used as the ground conductor. This is surrounded by a substantially cylindrical insulator material. Outside of the insulator material, the likewise substantially cylindrical signal conductor is attached as a hollow cylindrical outer conductor.
- the field distribution in the interior of the coaxial conductor does not differ from the field distribution according to the prior art.
- the externally arranged signal conductor allows to attach components for DC separation and DC voltage supply or removal in the field-free area outside the coaxial conductor.
- the outer conductor is separated and the resulting gap bridged with capacitors.
- the gap which is introduced to carry out the DC separation in the signal-carrying conductor, disturbs the Shielding capability of the externally arranged signal-carrying conductor. Nevertheless, an almost field-free area already occurs one to two gap width away from the gap, so that the effect of this stray field is negligible.
- the capacitors can be mounted on the outside of this or, if the outer conductor has a greater material thickness, can also be embedded in them.
- FIG. 8 shows a further embodiment of the DC isolator according to the invention, in the form of the symmetrical strip line.
- the signal-carrying conductor strip is embedded in a dielectric and runs parallel to two conductive layers deposited on the two opposite sides of the dielectric and serving as a grounding conductor.
- this arrangement is now changed (see FIG. 8 ) that the two outer conductive layers (A 1 and A 2 ) deposited on the two opposite sides of the dielectric represent the signal carrying conductors and the inner conductor (B) embedded in the dielectric is the ground conductor.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungstrenner mit mindestens einem Masseleiter und mindestens einem signalführenden Leiter, welche mittels eines Isolators beabstandet angeordnet sind, wobei im signalführenden Leiter eine Kapazität angeordnet ist die eine Spalte im Signalleiter überbrückt. . Solche Gleichspannungstrenner bekannt aus 'Decade bandwidth bias T's for MIC applications up to 50 GHz' B.J.Minnis, IEEE Transaction Microwave Theory and Techniques, Vol. 35, No. 6, Juni 1987, Seiten 597-600, separieren oder superponieren den zeitabhängigen Anteil und den Gleichspannungsanteil eines elektrischen Signals. Hierzu ist an einer oder an beiden Kontakten des Kondensators ein weiterer Anschluss vorgesehen, an welchen der Gleichspannungsanteil zu- oder abgeführt wird. Für diese Bauelemente ist auch die englische Bezeichnung "Bias-T" gebräuchlich.
- Ein Bias-T nach dem Stand der Technik trennt den Gleichspannungsanteil (DC) und den zeitabhängigen Anteil (HF) eines elektrischen Signals von einander. Ein ideales Bias-T ist ein 3-Tor, das eine unendlich große Kapazität C und eine unendlich große Induktivität L enthält, vgl.
Fig. 1 . Durch Tor 1 fällt die Überlagerung des DC- und HF-Signals ein oder aus. Die Induktivität lässt nur ein DC-Signal, die Kapazität hingegen nur ein HF-Signal passieren. Somit verläuft der Signalpfad des DC-Anteils von Tor 1 zu Tor 3 der Signalpfad des HF-Anteils von Tor 1 zu Tor 2. Bei Verzicht auf die Induktivität und Tor 3 kann das Bias-T zur Gleichspannungstrennung von Tor 1 zu Tor 2 verwendet werden. - Ein reales Bias-T weist jedoch nur endliche Werte der Kapazität C und der Induktivität L auf. Daraus resultiert eine endlich große untere Grenzfrequenz fg1. Unterhalb dieser Grenzfrequenz wird das HF-Signal auf seinem Weg von Tor 1 zu Tor 2 stark bedämpft. Da sich der kapazitive Widerstand Xc eines Wechselstromkreises nach der Formel
verhält, wird dieser kapazitive Widerstand mit zunehmender Frequenz stetig kleiner. Daher würde man aus der Theorie keine obere Grenzfrequenz eines Bias-Ts erwarten. - Allerdings hat sich gezeigt, dass der Raum um den Signalleiter fast vollständig vom elektromagnetischen Feld der geführten Welle ausgefüllt ist, vgl.
Fig. 2 . Da eine reale Kapazität auch geometrische äußere Abmessungen hat, welche mit zunehmendem Kapazitätswert steigen, stört die Anwesenheit des Bauelementes die Feldverteilung in seiner Umgebung. Die Kapazität stellt also eine Diskontinuität im Wellenleiter dar, welche Reflexionen verursacht. Je höher die Frequenzen bzw. je kleiner die Wellenlängen der sich ausbreitenden Wellen sind, desto stärker beeinträchtigt diese Diskontinuität die Transmission. Deshalb können große Kapazitäten die obere Grenzfrequenz fg2 beschränken. - Sofern eine Induktivität zwischen Tor 1 und Tor 3 vorgesehen ist, verursacht auch diese Induktivität eine obere Grenzfrequenz fg2. Eine reale Induktivität weist endliche Abmessungen auf. Sie verursacht daher wie die Kapazität eine Diskontinuität im Wellenleiter mit den oben beschriebenen negativen Auswirkungen.
- Eine reale Induktivität weist darüber hinaus immer auch endliche Werte für die Kapazität und den ohm'schen Widerstand auf. Sie lässt sich daher als Netzwerk mehrerer idealer Bauelemente beschreiben. Dieses Netzwerk weist mindestens eine Resonanzfrequenz auf, bei der es die Wirkung eines Kurzschlusses hat und dadurch mindestens ein Minimum in der Transmission des HF-Signals verursacht. Um eine möglichst hohe obere Grenzfrequenz fg2 zu erreichen, muss diese Resonanzfrequenz hoch sein. Die Resonanzfrequenz einer Induktivität steigt im Regelfall, wenn deren Abmessungen kleiner werden. Dadurch wird jedoch die Querschnittsfläche der Stromleiter klein und die Belastbarkeit mit einem DC-Strom ist begrenzt.
- Zur Lösung dieser Probleme schlägt die
DE 103 08 211 A1 vor, die elektromagnetische Welle auf einem Innenleiter zu führen, welcher von einem spaltfreien, im Wesentlichen koaxialen Außenleiter umgeben ist. Der Innenleiter ist an einer Trennstelle durch einen Spalt getrennt. Diese Trennstelle ist mit einem Kondensator überbrückt. Um die Feldverteilung in der koaxialen Leiteranordnung möglichst wenig zu stören, ist dabei der Kondensator in den Innenleiter eingesetzt. Diese Anordnung löst jedoch nicht das Problem, zusätzlich eine Seite des Kondensators mit einer Spule zu kontaktieren, ohne die Transmission zu stören. - Aus der
GB 2 189 942 A - Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, einen Gleichspannungstrenner bzw. eine Gleichspannungszuführung mit vergrößerter Bandbreite bereitzustellen. Weiterhin besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Gleichspannungszuführung bereitzustellen, welche im Vergleich zum Stand der Technik eine erhöhte obere Grenzfrequenz und einen vergrößerten maximalen DC-Strom aufweist.
- Die Erfindung wird gelöst durch einen Gleichspannungstrenner gemäss Anspruch 1.
- Unter der dem Isolator zugewandten Fläche der Signal- und Masseleiter wird künftig, die Fläche der Einhüllenden verstanden. Im Querschnitt der Leiteranordnung ist die Einhüllende dabei die Kurve mit minimalem Umfang, welche den Querschnitt der jeweiligen Leiter vollständig umschließt.
- Als Isolator wird jedes Material verstanden, welches einen direkten galvanischen Stromfluss zwischen signalführendem Leiter und Masseleiter verhindert. Beispielsweise kann der Isolator aus einem Luftspalt bestehen oder einem Schutzgas. Insbesondere kommt jedoch die Verwendung eines dielektrischen Festkörpers in Frage. Bevorzugt beträgt die Dielektrizitätskonstante in diesem Fall etwa 1 bis etwa 13. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Polytetrafluorethylen (PTFE) und/oder GaAs und/oder Quarz und/oder InP. Auf einem halbleitend dotierbaren Isolator kann das Bias-T in besonders einfacher Weise monolithisch mit einem Verstärker auf ein Substrat integriert werden.
- Fallweise können auch Kombinationen aus mehreren Materialien entweder als Legierung oder als Schichtstruktur als Isolator eingesetzt werden.
- In der Elektro- und Nachrichtentechnik gibt es die Jahrzehnte alte Grundannahme, dass in einem Wellenleiter der Signalleiter kleinere Abmessungen besitzt als der bzw. die Masseleiter. Beispielsweise bestehen Koaxialleitungen aus einem dünnen Signalleiter, welcher in der Symmetrieachse der Leitung angeordnet ist. Dieser ist von einem zylindrischen Masseleiter außen umgeben. Auf Leiterplatten wird als Signalleiter ein schmaler Kupferleiter von 0,3 bis 1 mm verwendet, wohingegen als Masseleitung meist die gesamte Rückseite der Leiterplatte zur Verfügung steht oder zwei Masseleiter beidseitig des Signalleiters angeordnet sind. Erfindungsgemäß wurde jetzt erkannt, dass die Aufgaben der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst werden können, dass mit diesem Paradigma gebrochen wird.
- Erfindungsgemäß wird im Gleichspannungstrenner ein vergrößerter Signalleiter verwendet, welcher einem nur kleinen Masseleiter gegenüber steht. Infolge dieser Umkehrung der Geometrie können die elektronischen Bauteile, welche die Kapazität C eines Bias-Ts bilden, in einem Raumbereich angeordnet werden, in welchem sie die Feldverteilung der propagierenden HF-Welle nicht merklich stören. Dies liegt darin begründet, dass der breitere Leiter einer HF-Leitung das Feld der propagierenden Welle stets vollständig abschirmt, wohingegen am schmäleren Leiter Randeffekte auftreten, so dass dieser Leiter vom Feld der propagierenden Welle umgriffen wird.
- Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Gleichspannungstrenner mit den Merkmalen der Anspruchs 1.
- Die elektrische Feldstärke ist Berechnungen zugänglich. Bei Kenntnis der Wellenleiterstruktur, also der genauen Abmessungen des Masseleiters und des signalführenden Leiters, kann die elektrische Feldstärke an jedem Punkt der Wellenleiterstruktur berechnet werden. Aufgrund der erfinderisch gewählten Abmessungen des Masseleiters und des signalführenden Leiters gibt es am signalführenden Leiter Bereiche, in denen die Amplitude der elektrischen Feldstärke des Wechselspannungssignals niedriger ist als die Amplitude der elektrischen Feldstärke, die an der Oberfläche des Masseleiters auftritt. Die Betrachtung und der Vergleich der an der Oberfläche der Leiter auftretenden bzw. berechneten Amplituden der elektrischen Feldstärke des Wechselspannungsignals erfolgt ortsgleich. Ortsgleich bedeutet, dass ein Querschnitt orthogonal zur Ausbreitungsrichtung des propagierenden Wechselspannungssignals betrachtet wird.
- Zur Verdeutlichung sei hier
Figur 3a gezeigt.Figur 3a ist ein Querschnitt orthogonal zur Ausbreitungsrichtung des Wechselspannungssignals durch die Wellenleiterstruktur eines erfindungsgemäßen Gleichspannungstrenners. Es ist zu sehen, dass es beim signalführenden Leiter (hier der obere Leiter) auf der der masseleiter-abgewandten Seite einen Bereich gibt, wo die elektrische Feldstärke niedriger ist, als auf der Oberfläche des Masseleiters gefunden werden kann. Die Oberfläche ist die Grenzfläche zwischen Leiter und dem ihn umgebenden Isolator. Der Masseleiter wird von den Feldlinien umgriffen und so findet sich an keiner Stelle seiner Oberfläche (weder an der dem signalführenden Leiter zugewandten Seite noch an der dem signalführenden Leiter abgewandten Seite) eine Stelle mit so niedriger Amplitude der elektrischer Feldstärke des Wechselspannungssignals als im abgeschirmten Bereich am signalführenden Leiter. Im Beispiel derFigur 3a ist der abgeschirmte Bereich am signalführendem Leiter auf der masseleiter-abgewandten Seite/Oberfläche des signalführenden Leiters. - Der signalführenden Leiter wird nun zur Gleichspannungstrennung aufgetrennt und dadurch entsteht ein Spalt, der mit einer Kapazität (Kondensator bzw. Kondensatoren) überbrückt wird. Der Spalt, der für die Durchführung der Gleichspannungstrennung in den signalführenden Leiter eingebracht wird, stört die Abschirmungsfähigkeit des signalführenden Leiters. Dennoch tritt bereits ein bis zwei Spaltbreit vom Spalt entfernt (entlang der Ausbreitungsrichtung des Signals) wieder ein nahezu feldfreier Bereich auf, so dass der Effekt dieser Streufelder vernachlässigbar ist. Für die Gleichspannungstrennung wird also ein bestimmter Leiterabschnitt entlang der Ausbreitungsrichtung genommen, wobei die Abmessungen der Wellenleiterstruktur entlang dieses Abschnittes ausgeführt sind, so dass am signalführenden Leiter erfindungsgemäß ein abgeschirmter Bereich für die Gleichspannungstrennung zur Verfügung gestellt wird. In diesem Bereich am signalführendem Leiter werden die Kondensatoren zur Überbrückung des Spaltes eingebaut, also in einem Bereich, in welchem sie die Feldverteilung des propagierenden Wechselspannungssignals nicht merklich stören (
Figur 3b ). - Als Oberfläche eines Leiters zählen nicht Oberflächen von im Leiter eingekapselten Hohlräumen, also nach Art eines Faradayschen Käfigs innerhalb eines Leiters abgekapselte Hohlräume. In
Figur 9 ist ein Querschnitt eines Leiters (L) dargestellt, der einen solchen Hohlraum (H) aufweist. Die im Querschnitt eingezeichnete gestrichelte Linie im Hohlraum (H) zeigt die Oberfläche des eingekapselten Hohlraumes, wobei diese bei dem Vergleich der elektrischen Feldstärken an der Oberfläche des Signalleiters und an der Oberfläche des Masseleiters nicht berücksichtigt wird. - In einer weiteren Ausgestaltung des Gleichspannungstrenners kann dieser zum vollständigen Bias-T erweitert werden, indem der signalführende Leiter auf mindestens einer Seite der Kapazität mit einer Induktivität und/oder einem ohm'schen Widerstand verbunden ist. Auf diese Weise lässt sich dem Signalleiter ein Gleichstrom bzw. eine Gleichspannung überlagern oder eine solche Spannung abführen. Durch die Induktivität wird aus dem Gleichspannungstrenner auch gleichzeitig eine Gleichspannungszuführung. Diese Erweiterung ist durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Wellenleiterstruktur besonders einfach, da auch die Induktivitäten im abgeschirmten Bereich des signalführenden Leiters platziert werden.
- In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gleichspannungstrenners besteht die Kapazität und/oder die Induktivität und/oder der ohm'sche Widerstand aus genau einem Bauteil, welches fallweise ein Kondensator, eine Spule oder ein Schichtwiderstand ist. In diesem Fall kann der Gleichspannungstrenner besonders kompakt aufgebaut werden, benötigt keine Versorgungsspannung und ist dadurch bedingt robust und zuverlässig.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführung kann die Kapazität und/oder die Induktivität und/oder der ohm'sche Widerstand durch ein Netzwerk gebildet werden, welches Halbleiterbauelemente und/oder Widerstände und/oder Kondensatoren und/oder Induktivitäten umfasst. Mittels solcher Netzwerke können auch große Werte für die Kapazität oder die Induktivität realisiert werden, ohne die Nachteile großer und schwerer Bauelemente hinnehmen zu müssen. So kann beispielsweise auch bei großen Induktivitäten der ohm'sche Widerstand einer Spule gering gehalten werden oder die dielektrische Verlustleistung kapazitätsstarker Kondensatoren wird durch ein Netzwerk mehrerer Bauelemente vermindert.
- Besonders bevorzugt ist der Aufbau des Gleichspannungstrenners gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn die verwendeten Bauelemente mit SMD-Gehäusen versehen sind. Solche Bauteile weisen geringe geometrische Abmessungen auf, wodurch der Einfluss der Bauelemente auf die elektrische Feldverteilung rund um die Leiteranordnung weiter verringert wird. Da keine Bohrungen für Drahtanschlüsse vorhanden sein müssen, verzichtet diese Ausführungsform auf eine weitere Fehlerquelle, an welcher Reflexionen und Verluste des HF-Signals auftreten können. Darüber hinaus weisen SMD-Bauteile standardisierte Gehäuse ähnlicher Abmessungen auf, welche einen einfachen und zuverlässigen Aufbau ermöglichen.
- Eine besonders einfache Integration des erfindungsgemäßen Gleichspannungstrenners in bestehende Umgebungen ergibt sich dann, wenn die dem Isolator zugewandte Fläche des Signalleiters in Richtung auf die Kapazität hin stufenweise oder kontinuierlich zunimmt und die dem Isolator zugewandte Fläche des Masseleiters stufenweise oder kontinuierlich abnimmt. In diesem Fall können weiterhin die bekannten schmalen Signalleitungen für einen Großteil des Signaltransports auf der elektronischen Schaltung verwendet werden. Auch kann die gegenüberliegende Massefläche weiterhin großflächig ausgeführt werden. Lediglich im Bereich des Bias-T werden die Verhältnisse umgekehrt, indem der Signalleiter stufenweise oder kontinuierlich verbreitert wird und der Masseleiter korrespondierend hierzu schmäler wird. Bevorzugt an der breitesten Stelle des Signalleiters wird dieser dann unterbrochen, wobei der entstehende Spalt durch mindestens eine Kapazität überbrückt wird. Nach der Gleichspannungstrennung wird dann die Signalleitung wieder stufenweise oder kontinuierlich auf den ursprünglichen Wert verringert und die Masseleitung hierzu korrespondierend verbreitert. Durch diese Anpassung der Leiterflächen bleibt der Wellenwiderstand der Leitung über das Bias-T hinweg konstant. Dadurch werden Reflexionen und Verschlechterungen des HF-Signales zuverlässig vermieden. Die Abmessungen der Leiter wird der Fachmann anhand bekannter Formeln im Einzelfall bestimmen, wobei die Breite im Wesentlichen von der Dicke und der relativen Dielektrizitätszahl des verwendeten Dielektrikums abhängen.
- Zu den besonders bevorzugten Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Bias-T gehört die Messtechnik, beispielsweise an Galliumnitrid-Bauelementen und die Verstärkertechnik, da in diesen Bereichen besondere Anforderungen an die Bandbreite und/oder die Belastbarkeit mit hohen Gleichströmen bestehen. Die erfindungsgemäße Gleichstromzuführung lässt sich mit einfachen Herstellungsmethoden nach dem Stand der Technik in ein bestehendes Platinenlayout integrieren. Somit wird ein Verstärkermodul möglich, welches einerseits das HF-Signal verstärkt und gleichzeitig einen Gleichspannungsanteil aufprägt. Fallweise ist auch die monolithische Integration des Gleichspannungstrenners mit einem Verstärker auf dem selben Halbleiter-Wafer möglich. Dadurch werden Leitungslängen und Übergänge nochmals kleiner und störende Reflektionen des HF-Signals vermieden.
- Um eine Störung umliegender Baugruppen zu vermeiden und die Einstrahlung unerwünschter Hochfrequenzsignale in den erfindungsgemäßen Gleichspannungstrenner zu vermeiden, kann die gesamte Anordnung von einer elektrisch leitfähigen Abschirmung oder einem Gehäuse umgeben werden. Besonders bevorzugt wird dieses mit der elektrischen Masse verbunden. Damit sich das elektrische Feld der propagierenden HF-Welle zwischen Signal- und Masseleiter konzentriert, wird der Fachmann beispielsweise einen größeren Abstand der Abschirmung vom Signalleiter vorsehen. Dadurch ist nur der kleinere Masseleiter maßgeblich an der Wellenführung des HF-Signals beteiligt und der Einfluss der Abschirmung bleibt gering.
- Die Erfindung soll anhand der nachfolgenden Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den Ausführungsbeispielen werden erfindungsgemäße Abmessungen der jeweiligen Wellenleiterstrukturen gezeigt.
- Figur 1
- zeigt die elektrische Schaltung einer Gleich- spannungszuführung nach dem Stand der Technik.
- Figur 2
- zeigt eine schematische Darstellung der elektrischen Feldverteilung einer Mikrostreifen- leitung nach dem Stand der Technik mit und ohne
- Figur 3
- Serienkapazität C. Der Signalleiter ist der obere Leiter. Der unten dargestellte Leiter ist der Masseleiter. 3 (a) zeigt eine ungestörte invertierte Mikro- streifenleitung und 3 (b) zeigt eine invertierte Mikrostreifenleitung mit einer Serienkapazität C gemäß der vorliegenden Erfindung. In
Fig. 3a und 3b ist der obere Leiter der Signalleiter. - Figur 3c
- zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gleichspannungstrenners.
- Figur 4
- zeigt ein Platinenlayout, mit welchem die erfindungsgemäße Gleichspannungszuführung als Mikrostreifenleitung auf einem ebenen Substrat realisiert werden kann.
- Figur 5a
- zeigt die gemessene Transmission und die Anpassung der Gleichspannungszuführung nach
Figur 4 im Frequenzbereich von 500 kHz bis 500 MHz. - Figur 5b
- zeigt dieselben Messungen im Frequenzbereich von 500 MHz bis 40 GHz. Zusätzlich sind Messwerte eines Leitungsstückes als Vergleich aufgetragen.
- Figur 6
- zeigt die Differenz der gemessenen Transmission einer Referenzleitung und der Gleichspannungs- zuführung nach
Figur 4 im Frequenzbereich von 500 MHz bis 40 GHz. - Figur 7
- zeigt eine Gleichspannungszuführung gemäß der vorliegenden Erfindung in der Bauweise einer Koaxialleitung.
- Figur 8
- zeigt eine schematische Darstellung einer symmetrishen Streifenleitung in einem erfindungsgemäßen Gleichspannungstrenner.
- Figur 9
- zeigt, was unter einem im Leiter selbst eingekapselten Hohlraum zu verstehen ist
-
Figur 2a zeigt eine schmale Signalleitung nach dem Stand der Technik welche beabstandet zu einer breiten Masseleitung angeordnet ist. Zwischen beiden Leitern bildet sich eine homogene Feldverteilung der propagierenden Welle aus. Am Rand des schmäleren Leiters verlaufen gebogene Feldlinien, welche den Leiter umgreifen. Dadurch existieren auch Feldlinien, welche von der Oberseite des schmalen Signalleiters ausgehen. -
Figur 2b stellt denselben Leiter nach dem Stand der Technik mit einer Serienkapazität C im Querschnitt dar. Deutlich ist zu erkennen, dass die Kapazität den Feldlinienverlauf des freien Leiters stört. Diese Störung bleibt bei niedrigen Frequenzen bis einigen 100 MHz ohne Auswirkungen auf die Signalqualität. Bei hohen Frequenzen ab ca. 10 GHz verursacht die Serienkapazität jedoch Reflexionen, welche die Signalqualität verschlechtern. -
Figur 3a zeigt eine Mikrostreifenleitung in einem Gleichspannungstrenner gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass der obere Signalleiter breiter ist als der schmale Masseleiter. Die Feldverteilung der ungestörten Mikrostreifenleitung ändert sich dadurch nicht.Figur 3b zeigt den Bereich der Gleichspannungszuführung mit Kapazitäten C und einer Induktivität L zur Gleichstromzuführung. Diese sind nun, anders als beim Stand der Technik nachFigur 2b , im feldfreien Bereich der Leiteranordnung angeordnet. Somit bleibt die Feldverteilung auch an der Gleichstromzuführung gegenüber der ungestörten Leitung unverändert. Dadurch wird das Auftreten einer oberen Grenzfrequenz fg2 durch die Kapazität C und die Induktivität L wunschgemäß verhindert. Aufgrund des größeren Leitungsquerschnittes können größere Kondensatoren mit größeren Kapazitätswerten eingesetzt werden, so dass auch die untere Grenzfrequenz vorteilhaft verringert wird. - In Mikrostreifentechnik ist der Gleichspannungstrenner also realisiert mit einem Masseleiter und einem signalführendem Leiter welche als Streifen auf ein dielektrisches Substrat aufgebracht sind. In
Figur 3c ist ein Querschnitt orthogonal zur Ausbreitungsrichtung des propagierenden Wechselspannungssignals durch einen erfindungsgemäßen Gleichspannungstrenner gezeigt. Der Masseleiter (B) ist auf der einen Seite des dielektrischen Substrats (S) und der signalführende Leiter (A) auf der anderen Seite des dielektrischen Substrats (S) aufgebracht, wobei auf der substratabgewandten Seite des signalführenden Leiters (A) ein Kondensator (C) am signalführenden Leiter (A) angeordnet ist, wobei dass der signalführende Leiter (A) breiter ist als der Masseleiter (B). Breiter bedeutet, dass die Strecke, die die zwei äußersten Punkte a1 und a2 der Metallisierung des signalführenden Leiters (A) verbindet, breiter ist als die Strecke, die die beiden äußersten Punkte, b1 und b2, der Metallisierung des Masseleiters (B) verbindet. -
Figur 4 zeigt das Platinenlayout eines in Mikrostreifentechnik realisierten Gleichspannungstrenners gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Figur zeigt die Oberflächenmetallisierung in grau und die Rückseitenmetallisierung in schwarz. Auf der Oberseite ist im linken Bereich der Signalleiter als schmale Leiterbahn ausgebildet, der gegenüberliegende Masseleiter ist deutlich breiter als der Signalleiter. Im mittleren Bereich ist die Gleichstromzuführung mit drei Kondensatoren C zur Gleichspannungstrennung realisiert. Beiderseits der Kondensatoren wird die Gleichspannung über Induktivitäten L zu- bzw. abgeführt. - In diesem mittleren Bereich mit den elektronischen Bauelementen ist die Signalleitung deutlich breiter als die Masseleitung. Dazu wird die Signalleitung kontinuierlich vergrößert, bis diese die Breite des ursprünglichen Masseleiters erreicht. Der Masseleiter wird im gleichen Flächenbereich dazu angepasst verringert, bis dieser die Breite des ursprünglichen Signalleiters erreicht hat. Da der Wellenwiderstand einer solchen Mikrostreifenanordnung eine Funktion der Leiterbreite, der Leiterplattendicke und der relativen Dielektrizitätszahl ist, ändert sich die Impedanz der Leitung durch diese Änderung der Leiterbreite nicht, wie die Messergebnisse nach
Fig. 5 und6 zeigen. Das Feld der elektromagnetischen Welle, welches stets zwischen dem breiten und dem schmalen Leiter lokalisiert ist, wandert somit im Bereich des Übergangs von der Leiterplattenoberseite auf die Unterseite. Im Bereich der Kapazitäten C und der Gleichstromzuführungen, welche an der Leiterplattenoberseite angeordnet sind, ist der Leiter somit feldfrei. - Das Platinenlayout aus
Figur 4 wurde auf einem Leiterplattensubstrat mit einer Dicke von 508 µm mit einer Kupfermetallisierung auf der Ober- und Unterseite von jeweils 17 µm Dicke realisiert. Das Substratmaterial war ein handelsübliches, glasfaserverstärktes PTFE-Material mit einer Dielektrizitätszahl εr=3,38 bei einer Frequenz von 10 GHz. Der dielektrische Verlust bei dieser Frequenz beträgt 0,0027. Die gesamte Leiterplatte hat eine Breite von 4 cm und eine Länge von 7,3 cm. Davon ist eine Fläche von 2 x 7,3 cm2 mit dem Bias-T belegt. eine weitere Fläche von 2 x 7,3 cm2 trägt eine gerade, gleichmäßig breite Referenzleitung ohne weitere Bauelemente. -
Figur 5a zeigt eine Messung der Streuparameter (S-Parameter) im Bereich von 500 kHz bis 500 MHz. S-Parameter werden zur Beschreibung von Eigenschaften linearer zeitinvarianter Netzwerke bei hohen Frequenzen verwendet, da sich die variablen Größen Strom und Spannung nur noch mit großen Schwierigkeiten messen lassen. S-Parameter beschreiben in Betrag und Phase die Signalteile, welche an verschiedenen Toren eines Netzwerkes transmittiert oder reflektiert werden. NachFigur 5 ist eine nahezu ungestörte Transmission von Tor 1 zu Tor 2 des Bias-Ts bei einer Frequenz von 25 MHz oder höher möglich. Die Bandbreitebegrenzung nach unten ist durch die eingesetzte Induktivität gegeben. -
Figur 5b zeigt die Messung der S-Parameter für den Frequenzbereich von 500 MHz bis 40 GHz. Zum Vergleich sind die Daten der gleich langen Mikrostreifenleitung ohne weitere Bauelemente dargestellt. Sowohl die Referenzleitung als auch die erfindungsgemäße Gleichspannungszuführung zeigen eine Transmission, welche kontinuierlich zu höheren Frequenzen abfällt. - Die
Figur 5b lässt erkennen, dass das erfindungsgemäße Bias-T das Signal mit gleicher Güte transportiert wie die gerade Referenzleitung ohne weitere Bauelemente. Die bisher durch eine Gleichspannungszuführung beobachtete Signalverschlechterung tritt bei dem erfindungsgemäßen Gleichspannungstrenner nicht mehr auf. - Dieser Sachverhalt ist in
Figur 6 nochmals dargestellt. Die Grafik zeigt die Differenz der gemessenen Transmissionen ausFig. 5 für die Referenzleitung und die Gleichspannungszuführung nachFigur 4 . Bis zu einer Frequenz von 35 GHz ist diese Differenz nahezu Null, ab 35 GHz ist eine Differenz von 2 dB messbar. -
Figur 7 zeigt eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gleichstromzuführung in Koaxialform. Wie bereits bei der Mikrostreifenleitung wird mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Paradigma gebrochen, dass die Masseleitung die großflächigere Leitung darstellt. Im erfindungsgemäßen Gleichspannungstrenner wird der innere, an der Symmetrieachse angeordnete Leiter als Masseleiter verwendet. Dieser ist von einem im Wesentlichen zylindrischen Isolatormaterial umgeben. Außen um das Isolatormaterial wird der ebenfalls im Wesentlichen zylinderförmige Signalleiter als hohlzylindrischer Außenleiter angebracht. Somit unterscheidet sich die Feldverteilung im inneren des Koaxialleiters nicht von der Feldverteilung nach dem Stand der Technik. Der außen angeordnete Signalleiter gestattet jedoch, Bauelemente zur Gleichspannungstrennung und Gleichspannungszu- oder -abfuhr im feldfreien Bereich außerhalb des Koaxialleiters anzubringen. Hierzu wird der Außenleiter aufgetrennt und der entstehende Spalt mit Kondensatoren überbrückt. Der Spalt, der für die Durchführung der Gleichspannungstrennung in den signalführenden Leiter eingebracht wird, stört die Abschirmungsfähigkeit des außen angeordneten signalführenden Leiters. Dennoch tritt bereits ein bis zwei Spaltbreite vom Spalt entfernt wieder ein nahezu feldfreier Bereich ein, so dass der Effekt dieser Streufelder vernachlässigbar ist. Die Kondensatoren_können je nach Material des Außenleiters außen auf diesem angebracht werden oder bei größerer Materialstärke des Außenleiters auch in diesen eingelassen werden. -
Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleichspannungstrenner, und zwar in Form der symmetrischen Streifenleitung. Bei der symmetrischen Streifenleitung nach dem Stand der Technik ist der signalführende Leiterstreifen in einem Dielektrikum eingebettet und verläuft parallel zu zwei leitfähigen Schichten, die auf den beiden gegenüberliegenden Seiten des Dielektrikums aufgebracht sind, und als Masseleiter dienen. Erfindungsgemäß wird diese Anordnung nun so verändert (sieheFigur 8 ), dass die zwei äußeren leitfähigen Schichten (A1 und A2), die auf den beiden gegenüberliegenden Seiten des Dielektrikums aufgebracht sind, die signalführenden Leiter darstellen, und der im Dielektrikum eingebettete innere Leiter (B) der Masseleiter ist. Dabei sind die auf den gegenüberliegenden Seiten des Dielektrikums aufgebrachten Leiter (A1 und A2), also die signalführenden Leiter (A1 und A2), breiter als der Masseleiter (B). NachFigur 8 heißt dies, dass die Strecke zwischen a1 und a2 breiter ist als die Strecke zwischen b1 und b2. Dabei sind a1 und a2 die jeweils äußersten Punkte der Metallisierung der signalführenden Leiter A1 und A2, sowie b1 und b2 die äußersten Punkte der Metallisierung des Masseleiters. Zur Gleichspannungstrennung wird nun in die signalführenden Leiter A1 und A2 ein Spalt entlang a1 und a2, eingebracht. Die Kondensatoren (nicht gezeigt) für die Gleichspannungstrennung werden auf der substratabgewandten Seite der signalführenden Leiter A1 und A2 angeordnet, unmittelbar in der Nähe des Spaltes.
Claims (14)
- Gleichspannungstrenner mit mindestens einem Masseleiter und mindestens einem Signalleiter, welche mittels eines Isolators beabstandet angeordnet sind, wobei im Signalleiter mindestens eine Kapazität angeordnet ist die eine Spalte im Signalleiter überbrückt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität in einem Bereich angeordnet ist, in welchem die dem Isolator zugewandte Fläche des Signalleiters größer ist als die dem Isolator zugewandte Fläche des Masseleiters, so dass der Signalleiter das elektrische Feld eines propagierenden Wechselspannungssignals abschirmt, derart, dass es einen abgeschirmten Bereich an einer isolatorabgewandten Oberfläche des Signalleiters gibt, in dem die Amplitude der elektrischen Feldstärke des Wechselspannungssignals niedriger ist als die Amplitude der elektrischen Feldstärke des Wechselspannungssignals, die an der Oberfläche des Masseleiters auftritt und die Kapazität im abgeschirmten Bereich angeordnet ist.
- Gleichspannungstrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalleiter auf mindestens einer Seite der Kapazität mit einer Induktivität und/oder einem ohmschen Widerstand verbunden ist.
- Gleichspannungstrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität und/oder die Induktivität und/oder der ohmsche Widerstand aus genau einem Kondensator, einer Spule oder einem Schichtwiderstand bestehen.
- Gleichspannungstrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität und/oder die Induktivität und/oder der ohmsche Widerstand durch ein Netzwerk gebildet wird, welches Halbleiterbauelemente und/oder Widerstände und/oder Kondensatoren und/oder Induktivitäten umfasst.
- Gleichspannungstrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterbauelemente und/oder Widerstände und/oder Kondensatoren und/oder Induktivitäten mit SMD-Gehäusen versehen sind.
- Gleichspannungstrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator eine Dielektrizitätskonstante von etwa 1 bis etwa 13, insbesondere etwa 3 bis etwa 10 aufweist.
- Gleichspannungstrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Isolator zugewandte Fläche des Signalleiters in Richtung auf die Kapazität hin zunimmt und die dem Isolator zugewandte Fläche des Masseleiters abnimmt.
- Gleichspannungstrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Masseleiter und der Signalleiter auf gegenüberliegenden Seiten eines ebenen Isolators angeordnet sind.
- Gleichspannungstrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Masseleiter von einem zylinderförmigen Isolator umgeben ist, welcher seinerseits von einem zylinderförmigen Signalleiter umgeben ist
- Gleichspannungstrenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zylinderförmige Signalleiter aus einem Drahtgeflecht zusammengesetzt ist.
- Gleichspannungstrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Masseleiter und der mindestens eine Signalleiter von einem weiteren Leiter umgeben ist.
- Verstärker mit einem Gleichspannungstrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
- Verstärker nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass er GaN und/oder GaAs enthält.
- Verwendung eines Gleichspannungstrenners nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in der Messtechnik.
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